JP3984366B2 - 成分分析装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハやガラス基板などの試料の表面の所定の位置や領域の成分を分析する成分分析装置および方法、この成分分析装置を利用して試料の表面の異物の成分を分析する異物分析システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の製造工程などにおいては、シリコンウェハの表面に微細な配線パターンなどを形成する。しかし、形成した配線パターンなどに異物が存在したり、表面に異物が付着していると、これが半導体装置の動作不良の原因となる。そこで、半導体装置の製造工程などにおいては、その表面状態を検査して分析し、半導体装置の歩留りを向上させることが肝要である。
【０００３】
現在、ＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)の高倍率化やＸ線分析装置の高精度化により、肉眼では確認できないサブミクロンレベルの微細な試料も簡単に検査して分析することができる。その反面、試料の検査したい部分をＳＥＭなどの視野に正確に配置して適正な条件で分析することは煩雑な作業となっている。
【０００４】
例えば、最近ではシリコンウェハの直径が200(mm)から300(mm)に拡大する傾向にあるが、このようなシリコンウェハの全面から１(μm)程度の直径の異物や異物を探索して適正な条件で分析することは非常に困難である。現状では試料の検査する位置を装置の視野に配置することや分析条件の設定などを、専門の作業者が手動で実行している。
【０００５】
また、前述のような分析装置により試料から獲得される測定結果は、一般的にエネルギスペクトルとして出力されるので、そのスペクトルでのピークのエネルギ値と元素ごとに固有のエネルギ値とが比較されることで、試料の表面に存在する元素が解析される。このように測定結果を解析して結果を判断するため、現状では分析技術を有する専門の作業者を必要としており、測定結果を解析して結果が判定されるまでに時間が必要で作業も煩雑である。
【０００６】
上述のような課題を解決するため、測定結果の解析の手間を改善する各種の手法が検討されており、例えば、コンピュータなどの自動装置の演算処理により、分析装置の測定結果からスペクトルのピーク値を検出させ、このピーク値とデータベースに事前に登録されている元素ごとのピーク値とを比較させ、試料の表面の元素を解析させることが提案されている。
【０００７】
ここで、上述のような成分分析装置の一従来例を図４および図５を参照して以下に説明する。なお、図４は成分分析装置の全体構造を示す模式的な斜視図、図５は測定結果を示す特性図である。
【０００８】
まず、この成分分析装置１が表面を検査する試料２は、例えば、シリコンウェハからなり、ここで一従来例として例示する成分分析装置１は、図４に示すように、上述のような試料２を保持する試料保持手段として試料保持ステージ３を具備している。
【０００９】
この試料保持ステージ３は、相対移動手段であるステージ移動機構４によりＸ方向とＹ方向とに移動自在に支持されている。なお、ここで云うＸ方向およびＹ方向とは、双方とも水平でありながら相互には直交する方向であり、例えば、Ｘ方向が前後方向でＹ方向が左右方向である。
【００１０】
上述のような試料保持ステージ３に保持された試料２の表面の一点に、ビーム照射手段である電子銃５が真上から垂直に対向しているとともに、各種のエネルギ検出手段である反射電子検出器６と二次電子検出器７とＸ線検出器８とが各々所定の傾斜角度で対向している。
【００１１】
電子銃５は、試料保持ステージ３に保持された試料２の表面の一点にエネルギビームとして電子ビームを出射し、反射電子検出器６は、試料２の表面での発生エネルギとして反射電子を検出する。同様に試料２の表面での発生エネルギとして、二次電子検出器７は二次電子を検出し、Ｘ線検出器８は特性Ｘ線を検出する。
【００１２】
なお、このＸ線検出器８は、実際には半導体検出部やマルチチャネルの波高分析器を具備している（図示せず）。半導体検出部は、高純度シリコンなどを利用して形成されており、特性Ｘ線のエネルギに対応して電子／正孔対を内部で発生し、特性Ｘ線をエネルギに比例した波高の電流パルスに変換する。
【００１３】
波高分析器は、電流パルスを特性Ｘ線のエネルギごとにチャネルに振り分けて計数し、これをエネルギスペクトルとしてデータ出力する。このようなＸ線検出器８は他の検出器６，７とともにコンピュータシステム（図示せず）に接続されており、このコンピュータシステムは、各種検出器６〜８の検出結果を作業者に所定形態でデータ出力する。
【００１４】
なお、電子銃５は、電子ビームの出射方向を微調整するビーム偏向機構（図示せず）も具備しており、このビーム偏向機構とステージ移動機構４とにより試料２の電子ビームが照射される位置が二次元的に走査される。また、上述した成分分析装置１の各部は、実際には一個の真空容器（図示せず）の内部に配置されている。
【００１５】
上述のような構造の成分分析装置１の成分分析方法を以下に順次説明する。まず、試料保持ステージ３により保持された試料２の表面に電子銃５により電子ビームが照射されるので、この電子ビームの照射により試料２の表面で発生する各種エネルギが各種検出器６〜８により個々に検出される。
【００１６】
つまり、反射電子検出器６により反射電子が検出され、二次電子検出器７により二次電子が検出され、Ｘ線検出器８により特性Ｘ線が検出される。例えば、これらの検出結果はコンピュータシステムにデータ出力されるので、このコンピュータシステムでは、反射電子や二次電子による画像生成や特性Ｘ線による成分分析が実行される。
【００１７】
なお、一般的には最初に試料２の表面の全域が電子ビームにより走査されて反射電子や二次電子が検出され、これらで画像が生成されて試料２の表面に付着している異物の位置が検出されるので、このように検出された位置に電子ビームが再度照射されて特性Ｘ線により異物の成分が分析される。
【００１８】
この特性Ｘ線による成分分析では、前述のようにＸ線検出器８は特性Ｘ線をエネルギに比例した波高の電流パルスに変換し、この電流パルスを特性Ｘ線のエネルギに対応して振り分けるので、このコンピュータシステムは、図５に示すように、特性Ｘ線の検出数をエネルギごとのグラフとして表示出力する。
【００１９】
これは一般的にエネルギスペクトルと呼称されており、顕著なピークを特定できる場合には、そのＸ線を放出する元素が試料２の検査する位置に多量に存在することになる。従って、元素ごとにＸ線のエネルギをデータベースに登録しておき、エネルギスペクトルからピークのエネルギ値を特定して整合する元素を検索すれば、これで試料２の検査する位置の成分元素を判定することができる。
【００２０】
なお、上述のような状態で試料２に電子ビームが照射される位置が試料保持ステージ３や電子銃５の機能により二次元的に走査されるので、各種の検出器６〜８により各種エネルギが検出される試料２の位置も二次元的に走査され、成分分析が試料２の表面の各所で実行される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような成分分析装置１では、試料２の表面の組成を分析するようなことができる。特に、現在ではユーザの作業の負担を軽減するとともに速度を向上させるため、上述した特性Ｘ線のエネルギスペクトルからピーク値を検出することや、この検出したピーク値から元素を特定することなどを、コンピュータシステムで自動的に実行することが実用化されている。
【００２２】
しかし、現在存在が認定されている元素は109個もあるため、自動的な動作で元素を正確に同定することは実際には困難である。例えば、Ａu(金)の主要な特性Ｘ線としては、エネルギ値が“2.14，9.7，11.44，11.59(keV)”の四本があり、Ｎb(ニオブ)の主要な特性Ｘ線としては、エネルギ値が“2.17，2.26，16.58，18.60(keV)”の四本がある。この場合、特性Ｘ線のピーク値の検出に“30(eV)”の誤差が存在すると、Ａuの“2.14(keV)”とＮbの“2.17(keV)”とのエネルギ値を正確に判定できないことになる。
【００２３】
このような場合、上述のように一つの元素が複数の特性Ｘ線を放出しているので、複数の特性Ｘ線のピーク値を総合的に分析すれば良好な精度で元素を同定することは可能である。しかし、このように複数の検出データを総合的に分析することは、処理が煩雑で作業の速度も低下することになる。
【００２４】
また、従来の成分分析装置１では、一般的に試料２の検査する領域のサイズが小さいほど検出信号のＳ／Ｎが低下し、元素を同定する精度も低下する。同様に、作業の時間を短縮して速度を向上させるほど、検出信号のＳ／Ｎが低下して元素を同定する精度も低下する。
【００２５】
換言すると、従来の成分分析装置１による成分分析方法では、試料２の成分を自動的に分析することは可能であるが、試料２の小さい領域の元素を良好な精度で自動的に迅速に同定することが困難である。このため、従来は必要により専門知識を有するユーザが作業を補助しており、上述の成分分析装置１では、例えば、製造過程の半導体装置を試料２として迅速に検査することや、無人の機械で自動的な抜き取り検査を実行するようなことができない。
【００２６】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、小さい試料の元素を良好な精度で自動的に迅速に同定することができる成分分析装置および方法を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の成分分析装置は、試料を保持する試料保持手段と、前記試料保持手段により保持された試料の表面に存在する分析対象の異物へエネルギビームを照射するビーム照射手段と、前記ビーム照射手段のビーム照射により前記異物から生ずるＸ線の発生エネルギを検出するエネルギ検出手段と、前記エネルギ検出手段の検出データにより前記異物の成分を分析する成分分析手段と、を備える成分分析装置において、
前記試料の表面の前記異物の中心位置を含む領域情報が事前に取得され、該領域情報を格納するデータ記憶手段と、前記データ記憶手段に格納されている該領域情報に基づく領域に対して、エネルギビームが照射されるように前記試料を移動させる移動手段と、前記異物の中心位置に対して前記エネルギ検出手段の方向に変位した位置にエネルギビームが照射されるように前記移動手段の動作を制御する動作制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２８】
従って、本発明の成分分析装置による成分分析方法では、試料保持手段により保持された試料の表面にビーム照射手段によりエネルギビームが照射され、このビーム照射による試料の発生エネルギがエネルギ検出手段により検出され、この検出データから成分分析手段により試料の成分が分析される。ただし、このように成分を分析する試料の表面の位置がデータ記憶手段に事前にデータ設定されており、このデータ設定されている位置にエネルギビームが照射されるように移動手段により試料保持手段が移動されるので、試料の表面の特定の位置の成分が分析される。そして、上述の移動手段の動作を動作制御手段が制御することにより、データ記憶手段にデータ設定されている位置よりエネルギ検出手段の方向に変位した位置にビーム照射手段のエネルギビームが照射されるので、これで試料の表面の所望の位置の発生エネルギがエネルギ検出手段により良好に検出される。
【００２９】
このことを以下に説明する。まず、上述のような成分分析装置による成分分析方法は、試料の表面に付着した微細な異物の成分の分析に利用されることが一般的である。しかし、図６に示すように、エネルギビームを試料の表面の異物の付着した位置の中心に正確に照射した場合より、エネルギ検出手段の方向に変位した位置に出射した場合の方が、発生エネルギの検出強度が増加することが確認されている。これはエネルギ検出手段で検出される発生エネルギが、試料の表面で凸部となる異物に遮蔽されるためと想定される。このため、上述のようにエネルギビームの照射位置を検査したい位置よりエネルギ検出手段の方向に変位した位置とすると、結果的に発生エネルギの検出強度が上昇して分析精度が向上する。
【００３２】
上述のような成分分析装置において、前記成分分析手段の分析結果を更新自在にデータ保存する結果記憶手段と、該結果記憶手段にデータ保存された分析結果の出力要求が外部入力される要求入力手段と、該要求入力手段に外部入力された出力要求に対応した分析結果を前記結果記憶手段から読み出して外部出力する結果出力手段と、も具備していることも可能である。
【００３３】
この場合、成分分析手段の分析結果が結果記憶手段により更新自在にデータ保存されるので、このような状態で分析結果の出力要求が要求入力手段に外部入力されると、その出力要求に対応した分析結果が結果出力手段により結果記憶手段から読み出されて外部出力される。このため、複数の試料の検査や一個の試料の複数の位置の検査などを自動的に実行した場合でも、その分析結果を自動的に蓄積させて所望により閲覧することができる。
【００３４】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段は、複数の位置や領域がデータ設定されており、前記動作制御手段は、前記データ記憶手段にデータ設定されている複数の位置や領域に前記ビーム照射手段のエネルギビームが順番に照射されるように前記移動手段の動作を制御することも可能である。
【００３５】
この場合、データ記憶手段にデータ設定されている複数の位置や領域にエネルギビームが順番に照射されるように移動手段の動作を動作制御手段が制御するので、所望により事前にデータ設定した試料の表面の複数の位置や領域が自動的に検査される。
【００３６】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段は、特定の物質での前記エネルギ検出手段の検出データに相当する多数の成分データも事前に登録されており、前記成分分析手段は、前記データ記憶手段に登録されている多数の成分データを前記エネルギ検出手段の検出データで検索して試料の成分を分析することも可能である。
【００３７】
この場合、特定の物質に対応した多数の成分データがデータ記憶手段に事前に登録されており、このように登録されている多数の成分データが成分分析手段によりエネルギ検出手段の検出データで検索されて試料の成分が分析されるので、試料の検査する位置の成分が事前に登録されている対数の物質の一つとして特定される。
【００３８】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段は、特定の物質での前記エネルギ検出手段の検出データに相当する多数の成分データも事前に登録されており、前記成分分析手段は、前記データ記憶手段に登録されている多数の成分データを前記エネルギ検出手段の検出データで検索して試料の成分を分析し、前記移動手段は、前記データ記憶手段にデータ設定されている領域のエネルギビームによる走査を前記エネルギ検出手段に近接した位置から開始し、前記動作制御手段は、前記成分分析手段の分析結果として前記エネルギ検出手段の検出データに整合する成分データが前記データ記憶手段から検索された時点で前記各種手段の動作を終了させることも可能である。
【００３９】
この場合、特定の物質でのエネルギ検出手段の検出データに相当する多数の成分データもデータ記憶手段に事前に登録されており、データ記憶手段にデータ設定されている領域のエネルギビームによる走査が移動手段によりエネルギ検出手段に近接した位置から開始され、このエネルギ検出手段の検出データでデータ記憶手段に登録されている多数の成分データが成分分析手段により検索されることで試料の成分が分析される。ただし、この分析結果としてエネルギ検出手段の検出データに整合する成分データがデータ記憶手段から検索された時点で、動作制御手段により各種手段の動作が終了されるので、分析が完了しているのに作業が継続されることがない。
【００４０】
なお、本発明で動作制御手段が動作を終了させる各種手段は、試料の分析を実行するときに稼働する各種手段の一部や全部を許容し、例えば、ビーム照射手段、エネルギ検出手段、成分分析手段、データ記憶手段、移動手段、動作制御手段自身、等を許容する。
【００４１】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段は、試料の分析しない部分での前記エネルギ検出手段の検出データに相当するバックグラウンドの成分データも事前に登録されており、前記成分分析手段は、前記データ記憶手段に登録されているバックグラウンドの成分データを前記エネルギ検出手段の検出データから排除することも可能である。
【００４２】
この場合、試料の分析しない部分に対応したバックグラウンドの成分データもデータ記憶手段に事前に登録されており、このように登録されているバックグラウンドの成分データが成分分析手段によりエネルギ検出手段の検出データから排除されるので、分析結果からバックグラウンドのノイズ成分が排除されて分析精度が向上する。例えば、成分を分析する対象が試料の表面に付着した異物の場合、その位置にエネルギビームを照射しても異物の発生エネルギと試料の発生エネルギとが同時に検出される。そこで、試料の発生エネルギの検出結果をバックグラウンドの成分データとして登録しておき、これを検出結果から排除すれば異物の発生エネルギのみを抽出することができる。
【００４３】
上述のような成分分析装置において、前記成分分析手段の分析結果として前記エネルギ検出手段の検出データに整合する成分データが前記データ記憶手段から検索されないと所定の報知出力を実行する結果報知手段も具備していることも可能である。
【００４４】
この場合、成分分析手段の分析結果としてエネルギ検出手段の検出データに整合する成分データがデータ記憶手段から検索されないと、結果報知手段により所定の報知出力が実行されるので、これで登録されている物質が検出されなかったことが作業者に報知される。
【００４５】
なお、本発明で云う所定の報知出力とは、所定状態の発生をユーザに認識させる装置の動作を意味しており、例えば、画像データやガイダンステキストのディスプレイによる表示出力、ガイダンステキストのスピーカによる音声出力、パイロットランプの点灯や点滅、ブザーの発音、等を許容する。
【００４６】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段に登録されている成分データの一部に報知の必要を示す識別子が付与されており、前記成分分析手段により検索された成分データに識別子が付与されていると所定の報知出力を実行する結果報知手段も具備していることも可能である。
【００４７】
この場合、成分分析手段によりデータ記憶手段から検索された成分データに識別子が付与されていると、結果報知手段により所定の報知出力が実行されるので、例えば、特に注意が必要な物質の成分データに識別子を付与しておけば、それが試料の表面に存在する場合に、これがユーザに報知される。
【００４８】
なお、前述のように報知出力としてテキストデータを表示出力する場合、その内容により予想される事態を報知することも可能である。例えば、成分を分析する対象が試料の表面に付着した異物の場合、エネルギビームが適正な位置に照射されないと異物の発生エネルギでなく試料の発生エネルギが検出される。また、エネルギビームを照射する位置が適正でも、異物の成分が試料と同一であると分析結果を試料と判別することができない。
【００４９】
そこで、分析結果として試料と同一の成分データが検索された場合には“異物の成分が試料と同一であるか、異物の成分が同定不能であるか、エネルギビームの照射位置が適正でない”ことをテキストデータとして報知出力するようなことが可能である。
【００５０】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段は、特定の物質として元素に対応した成分データが登録されており、前記成分分析手段は、試料の元素の組成を分析することも可能である。この場合、データ記憶手段に登録されている成分データが元素に対応しているので、成分分析手段により試料の表面の元素の組成が分析される。
【００５１】
上述のような成分分析装置において、前記ビーム照射手段は、エネルギビームとして電子ビームを出射する電子銃を具備しており、前記エネルギ検出手段は、発生エネルギとして特性Ｘ線を検出するＸ線検出器を具備しており、前記成分分析手段は、前記エネルギ検出手段により検出された特性Ｘ線のエネルギスペクトルを解析して試料の元素を組成分析することも可能である。
【００５２】
この場合、ビーム照射手段が具備している電子銃によりエネルギビームとして電子ビームが出射され、エネルギ検出手段が具備しているＸ線検出器により発生エネルギとして特性Ｘ線が検出される。この検出された特性Ｘ線のエネルギスペクトルが成分分析手段により解析されて試料表面の元素が組成分析されるので、この元素の組成分析は電子ビームが照射されたときに試料から発生する特性Ｘ線のエネルギスペクトルに基づいて実行される。
【００５３】
上述のような成分分析装置において、前記ビーム照射手段は、エネルギビームとして電子ビームを出射する電子銃を具備しており、前記エネルギ検出手段は、発生エネルギとして発生電子を検出する電子検出器を具備しており、前記成分分析手段は、前記エネルギ検出手段により検出された発生電子のエネルギに対応して試料の元素を組成分析することも可能である。
【００５４】
この場合、ビーム照射手段が具備している電子銃によりエネルギビームとして電子ビームが出射され、エネルギ検出手段が具備している電子検出器により発生エネルギとして発生電子が検出される。この検出された発生電子のエネルギに対応して成分分析手段により試料表面の元素が組成分析されるので、この元素の組成分析は電子ビームが照射されたときに試料から発生する発生電子のエネルギに基づいて実行される。なお、本発明で云う発生電子とは、電子ビームの照射により試料の表面で発生する電子を意味しており、例えば、オージェ電子や反射電子を許容する。
【００５５】
上述のような成分分析装置において、前記ビーム照射手段は、エネルギビームとしてイオンビームを出射するイオン銃を具備しており、前記エネルギ検出手段は、発生エネルギとして二次イオンを検出する二次イオン検出器を具備しており、前記成分分析手段は、前記イオン検出手段により検出された二次イオンの飛行時間に対応して試料を成分分析することも可能である。
【００５６】
この場合、ビーム照射手段が具備しているイオン銃によりエネルギビームとしてイオンビームが出射され、エネルギ検出手段が具備している二次イオン検出器により発生エネルギとして二次イオンが検出される。この検出された二次イオンの飛行時間に対応して成分分析手段により試料が成分分析されるので、この成分分析はイオンビームが照射されたときに試料から発生する二次イオンの飛行時間に基づいて実行される。
【００５７】
上述のような成分分析装置において、前記ビーム照射手段は、エネルギビームとしてレーザビームを出射するレーザ出射器を具備しており、前記エネルギ検出手段は、発生エネルギとしてイオンを検出するイオン検出器を具備しており、前記成分分析手段は、前記イオン検出手段により検出されたイオンの飛行時間に対応して試料を成分分析することも可能である。
【００５８】
この場合、ビーム照射手段が具備しているレーザ出射器によりエネルギビームとしてレーザビームが出射され、エネルギ検出手段が具備しているイオン検出器により発生エネルギとしてイオンが検出される。この検出されたイオンの飛行時間に対応して成分分析手段により試料が成分分析されるので、この成分分析はレーザビームが照射されたときに試料から発生するイオンの飛行時間に基づいて実行される。
【００５９】
上述のような成分分析装置において、前記成分分析手段の分析結果から画像データを生成して表示出力する画像表示手段も具備していることも可能である。この場合、成分分析手段の分析結果から画像表示手段により画像データが生成されて表示出力されるので、試料の表面の分析結果が表示画像としてユーザに提供される。
【００６０】
上述のような成分分析装置において、前記画像表示手段は、前記成分分析手段の分析結果を試料に対応してマッピングした画像データとして表示出力する具備していることも可能である。この場合、成分分析手段の分析結果が画像表示手段により試料の表面に対応してマッピングされた画像データとして表示出力されるので、試料の分析結果が表面位置に対応した表示画像としてユーザに提供される。
【００６１】
上述のような成分分析装置において、前記動作制御手段は、前記試料保持手段による保持の誤差の距離に対応して前記ビーム照射手段のエネルギビームが照射される試料の表面の範囲が拡大されるように前記移動手段を動作制御することも可能である。
【００６２】
この場合、動作制御手段が移動手段を動作制御することにより、ビーム照射手段のエネルギビームが照射される試料の表面の範囲が、試料保持手段による保持の誤差の距離に対応して拡大される。このため、試料保持手段が試料を保持する位置に所定の距離の誤差が存在しても、この距離に対応した範囲までエネルギビームが照射されるので、試料の検査したい位置にエネルギビームが照射される。
【００６３】
上述のような成分分析装置において、試料から異物の存在する位置や領域を検出する位置検出手段と、該位置検出手段により検出された位置や領域を前記データ記憶手段にデータ設定するデータ設定手段と、も具備していることも可能である。
【００６４】
この場合、試料の表面から異物の存在する位置が位置検出手段により検出され、この検出結果からデータ設定手段により位置データが生成されてデータ記憶手段に更新自在に登録されるので、試料の表面の異物の存在する位置が検査する領域や位置として自動的に登録される。このように登録された位置や領域に対応して試料の表面の成分が分析されるので、これで試料の表面に付着した異物の成分が分析される。
【００６５】
上述のような成分分析装置において、前記位置検出手段は、試料にレーザビームを照射するレーザ出射器と、試料で反射されたレーザビームを検出するレーザ検出器と、を具備していることも可能である。この場合、レーザ出射器により試料の表面にレーザビームが照射され、試料の表面で反射されたレーザビームがレーザ検出器により検出されるので、これで位置検出手段により試料の表面から異物の存在する位置が検出される。
【００６６】
上述のような成分分析装置において、前記位置検出手段は、試料に電子ビームを出射する電子銃と、試料の発生電子を検出する電子検出器と、を具備している。この場合、電子銃により試料の表面に電子ビームが照射され、試料の表面で発生した発生電子が電子検出器により検出されるので、これで位置検出手段により試料の表面から異物の存在する位置が検出される。
【００６７】
なお、前述のように試料の表面の成分を特性Ｘ線で検出する場合、試料の表面にエネルギビームとして電子銃から電子ビームを照射する。つまり、このような場合には、試料の表面から異物の存在する位置を検出するための電子銃と、その異物の成分を検出するための電子銃とを、共用することができる。
【００６８】
上述のような成分分析装置において、外部からデータ入力される試料の表面の位置や領域を前記データ記憶手段にデータ設定するデータ設定手段も具備していることも可能である。この場合、外部からデータ入力される試料の表面の位置や領域がデータ設定手段によりデータ記憶手段にデータ設定されるので、例えば、試料から異物の存在する位置や領域を検出してデータ出力する別体の装置を、成分分析装置のデータ設定手段に接続しておけば、試料の異物の位置や領域が自動的にデータ設定される。
【００６９】
本発明の異物分析システムは、本発明の成分分析装置と、試料から異物の存在する位置や領域を検出して前記成分分析装置のデータ設定手段にデータ入力する位置検出装置と、を具備している。従って、本発明の異物分析システムによる異物分析方法では、試料から異物の存在する位置や領域が位置検出装置により検出され、この位置や領域が成分分析装置のデータ設定手段によりデータ記憶手段にデータ設定される。成分分析装置はデータ設定された位置や領域に対応して試料の表面の成分を分析するので、これで試料の表面に付着した異物の成分が分析される。
【００７０】
なお、本発明で云う各種手段は、その機能を実現するように形成されていれば良く、例えば、専用のハードウェア、適正な機能がプログラムにより付与されたコンピュータ、適正なプログラムによりコンピュータの内部に実現された機能、これらの組み合わせ、等を許容する。
【００７１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の第一の形態を図１および図２を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態において前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。なお、図１は本実施の形態の成分分析装置を示す模式的な斜視図、図２は分析結果が試料の表面に対応してマッピングされた画像データを示す模式図である。
【００７２】
本実施の形態の成分分析装置１１は、図１に示すように、検査装置本体１００とコンピュータシステム２００とを具備しており、これらの各部が適宜接続されている。検査装置本体１００は、一従来例として前述した成分分析装置１と同様に、シリコンウェハからなる試料１２を保持する試料保持手段として試料保持ステージ１３を具備しており、この試料保持ステージ１３は、移動手段であるステージ移動機構１４によりＸＹ方向に移動自在に支持されている。
【００７３】
上述のような試料保持ステージ１３に保持された試料１２の表面の一点に、ビーム照射手段である電子銃１５が真上から垂直に対向しているとともに、各種のエネルギ検出手段である反射電子検出器１６と二次電子検出器１７とＸ線検出器１８とが各々所定の傾斜角度で対向している。
【００７４】
なお、電子銃１５および二種類の電子検出器１６，１７は、ここでは位置検出手段も兼用しており、詳細には後述するが、二次電子や反射電子の検出結果から画像を生成することにより、試料１２の表面から異物が存在する位置を検出する。
【００７５】
Ｘ線検出器１８は、半導体検出部１９やマルチチャネルの波高分析器２０を具備しており、このようなＸ線検出器１８が他の検出器１６，１７とともにコンピュータシステム２００の制御処理ユニット２１に接続されている。この制御処理ユニット２１は、コンピュータシステム２００の主体であり、外部記憶装置２２とデータ入力デバイス２３とデータ出力デバイス２４とが接続されている。
【００７６】
外部記憶装置２２は、例えば、ＨＤＤ(Hard Disc Drive)やＦＤＤ(Floppy Disc Drive)からなり、データ記憶手段や結果記憶手段に相当する各種の記憶エリアが事前に設定されており、外部入力される各種データを外部出力できる状態で更新自在に保存する。
【００７７】
データ入力デバイス２３は、例えば、キーボードやＦＤＤからなり、ユーザによる操作コマンドなどの各種データの外部入力を受け付ける。データ出力デバイス２４は、例えば、ディスプレイやＦＤＤからなり、各種検出器１６〜１８の検出データなどの各種データをユーザに外部出力する。
【００７８】
制御処理ユニット２１は、いわゆるパーソナルコンピュータからなり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＲＡＭ(Random Access Memory)やＲＯＭ(Read Only Memory)やＩ／Ｆ(Interface)等のハードウェアを物理的に具備している（図示せず）。
【００７９】
制御処理ユニット２１のＲＡＭやＲＯＭ等の情報記憶媒体にソフトウェアとして格納されている制御プログラムや外部記憶装置２２に登録されている各種データをＣＰＵが読み取って対応する動作を実行することにより、コンピュータシステム２００には各種手段として各種機能が論理的に実現されている。
【００８０】
本実施の形態の表面検査装置１１のコンピュータシステム２００には、データ記憶手段であるデータ記憶機能、動作制御手段である動作制御機能、成分分析手段である成分分析機能、結果記憶手段である結果記憶機能、要求入力手段である要求入力機能、結果出力手段である結果出力機能、結果報知手段である結果報知機能、データ設定手段であるデータ設定機能、画像表示手段である画像表示機能、等の各種機能が各種手段として論理的に実現されている。
【００８１】
データ記憶機能は、前述のように外部記憶装置２２に設定された所定の記憶エリアに相当し、各種データが更新自在に事前に設定されている。例えば、外部記憶装置２２には、成分データのデータベースが事前に構築されており、このデータベースには、特定の物質での各種検出器１６〜１８の検出データに相当する多数の成分データが事前に登録されている。
【００８２】
この多数の成分データは、試料１２の表面に存在することが予想される特定の元素に対応して登録されており、ここでは報知の必要を示す識別子も二値フラグの一方などとしてオンオフ自在に個々に付与されている。さらに、試料１２の分析しない部分での検出データに相当するバックグラウンドの成分データとして、試料１２の材料であるシリコンの成分データも登録されており、この成分データには、バックグラウンドであることを示す専用の識別子が付与されている。
【００８３】
さらに、外部記憶装置２２には、結果記憶機能に相当する記憶エリアも設定されており、そこで各種検出器１６〜１８の検出データを更新自在に一時記憶する。さらに、外部記憶装置２２には、試料１２の表面の分析する位置が、例えば、ステージ移動機構１４の座標データなどで事前にデータ設定されている。
【００８４】
動作制御機能は、制御処理ユニット２１が事前に実装されている制御プログラムに対応して所定のデータ処理を実行することにより、検査装置本体１００の各部の動作を統合制御する。より詳細には、試料１２の検査する位置の設定データを外部記憶装置２２から読み出し、これに対応してステージ移動機構１４を動作制御して試料１２の検査する位置を電子銃１５が電子ビームを照射する位置に移動させる。
【００８５】
このような状態で電子銃１５を動作制御して電子ビームを試料１２の表面に照射させ、これに対応した試料１２の発生エネルギである反射電子を反射電子検出器１６に検出させ、二次電子を二次電子検出器１７に検出させ、特性Ｘ線をＸ線検出器１８に検出させる。
【００８６】
なお、本実施の形態の表面検査装置１１でも、やはり最初に試料１２の表面の全域が電子銃１５の電子ビームで走査されて各電子検出器１６，１７で反射電子と二次電子とが検出され、この検出結果からコンピュータシステム２００が試料１２の表面に対応した画像が生成されて異物の位置が検出される。
【００８７】
このように検出された位置は制御処理ユニット２１により外部記憶装置２２にデータ設定され、この設定データに対応して制御処理ユニット２１がステージ移動機構１４を動作制御することで、試料１２の異物の位置に電子銃１５の電子ビームが照射されてＸ線検出器１８により特性Ｘ線が検出される。
【００８８】
ただし、このように外部記憶装置２２にデータ設定されている試料１２の位置に電子銃１５の電子ビームが照射されてＸ線検出器１８により特性Ｘ線が検出されるとき、制御処理ユニット２１の動作制御機能は、データ設定されている位置よりＸ線検出器１８の方向に変位した試料１２の位置に電子ビームが照射されるようにステージ移動機構１４や電子銃１５のビーム偏向機構を動作制御する。
【００８９】
なお、実際には一個の試料１２の表面から複数の位置が検出されることもあるため、このような場合には、動作制御機能は所定のアルゴリズムにより複数の位置に順番を設定し、この順番で試料１２の複数の位置に電子ビームが照射されるようにステージ移動機構１４や電子銃１５のビーム偏向機構を動作制御する。
【００９０】
成分分析機能も、制御処理ユニット２１が事前に実装されている制御プログラムに対応して所定のデータ処理を実行することにより、外部記憶装置２２に登録されている多数の成分データをＸ線検出器１８の検出データで検索し、試料１２の表面の元素の組成を分析する。
【００９１】
より詳細には、Ｘ線検出器１８が試料１２の発生エネルギである特性Ｘ線を検出してエネルギスペクトルをデータ出力すると、制御処理ユニット２１の成分分析機能は、検出された特性Ｘ線のエネルギスペクトルからピークを検出して数値処理する。
【００９２】
そして、この数値を外部記憶装置２２の多数の成分データの各々に固有の数値と比較して試料１２表面の元素を組成分析し、この分析結果を検査した位置や試料１２の識別番号などの各種データとともに外部記憶装置２２に一時記憶させる。
【００９３】
以下同様に、制御処理ユニット２１が事前に実装されている制御プログラムに対応して所定のデータ処理を実行することにより、要求入力機能は、データ入力デバイス２３のキーボードの手動操作による入力データなどとして、外部記憶装置２２にデータ保存された分析結果の出力要求の外部入力を制御処理ユニット２１で受け付ける。
【００９４】
結果出力機能は、上述のように外部入力された出力要求に対応した分析結果を制御処理ユニット２１により外部記憶装置２２から読み出し、例えば、画像表示機能により外部出力する。この画像表示機能は、上述のように外部記憶装置２２から読み出された分析結果を制御処理ユニット２１で演算処理し、分析結果を試料１２の表面に対応してマッピングさせた画像データを生成してデータ出力デバイス２４のディスプレイにより表示出力する。
【００９５】
また、結果報知機能は、上述のような分析結果として検出データに整合する成分データが外部記憶装置２２から検索されないとき、例えば、これを前述の画像表示機能に専用のアイコンなどとして分析結果の画像データに組み込ませてデータ出力デバイス２４のディスプレイに表示出力させる。
【００９６】
また、前述のように外部記憶装置２２に登録されている多数の成分データには、報知の必要を示す識別子が二値フラグの一方などとしてオンオフ自在に付与されているので、結果報知機能は、成分分析機能により検索された成分データに報知の識別子がオン状態で付与されていると、例えば、これも前述の画像表示機能に専用のアイコンなどとして分析結果の画像データに組み込ませてデータ出力デバイス２４のディスプレイに表示出力させる。
【００９７】
さらに、前述のように外部記憶装置２２には試料１２の材料に対応したバックグラウンドの成分データも専用の識別子とともに登録されているので、結果報知機能は、成分分析機能により検索された成分データにバックグラウンドの識別子が付与されていると、例えば、これも前述の画像表示機能に専用のアイコンなどとして分析結果の画像データに組み込ませてデータ出力デバイス２４のディスプレイに表示出力させる。
【００９８】
上述のような制御処理ユニット２１の各種機能は、必要により外部記憶装置２２やデータ出力デバイス２４等のハードウェアを利用して実現されるが、その主体はＲＡＭ等の情報記憶媒体に格納されたソフトウェアに対応して、ハードウェアからなるコンピュータであるＣＰＵが動作することにより実現されている。
【００９９】
このようなソフトウェアは、例えば、ステージ移動機構１４を動作制御して電子銃１５の電子ビームに試料１２の表面の全域を走査させること、このビーム照射で発生する反射電子や二次電子を各電子検出器１６，１７に検出させること、この検出結果から試料１２の表面の異物の位置を特定して外部記憶装置２２にデータ設定すること、ステージ移動機構１４を動作制御して外部記憶装置２２にデータ設定されている試料１２の位置よりＸ線検出器１９の方向に変位した位置に電子銃１５の電子ビームを照射させること、このビーム照射で発生する特性Ｘ線をＸ線検出器１８に検出させること、この検出データを外部記憶装置２２に登録されている成分データと比較して異物の成分を分析すること、この分析結果を外部記憶装置２２にデータ保存させること、出力要求の外部入力に対応して外部記憶装置２２から分析結果を読み出すこと、読み出した分析結果をマッピングして試料１２の表面に対応した画像データを生成すること、この画像データをデータ出力デバイス２４のディスプレイに表示出力させること、上述の分析結果として検出データに整合する成分データが外部記憶装置２２から検索されないときにデータ出力デバイス２４等で所定の報知出力を実行すること、上述の分析結果として外部記憶装置２２から検索された成分データに識別子が付与されているときにデータ出力デバイス２４等で所定の報知出力を実行すること、等の処理動作を制御処理ユニット２１のＣＰＵに実行させるための制御プログラムとしてＲＡＭ等の情報記憶媒体に格納されている。
【０１００】
上述のような構成において、本実施の形態の成分分析装置１１による成分分析方法を以下に順次説明する。まず、本実施の形態の成分分析装置１１も、基本的には従来の成分分析装置１と同様に、ステージ移動機構１４で走査移動させる試料１２の表面に電子銃１５により電子ビームを照射して各種の発生エネルギを各種検出器１６〜１８により個々に検出することにより、試料１２の表面の組成などを解析して異物などの不良を検出する。
【０１０１】
ただし、本実施の形態の成分分析装置１１は、例えば、試料１２を使用して集積回路を形成する製造ライン（図示せず）の一部として設置されており、この製造ラインには、製造過程の試料１２を成分分析装置１１の試料保持ステージ１３に自動的に供給する試料供給機構（図示せず）が設けられている。
【０１０２】
このように試料１２が試料保持ステージ１３に供給されて保持されると、コンピュータシステム２００の制御処理ユニット２１により検査装置本体１００のステージ移動機構１４が動作制御され、試料１２の表面の全域が電子銃１５の電子ビームで走査される。
【０１０３】
これで発生する反射電子と二次電子とが各電子検出器１６，１７により検出され、この検出結果から制御処理ユニット２１により試料１２の表面に対応した画像が生成され、この画像から試料１２の表面の異物が存在する位置が検出されて外部記憶装置２２にデータ設定される。
【０１０４】
つぎに、この外部記憶装置２２の設定データに対応して制御処理ユニット２１によりステージ移動機構１４が動作制御され、試料１２の異物の位置に電子銃１５の電子ビームが照射されるので、これで発生する特性Ｘ線がＸ線検出器１８により検出される。
【０１０５】
ただし、このように特性Ｘ線を検出するために試料１２の表面に電子ビームを照射するときは、制御処理ユニット２１がステージ移動機構１４などを動作制御することにより、データ設定されている位置よりＸ線検出器１８の方向に変位した位置に電子銃１５の電子ビームが照射される。なお、一個の試料１２の表面から複数の位置が検出された場合には、前述のように試料１２の複数の位置に順番に電子ビームが照射される。
【０１０６】
このように試料１２の表面に電子ビームが照射されて発生する特性Ｘ線が検出されると、制御処理ユニット２１は、そのエネルギスペクトルからピークを検出して数値処理し、この数値を外部記憶装置２２の多数の成分データの各々に固有の数値と比較して試料１２表面の元素を組成分析する。
【０１０７】
この分析結果は検査した位置や試料１２の識別番号などの各種データとともに外部記憶装置２２に一時記憶されるので、上述のようにして一個の試料１２での作業が完了すると、前述の試料供給機構により試料１２が自動的に交換されて同様な作業が繰り返される。
【０１０８】
本実施の形態の成分分析装置１１は、上述のように多数の試料１２の表面を順次検査して異物の成分の分析結果を蓄積するので、作業者が所望の時間にコンピュータシステム２００を手動操作することで所望の分析結果を閲覧することができる。
【０１０９】
その場合、作業者がデータ入力デバイス２３のキーボードにより所望の分析結果の出力要求を制御処理ユニット２１に入力操作すると、この制御処理ユニット２１が出力要求に対応した分析結果を外部記憶装置２２から読み出す。このように読み出された分析結果は制御処理ユニット２１の演算処理により試料１２の表面に対応してマッピングさせた画像データに変換され、この画像データがデータ出力デバイス２４のディスプレイにより表示出力される。
【０１１０】
このため、図２に示すように、作業者は画像データにより試料１２の表面に付着している異物の成分を分布状態とともに一目で確認することができるので、例えば、製造ラインで試料１２に異物が付着する原因を究明して対策するようなことを良好に実行できる。
【０１１１】
しかも、分析結果として検出データに整合する成分データが検索されなかった場合、画像データの対応する位置に不明を示す専用のアイコンが表示されるので、作業者は成分が不明の異物が発生している可能性も確認できる。同様に、分析結果としてバックグラウンドの成分データが検査された場合、これも不明を示す専用のアイコンなどとして画像データの対応する位置に表示される。
【０１１２】
さらに、作業者が所望により外部記憶装置２２に登録されている成分データの一部に報知の必要を示す識別子を付与しておくと、その成分データが分析結果として検査された場合、画像データの対応する位置に不明を示す専用のアイコンが表示されるので、作業者は特別に注意が必要な成分の異物が発生したことも確認できる。
【０１１３】
なお、上述のように不明な元素や要注意の元素を通常の元素とともに画像データで表示出力する場合には、例えば、不明な元素や要注意の元素を特定の発色や形状のアイコンなどで通常の元素とは容易に識別できる状態に表示出力することが好ましい。
【０１１４】
本実施の形態の成分分析装置１１による成分分析方法では、上述のように従来と同様に試料１２の表面の異物の位置に電子ビームを照射して特性Ｘ線から成分を分析するが、検出されている異物の位置よりＸ線検出器１８の方向に変位した位置に電子ビームを照射する。
【０１１５】
このため、図６に示すように、特性Ｘ線を良好な効率で発生させることができ、その検出の感度を向上させることができる。従って、試料１２の表面の異物を多数の元素の一つと正確に同定することが可能であり、電子ビームを照射する位置の面積を縮小して作業の速度を向上させることもできる。
【０１１６】
このため、本実施の形態の成分分析装置１１は、例えば、製造過程の半導体装置を試料２として迅速に検査することや、無人の機械で自動的な抜き取り検査を実行するようなことが可能であり、作業者によるリアルタイムの操作を不要とすることができる。
【０１１７】
しかも、本実施の形態の成分分析装置１１では、Ｘ線検出器１８の検出データと比較されて試料１２の分析結果となる元素の成分データが外部記憶装置２２に事前に登録されているので、試料１２の表面をユーザが所望により登録した元素として組成分析することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態ではＸ線検出器１８で特性Ｘ線を検出して試料１２を表面検査することを例示したが、本実施の形態の成分分析装置１１はＸ線検出器１８の他にも反射電子検出器１６や二次電子検出器１７を具備しているので、反射電子や二次電子を検出して試料１２を表面検査することも可能である。
【０１１９】
なお、本発明は上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では試料１２の表面の検査する部分を一点の位置として設定することを例示したが、これを所定サイズの領域として設定することも可能である。
【０１２０】
この場合、その領域が電子ビームで走査されるので、異物の位置が明確でなくとも分析を実行することができる。そして、このように一定の領域を電子ビームで走査して特性Ｘ線を検出する場合でも、設定されている領域の位置よりＸ線検出器１８の方向に変位した位置に電子ビームを照射すれば、やはり特性Ｘ線の検出感度を向上させることができる。
【０１２１】
さらに、このように試料１２の所定の領域を電子ビームで走査する場合、この走査をＸ線検出器１８に近接した位置から開始させ、分析結果として成分データが検索できた時点で各部の動作を終了させることが好適である。この場合、分析を迅速に実行することができ、分析が完了した時点で作業を終了することができるので、例えば、多数の試料の分析を順番に実行するような場合に、その全体の作業速度を向上させることができる。
【０１２２】
また、上記形態では一個の成分分析装置１１が試料１２の異物の位置の検出と成分の分析との両方を実行することを例示したが、別体の位置検出装置（図示せず）により検出されてデータ入力される試料１２の位置を成分分析装置１１が検査するようなことも可能である。
【０１２３】
その場合、試料１２を試料保持ステージ１３が保持する位置の誤差が問題となるため、この誤差の距離に対応してステージ移動機構１４により試料保持ステージ１３を移動させ、試料１２の電子ビームが照射される範囲を拡大することが好適である。
【０１２４】
また、上記形態では試料１２としてシリコンウェハを想定し、そのバックグラウンドの成分データとしてシリコンの成分データを登録しておくことを例示したが、実際には各種の試料を利用することができるので、バックグラウンドの成分データも各種に設定することが好適である。
【０１２５】
さらに、上記形態ではＸ線検出器１８の検出データで外部記憶装置２２から成分データを直接に検索することを例示したが、例えば、Ｘ線検出器１８の検出データからバックグラウンドの成分データを排除することにより、分析結果からノイズ成分を排除して分析精度を向上させることも可能である。
【０１２６】
また、上記形態では試料１２の表面に照射されるエネルギビームを走査させるため、ステージ移動機構１４が試料保持ステージ１３を移動させることを例示したが、試料保持ステージ１３を固定したまま電子銃１５や各種検出器１６〜１８を並進させたり偏向させることも可能である。
【０１２７】
さらに、上記形態ではＲＡＭ等にソフトウェアとして格納されている制御プログラムに従ってＣＰＵが動作することにより、コンピュータシステム２００の各種機能として各種手段が論理的に実現されることを例示した。しかし、このような各種手段の各々を固有のハードウェアとして形成することも可能であり、一部をソフトウェアとしてＲＡＭ等に格納するとともに一部をハードウェアとして形成することも可能である。
【０１２８】
また、上記形態では分析結果を画像データとしてデータ出力デバイス２４のディスプレイで表示出力することを例示したが、このような画像データをプリンタ装置で印刷出力することや、ＦＤＤでＦＤにデータ設定するようなことも可能である。
【０１２９】
さらに、上記形態では分析結果として検索されない元素や識別子が付与された元素を通常の分析結果の元素とともに画像データに組み込むことを例示したが、例えば、これを画像データに組み込むことなくガイダンステキストの表示出力などでユーザに別個に報知することも可能である。
【０１３０】
特に、緊急に製造ラインを停止させて対策する必要があるような元素が存在する場合、その元素の成分データに報知の必要を示す識別子を付与しておき、この成分データが検出されたときにブザーの発音やランプの点滅などで警報の報知出力を即座に実行することが好ましい。
【０１３１】
さらに、上記形態では試料１２を表面検査するためにエネルギ照射手段である電子銃１５に電子ビームを出射させてエネルギ検出手段であるＸ線検出器１８に特性Ｘ線を検出させることを例示したが、上述のようなエネルギ照射手段およびエネルギ検出手段としては各種デバイスが利用可能である。
【０１３２】
例えば、エネルギ検出手段として電子検出器（図示せず）を設け、電子ビームの照射に対する試料１２の発生エネルギとして発生電子であるオージェ電子を検出することも可能である。その場合、二次電子検出器１７としてマルチチャネルの波高分析器を内包してエネルギ分解能を有するものを使用し、オージェ電子の検出とともにエネルギの測定や電子エネルギのスペクトル解析を前述の成分分析装置１１と同様に実行することが好ましい。
【０１３３】
また、エネルギ照射手段としてイオン銃（図示せず）を設けるとともにエネルギ検出手段として二次イオン検出器４３を設け、エネルギビームであるイオンビームの照射による試料１２の発生エネルギである二次イオンを検出することも可能である。この場合、二次イオンの飛行時間からマススペクトル測定を実行し、このマススペクトルの測定結果の解析を前述の成分分析装置１１と同様に実行することにより、試料１２の成分分析や組成分析を実行することができる。
【０１３４】
さらに、エネルギ照射手段としてパルス型のレーザ出射器を設けるとともにエネルギ検出手段としてイオン検出器を設け（図示せず）、レーザビームの照射に対する試料１２の発生エネルギとしてイオンを検出することも可能である。この場合、イオンの飛行時間からマススペクトル測定を実行し、このマススペクトルの測定結果の解析を前述の成分分析装置１１と同様に実行することにより、試料１２をレーザマイクロプローブ質量分析することができ、例えば、元素を内包する分子や構造の情報を獲得することができる。
【０１３５】
また、上記形態では最初に試料１２の表面の全域を電子ビームで走査して反射電子や二次電子を検出し、この検出結果から制御処理ユニット２１の処理動作で試料１２の表面の異物の位置を検出して外部記憶装置２２に登録することを例示した。
【０１３６】
しかし、試料１２の構造などから検査すべき位置が事前に判明しているような場合には、その位置をユーザがデータ入力デバイス２３の手動操作により外部記憶装置２２に登録することも可能である。この場合、ユーザの作業は煩雑であるが、異物の位置を検出する動作が不要となるので、作業の所用時間を短縮することができる。
【０１３７】
また、図３に一変形例として例示する成分分析装置３１のように、位置検出手段としてレーザ出射器３２とレーザ検出器３３とを設け、外部記憶装置２２にソフトウェアによりデータ設定手段としてデータ設定機能を実現することも可能である。
【０１３８】
この成分分析装置３１では、電子ビームによる試料１２の表面検査の準備動作として、レーザビームによる試料１２の表面検査が実行される。この場合、レーザ出射器３１が試料１２の表面にレーザビームを照射し、この試料１２の表面で反射されたレーザビームをレーザ検出器３２が検出する。
【０１３９】
このような状態で制御処理ユニット２１がステージ移動機構１４を高速に走査移動させ、レーザ検出器３２の検出結果により試料１２の表面から異物の存在する位置が判明すると、これをデータ設定機能により位置データに変換して外部記憶装置２２に登録する。
【０１４０】
なお、上述のような成分分析装置３１において、例えば、事前に概略的な検査する領域を手動操作で外部記憶装置２２に登録しておき、その検査する領域での詳細な検査する位置を上述のレーザ走査で自動的に検出させて登録させるようなことも可能である。
【０１４１】
また、上述のようなレーザ出射器３２とレーザ検出器３３とを具備した一個の位置検出装置を設け、この位置検出装置により検出される異物の位置が成分分析装置１１にデータ入力されるようにして異物分析システム（図示せず）を構築するようなことも可能である。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【０１４３】
本発明の一の成分分析装置による成分分析方法では、成分を分析する試料の表面の位置がデータ記憶手段に事前にデータ設定されており、このデータ設定されている位置にエネルギビームが照射されるように移動手段により試料保持手段が移動されるとき、この移動手段の動作を動作制御手段が制御し、データ記憶手段にデータ設定されている位置よりエネルギ検出手段の方向に変位した位置にビーム照射手段のエネルギビームが照射されることにより、試料の表面の所望の位置から発生エネルギを良好な効率で発生させることができるので、エネルギ検出手段の検出感度を向上させて成分分析の精度を改善することができ、例えば、成分分析装置の動作を自動化するようなことが可能となる。
【０１４４】
本発明の他の成分分析装置による成分分析方法では、成分を分析する試料の表面の領域がデータ記憶手段に事前にデータ設定されており、このデータ設定されている領域がエネルギビームで走査されるように移動手段により試料保持手段が移動されるとき、この移動手段の動作を動作制御手段が制御し、データ記憶手段にデータ設定されている領域よりエネルギ検出手段の方向に変位した位置にビーム照射手段のエネルギビームが照射されることにより、試料の表面の所望の領域から発生エネルギを良好な効率で発生させることができるので、エネルギ検出手段の検出感度を向上させて成分分析の精度を改善することができ、例えば、成分分析装置の動作を自動化するようなことが可能となる。
【０１４５】
また、上述のような成分分析装置において、成分分析手段の分析結果を結果記憶手段により更新自在にデータ保存し、この分析結果の出力要求が要求入力手段に外部入力されると、その出力要求に対応した分析結果を結果出力手段により結果記憶手段から読み出して外部出力することにより、
分析結果を自動的に蓄積させて所望により閲覧することができるので、例えば、成分分析装置の動作を自動化して複数の試料の検査や一個の試料の複数の位置の検査などを実行させることが可能である。
【０１４６】
また、データ記憶手段にデータ設定されている複数の位置や領域にエネルギビームが順番に照射されるように移動手段の動作を動作制御手段が制御することにより、所望により事前にデータ設定した試料の表面の複数の位置や領域を自動的に検査することができるので、成分分析装置の動作を自動化するようなことが可能である。
【０１４７】
また、特定の物質に対応した多数の成分データをデータ記憶手段に事前に登録しておき、このように登録されている多数の成分データを成分分析手段がエネルギ検出手段の検出データで検索して試料の成分を分析することにより、
試料の検査する位置の成分が事前に登録されている対数の物質の一つとして特定されるので、存在が予想される異物を良好な精度が検出するようなことができる。
【０１４８】
また、特定の物質でのエネルギ検出手段の検出データに相当する多数の成分データもデータ記憶手段に事前に登録しておき、データ記憶手段にデータ設定されている領域のエネルギビームによる走査を移動手段によりエネルギ検出手段に近接した位置から開始させ、このエネルギ検出手段の検出データでデータ記憶手段に登録されている多数の成分データを成分分析手段により検索して試料の成分を分析し、この分析結果としてエネルギ検出手段の検出データに整合する成分データがデータ記憶手段から検索された時点で、動作制御手段により各種手段の動作を終了することにより、試料の表面の所定の領域の分析を迅速に完了することができ、この分析が完了した時点で作業を終了することができるので、例えば、多数の試料の分析を順番に実行するような場合に、その全体の作業速度を向上させることができる。
【０１４９】
また、試料の分析しない部分に対応したバックグラウンドの成分データもデータ記憶手段に事前に登録しておき、このように登録されているバックグラウンドの成分データを成分分析手段がエネルギ検出手段の検出データから排除することにより、
分析結果からバックグラウンドのノイズ成分を排除して分析精度を向上させることができる。
【０１５０】
また、成分分析手段の分析結果としてエネルギ検出手段の検出データに整合する成分データがデータ記憶手段から検索されないと、結果報知手段により所定の報知出力が実行されることにより、
登録されている物質が検出されなかったことを作業者に報知することができる。
【０１５１】
また、成分分析手段によりデータ記憶手段から検索された成分データに識別子が付与されていると、結果報知手段により所定の報知出力が実行されることにより、
例えば、特に注意が必要な物質の成分データに識別子を付与しておけば、それが試料の表面に存在する場合に、これをユーザに報知することができる。
【０１５２】
また、データ記憶手段に登録されている成分データを元素に対応させ、成分分析手段により試料の表面の元素の組成を分析することにより、
試料の表面の物質の分析結果として元素の組成を検出することができる。
【０１５３】
また、ビーム照射手段が具備している電子銃によりエネルギビームとして電子ビームが出射され、エネルギ検出手段が具備しているＸ線検出器により発生エネルギとして特性Ｘ線が検出され、この検出された特性Ｘ線のエネルギスペクトルが成分分析手段により解析されて試料表面の元素が組成分析されることにより、電子ビームが照射されたときに試料から発生する特性Ｘ線のエネルギスペクトルに基づいて異物などの元素の組成を分析することができる。
【０１５４】
また、ビーム照射手段が具備している電子銃によりエネルギビームとして電子ビームが出射され、エネルギ検出手段が具備している電子検出器により発生エネルギとして発生電子が検出され、この検出された発生電子のエネルギに対応して成分分析手段により試料表面の元素が組成分析されることにより、
電子ビームが照射されたときに試料から発生する発生電子のエネルギに基づいて異物などの元素の組成を分析することができる。
【０１５５】
また、ビーム照射手段が具備しているイオン銃によりエネルギビームとしてイオンビームが出射され、エネルギ検出手段が具備している二次イオン検出器により発生エネルギとして二次イオンが検出され、この検出された二次イオンの飛行時間に対応して成分分析手段により試料が成分分析されることにより、
イオンビームが照射されたときに試料から発生する二次イオンの飛行時間に基づいて異物などの成分を分析することができる。
【０１５６】
また、ビーム照射手段が具備しているレーザ出射器によりエネルギビームとしてレーザビームが出射され、エネルギ検出手段が具備しているイオン検出器により発生エネルギとしてイオンが検出され、この検出されたイオンの飛行時間に対応して成分分析手段により試料が成分分析されることにより、
レーザビームが照射されたときに試料から発生するイオンの飛行時間に基づいて異物などの成分を分析することができる。
【０１５７】
また、成分分析手段の分析結果から画像表示手段により画像データが生成されて表示出力されることにより、
試料の表面の分析結果を表示画像としてユーザに提供することができる。
【０１５８】
また、成分分析手段の分析結果が画像表示手段により試料の表面に対応してマッピングされた画像データとして表示出力されることにより、
試料の分析結果を表面位置に対応した表示画像としてユーザに提供することができるので、試料の表面の異物の分布状態などを一目で確認させることができる。
【０１５９】
また、動作制御手段が移動手段を動作制御してビーム照射手段のエネルギビームが照射される試料の表面の範囲を試料保持手段による保持の誤差の距離に対応して拡大することにより、試料保持手段が試料を保持する位置に所定の距離の誤差が存在しても、試料の検査したい位置にエネルギビームを確実に照射させることができる。
【０１６０】
また、試料の表面から異物の存在する位置を位置検出手段により検出し、この検出結果からデータ設定手段が位置データを生成してデータ記憶手段に更新自在に登録することにより、
試料の表面の異物の存在する位置を検査する領域や位置として自動的に登録することができるので、試料の表面に付着した異物を検出して成分を分析することができる。
【０１６１】
また、レーザ出射器により試料の表面にレーザビームを照射し、試料の表面で反射されたレーザビームをレーザ検出器で検出することにより、
試料の表面から異物の存在する位置を検出することができる。
【０１６２】
また、電子銃により試料の表面に電子ビームを照射し、試料の表面で発生した発生電子を電子検出器が検出することにより、
試料の表面から異物の存在する位置を検出することができ、例えば、試料の表面から異物の存在する位置を検出するための電子銃と、その異物の成分を検出するための電子銃とを、共用して構造を簡略化するようなことも可能である。
【０１６３】
また、外部からデータ入力される試料の表面の位置や領域がデータ設定手段によりデータ記憶手段にデータ設定されることにより、
例えば、試料から異物の存在する位置や領域を検出してデータ出力する別体の装置を、成分分析装置のデータ設定手段に接続しておけば、試料の異物の位置や領域を自動的にデータ設定することができるので、試料の表面の異物の成分を分析することができる。
【０１６４】
本発明の異物分析システムによる異物分析方法では、試料から異物の存在する位置や領域が位置検出装置により検出され、この位置や領域が成分分析装置のデータ設定手段によりデータ記憶手段にデータ設定され、この成分分析装置がデータ設定された位置や領域に対応して試料の表面の成分を分析することにより、
試料の表面に付着した異物の位置を検出して成分を分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の成分分析装置を示す模式的な斜視図である。
【図２】分析結果の画像データを示す模式図である。
【図３】一変形例の成分分析装置を示す模式的な斜視図である。
【図４】一従来例の成分分析装置を示す模式的な斜視図である。
【図５】成分分析装置による測定結果を示す特性図である。
【図６】電子ビームの照射位置と特性Ｘ線の検出出力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１１，３１ 成分分析装置
１２ 試料
１３ 試料保持手段である試料保持ステージ
１４ 相対移動手段であるステージ移動機構
１５ ビーム照射手段である電子銃
１６ 位置検出手段の一部でありエネルギ検出手段でもある反射電子検出器
１７ 位置検出手段の一部でありエネルギ検出手段でもある二次電子検出器
１８ エネルギ検出手段であるＸ線検出器
２１ 各種手段として機能する制御処理ユニット
２２ データ記憶手段および結果記憶手段に相当する外部記憶装置
３２ 位置検出手段の一部であるレーザ出射器
３３ 位置検出手段の一部であるレーザ検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハやガラス基板などの試料の表面の所定の位置や領域の成分を分析する成分分析装置および方法、この成分分析装置を利用して試料の表面の異物の成分を分析する異物分析システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置の製造工程などにおいては、シリコンウェハの表面に微細な配線パターンなどを形成する。しかし、形成した配線パターンなどに異物が存在したり、表面に異物が付着していると、これが半導体装置の動作不良の原因となる。そこで、半導体装置の製造工程などにおいては、その表面状態を検査して分析し、半導体装置の歩留りを向上させることが肝要である。
【０００３】
現在、ＳＥＭ(Scanning Electron Microscope)の高倍率化やＸ線分析装置の高精度化により、肉眼では確認できないサブミクロンレベルの微細な試料も簡単に検査して分析することができる。その反面、試料の検査したい部分をＳＥＭなどの視野に正確に配置して適正な条件で分析することは煩雑な作業となっている。
【０００４】
例えば、最近ではシリコンウェハの直径が200(mm)から300(mm)に拡大する傾向にあるが、このようなシリコンウェハの全面から１(μm)程度の直径の異物や異物を探索して適正な条件で分析することは非常に困難である。現状では試料の検査する位置を装置の視野に配置することや分析条件の設定などを、専門の作業者が手動で実行している。
【０００５】
また、前述のような分析装置により試料から獲得される測定結果は、一般的にエネルギスペクトルとして出力されるので、そのスペクトルでのピークのエネルギ値と元素ごとに固有のエネルギ値とが比較されることで、試料の表面に存在する元素が解析される。このように測定結果を解析して結果を判断するため、現状では分析技術を有する専門の作業者を必要としており、測定結果を解析して結果が判定されるまでに時間が必要で作業も煩雑である。
【０００６】
上述のような課題を解決するため、測定結果の解析の手間を改善する各種の手法が検討されており、例えば、コンピュータなどの自動装置の演算処理により、分析装置の測定結果からスペクトルのピーク値を検出させ、このピーク値とデータベースに事前に登録されている元素ごとのピーク値とを比較させ、試料の表面の元素を解析させることが提案されている。
【０００７】
ここで、上述のような成分分析装置の一従来例を図４および図５を参照して以下に説明する。なお、図４は成分分析装置の全体構造を示す模式的な斜視図、図５は測定結果を示す特性図である。
【０００８】
まず、この成分分析装置１が表面を検査する試料２は、例えば、シリコンウェハからなり、ここで一従来例として例示する成分分析装置１は、図４に示すように、上述のような試料２を保持する試料保持手段として試料保持ステージ３を具備している。
【０００９】
この試料保持ステージ３は、相対移動手段であるステージ移動機構４によりＸ方向とＹ方向とに移動自在に支持されている。なお、ここで云うＸ方向およびＹ方向とは、双方とも水平でありながら相互には直交する方向であり、例えば、Ｘ方向が前後方向でＹ方向が左右方向である。
【００１０】
上述のような試料保持ステージ３に保持された試料２の表面の一点に、ビーム照射手段である電子銃５が真上から垂直に対向しているとともに、各種のエネルギ検出手段である反射電子検出器６と二次電子検出器７とＸ線検出器８とが各々所定の傾斜角度で対向している。
【００１１】
電子銃５は、試料保持ステージ３に保持された試料２の表面の一点にエネルギビームとして電子ビームを出射し、反射電子検出器６は、試料２の表面での発生エネルギとして反射電子を検出する。同様に試料２の表面での発生エネルギとして、二次電子検出器７は二次電子を検出し、Ｘ線検出器８は特性Ｘ線を検出する。
【００１２】
なお、このＸ線検出器８は、実際には半導体検出部やマルチチャネルの波高分析器を具備している（図示せず）。半導体検出部は、高純度シリコンなどを利用して形成されており、特性Ｘ線のエネルギに対応して電子／正孔対を内部で発生し、特性Ｘ線をエネルギに比例した波高の電流パルスに変換する。
【００１３】
波高分析器は、電流パルスを特性Ｘ線のエネルギごとにチャネルに振り分けて計数し、これをエネルギスペクトルとしてデータ出力する。このようなＸ線検出器８は他の検出器６，７とともにコンピュータシステム（図示せず）に接続されており、このコンピュータシステムは、各種検出器６〜８の検出結果を作業者に所定形態でデータ出力する。
【００１４】
なお、電子銃５は、電子ビームの出射方向を微調整するビーム偏向機構（図示せず）も具備しており、このビーム偏向機構とステージ移動機構４とにより試料２の電子ビームが照射される位置が二次元的に走査される。また、上述した成分分析装置１の各部は、実際には一個の真空容器（図示せず）の内部に配置されている。
【００１５】
上述のような構造の成分分析装置１の成分分析方法を以下に順次説明する。まず、試料保持ステージ３により保持された試料２の表面に電子銃５により電子ビームが照射されるので、この電子ビームの照射により試料２の表面で発生する各種エネルギが各種検出器６〜８により個々に検出される。
【００１６】
つまり、反射電子検出器６により反射電子が検出され、二次電子検出器７により二次電子が検出され、Ｘ線検出器８により特性Ｘ線が検出される。例えば、これらの検出結果はコンピュータシステムにデータ出力されるので、このコンピュータシステムでは、反射電子や二次電子による画像生成や特性Ｘ線による成分分析が実行される。
【００１７】
なお、一般的には最初に試料２の表面の全域が電子ビームにより走査されて反射電子や二次電子が検出され、これらで画像が生成されて試料２の表面に付着している異物の位置が検出されるので、このように検出された位置に電子ビームが再度照射されて特性Ｘ線により異物の成分が分析される。
【００１８】
この特性Ｘ線による成分分析では、前述のようにＸ線検出器８は特性Ｘ線をエネルギに比例した波高の電流パルスに変換し、この電流パルスを特性Ｘ線のエネルギに対応して振り分けるので、このコンピュータシステムは、図５に示すように、特性Ｘ線の検出数をエネルギごとのグラフとして表示出力する。
【００１９】
これは一般的にエネルギスペクトルと呼称されており、顕著なピークを特定できる場合には、そのＸ線を放出する元素が試料２の検査する位置に多量に存在することになる。従って、元素ごとにＸ線のエネルギをデータベースに登録しておき、エネルギスペクトルからピークのエネルギ値を特定して整合する元素を検索すれば、これで試料２の検査する位置の成分元素を判定することができる。
【００２０】
なお、上述のような状態で試料２に電子ビームが照射される位置が試料保持ステージ３や電子銃５の機能により二次元的に走査されるので、各種の検出器６〜８により各種エネルギが検出される試料２の位置も二次元的に走査され、成分分析が試料２の表面の各所で実行される。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような成分分析装置１では、試料２の表面の組成を分析するようなことができる。特に、現在ではユーザの作業の負担を軽減するとともに速度を向上させるため、上述した特性Ｘ線のエネルギスペクトルからピーク値を検出することや、この検出したピーク値から元素を特定することなどを、コンピュータシステムで自動的に実行することが実用化されている。
【００２２】
しかし、現在存在が認定されている元素は109個もあるため、自動的な動作で元素を正確に同定することは実際には困難である。例えば、Ａu(金)の主要な特性Ｘ線としては、エネルギ値が“2.14，9.7，11.44，11.59(keV)”の四本があり、Ｎb(ニオブ)の主要な特性Ｘ線としては、エネルギ値が“2.17，2.26，16.58，18.60(keV)”の四本がある。この場合、特性Ｘ線のピーク値の検出に“30(eV)”の誤差が存在すると、Ａuの“2.14(keV)”とＮbの“2.17(keV)”とのエネルギ値を正確に判定できないことになる。
【００２３】
このような場合、上述のように一つの元素が複数の特性Ｘ線を放出しているので、複数の特性Ｘ線のピーク値を総合的に分析すれば良好な精度で元素を同定することは可能である。しかし、このように複数の検出データを総合的に分析することは、処理が煩雑で作業の速度も低下することになる。
【００２４】
また、従来の成分分析装置１では、一般的に試料２の検査する領域のサイズが小さいほど検出信号のＳ／Ｎが低下し、元素を同定する精度も低下する。同様に、作業の時間を短縮して速度を向上させるほど、検出信号のＳ／Ｎが低下して元素を同定する精度も低下する。
【００２５】
換言すると、従来の成分分析装置１による成分分析方法では、試料２の成分を自動的に分析することは可能であるが、試料２の小さい領域の元素を良好な精度で自動的に迅速に同定することが困難である。このため、従来は必要により専門知識を有するユーザが作業を補助しており、上述の成分分析装置１では、例えば、製造過程の半導体装置を試料２として迅速に検査することや、無人の機械で自動的な抜き取り検査を実行するようなことができない。
【００２６】
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、小さい試料の元素を良好な精度で自動的に迅速に同定することができる成分分析装置および方法を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の成分分析装置は、試料を保持する試料保持手段と、前記試料保持手段により保持された試料の表面に存在する分析対象の異物へエネルギビームを照射するビーム照射手段と、前記ビーム照射手段のビーム照射により前記異物から生ずるＸ線の発生エネルギを検出するエネルギ検出手段と、前記エネルギ検出手段の検出データにより前記異物の成分を分析する成分分析手段と、を備える成分分析装置において、
前記試料の表面の前記異物の中心位置を含む領域情報が事前に取得され、該領域情報を格納するデータ記憶手段と、前記データ記憶手段に格納されている該領域情報に基づく領域に対して、エネルギビームが照射されるように前記試料を移動させる移動手段と、前記異物の中心位置に対して前記エネルギ検出手段の方向に変位した位置にエネルギビームが照射されるように前記移動手段の動作を制御する動作制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２８】
従って、本発明の成分分析装置による成分分析方法では、試料保持手段により保持された試料の表面にビーム照射手段によりエネルギビームが照射され、このビーム照射による試料の発生エネルギがエネルギ検出手段により検出され、この検出データから成分分析手段により試料の成分が分析される。ただし、このように成分を分析する試料の表面の位置がデータ記憶手段に事前にデータ設定されており、このデータ設定されている位置にエネルギビームが照射されるように移動手段により試料保持手段が移動されるので、試料の表面の特定の位置の成分が分析される。そして、上述の移動手段の動作を動作制御手段が制御することにより、データ記憶手段にデータ設定されている位置よりエネルギ検出手段の方向に変位した位置にビーム照射手段のエネルギビームが照射されるので、これで試料の表面の所望の位置の発生エネルギがエネルギ検出手段により良好に検出される。
【００２９】
このことを以下に説明する。まず、上述のような成分分析装置による成分分析方法は、試料の表面に付着した微細な異物の成分の分析に利用されることが一般的である。しかし、図６に示すように、エネルギビームを試料の表面の異物の付着した位置の中心に正確に照射した場合より、エネルギ検出手段の方向に変位した位置に出射した場合の方が、発生エネルギの検出強度が増加することが確認されている。これはエネルギ検出手段で検出される発生エネルギが、試料の表面で凸部となる異物に遮蔽されるためと想定される。このため、上述のようにエネルギビームの照射位置を検査したい位置よりエネルギ検出手段の方向に変位した位置とすると、結果的に発生エネルギの検出強度が上昇して分析精度が向上する。
【００３２】
上述のような成分分析装置において、前記成分分析手段の分析結果を更新自在にデータ保存する結果記憶手段と、該結果記憶手段にデータ保存された分析結果の出力要求が外部入力される要求入力手段と、該要求入力手段に外部入力された出力要求に対応した分析結果を前記結果記憶手段から読み出して外部出力する結果出力手段と、も具備していることも可能である。
【００３３】
この場合、成分分析手段の分析結果が結果記憶手段により更新自在にデータ保存されるので、このような状態で分析結果の出力要求が要求入力手段に外部入力されると、その出力要求に対応した分析結果が結果出力手段により結果記憶手段から読み出されて外部出力される。このため、複数の試料の検査や一個の試料の複数の位置の検査などを自動的に実行した場合でも、その分析結果を自動的に蓄積させて所望により閲覧することができる。
【００３４】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段は、複数の位置や領域がデータ設定されており、前記動作制御手段は、前記データ記憶手段にデータ設定されている複数の位置や領域に前記ビーム照射手段のエネルギビームが順番に照射されるように前記移動手段の動作を制御することも可能である。
【００３５】
この場合、データ記憶手段にデータ設定されている複数の位置や領域にエネルギビームが順番に照射されるように移動手段の動作を動作制御手段が制御するので、所望により事前にデータ設定した試料の表面の複数の位置や領域が自動的に検査される。
【００３６】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段は、特定の物質での前記エネルギ検出手段の検出データに相当する多数の成分データも事前に登録されており、前記成分分析手段は、前記データ記憶手段に登録されている多数の成分データを前記エネルギ検出手段の検出データで検索して試料の成分を分析することも可能である。
【００３７】
この場合、特定の物質に対応した多数の成分データがデータ記憶手段に事前に登録されており、このように登録されている多数の成分データが成分分析手段によりエネルギ検出手段の検出データで検索されて試料の成分が分析されるので、試料の検査する位置の成分が事前に登録されている対数の物質の一つとして特定される。
【００３８】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段は、特定の物質での前記エネルギ検出手段の検出データに相当する多数の成分データも事前に登録されており、前記成分分析手段は、前記データ記憶手段に登録されている多数の成分データを前記エネルギ検出手段の検出データで検索して試料の成分を分析し、前記移動手段は、前記データ記憶手段にデータ設定されている領域のエネルギビームによる走査を前記エネルギ検出手段に近接した位置から開始し、前記動作制御手段は、前記成分分析手段の分析結果として前記エネルギ検出手段の検出データに整合する成分データが前記データ記憶手段から検索された時点で前記各種手段の動作を終了させることも可能である。
【００３９】
この場合、特定の物質でのエネルギ検出手段の検出データに相当する多数の成分データもデータ記憶手段に事前に登録されており、データ記憶手段にデータ設定されている領域のエネルギビームによる走査が移動手段によりエネルギ検出手段に近接した位置から開始され、このエネルギ検出手段の検出データでデータ記憶手段に登録されている多数の成分データが成分分析手段により検索されることで試料の成分が分析される。ただし、この分析結果としてエネルギ検出手段の検出データに整合する成分データがデータ記憶手段から検索された時点で、動作制御手段により各種手段の動作が終了されるので、分析が完了しているのに作業が継続されることがない。
【００４０】
なお、本発明で動作制御手段が動作を終了させる各種手段は、試料の分析を実行するときに稼働する各種手段の一部や全部を許容し、例えば、ビーム照射手段、エネルギ検出手段、成分分析手段、データ記憶手段、移動手段、動作制御手段自身、等を許容する。
【００４１】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段は、試料の分析しない部分での前記エネルギ検出手段の検出データに相当するバックグラウンドの成分データも事前に登録されており、前記成分分析手段は、前記データ記憶手段に登録されているバックグラウンドの成分データを前記エネルギ検出手段の検出データから排除することも可能である。
【００４２】
この場合、試料の分析しない部分に対応したバックグラウンドの成分データもデータ記憶手段に事前に登録されており、このように登録されているバックグラウンドの成分データが成分分析手段によりエネルギ検出手段の検出データから排除されるので、分析結果からバックグラウンドのノイズ成分が排除されて分析精度が向上する。例えば、成分を分析する対象が試料の表面に付着した異物の場合、その位置にエネルギビームを照射しても異物の発生エネルギと試料の発生エネルギとが同時に検出される。そこで、試料の発生エネルギの検出結果をバックグラウンドの成分データとして登録しておき、これを検出結果から排除すれば異物の発生エネルギのみを抽出することができる。
【００４３】
上述のような成分分析装置において、前記成分分析手段の分析結果として前記エネルギ検出手段の検出データに整合する成分データが前記データ記憶手段から検索されないと所定の報知出力を実行する結果報知手段も具備していることも可能である。
【００４４】
この場合、成分分析手段の分析結果としてエネルギ検出手段の検出データに整合する成分データがデータ記憶手段から検索されないと、結果報知手段により所定の報知出力が実行されるので、これで登録されている物質が検出されなかったことが作業者に報知される。
【００４５】
なお、本発明で云う所定の報知出力とは、所定状態の発生をユーザに認識させる装置の動作を意味しており、例えば、画像データやガイダンステキストのディスプレイによる表示出力、ガイダンステキストのスピーカによる音声出力、パイロットランプの点灯や点滅、ブザーの発音、等を許容する。
【００４６】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段に登録されている成分データの一部に報知の必要を示す識別子が付与されており、前記成分分析手段により検索された成分データに識別子が付与されていると所定の報知出力を実行する結果報知手段も具備していることも可能である。
【００４７】
この場合、成分分析手段によりデータ記憶手段から検索された成分データに識別子が付与されていると、結果報知手段により所定の報知出力が実行されるので、例えば、特に注意が必要な物質の成分データに識別子を付与しておけば、それが試料の表面に存在する場合に、これがユーザに報知される。
【００４８】
なお、前述のように報知出力としてテキストデータを表示出力する場合、その内容により予想される事態を報知することも可能である。例えば、成分を分析する対象が試料の表面に付着した異物の場合、エネルギビームが適正な位置に照射されないと異物の発生エネルギでなく試料の発生エネルギが検出される。また、エネルギビームを照射する位置が適正でも、異物の成分が試料と同一であると分析結果を試料と判別することができない。
【００４９】
そこで、分析結果として試料と同一の成分データが検索された場合には“異物の成分が試料と同一であるか、異物の成分が同定不能であるか、エネルギビームの照射位置が適正でない”ことをテキストデータとして報知出力するようなことが可能である。
【００５０】
上述のような成分分析装置において、前記データ記憶手段は、特定の物質として元素に対応した成分データが登録されており、前記成分分析手段は、試料の元素の組成を分析することも可能である。この場合、データ記憶手段に登録されている成分データが元素に対応しているので、成分分析手段により試料の表面の元素の組成が分析される。
【００５１】
上述のような成分分析装置において、前記ビーム照射手段は、エネルギビームとして電子ビームを出射する電子銃を具備しており、前記エネルギ検出手段は、発生エネルギとして特性Ｘ線を検出するＸ線検出器を具備しており、前記成分分析手段は、前記エネルギ検出手段により検出された特性Ｘ線のエネルギスペクトルを解析して試料の元素を組成分析することも可能である。
【００５２】
この場合、ビーム照射手段が具備している電子銃によりエネルギビームとして電子ビームが出射され、エネルギ検出手段が具備しているＸ線検出器により発生エネルギとして特性Ｘ線が検出される。この検出された特性Ｘ線のエネルギスペクトルが成分分析手段により解析されて試料表面の元素が組成分析されるので、この元素の組成分析は電子ビームが照射されたときに試料から発生する特性Ｘ線のエネルギスペクトルに基づいて実行される。
【００５３】
上述のような成分分析装置において、前記ビーム照射手段は、エネルギビームとして電子ビームを出射する電子銃を具備しており、前記エネルギ検出手段は、発生エネルギとして発生電子を検出する電子検出器を具備しており、前記成分分析手段は、前記エネルギ検出手段により検出された発生電子のエネルギに対応して試料の元素を組成分析することも可能である。
【００５４】
この場合、ビーム照射手段が具備している電子銃によりエネルギビームとして電子ビームが出射され、エネルギ検出手段が具備している電子検出器により発生エネルギとして発生電子が検出される。この検出された発生電子のエネルギに対応して成分分析手段により試料表面の元素が組成分析されるので、この元素の組成分析は電子ビームが照射されたときに試料から発生する発生電子のエネルギに基づいて実行される。なお、本発明で云う発生電子とは、電子ビームの照射により試料の表面で発生する電子を意味しており、例えば、オージェ電子や反射電子を許容する。
【００５５】
上述のような成分分析装置において、前記ビーム照射手段は、エネルギビームとしてイオンビームを出射するイオン銃を具備しており、前記エネルギ検出手段は、発生エネルギとして二次イオンを検出する二次イオン検出器を具備しており、前記成分分析手段は、前記イオン検出手段により検出された二次イオンの飛行時間に対応して試料を成分分析することも可能である。
【００５６】
この場合、ビーム照射手段が具備しているイオン銃によりエネルギビームとしてイオンビームが出射され、エネルギ検出手段が具備している二次イオン検出器により発生エネルギとして二次イオンが検出される。この検出された二次イオンの飛行時間に対応して成分分析手段により試料が成分分析されるので、この成分分析はイオンビームが照射されたときに試料から発生する二次イオンの飛行時間に基づいて実行される。
【００５７】
上述のような成分分析装置において、前記ビーム照射手段は、エネルギビームとしてレーザビームを出射するレーザ出射器を具備しており、前記エネルギ検出手段は、発生エネルギとしてイオンを検出するイオン検出器を具備しており、前記成分分析手段は、前記イオン検出手段により検出されたイオンの飛行時間に対応して試料を成分分析することも可能である。
【００５８】
この場合、ビーム照射手段が具備しているレーザ出射器によりエネルギビームとしてレーザビームが出射され、エネルギ検出手段が具備しているイオン検出器により発生エネルギとしてイオンが検出される。この検出されたイオンの飛行時間に対応して成分分析手段により試料が成分分析されるので、この成分分析はレーザビームが照射されたときに試料から発生するイオンの飛行時間に基づいて実行される。
【００５９】
上述のような成分分析装置において、前記成分分析手段の分析結果から画像データを生成して表示出力する画像表示手段も具備していることも可能である。この場合、成分分析手段の分析結果から画像表示手段により画像データが生成されて表示出力されるので、試料の表面の分析結果が表示画像としてユーザに提供される。
【００６０】
上述のような成分分析装置において、前記画像表示手段は、前記成分分析手段の分析結果を試料に対応してマッピングした画像データとして表示出力する具備していることも可能である。この場合、成分分析手段の分析結果が画像表示手段により試料の表面に対応してマッピングされた画像データとして表示出力されるので、試料の分析結果が表面位置に対応した表示画像としてユーザに提供される。
【００６１】
上述のような成分分析装置において、前記動作制御手段は、前記試料保持手段による保持の誤差の距離に対応して前記ビーム照射手段のエネルギビームが照射される試料の表面の範囲が拡大されるように前記移動手段を動作制御することも可能である。
【００６２】
この場合、動作制御手段が移動手段を動作制御することにより、ビーム照射手段のエネルギビームが照射される試料の表面の範囲が、試料保持手段による保持の誤差の距離に対応して拡大される。このため、試料保持手段が試料を保持する位置に所定の距離の誤差が存在しても、この距離に対応した範囲までエネルギビームが照射されるので、試料の検査したい位置にエネルギビームが照射される。
【００６３】
上述のような成分分析装置において、試料から異物の存在する位置や領域を検出する位置検出手段と、該位置検出手段により検出された位置や領域を前記データ記憶手段にデータ設定するデータ設定手段と、も具備していることも可能である。
【００６４】
この場合、試料の表面から異物の存在する位置が位置検出手段により検出され、この検出結果からデータ設定手段により位置データが生成されてデータ記憶手段に更新自在に登録されるので、試料の表面の異物の存在する位置が検査する領域や位置として自動的に登録される。このように登録された位置や領域に対応して試料の表面の成分が分析されるので、これで試料の表面に付着した異物の成分が分析される。
【００６５】
上述のような成分分析装置において、前記位置検出手段は、試料にレーザビームを照射するレーザ出射器と、試料で反射されたレーザビームを検出するレーザ検出器と、を具備していることも可能である。この場合、レーザ出射器により試料の表面にレーザビームが照射され、試料の表面で反射されたレーザビームがレーザ検出器により検出されるので、これで位置検出手段により試料の表面から異物の存在する位置が検出される。
【００６６】
上述のような成分分析装置において、前記位置検出手段は、試料に電子ビームを出射する電子銃と、試料の発生電子を検出する電子検出器と、を具備している。この場合、電子銃により試料の表面に電子ビームが照射され、試料の表面で発生した発生電子が電子検出器により検出されるので、これで位置検出手段により試料の表面から異物の存在する位置が検出される。
【００６７】
なお、前述のように試料の表面の成分を特性Ｘ線で検出する場合、試料の表面にエネルギビームとして電子銃から電子ビームを照射する。つまり、このような場合には、試料の表面から異物の存在する位置を検出するための電子銃と、その異物の成分を検出するための電子銃とを、共用することができる。
【００６８】
上述のような成分分析装置において、外部からデータ入力される試料の表面の位置や領域を前記データ記憶手段にデータ設定するデータ設定手段も具備していることも可能である。この場合、外部からデータ入力される試料の表面の位置や領域がデータ設定手段によりデータ記憶手段にデータ設定されるので、例えば、試料から異物の存在する位置や領域を検出してデータ出力する別体の装置を、成分分析装置のデータ設定手段に接続しておけば、試料の異物の位置や領域が自動的にデータ設定される。
【００６９】
本発明の異物分析システムは、本発明の成分分析装置と、試料から異物の存在する位置や領域を検出して前記成分分析装置のデータ設定手段にデータ入力する位置検出装置と、を具備している。従って、本発明の異物分析システムによる異物分析方法では、試料から異物の存在する位置や領域が位置検出装置により検出され、この位置や領域が成分分析装置のデータ設定手段によりデータ記憶手段にデータ設定される。成分分析装置はデータ設定された位置や領域に対応して試料の表面の成分を分析するので、これで試料の表面に付着した異物の成分が分析される。
【００７０】
なお、本発明で云う各種手段は、その機能を実現するように形成されていれば良く、例えば、専用のハードウェア、適正な機能がプログラムにより付与されたコンピュータ、適正なプログラムによりコンピュータの内部に実現された機能、これらの組み合わせ、等を許容する。
【００７１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の第一の形態を図１および図２を参照して以下に説明する。ただし、本実施の形態において前述した一従来例と同一の部分は、同一の名称を使用して詳細な説明は省略する。なお、図１は本実施の形態の成分分析装置を示す模式的な斜視図、図２は分析結果が試料の表面に対応してマッピングされた画像データを示す模式図である。
【００７２】
本実施の形態の成分分析装置１１は、図１に示すように、検査装置本体１００とコンピュータシステム２００とを具備しており、これらの各部が適宜接続されている。検査装置本体１００は、一従来例として前述した成分分析装置１と同様に、シリコンウェハからなる試料１２を保持する試料保持手段として試料保持ステージ１３を具備しており、この試料保持ステージ１３は、移動手段であるステージ移動機構１４によりＸＹ方向に移動自在に支持されている。
【００７３】
上述のような試料保持ステージ１３に保持された試料１２の表面の一点に、ビーム照射手段である電子銃１５が真上から垂直に対向しているとともに、各種のエネルギ検出手段である反射電子検出器１６と二次電子検出器１７とＸ線検出器１８とが各々所定の傾斜角度で対向している。
【００７４】
なお、電子銃１５および二種類の電子検出器１６，１７は、ここでは位置検出手段も兼用しており、詳細には後述するが、二次電子や反射電子の検出結果から画像を生成することにより、試料１２の表面から異物が存在する位置を検出する。
【００７５】
Ｘ線検出器１８は、半導体検出部１９やマルチチャネルの波高分析器２０を具備しており、このようなＸ線検出器１８が他の検出器１６，１７とともにコンピュータシステム２００の制御処理ユニット２１に接続されている。この制御処理ユニット２１は、コンピュータシステム２００の主体であり、外部記憶装置２２とデータ入力デバイス２３とデータ出力デバイス２４とが接続されている。
【００７６】
外部記憶装置２２は、例えば、ＨＤＤ(Hard Disc Drive)やＦＤＤ(Floppy Disc Drive)からなり、データ記憶手段や結果記憶手段に相当する各種の記憶エリアが事前に設定されており、外部入力される各種データを外部出力できる状態で更新自在に保存する。
【００７７】
データ入力デバイス２３は、例えば、キーボードやＦＤＤからなり、ユーザによる操作コマンドなどの各種データの外部入力を受け付ける。データ出力デバイス２４は、例えば、ディスプレイやＦＤＤからなり、各種検出器１６〜１８の検出データなどの各種データをユーザに外部出力する。
【００７８】
制御処理ユニット２１は、いわゆるパーソナルコンピュータからなり、ＣＰＵ(Central Processing Unit)やＲＡＭ(Random Access Memory)やＲＯＭ(Read Only Memory)やＩ／Ｆ(Interface)等のハードウェアを物理的に具備している（図示せず）。
【００７９】
制御処理ユニット２１のＲＡＭやＲＯＭ等の情報記憶媒体にソフトウェアとして格納されている制御プログラムや外部記憶装置２２に登録されている各種データをＣＰＵが読み取って対応する動作を実行することにより、コンピュータシステム２００には各種手段として各種機能が論理的に実現されている。
【００８０】
本実施の形態の表面検査装置１１のコンピュータシステム２００には、データ記憶手段であるデータ記憶機能、動作制御手段である動作制御機能、成分分析手段である成分分析機能、結果記憶手段である結果記憶機能、要求入力手段である要求入力機能、結果出力手段である結果出力機能、結果報知手段である結果報知機能、データ設定手段であるデータ設定機能、画像表示手段である画像表示機能、等の各種機能が各種手段として論理的に実現されている。
【００８１】
データ記憶機能は、前述のように外部記憶装置２２に設定された所定の記憶エリアに相当し、各種データが更新自在に事前に設定されている。例えば、外部記憶装置２２には、成分データのデータベースが事前に構築されており、このデータベースには、特定の物質での各種検出器１６〜１８の検出データに相当する多数の成分データが事前に登録されている。
【００８２】
この多数の成分データは、試料１２の表面に存在することが予想される特定の元素に対応して登録されており、ここでは報知の必要を示す識別子も二値フラグの一方などとしてオンオフ自在に個々に付与されている。さらに、試料１２の分析しない部分での検出データに相当するバックグラウンドの成分データとして、試料１２の材料であるシリコンの成分データも登録されており、この成分データには、バックグラウンドであることを示す専用の識別子が付与されている。
【００８３】
さらに、外部記憶装置２２には、結果記憶機能に相当する記憶エリアも設定されており、そこで各種検出器１６〜１８の検出データを更新自在に一時記憶する。さらに、外部記憶装置２２には、試料１２の表面の分析する位置が、例えば、ステージ移動機構１４の座標データなどで事前にデータ設定されている。
【００８４】
動作制御機能は、制御処理ユニット２１が事前に実装されている制御プログラムに対応して所定のデータ処理を実行することにより、検査装置本体１００の各部の動作を統合制御する。より詳細には、試料１２の検査する位置の設定データを外部記憶装置２２から読み出し、これに対応してステージ移動機構１４を動作制御して試料１２の検査する位置を電子銃１５が電子ビームを照射する位置に移動させる。
【００８５】
このような状態で電子銃１５を動作制御して電子ビームを試料１２の表面に照射させ、これに対応した試料１２の発生エネルギである反射電子を反射電子検出器１６に検出させ、二次電子を二次電子検出器１７に検出させ、特性Ｘ線をＸ線検出器１８に検出させる。
【００８６】
なお、本実施の形態の表面検査装置１１でも、やはり最初に試料１２の表面の全域が電子銃１５の電子ビームで走査されて各電子検出器１６，１７で反射電子と二次電子とが検出され、この検出結果からコンピュータシステム２００が試料１２の表面に対応した画像が生成されて異物の位置が検出される。
【００８７】
このように検出された位置は制御処理ユニット２１により外部記憶装置２２にデータ設定され、この設定データに対応して制御処理ユニット２１がステージ移動機構１４を動作制御することで、試料１２の異物の位置に電子銃１５の電子ビームが照射されてＸ線検出器１８により特性Ｘ線が検出される。
【００８８】
ただし、このように外部記憶装置２２にデータ設定されている試料１２の位置に電子銃１５の電子ビームが照射されてＸ線検出器１８により特性Ｘ線が検出されるとき、制御処理ユニット２１の動作制御機能は、データ設定されている位置よりＸ線検出器１８の方向に変位した試料１２の位置に電子ビームが照射されるようにステージ移動機構１４や電子銃１５のビーム偏向機構を動作制御する。
【００８９】
なお、実際には一個の試料１２の表面から複数の位置が検出されることもあるため、このような場合には、動作制御機能は所定のアルゴリズムにより複数の位置に順番を設定し、この順番で試料１２の複数の位置に電子ビームが照射されるようにステージ移動機構１４や電子銃１５のビーム偏向機構を動作制御する。
【００９０】
成分分析機能も、制御処理ユニット２１が事前に実装されている制御プログラムに対応して所定のデータ処理を実行することにより、外部記憶装置２２に登録されている多数の成分データをＸ線検出器１８の検出データで検索し、試料１２の表面の元素の組成を分析する。
【００９１】
より詳細には、Ｘ線検出器１８が試料１２の発生エネルギである特性Ｘ線を検出してエネルギスペクトルをデータ出力すると、制御処理ユニット２１の成分分析機能は、検出された特性Ｘ線のエネルギスペクトルからピークを検出して数値処理する。
【００９２】
そして、この数値を外部記憶装置２２の多数の成分データの各々に固有の数値と比較して試料１２表面の元素を組成分析し、この分析結果を検査した位置や試料１２の識別番号などの各種データとともに外部記憶装置２２に一時記憶させる。
【００９３】
以下同様に、制御処理ユニット２１が事前に実装されている制御プログラムに対応して所定のデータ処理を実行することにより、要求入力機能は、データ入力デバイス２３のキーボードの手動操作による入力データなどとして、外部記憶装置２２にデータ保存された分析結果の出力要求の外部入力を制御処理ユニット２１で受け付ける。
【００９４】
結果出力機能は、上述のように外部入力された出力要求に対応した分析結果を制御処理ユニット２１により外部記憶装置２２から読み出し、例えば、画像表示機能により外部出力する。この画像表示機能は、上述のように外部記憶装置２２から読み出された分析結果を制御処理ユニット２１で演算処理し、分析結果を試料１２の表面に対応してマッピングさせた画像データを生成してデータ出力デバイス２４のディスプレイにより表示出力する。
【００９５】
また、結果報知機能は、上述のような分析結果として検出データに整合する成分データが外部記憶装置２２から検索されないとき、例えば、これを前述の画像表示機能に専用のアイコンなどとして分析結果の画像データに組み込ませてデータ出力デバイス２４のディスプレイに表示出力させる。
【００９６】
また、前述のように外部記憶装置２２に登録されている多数の成分データには、報知の必要を示す識別子が二値フラグの一方などとしてオンオフ自在に付与されているので、結果報知機能は、成分分析機能により検索された成分データに報知の識別子がオン状態で付与されていると、例えば、これも前述の画像表示機能に専用のアイコンなどとして分析結果の画像データに組み込ませてデータ出力デバイス２４のディスプレイに表示出力させる。
【００９７】
さらに、前述のように外部記憶装置２２には試料１２の材料に対応したバックグラウンドの成分データも専用の識別子とともに登録されているので、結果報知機能は、成分分析機能により検索された成分データにバックグラウンドの識別子が付与されていると、例えば、これも前述の画像表示機能に専用のアイコンなどとして分析結果の画像データに組み込ませてデータ出力デバイス２４のディスプレイに表示出力させる。
【００９８】
上述のような制御処理ユニット２１の各種機能は、必要により外部記憶装置２２やデータ出力デバイス２４等のハードウェアを利用して実現されるが、その主体はＲＡＭ等の情報記憶媒体に格納されたソフトウェアに対応して、ハードウェアからなるコンピュータであるＣＰＵが動作することにより実現されている。
【００９９】
このようなソフトウェアは、例えば、ステージ移動機構１４を動作制御して電子銃１５の電子ビームに試料１２の表面の全域を走査させること、このビーム照射で発生する反射電子や二次電子を各電子検出器１６，１７に検出させること、この検出結果から試料１２の表面の異物の位置を特定して外部記憶装置２２にデータ設定すること、ステージ移動機構１４を動作制御して外部記憶装置２２にデータ設定されている試料１２の位置よりＸ線検出器１９の方向に変位した位置に電子銃１５の電子ビームを照射させること、このビーム照射で発生する特性Ｘ線をＸ線検出器１８に検出させること、この検出データを外部記憶装置２２に登録されている成分データと比較して異物の成分を分析すること、この分析結果を外部記憶装置２２にデータ保存させること、出力要求の外部入力に対応して外部記憶装置２２から分析結果を読み出すこと、読み出した分析結果をマッピングして試料１２の表面に対応した画像データを生成すること、この画像データをデータ出力デバイス２４のディスプレイに表示出力させること、上述の分析結果として検出データに整合する成分データが外部記憶装置２２から検索されないときにデータ出力デバイス２４等で所定の報知出力を実行すること、上述の分析結果として外部記憶装置２２から検索された成分データに識別子が付与されているときにデータ出力デバイス２４等で所定の報知出力を実行すること、等の処理動作を制御処理ユニット２１のＣＰＵに実行させるための制御プログラムとしてＲＡＭ等の情報記憶媒体に格納されている。
【０１００】
上述のような構成において、本実施の形態の成分分析装置１１による成分分析方法を以下に順次説明する。まず、本実施の形態の成分分析装置１１も、基本的には従来の成分分析装置１と同様に、ステージ移動機構１４で走査移動させる試料１２の表面に電子銃１５により電子ビームを照射して各種の発生エネルギを各種検出器１６〜１８により個々に検出することにより、試料１２の表面の組成などを解析して異物などの不良を検出する。
【０１０１】
ただし、本実施の形態の成分分析装置１１は、例えば、試料１２を使用して集積回路を形成する製造ライン（図示せず）の一部として設置されており、この製造ラインには、製造過程の試料１２を成分分析装置１１の試料保持ステージ１３に自動的に供給する試料供給機構（図示せず）が設けられている。
【０１０２】
このように試料１２が試料保持ステージ１３に供給されて保持されると、コンピュータシステム２００の制御処理ユニット２１により検査装置本体１００のステージ移動機構１４が動作制御され、試料１２の表面の全域が電子銃１５の電子ビームで走査される。
【０１０３】
これで発生する反射電子と二次電子とが各電子検出器１６，１７により検出され、この検出結果から制御処理ユニット２１により試料１２の表面に対応した画像が生成され、この画像から試料１２の表面の異物が存在する位置が検出されて外部記憶装置２２にデータ設定される。
【０１０４】
つぎに、この外部記憶装置２２の設定データに対応して制御処理ユニット２１によりステージ移動機構１４が動作制御され、試料１２の異物の位置に電子銃１５の電子ビームが照射されるので、これで発生する特性Ｘ線がＸ線検出器１８により検出される。
【０１０５】
ただし、このように特性Ｘ線を検出するために試料１２の表面に電子ビームを照射するときは、制御処理ユニット２１がステージ移動機構１４などを動作制御することにより、データ設定されている位置よりＸ線検出器１８の方向に変位した位置に電子銃１５の電子ビームが照射される。なお、一個の試料１２の表面から複数の位置が検出された場合には、前述のように試料１２の複数の位置に順番に電子ビームが照射される。
【０１０６】
このように試料１２の表面に電子ビームが照射されて発生する特性Ｘ線が検出されると、制御処理ユニット２１は、そのエネルギスペクトルからピークを検出して数値処理し、この数値を外部記憶装置２２の多数の成分データの各々に固有の数値と比較して試料１２表面の元素を組成分析する。
【０１０７】
この分析結果は検査した位置や試料１２の識別番号などの各種データとともに外部記憶装置２２に一時記憶されるので、上述のようにして一個の試料１２での作業が完了すると、前述の試料供給機構により試料１２が自動的に交換されて同様な作業が繰り返される。
【０１０８】
本実施の形態の成分分析装置１１は、上述のように多数の試料１２の表面を順次検査して異物の成分の分析結果を蓄積するので、作業者が所望の時間にコンピュータシステム２００を手動操作することで所望の分析結果を閲覧することができる。
【０１０９】
その場合、作業者がデータ入力デバイス２３のキーボードにより所望の分析結果の出力要求を制御処理ユニット２１に入力操作すると、この制御処理ユニット２１が出力要求に対応した分析結果を外部記憶装置２２から読み出す。このように読み出された分析結果は制御処理ユニット２１の演算処理により試料１２の表面に対応してマッピングさせた画像データに変換され、この画像データがデータ出力デバイス２４のディスプレイにより表示出力される。
【０１１０】
このため、図２に示すように、作業者は画像データにより試料１２の表面に付着している異物の成分を分布状態とともに一目で確認することができるので、例えば、製造ラインで試料１２に異物が付着する原因を究明して対策するようなことを良好に実行できる。
【０１１１】
しかも、分析結果として検出データに整合する成分データが検索されなかった場合、画像データの対応する位置に不明を示す専用のアイコンが表示されるので、作業者は成分が不明の異物が発生している可能性も確認できる。同様に、分析結果としてバックグラウンドの成分データが検査された場合、これも不明を示す専用のアイコンなどとして画像データの対応する位置に表示される。
【０１１２】
さらに、作業者が所望により外部記憶装置２２に登録されている成分データの一部に報知の必要を示す識別子を付与しておくと、その成分データが分析結果として検査された場合、画像データの対応する位置に不明を示す専用のアイコンが表示されるので、作業者は特別に注意が必要な成分の異物が発生したことも確認できる。
【０１１３】
なお、上述のように不明な元素や要注意の元素を通常の元素とともに画像データで表示出力する場合には、例えば、不明な元素や要注意の元素を特定の発色や形状のアイコンなどで通常の元素とは容易に識別できる状態に表示出力することが好ましい。
【０１１４】
本実施の形態の成分分析装置１１による成分分析方法では、上述のように従来と同様に試料１２の表面の異物の位置に電子ビームを照射して特性Ｘ線から成分を分析するが、検出されている異物の位置よりＸ線検出器１８の方向に変位した位置に電子ビームを照射する。
【０１１５】
このため、図６に示すように、特性Ｘ線を良好な効率で発生させることができ、その検出の感度を向上させることができる。従って、試料１２の表面の異物を多数の元素の一つと正確に同定することが可能であり、電子ビームを照射する位置の面積を縮小して作業の速度を向上させることもできる。
【０１１６】
このため、本実施の形態の成分分析装置１１は、例えば、製造過程の半導体装置を試料２として迅速に検査することや、無人の機械で自動的な抜き取り検査を実行するようなことが可能であり、作業者によるリアルタイムの操作を不要とすることができる。
【０１１７】
しかも、本実施の形態の成分分析装置１１では、Ｘ線検出器１８の検出データと比較されて試料１２の分析結果となる元素の成分データが外部記憶装置２２に事前に登録されているので、試料１２の表面をユーザが所望により登録した元素として組成分析することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態ではＸ線検出器１８で特性Ｘ線を検出して試料１２を表面検査することを例示したが、本実施の形態の成分分析装置１１はＸ線検出器１８の他にも反射電子検出器１６や二次電子検出器１７を具備しているので、反射電子や二次電子を検出して試料１２を表面検査することも可能である。
【０１１９】
なお、本発明は上記形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では試料１２の表面の検査する部分を一点の位置として設定することを例示したが、これを所定サイズの領域として設定することも可能である。
【０１２０】
この場合、その領域が電子ビームで走査されるので、異物の位置が明確でなくとも分析を実行することができる。そして、このように一定の領域を電子ビームで走査して特性Ｘ線を検出する場合でも、設定されている領域の位置よりＸ線検出器１８の方向に変位した位置に電子ビームを照射すれば、やはり特性Ｘ線の検出感度を向上させることができる。
【０１２１】
さらに、このように試料１２の所定の領域を電子ビームで走査する場合、この走査をＸ線検出器１８に近接した位置から開始させ、分析結果として成分データが検索できた時点で各部の動作を終了させることが好適である。この場合、分析を迅速に実行することができ、分析が完了した時点で作業を終了することができるので、例えば、多数の試料の分析を順番に実行するような場合に、その全体の作業速度を向上させることができる。
【０１２２】
また、上記形態では一個の成分分析装置１１が試料１２の異物の位置の検出と成分の分析との両方を実行することを例示したが、別体の位置検出装置（図示せず）により検出されてデータ入力される試料１２の位置を成分分析装置１１が検査するようなことも可能である。
【０１２３】
その場合、試料１２を試料保持ステージ１３が保持する位置の誤差が問題となるため、この誤差の距離に対応してステージ移動機構１４により試料保持ステージ１３を移動させ、試料１２の電子ビームが照射される範囲を拡大することが好適である。
【０１２４】
また、上記形態では試料１２としてシリコンウェハを想定し、そのバックグラウンドの成分データとしてシリコンの成分データを登録しておくことを例示したが、実際には各種の試料を利用することができるので、バックグラウンドの成分データも各種に設定することが好適である。
【０１２５】
さらに、上記形態ではＸ線検出器１８の検出データで外部記憶装置２２から成分データを直接に検索することを例示したが、例えば、Ｘ線検出器１８の検出データからバックグラウンドの成分データを排除することにより、分析結果からノイズ成分を排除して分析精度を向上させることも可能である。
【０１２６】
また、上記形態では試料１２の表面に照射されるエネルギビームを走査させるため、ステージ移動機構１４が試料保持ステージ１３を移動させることを例示したが、試料保持ステージ１３を固定したまま電子銃１５や各種検出器１６〜１８を並進させたり偏向させることも可能である。
【０１２７】
さらに、上記形態ではＲＡＭ等にソフトウェアとして格納されている制御プログラムに従ってＣＰＵが動作することにより、コンピュータシステム２００の各種機能として各種手段が論理的に実現されることを例示した。しかし、このような各種手段の各々を固有のハードウェアとして形成することも可能であり、一部をソフトウェアとしてＲＡＭ等に格納するとともに一部をハードウェアとして形成することも可能である。
【０１２８】
また、上記形態では分析結果を画像データとしてデータ出力デバイス２４のディスプレイで表示出力することを例示したが、このような画像データをプリンタ装置で印刷出力することや、ＦＤＤでＦＤにデータ設定するようなことも可能である。
【０１２９】
さらに、上記形態では分析結果として検索されない元素や識別子が付与された元素を通常の分析結果の元素とともに画像データに組み込むことを例示したが、例えば、これを画像データに組み込むことなくガイダンステキストの表示出力などでユーザに別個に報知することも可能である。
【０１３０】
特に、緊急に製造ラインを停止させて対策する必要があるような元素が存在する場合、その元素の成分データに報知の必要を示す識別子を付与しておき、この成分データが検出されたときにブザーの発音やランプの点滅などで警報の報知出力を即座に実行することが好ましい。
【０１３１】
さらに、上記形態では試料１２を表面検査するためにエネルギ照射手段である電子銃１５に電子ビームを出射させてエネルギ検出手段であるＸ線検出器１８に特性Ｘ線を検出させることを例示したが、上述のようなエネルギ照射手段およびエネルギ検出手段としては各種デバイスが利用可能である。
【０１３２】
例えば、エネルギ検出手段として電子検出器（図示せず）を設け、電子ビームの照射に対する試料１２の発生エネルギとして発生電子であるオージェ電子を検出することも可能である。その場合、二次電子検出器１７としてマルチチャネルの波高分析器を内包してエネルギ分解能を有するものを使用し、オージェ電子の検出とともにエネルギの測定や電子エネルギのスペクトル解析を前述の成分分析装置１１と同様に実行することが好ましい。
【０１３３】
また、エネルギ照射手段としてイオン銃（図示せず）を設けるとともにエネルギ検出手段として二次イオン検出器４３を設け、エネルギビームであるイオンビームの照射による試料１２の発生エネルギである二次イオンを検出することも可能である。この場合、二次イオンの飛行時間からマススペクトル測定を実行し、このマススペクトルの測定結果の解析を前述の成分分析装置１１と同様に実行することにより、試料１２の成分分析や組成分析を実行することができる。
【０１３４】
さらに、エネルギ照射手段としてパルス型のレーザ出射器を設けるとともにエネルギ検出手段としてイオン検出器を設け（図示せず）、レーザビームの照射に対する試料１２の発生エネルギとしてイオンを検出することも可能である。この場合、イオンの飛行時間からマススペクトル測定を実行し、このマススペクトルの測定結果の解析を前述の成分分析装置１１と同様に実行することにより、試料１２をレーザマイクロプローブ質量分析することができ、例えば、元素を内包する分子や構造の情報を獲得することができる。
【０１３５】
また、上記形態では最初に試料１２の表面の全域を電子ビームで走査して反射電子や二次電子を検出し、この検出結果から制御処理ユニット２１の処理動作で試料１２の表面の異物の位置を検出して外部記憶装置２２に登録することを例示した。
【０１３６】
しかし、試料１２の構造などから検査すべき位置が事前に判明しているような場合には、その位置をユーザがデータ入力デバイス２３の手動操作により外部記憶装置２２に登録することも可能である。この場合、ユーザの作業は煩雑であるが、異物の位置を検出する動作が不要となるので、作業の所用時間を短縮することができる。
【０１３７】
また、図３に一変形例として例示する成分分析装置３１のように、位置検出手段としてレーザ出射器３２とレーザ検出器３３とを設け、外部記憶装置２２にソフトウェアによりデータ設定手段としてデータ設定機能を実現することも可能である。
【０１３８】
この成分分析装置３１では、電子ビームによる試料１２の表面検査の準備動作として、レーザビームによる試料１２の表面検査が実行される。この場合、レーザ出射器３１が試料１２の表面にレーザビームを照射し、この試料１２の表面で反射されたレーザビームをレーザ検出器３２が検出する。
【０１３９】
このような状態で制御処理ユニット２１がステージ移動機構１４を高速に走査移動させ、レーザ検出器３２の検出結果により試料１２の表面から異物の存在する位置が判明すると、これをデータ設定機能により位置データに変換して外部記憶装置２２に登録する。
【０１４０】
なお、上述のような成分分析装置３１において、例えば、事前に概略的な検査する領域を手動操作で外部記憶装置２２に登録しておき、その検査する領域での詳細な検査する位置を上述のレーザ走査で自動的に検出させて登録させるようなことも可能である。
【０１４１】
また、上述のようなレーザ出射器３２とレーザ検出器３３とを具備した一個の位置検出装置を設け、この位置検出装置により検出される異物の位置が成分分析装置１１にデータ入力されるようにして異物分析システム（図示せず）を構築するようなことも可能である。
【０１４２】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【０１４３】
本発明の一の成分分析装置による成分分析方法では、成分を分析する試料の表面の位置がデータ記憶手段に事前にデータ設定されており、このデータ設定されている位置にエネルギビームが照射されるように移動手段により試料保持手段が移動されるとき、この移動手段の動作を動作制御手段が制御し、データ記憶手段にデータ設定されている位置よりエネルギ検出手段の方向に変位した位置にビーム照射手段のエネルギビームが照射されることにより、試料の表面の所望の位置から発生エネルギを良好な効率で発生させることができるので、エネルギ検出手段の検出感度を向上させて成分分析の精度を改善することができ、例えば、成分分析装置の動作を自動化するようなことが可能となる。
【０１４４】
本発明の他の成分分析装置による成分分析方法では、成分を分析する試料の表面の領域がデータ記憶手段に事前にデータ設定されており、このデータ設定されている領域がエネルギビームで走査されるように移動手段により試料保持手段が移動されるとき、この移動手段の動作を動作制御手段が制御し、データ記憶手段にデータ設定されている領域よりエネルギ検出手段の方向に変位した位置にビーム照射手段のエネルギビームが照射されることにより、試料の表面の所望の領域から発生エネルギを良好な効率で発生させることができるので、エネルギ検出手段の検出感度を向上させて成分分析の精度を改善することができ、例えば、成分分析装置の動作を自動化するようなことが可能となる。
【０１４５】
また、上述のような成分分析装置において、成分分析手段の分析結果を結果記憶手段により更新自在にデータ保存し、この分析結果の出力要求が要求入力手段に外部入力されると、その出力要求に対応した分析結果を結果出力手段により結果記憶手段から読み出して外部出力することにより、
分析結果を自動的に蓄積させて所望により閲覧することができるので、例えば、成分分析装置の動作を自動化して複数の試料の検査や一個の試料の複数の位置の検査などを実行させることが可能である。
【０１４６】
また、データ記憶手段にデータ設定されている複数の位置や領域にエネルギビームが順番に照射されるように移動手段の動作を動作制御手段が制御することにより、所望により事前にデータ設定した試料の表面の複数の位置や領域を自動的に検査することができるので、成分分析装置の動作を自動化するようなことが可能である。
【０１４７】
また、特定の物質に対応した多数の成分データをデータ記憶手段に事前に登録しておき、このように登録されている多数の成分データを成分分析手段がエネルギ検出手段の検出データで検索して試料の成分を分析することにより、
試料の検査する位置の成分が事前に登録されている対数の物質の一つとして特定されるので、存在が予想される異物を良好な精度が検出するようなことができる。
【０１４８】
また、特定の物質でのエネルギ検出手段の検出データに相当する多数の成分データもデータ記憶手段に事前に登録しておき、データ記憶手段にデータ設定されている領域のエネルギビームによる走査を移動手段によりエネルギ検出手段に近接した位置から開始させ、このエネルギ検出手段の検出データでデータ記憶手段に登録されている多数の成分データを成分分析手段により検索して試料の成分を分析し、この分析結果としてエネルギ検出手段の検出データに整合する成分データがデータ記憶手段から検索された時点で、動作制御手段により各種手段の動作を終了することにより、試料の表面の所定の領域の分析を迅速に完了することができ、この分析が完了した時点で作業を終了することができるので、例えば、多数の試料の分析を順番に実行するような場合に、その全体の作業速度を向上させることができる。
【０１４９】
また、試料の分析しない部分に対応したバックグラウンドの成分データもデータ記憶手段に事前に登録しておき、このように登録されているバックグラウンドの成分データを成分分析手段がエネルギ検出手段の検出データから排除することにより、
分析結果からバックグラウンドのノイズ成分を排除して分析精度を向上させることができる。
【０１５０】
また、成分分析手段の分析結果としてエネルギ検出手段の検出データに整合する成分データがデータ記憶手段から検索されないと、結果報知手段により所定の報知出力が実行されることにより、
登録されている物質が検出されなかったことを作業者に報知することができる。
【０１５１】
また、成分分析手段によりデータ記憶手段から検索された成分データに識別子が付与されていると、結果報知手段により所定の報知出力が実行されることにより、
例えば、特に注意が必要な物質の成分データに識別子を付与しておけば、それが試料の表面に存在する場合に、これをユーザに報知することができる。
【０１５２】
また、データ記憶手段に登録されている成分データを元素に対応させ、成分分析手段により試料の表面の元素の組成を分析することにより、
試料の表面の物質の分析結果として元素の組成を検出することができる。
【０１５３】
また、ビーム照射手段が具備している電子銃によりエネルギビームとして電子ビームが出射され、エネルギ検出手段が具備しているＸ線検出器により発生エネルギとして特性Ｘ線が検出され、この検出された特性Ｘ線のエネルギスペクトルが成分分析手段により解析されて試料表面の元素が組成分析されることにより、電子ビームが照射されたときに試料から発生する特性Ｘ線のエネルギスペクトルに基づいて異物などの元素の組成を分析することができる。
【０１５４】
また、ビーム照射手段が具備している電子銃によりエネルギビームとして電子ビームが出射され、エネルギ検出手段が具備している電子検出器により発生エネルギとして発生電子が検出され、この検出された発生電子のエネルギに対応して成分分析手段により試料表面の元素が組成分析されることにより、
電子ビームが照射されたときに試料から発生する発生電子のエネルギに基づいて異物などの元素の組成を分析することができる。
【０１５５】
また、ビーム照射手段が具備しているイオン銃によりエネルギビームとしてイオンビームが出射され、エネルギ検出手段が具備している二次イオン検出器により発生エネルギとして二次イオンが検出され、この検出された二次イオンの飛行時間に対応して成分分析手段により試料が成分分析されることにより、
イオンビームが照射されたときに試料から発生する二次イオンの飛行時間に基づいて異物などの成分を分析することができる。
【０１５６】
また、ビーム照射手段が具備しているレーザ出射器によりエネルギビームとしてレーザビームが出射され、エネルギ検出手段が具備しているイオン検出器により発生エネルギとしてイオンが検出され、この検出されたイオンの飛行時間に対応して成分分析手段により試料が成分分析されることにより、
レーザビームが照射されたときに試料から発生するイオンの飛行時間に基づいて異物などの成分を分析することができる。
【０１５７】
また、成分分析手段の分析結果から画像表示手段により画像データが生成されて表示出力されることにより、
試料の表面の分析結果を表示画像としてユーザに提供することができる。
【０１５８】
また、成分分析手段の分析結果が画像表示手段により試料の表面に対応してマッピングされた画像データとして表示出力されることにより、
試料の分析結果を表面位置に対応した表示画像としてユーザに提供することができるので、試料の表面の異物の分布状態などを一目で確認させることができる。
【０１５９】
また、動作制御手段が移動手段を動作制御してビーム照射手段のエネルギビームが照射される試料の表面の範囲を試料保持手段による保持の誤差の距離に対応して拡大することにより、試料保持手段が試料を保持する位置に所定の距離の誤差が存在しても、試料の検査したい位置にエネルギビームを確実に照射させることができる。
【０１６０】
また、試料の表面から異物の存在する位置を位置検出手段により検出し、この検出結果からデータ設定手段が位置データを生成してデータ記憶手段に更新自在に登録することにより、
試料の表面の異物の存在する位置を検査する領域や位置として自動的に登録することができるので、試料の表面に付着した異物を検出して成分を分析することができる。
【０１６１】
また、レーザ出射器により試料の表面にレーザビームを照射し、試料の表面で反射されたレーザビームをレーザ検出器で検出することにより、
試料の表面から異物の存在する位置を検出することができる。
【０１６２】
また、電子銃により試料の表面に電子ビームを照射し、試料の表面で発生した発生電子を電子検出器が検出することにより、
試料の表面から異物の存在する位置を検出することができ、例えば、試料の表面から異物の存在する位置を検出するための電子銃と、その異物の成分を検出するための電子銃とを、共用して構造を簡略化するようなことも可能である。
【０１６３】
また、外部からデータ入力される試料の表面の位置や領域がデータ設定手段によりデータ記憶手段にデータ設定されることにより、
例えば、試料から異物の存在する位置や領域を検出してデータ出力する別体の装置を、成分分析装置のデータ設定手段に接続しておけば、試料の異物の位置や領域を自動的にデータ設定することができるので、試料の表面の異物の成分を分析することができる。
【０１６４】
本発明の異物分析システムによる異物分析方法では、試料から異物の存在する位置や領域が位置検出装置により検出され、この位置や領域が成分分析装置のデータ設定手段によりデータ記憶手段にデータ設定され、この成分分析装置がデータ設定された位置や領域に対応して試料の表面の成分を分析することにより、
試料の表面に付着した異物の位置を検出して成分を分析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の成分分析装置を示す模式的な斜視図である。
【図２】分析結果の画像データを示す模式図である。
【図３】一変形例の成分分析装置を示す模式的な斜視図である。
【図４】一従来例の成分分析装置を示す模式的な斜視図である。
【図５】成分分析装置による測定結果を示す特性図である。
【図６】電子ビームの照射位置と特性Ｘ線の検出出力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１１，３１ 成分分析装置
１２ 試料
１３ 試料保持手段である試料保持ステージ
１４ 相対移動手段であるステージ移動機構
１５ ビーム照射手段である電子銃
１６ 位置検出手段の一部でありエネルギ検出手段でもある反射電子検出器
１７ 位置検出手段の一部でありエネルギ検出手段でもある二次電子検出器
１８ エネルギ検出手段であるＸ線検出器
２１ 各種手段として機能する制御処理ユニット
２２ データ記憶手段および結果記憶手段に相当する外部記憶装置
３２ 位置検出手段の一部であるレーザ出射器
３３ 位置検出手段の一部であるレーザ検出器
Claims (1)
- 試料を保持する試料保持手段と、
前記試料保持手段により保持された試料の表面に存在する分析対象の異物へエネルギビームを照射するビーム照射手段と、
前記ビーム照射手段のビーム照射により前記異物から生ずるＸ線の発生エネルギを検出するエネルギ検出手段と、
前記エネルギ検出手段の検出データにより前記異物の成分を分析する成分分析手段と、
を備える成分分析装置において、
前記試料の表面の前記異物の中心位置を含む領域情報が事前に取得され、該領域情報を格納するデータ記憶手段と、
前記データ記憶手段に格納されている該領域情報に基づく領域に対して、エネルギビームが照射されるように前記試料を移動させる移動手段と、
前記異物の中心位置に対して前記エネルギ検出手段の方向に変位した位置にエネルギビームが照射されるように前記移動手段の動作を制御する動作制御手段と、
を有することを特徴とする成分分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16337198A JP3984366B2 (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 成分分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16337198A JP3984366B2 (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 成分分析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11352081A JPH11352081A (ja) | 1999-12-24 |
| JP3984366B2 true JP3984366B2 (ja) | 2007-10-03 |
Family
ID=15772618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16337198A Expired - Lifetime JP3984366B2 (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | 成分分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3984366B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2003107022A (ja) | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Hitachi Ltd | 欠陥検査装置及び検査方法 |
-
1998
- 1998-06-11 JP JP16337198A patent/JP3984366B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11352081A (ja) | 1999-12-24 |
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