JPH05223747A

JPH05223747A - 異物観察装置

Info

Publication number: JPH05223747A
Application number: JP4027797A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sato; 佐藤　　修
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1993-08-31
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JP3186171B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光学式表面異物検査装置より情報提供された異
物情報を元に、走査形電子顕微鏡で異物の観察を行う場
合に、微小な異物の発見を容易にすることを目的とす
る。【構成】ウェーハ上で異物の存在を特定できる範囲内
を、多数の分割領域に分け、１分割領域ごとに拡大して
観察することによって達成される。【効果】異物の検出位置精度のあまりよくない光学式表
面異物検査装置で発見された極く微小な異物でも、走査
形電子顕微鏡側での容易に発見・観察が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハ上の微小の異
物または欠陥を容易に検索するための異物観察装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウェーハ上において局所的に存在
する微小な異物の評価を行うことは、雑誌日経マイクロ
デバイセス（１９９０年６月号Ｐ７１〜７２）に記さ
れているように、光学式表面異物検査装置単独では困難
であり、光学式表面異物検査装置で得られた異物の座標
等の情報を、走査形電子顕微鏡などに提供し、高倍率で
の観察または分析を行うことにより成されていた。

【０００３】これにより、走査形電子顕微鏡などでの異
物の発見が容易となり、異物の同定が迅速に行われるよ
うになった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】異物の大きさが、数１
０μｍと大きい場合には、走査形電子顕微鏡での倍率を
１０００倍程度に選べば、観察ＣＲＴ上では数１０mmと
して観察され、人間の目で十分に異物の発見が可能であ
る。これは、走査形電子顕微鏡の観察ＣＲＴの大きさを
２００mm×２００mmとすれば、ウェーハ上において２０
０μｍ□の範囲内にある異物を観察ＣＲＴの視野内に入
れることが出来ることを意味する。またこれは言い換え
ると、２００μｍ□の範囲つまり±１００μｍの異物の
座標特定精度がなければ、異物を観察ＣＲＴの視野内に
入れることが出来ないことを意味する。さらに、光学式
表面異物検査装置と走査形電子顕微鏡とで合わせ持つ座
標特定精度が、±１００μｍである場合には、異物を観
察ＣＲＴの視野内に入れることが出来る倍率は、１００
０倍が限界であることを意味する。

【０００５】ここでウェーハ上での異物の大きさが１μ
ｍ以下の場合を考えると、１０００倍の観察倍率では、
ＣＲＴ上において１mm以下としか観察できず異物の発見
は困難である。

【０００６】本発明の目的は、光学式表面異物検査装置
において特定できる異物の座標精度の低さを電子顕微鏡
で補うことにより、電子顕微鏡での観察が容易な異物観
察装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、光学式表面異物検査装置において提供される異物の
大きさのレベルを判定し、この異物レベルが一定値以下
のときは、当該観察領域をＮ×Ｍに分割し、その分割領
域毎に電子顕微鏡で順次検索する。

【０００８】

【作用】光学式表面異物検査装置で得られたウェーハ上
の局所的な異物の座標は、通信又はＦＤ等の媒体を通じ
て、電子顕微鏡に情報提供される。したがって、電子顕
微鏡において高倍率で異物を観察したいときには、異物
の大きさのレベルを判定し、この大きさレベルが一定値
以下のときは座標特定精度の範囲内で観察領域を分割で
きるので、電子顕微鏡ではこの分割領域を順次検索する
だけで容易に異物を見つけ出し、観察することができ
る。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の装置構成を示す概略図であ
り、図２はその動作の説明図である。最初に、測定した
いウェーハ１を光学式表面異物検査装置２に搬送する。
光学式表面異物検査装置では、まず被測定ウェーハ上の
どの位置に異物が存在するのかを特定するために、ウェ
ーハ上の任意の点を基準にしたウェーハ座標を決定す
る。光学式表面異物検査装置内部での異物の検出方法
は、ウェーハ上に光を照射して異物からの散乱光を捕
え、異物数とその大きさを検出するものであるからウェ
ーハ座標を用いて光をウェーハ全面に照射することによ
り、ウェーハ上のどの位置にどのくらいの大きさの異物
が存在するのかを容易に知ることが出来る。これらの異
物情報３（異物の存在する場所や、大きさの情報／数段
階のレベルに分類されていることが多い。）は、光学式
表面異物検査装置内部のＣＰＵ４で管理されている。従
って、光学式表面異物検査装置で任意の場所の異物を捕
え観察することは容易である。ところが、光学式表面異
物検査装置では、光の波長の限界から、極低倍（〜１０
００倍程度）までしか観察倍率を上げることが出来ず、
１μｍ程度の微小な異物の観察は困難である。そこで、
微小異物の拡大観察をするために、被測定ウェーハ１を
走査形電子顕微鏡５に搬送して観察する。ところが、走
査形電子顕微鏡側ではウェーハ上のどの位置に異物が存
在するかの情報を得ることは困難なため、同時に光学式
表面異物検査装置から異物情報３の提供を受ける。この
異物情報を利用することにより、異物の存在する場所が
分かり、走査形電子顕微鏡側での異物の観察が容易とな
る。

【００１０】図３及び図４は、本発明の一実施例を示す
概念図である。被測定ウェーハ上の異物Ｐ７を、光学式
表面異物検査装置及び走査形電子顕微鏡で観察する場合
を考える。例えば、両装置間で共通なウェーハ座標系を
定義し、異物Ｐが位置Ｐ(ｘ,ｙ）に定義されたとする
と、同一の異物Ｐは、光学式表面異物検査装置のウェー
ハ座標８においてはＰ１(ｘ１,ｙ１）、走査形電子顕微
鏡のウェーハ座標９においてはＰ２(ｘ２,ｙ２）の異な
る位置に観察されることになる。ｘ１≠ｘ２，ｙ１≠ｙ
２となるのは、表面異物検査装置と走査型電子顕微鏡と
でそれぞれの、ステージ精度，アライメント（ウェーハ
座標の設定）精度，異物の検出精度などにより誤差を有
するためであり、この値を無にすることは出来ない。

【００１１】しかしながら、それぞれの装置での座標特
定精度を考慮し、ウェーハ上のある範囲内であれば、必
ず異物Ｐが存在するという範囲１０(以下、検索領域と
呼ぶ)は特定することは出来る。

【００１２】そこで、走査形電子顕微鏡において異物を
観察する場合、検索領域が一度で視野内に入る最高倍率
（以下、基準倍率と呼ぶ）を選べば、最も効率良く異物
の発見が可能である。ところが、異物の大きさが小さい
場合、基準倍率程度の低倍率では異物の存在に気がつか
ない場合がある。そこで、検索領域内を複数に分割し、
１つ１つの分割領域を順次拡大して観察するようにすれ
ば、微少な異物でも大きく観察することができ発見が容
易となる。

【００１３】例えば、図５に示すように、走査形電子顕
微鏡の画面１１（ここでは検索領域全体が画面に見えて
いると考える）を２５分割（５×５分割）し、１分割領
域ごとに観察すれば、観察可能な倍率を基準倍率の５倍
に向上することが可能であり、観察ＣＲＴ上の１mm□の
異物１２を５mm□の異物として観察可能であり、異物の
発見が非常に容易となる。

【００１４】この分割領域の検索移動は、電子ビームを
用いて行えば、高速でかつ精度よく行うことが可能であ
る。

【００１５】ここで、異物を元の基準倍率に対してＮ倍
の大きさで観察しようとすると、画面をＮ×Ｎ分割する
必要がある。今、図６に示すようにＬ×Ｌの領域を電子
ビームで走査している場合を考え、この領域をＮ×Ｎ分
割し (Ｒ,Ｃ)＝(１,１),(１,２),…,(ｎ,ｍ),…(Ｎ,Ｎ)
(ｎ,ｍは、１,２,…,Ｎ) の順に分割領域を検索するものとする。電子ビームの走
査幅をｌ／Ｎにすれば偏向中心Ｏ(０,０）１５を中心と
した部分をＮ倍の大きさで拡大することが出来る。

【００１６】しかるに、偏向中心を検索領域に合わせて
順にずらし電子ビームの走査幅をｌ／Ｎにすれば、上記
検索は可能である。

【００１７】ここで、任意の分割領域(ｎ,ｍ）での偏向
中心１６は、０(ｘ,ｙ)＝(−Ｌ(Ｎ−１)／２Ｎ＋Ｌｎ／Ｎ，Ｌ(Ｎ−
１)／２Ｎ−Ｌｍ／Ｎ) (但しＮ＞１) で表わすことが可能であるから、ｎ，ｍの値を１からＮ
まで順に変化させることにより上記の検索が可能であ
る。なお、この式はＮが奇数でも偶数でも成り立つ。偏
向中心をずらす手段としては、電子ビームの走査の元と
なる偏向波形の電圧中心にＤＣ成分を重畳することで得
られる。あるいは、電子ビームの光軸を専用の電磁コイ
ルまたは静電板等を利用して動かすことでも得られる。

【００１８】さらに、電子ビームをずらすかわりに、ス
テージを動かすことにより検索位置を移動してもよく、
電子ビームとステージの併用も可能である。

【００１９】さて、光学式異物検査装置から得られる異
物情報の中には、異物ごとの大きさの情報も含まれるか
ら、前記分割数Ｎを異物の大きさ情報を元に自動的に決
定するようにすれば、異物の検索を効率的に行うことが
可能である。

【００２０】今、光学式表面異物検査装置からの異物情
報では、Ｓ・Ｍ・Ｌ・の３段階の大きさの分類がされて
いるものとし、それぞれのレベルは、レベルＳ…１μｍ□以下の異物レベルＭ…１μｍ□〜１０μｍ□の異物レベルＬ…１０μｍ□以上の異物に、定義されているものとする。分類可能だと仮定す
る。又、異物の存在を特定できる検索領域を２００μｍ
□とし、走査形電子顕微鏡の観察ＣＲＴの大きさを２０
０μｍ□とすれば、異物を一度に視野内に入れることが
可能な基準倍率は１０００倍となる。ところで、レベル
Ｌの異物は、基準倍率で１０μｍ□以上に観察可能で検
索領域を分割観察しなくても、容易に異物の発見が可能
である。逆に、レベルＳの異物は、１μｍ□以下としか
観察できず、もはや検索領域を分割し拡大観察しなけれ
ば、異物の発見が困難な領域である。レベルＭは、基準
倍率で充分発見可能な大きさの異物と発見困難な異物を
含んでいる。

【００２１】次に、本実施例の検索・観察動作を、図７
のフローチャート図に基づいて具体的に説明する。

【００２２】＜ステップ１００＞まず、光学式表面異物
検査装置側で得られた、異物の座標値，大きさのレベル
等の異物情報を走査形電子顕微鏡で読み取り記憶する。

【００２３】＜ステップ１０１＞次に、観察したい異物
の座標値に従い、ステージを移動する。

【００２４】＜ステップ１０２＞ここで、異物の大きさ
のレベルを判定し、基準倍率で異物の発見が可能か否か
の一次判定を行う。

【００２５】＜ステップ１０３，１０４＞このステップ
を通る異物は、比較的大きい為、検索領域の分割は実施
せず基準倍率で異物を検索する。発見後は、異物を視野
中心に移動し、倍率を大きくして観察を行う。

【００２６】＜ステップ１０５，１０６，１０７，１０
８＞このステップを通る異物は、基準倍率で発見可能な
ものと、困難なものとが混在しているため、最初に基準
倍率で観察し、異物の発見ができない場合に、検索領域
を分割観察する。最小異物サイズが１μｍ□であるか
ら、分割数Ｎは５程度で十分である。

【００２７】＜ステップ１０９＞このステップを通る異
物は、最大１μｍ□であるため、基準倍率での異物の発
見は不可能であり、最初から検索領域を分割観察する。
分割数Ｎは、対象とする異物サイズにより異なるが、前
記ステップ１０８より大きな値が必要となる。

【００２８】以上の一連の動作により、ウェーハ上の微
小な異物でも、効率的に、容易に検索・観察することが
可能になる。

【００２９】上記説明では異物の大きさのレベルを３段
階に分類した場合を説明したが、分類数が多ければ検索
領域の分割数をさらに効率良く決定することが可能であ
る。また上記実施例では、検索領域内を均等分割し順に
検索したが、検索エリアを一部重ねて、画像を取り込む
ようにすれば、検索境界付近での微小な異物の検索もも
らすことがなくなる効果がある。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、異物の検出位置精度の
あまり良くない光学式表面異物観察装置で発見された極
微小な異物でも、走査形電子顕微鏡側での検索が容易に
短時間で行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置構成を示す概略図である。

【図２】本発明装置の動作を説明するための概念図であ
る。

【図３】本発明の概念を説明するための座標図である。

【図４】本発明の概念を説明するための座標図である。

【図５】本発明の一実施例を示す概略図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す概略図である。

【図７】本発明の動作を説明するフローチャート図であ
る。

【符号の説明】

１…被測定ウェーハ、２…光学式表面異物検査装置、３
…異物情報、４…CPU、５…走査形電子顕微鏡、６…Ｃ
ＰＵ、７…異物Ｐ、８…光学式表面異物検査装置のウェ
ーハ座標、９…走査形電子顕微鏡のウェーハ座標、１０
…異物の存在が特定可能な範囲、１１…ＣＲＴ画面、１
２…異物、１３…走査領域、１４…分割数、１５…偏向
中心Ｏ(０,０)、１６…偏向中心Ｏ(ｘ,ｙ)。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェーハの光学式表面異物検査装置および
その類似装置と、該装置により提供されるウェーハ座
標、および異物情報を用いて、異物または欠陥等の形状
観察または分析を行う電子顕微鏡とを備えた異物観察装
置において、前記光学式表面異物検査装置およびその類
似装置によって提供される異物の大きさのレベルを判定
する手段と、該異物レベルが一定値以下のとき、前記ウ
ェーハの観察領域をＮ×Ｍの分割領域に分け、前記電子
顕微鏡は前記分割領域毎に分割観察する手段を有するこ
とを特徴とする異物観察装置。
【請求項２】前記電子顕微鏡は、前記Ｎ×Ｍの分割領域
を、１分割領域ごとに電子ビームまたはステージを移動
しながら高倍率で検索することを特徴とする請求項１記
載の異物観察装置。
【請求項３】前記Ｎ×Ｍの分割は、前記光学式表面異物
検査装置と前記電子顕微鏡との座標誤差以上の大きさで
分割することを特徴とする請求項１記載の異物観察装
置。