JPH06194319A - Method and equipment for analyzing sample - Google Patents

Method and equipment for analyzing sample

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Publication number
JPH06194319A
JPH06194319A JP34281892A JP34281892A JPH06194319A JP H06194319 A JPH06194319 A JP H06194319A JP 34281892 A JP34281892 A JP 34281892A JP 34281892 A JP34281892 A JP 34281892A JP H06194319 A JPH06194319 A JP H06194319A
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JP
Japan
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sample
analysis
laser beam
wafer
analyzing
Prior art date
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Application number
JP34281892A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumio Mizuno
文夫 水野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a method and equipment for analyzing a micro region, the composition, or the components of both organic and inorganic sample materials with high sensitivity and high resolution. CONSTITUTION:The analyzing equipment being applied to the work for analyzing the composition and the components of dust particles adhered to a wafer in the fabrication of semiconductor comprises a sample evaporation laser mechanism 2 for irradiating a test wafer 1 with an evaporation laser beam 16, a time-of-flight type mass spectrometer 3 for detecting and analyzing atoms, molecules, or ions 24 evaporated from the wafer 1, and an observation laser mechanism 4 for irradiating the wafer 1 with an observation laser beam 30 to form a scanning sample image. A micro portion is located accurately by the high resolution observing function using the observation laser beam 30 and the micro portion thus specified is irradiated with the evaporation laser beam 16 thus analyzing a dust particle 10 on the wafer 1 accurately and quickly.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、試料分析技術に関し、
特に半導体、液晶ディスプレイ、メモリディスク、回路
基板などの微小領域について、高感度・高分解能な組成
・成分分析が可能とされる試料分析装置および方法に適
用して有効な技術に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a sample analysis technique,
In particular, the present invention relates to a technique effectively applied to a sample analyzer and method capable of highly sensitive and high-resolution composition / component analysis in a minute area such as a semiconductor, a liquid crystal display, a memory disk, and a circuit board.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば、半導体産業を例として説明す
ると、半導体製造においては歩留向上、すなわち製造不
良の撲滅が最大の課題であり、この製造不良をなくすた
めには、最大の不良要因であるウェハ付着異物を低減す
ることが重要である。
2. Description of the Related Art For example, taking the semiconductor industry as an example, in semiconductor manufacturing, yield improvement, that is, eradication of manufacturing defects is the most important problem, and in order to eliminate this manufacturing defect, it is the largest cause of defects. It is important to reduce foreign matter adhering to the wafer.

【0003】このウェハ付着異物の低減は、一般に検査
・観察・分析の手順を経て行われ、たとえば異物検査は
2つの内容に大別され、1つはプロセス装置における発
塵およびウェハ処理環境の水準をチェックするものであ
り、もう1つは製造途中のウェハへの付着異物を調べる
ものである。
The reduction of foreign matter adhering to the wafer is generally carried out through inspection, observation and analysis procedures. For example, foreign matter inspection is roughly divided into two contents: one is dust generation in process equipment and the level of wafer processing environment. The second one is to check foreign matter adhering to the wafer being manufactured.

【0004】いずれの検査も、一般的に用いられる方式
としては、プローブとしてのレーザ光をウェハ面上に照
射し、ウェハ面上に付着した異物から散乱される光を検
知するものであり、ウェハ面上を全面走査することによ
って場所毎の異物の有無、異物の大きさ、位置座標など
が検出される。
In any of the inspection methods, a generally used method is to irradiate a laser beam as a probe onto the wafer surface and detect light scattered from foreign matter adhering to the wafer surface. By scanning the entire surface, presence / absence of foreign matter, size of foreign matter, position coordinates, etc. are detected for each location.

【0005】そして、検査されたウェハは、走査型電子
顕微鏡やレーザ顕微鏡などの高分解能観察装置に移さ
れ、検出された異物の高倍率での外観や形状観察が行わ
れる。さらに外観や形状観察結果だけからでは異物発生
源を同定できない場合や、推定した発生源を確認するた
めなどに、ウェハを分析装置に持ち込み組成・成分分析
が行われる。
Then, the inspected wafer is transferred to a high-resolution observation device such as a scanning electron microscope or a laser microscope, and the appearance and shape of the detected foreign matter are observed at a high magnification. Furthermore, in the case where the foreign matter generation source cannot be identified only from the appearance and shape observation results, or in order to confirm the estimated generation source, the wafer is brought into an analyzer for composition / component analysis.

【0006】この成分分析には種々の方法があり、なか
でも微小領域の分析が可能ということで最も広く使われ
ている手段は、電子ビーム励起の特性X線分析と光ビー
ム励起の蛍光分析とである。
There are various methods for this component analysis. Among them, the most widely used means that analysis of a minute region is possible are the characteristic X-ray analysis of electron beam excitation and the fluorescence analysis of light beam excitation. Is.

【0007】たとえば、電子ビーム励起での特性X線分
析は、無機異物の分析を主体に用いられており、細く絞
った電子ビームを異物に照射し、入射電子によって励起
された異物部分から放出される特性X線をX線検出器で
検知し、その波長から成分、強度から量的情報を得るも
のである。
For example, the characteristic X-ray analysis by electron beam excitation is mainly used for the analysis of inorganic foreign matters. The foreign matter is irradiated with a finely focused electron beam and emitted from the foreign matter portion excited by incident electrons. Characteristic X-rays are detected by an X-ray detector, and quantitative information is obtained from the component and intensity from the wavelength.

【0008】このX線検出器には、エネルギー分散型と
波長分散型とがあり、一般的には、波長分解能は劣る
が、簡便でより高感度であることからエネルギー分散型
検出器が用いられる。
This X-ray detector is classified into an energy dispersive type and a wavelength dispersive type. In general, an energy dispersive type detector is used because it is inferior in wavelength resolution but simple and highly sensitive. .

【0009】一方、有機異物に対しては蛍光分光法が用
いられ、これは可視あるいは紫外光をプローブとして異
物を照射・励起し、異物から放出される蛍光の波長を求
めて組成を判定する方法である。
On the other hand, for organic foreign matters, fluorescence spectroscopy is used. This is a method of irradiating and exciting the foreign matters with visible or ultraviolet light as a probe, and determining the wavelength of fluorescence emitted from the foreign matters to determine the composition. Is.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な従来技術において、電子ビーム励起の特性X線分析お
よび光ビーム励起の蛍光分析は、半導体デバイスの進む
べき方向、すなわち高速化・高集積化の方向を実現する
ためのパターンの微細化に対しては良好に適用できなく
なってきている。
However, in the prior art as described above, the characteristic X-ray analysis of electron beam excitation and the fluorescence analysis of light beam excitation are performed in the direction in which the semiconductor device should proceed, that is, high speed and high integration. It is becoming difficult to apply it to the miniaturization of the pattern for realizing the above direction.

【0011】すなわち、パターンが細くなると共に問題
とされる異物の大きさも小さくなり、このような進歩の
流れに対応するために、異物検査においては異物検出の
高感度化が進んでおり、現在、0.1μmφ程度の異物を
検出することも可能となっているが、検出した微小異物
の組成・成分分析を行うための手段は十分とは言えな
い。
That is, as the pattern becomes thinner, the size of the foreign matter in question becomes smaller, and in order to respond to such a trend of progress, the sensitivity of foreign matter detection in the foreign matter inspection is being improved, and at present, Although it is possible to detect a foreign substance of about 0.1 μmφ, it cannot be said that the means for analyzing the composition / component of the detected minute foreign substance is sufficient.

【0012】従って、先に述べた手法はいずれも微量な
異物成分を検知するために十分な感度や分解能を有して
いるわけではなく、また分析領域も、電子ビーム励起に
よる特性X線分析は0.5μmφ、光ビーム励起蛍光分析
は2μmφ程度が現在の実用限界である。
Therefore, none of the above-mentioned methods has sufficient sensitivity and resolution for detecting a minute amount of foreign matter component, and the analysis region is not subjected to characteristic X-ray analysis by electron beam excitation. The current practical limit is 0.5 μmφ and about 2 μmφ for light beam excitation fluorescence analysis.

【0013】さらに、電子ビーム励起では分析対象が導
電性材料に制約され、これは絶縁物試料では帯電のため
に入射した電子ビームの照射位置が分析中にずれてしま
うためであり、また有機物試料を対象とした蛍光分析で
は、光ビーム照射に起因する変質のために分析中に退色
が進んでいくという問題がある。
Further, in the electron beam excitation, the analysis target is restricted to the conductive material, which is because the irradiation position of the electron beam incident on the insulator sample due to charging is shifted during the analysis, and the organic sample is also used. In the fluorescence analysis targeting 1), there is a problem that the fading progresses during the analysis due to the alteration caused by the light beam irradiation.

【0014】そこで、本発明の目的は、試料材料として
の有機物、無機物を問わず、微小な領域の組成や成分を
高感度・高分解能で分析することができる試料分析装置
および方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a sample analyzer and method capable of analyzing the composition and components of a minute region with high sensitivity and high resolution regardless of whether the sample material is organic or inorganic. It is in.

【0015】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0017】すなわち、本発明の試料分析装置は、試料
に試料気化用レーザ光を照射し、照射された試料部分か
ら気化される原子や分子・イオンを検出して分析する試
料分析装置であって、前記試料気化用レーザ光と同軸
に、試料に照射して走査試料像を形成する観察用レーザ
光を有するものである。
That is, the sample analyzer of the present invention is a sample analyzer for irradiating a sample with a laser beam for sample vaporization and detecting and analyzing atoms, molecules or ions vaporized from the irradiated sample portion. The laser light for observation is provided coaxially with the laser light for vaporizing the sample to irradiate the sample to form a scanning sample image.

【0018】この場合に、前記観察用レーザ光の照射に
より形成された走査試料像に基づいて、分析箇所の位置
出しを行う位置出し手段を有するものである。
In this case, there is provided positioning means for positioning the analysis site based on the scanning sample image formed by the irradiation of the observation laser beam.

【0019】さらに、前記試料気化用レーザ光の照射に
より気化されたイオンを検出して分析する分析部を、多
元素同時分析が可能な質量分析計とするものである。
Further, the analysis section for detecting and analyzing the ions vaporized by the irradiation of the sample vaporizing laser beam is a mass spectrometer capable of simultaneous multi-element analysis.

【0020】また、本発明の試料分析方法は、試料に試
料気化用レーザ光を照射し、照射された試料部分から気
化される原子や分子・イオンを検出して分析する試料分
析方法であって、前記試料の試料像を形成する観察用レ
ーザ光を、試料気化用レーザ光と同軸に試料に照射して
走査試料像を形成し、この走査試料像に基づいて分析箇
所の位置出しを行い、この分析箇所に試料気化用レーザ
光を照射して分析するものである。
The sample analysis method of the present invention is a sample analysis method in which a sample is irradiated with a laser beam for sample vaporization, and atoms or molecules / ions vaporized from the irradiated sample portion are detected and analyzed. The observation laser beam forming the sample image of the sample is irradiated onto the sample coaxially with the sample vaporization laser beam to form a scanning sample image, and the position of the analysis point is determined based on the scanning sample image. A laser beam for vaporizing a sample is applied to this analysis location for analysis.

【0021】この場合に、前記試料の識別情報を読み取
り、読み取った識別情報に基づいて対応する作業指示・
作業条件・作業データを指定する第1の処理手順と、指
定された作業指示・作業条件・作業データに基づいて、
指定された試料について、指定された場所および作業を
自動的に遂行する第2の処理手順と、分析に必要な複数
のデータ・画像を同時に表示する第3の処理手順と、外
部装置との間で、分析に必要な作業指示・作業条件・作
業データ・画像データ・分析データ情報をオンラインで
転送および入出力する第4の処理手順と、レーザ光と試
料との位置合わせおよび/または位置出しを行う第5の
処理手順と、指定された試料について、試料内の単数あ
るいは複数の箇所を自動的に分析する第6の処理手順
と、指定された試料について、試料内の単数あるいは複
数の箇所の分析データを予め格納されているリファレン
スデータと照合して解析する第7の処理手順と、分析デ
ータ、画像データおよび/または分析データの処理結果
を必要に応じて表示・記憶あるいは出力する第8の処理
手順との各処理手順のうち、少なくとも1つの処理手順
を行うものである。
In this case, the identification information of the sample is read, and a corresponding work instruction is read based on the read identification information.
Based on the first processing procedure for specifying work conditions / work data and the specified work instructions / work conditions / work data,
Between a second processing procedure for automatically performing a specified location and work for a specified sample, a third processing procedure for simultaneously displaying a plurality of data / images necessary for analysis, and an external device The fourth processing procedure for online transfer and input / output of work instructions, work conditions, work data, image data, and analysis data information necessary for analysis, and alignment and / or positioning of the laser beam and the sample. A fifth processing procedure to be performed, and a sixth processing procedure for automatically analyzing a single or a plurality of locations in the sample for the designated sample, and a sixth processing procedure for a single or a plurality of locations in the sample for the designated sample. 7th processing procedure of comparing analysis data with pre-stored reference data and analysis, and display processing result of analysis data, image data and / or analysis data as required Among the processing procedures of the eighth processing procedure for storing or outputting, it is performed at least one processing procedure.

【0022】[0022]

【作用】前記した試料分析装置および方法によれば、試
料気化用レーザ光に加えて、観察用レーザ光および位置
出し手段を有し、第1の処理手順から第8の処理手順を
必要に応じて実行することにより、観察用レーザ光によ
る高解像観察機能をもとに、位置出し手段により正確な
微小部分の位置出しを実現し、この特定された微小部分
に試料気化用レーザ光を照射し、試料の分析を正確かつ
迅速に行うことができる。
According to the above-described sample analyzing apparatus and method, in addition to the sample vaporizing laser light, the observation laser light and the positioning means are provided, and the first to eighth processing procedures are performed as necessary. By executing the above, the precise positioning of the minute part is realized by the positioning means based on the high-resolution observation function of the observation laser beam, and the specified minute part is irradiated with the laser beam for sample vaporization. However, the sample can be analyzed accurately and quickly.

【0023】この場合に、気化されたイオン分析部に質
量分析計が用いられることにより、たとえば飛行時間型
質量分析計などの質量分析計によって多元素同時分析が
可能となるので、試料の微小部分を高感度・高分解能で
分析することができる。
In this case, since the mass spectrometer is used in the vaporized ion analyzer, the multielement simultaneous analysis can be performed by the mass spectrometer such as the time-of-flight mass spectrometer, so that the minute portion of the sample can be analyzed. Can be analyzed with high sensitivity and high resolution.

【0024】すなわち、従来の電子ビームなどの荷電粒
子線による絶縁物試料の帯電や、光励起時の有機物の退
色の問題がなく、微小領域を高感度・高分解能で分析し
得る可能性のあるレーザイオン化マイクロプローブ分析
(LIMA)あるいはレーザイオン化質量分析(LAM
MA)方法に、試料中の微小部分の正確な位置出し機能
を追加することによって可能となる。
That is, there is a possibility that a minute region can be analyzed with high sensitivity and high resolution without the problems of conventional charging of an insulator sample by a charged particle beam such as an electron beam and fading of an organic substance during photoexcitation. Ionization Microprobe Analysis (LIMA) or Laser Ionization Mass Spectrometry (LAM)
This is made possible by adding an accurate positioning function for minute portions in the sample to the (MA) method.

【0025】従って、従来の装置・方法では、試料中の
特定部分のサブミクロンの微小領域や微小物を分析する
という概念がないために、位置出しに用いられる観察機
能に十分な像分解能がないうえに位置出しの機能も不十
分であり、狙いとする微小部分に気化用レーザ光を照射
することができなかった欠点を、観察用レーザ光および
位置出し手段を加えることによって試料中の微小領域の
特定が可能となっている。
Therefore, in the conventional apparatus and method, since there is no concept of analyzing a submicron minute region or a minute object in a specific portion of the sample, the observation function used for positioning does not have sufficient image resolution. In addition, the positioning function is insufficient, and it was not possible to irradiate the target laser beam with the vaporizing laser light. Can be specified.

【0026】これにより、試料気化用レーザ光を正確か
つ迅速に所望の分析部分に照射することができ、有機物
・無機物を問わず、微小領域の組成・成分分析を高感度
・高分解能で行うことができる。
This makes it possible to irradiate a desired analysis portion with a laser beam for vaporizing a sample accurately and quickly, and to perform composition / component analysis of a minute region with high sensitivity and high resolution regardless of whether it is an organic substance or an inorganic substance. You can

【0027】[0027]

【実施例】図1は本発明の一実施例である試料分析装置
を示す概略構成図、図2は本実施例の試料分析装置にお
ける異物の組成・成分分析の作業フロー図、図3は本実
施例において、分析部分発見のための視野移動を示す説
明図、図4は細いレーザビームを得るための位相反転を
用いるビーム絞りの説明図である。
EXAMPLE FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a sample analyzer which is an example of the present invention, FIG. 2 is a work flow chart of the composition / component analysis of foreign substances in the sample analyzer of this example, and FIG. 3 is a book. In the embodiment, an explanatory view showing a movement of a field of view for finding an analysis portion, and FIG. 4 are explanatory views of a beam diaphragm using phase inversion for obtaining a narrow laser beam.

【0028】まず、図1により本実施例の試料分析装置
の構成を説明する。
First, the configuration of the sample analyzer of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0029】本実施例の試料分析装置は、たとえば半導
体製造におけるウェハに付着した異物の組成・成分分析
作業に適用され、レーザ光励起の飛行時間型質量分析法
を用いた異物成分の分析装置とされ、被試験用のウェハ
(試料)1に気化用レーザ光を照射する試料気化用レー
ザ機構2と、照射されたウェハ1から気化される原子や
分子・イオンを検出して分析する飛行時間型質量分析計
3と、気化用レーザ光と同軸に、ウェハ1に観察用レー
ザ光を照射して走査試料像を形成する観察用レーザ機構
4とから構成されている。
The sample analyzer of the present embodiment is applied to, for example, a composition / component analysis work of a foreign substance adhered to a wafer in semiconductor manufacturing, and is a foreign substance component analyzing device using a time-of-flight mass spectrometry method of laser light excitation. , A sample vaporization laser mechanism 2 for irradiating a wafer (sample) 1 to be tested with a vaporization laser beam, and a time-of-flight mass for detecting and analyzing atoms, molecules, or ions vaporized from the irradiated wafer 1. It comprises an analyzer 3 and an observation laser mechanism 4 which irradiates the wafer 1 with the observation laser light coaxially with the vaporization laser light to form a scanning sample image.

【0030】ウェハ1は、ローディングチャンバ5内に
おいて光学式文字読取り器6によって同定され、バルブ
7の開閉によって真空容器8内の試料ステージ9上にロ
ーディングされ、試験終了後に再びローディングチャン
バ5内にアンローディングされる。このウェハ1のロー
ディングチャンバ5内への出し入れは、図示しないウェ
ハキャリアから1枚ずつ取り出して挿入または排出され
る。また、試料ステージ9は、図示しない駆動機構(位
置出し手段)によってX方向、Y方向に走査され、異物
10が付着される分析箇所の位置出しなどの特定が行わ
れる。
The wafer 1 is identified by the optical character reader 6 in the loading chamber 5, is loaded on the sample stage 9 in the vacuum container 8 by opening and closing the valve 7, and is unloaded again in the loading chamber 5 after the test. Loaded. The loading / unloading of the wafers 1 into / from the loading chamber 5 is carried out one by one from a wafer carrier (not shown) and inserted or discharged. Further, the sample stage 9 is scanned in the X direction and the Y direction by a drive mechanism (positioning device) not shown, and the position of the analysis site to which the foreign matter 10 is attached is specified.

【0031】試料気化用レーザ機構2は、試料気化用レ
ーザ11、切換ミラー12、光偏向器13、ミラー14
および対物レンズ15などから構成され、試料気化用レ
ーザ11から照射されたパルスなどの気化用レーザ光1
6が、切換ミラー12によって観察用レーザ機構4から
のレーザ光と切り換えられ、図示しない駆動機構(位置
出し手段)による光偏向器13の駆動によりX方向に1
次元走査され、そしてミラー14および対物レンズ15
を介してウェハ1上に照射される。
The sample vaporizing laser mechanism 2 includes a sample vaporizing laser 11, a switching mirror 12, an optical deflector 13, and a mirror 14.
And vaporizing laser light 1 such as a pulse emitted from the sample vaporizing laser 11
6 is switched by the switching mirror 12 to the laser light from the observing laser mechanism 4, and the optical deflector 13 is driven by a driving mechanism (positioning means) (not shown) to move 1 in the X direction.
Dimensionally scanned and mirror 14 and objective lens 15
It is irradiated onto the wafer 1 via the.

【0032】飛行時間型質量分析計3は、イオン引出し
電極17、フライト空間18、反射電極19、ポスト加
速電極20、イオン検出器21、パルス増幅器22およ
びオシロスコープ23などから構成され、ウェハ1から
気化されたイオン24が、フライト空間18を飛行して
反射電極19によって跳ね返され、ポスト加速電極20
により加速されてイオン検出器21によって検出され
る。そして、イオン検出器21の検出信号がパルス増幅
器22により増幅され、オシロスコープ23上に表示さ
れた質量スペクトルにより異物の組成・成分が分析さ
れ、多元素同時分析が可能となっている。
The time-of-flight mass spectrometer 3 is composed of an ion extraction electrode 17, a flight space 18, a reflection electrode 19, a post acceleration electrode 20, an ion detector 21, a pulse amplifier 22 and an oscilloscope 23, and vaporizes from the wafer 1. The generated ions 24 fly in the flight space 18 and are repelled by the reflection electrode 19, and the post acceleration electrode 20.
And is detected by the ion detector 21. Then, the detection signal of the ion detector 21 is amplified by the pulse amplifier 22, and the composition / component of the foreign matter is analyzed by the mass spectrum displayed on the oscilloscope 23, enabling simultaneous multi-element analysis.

【0033】観察用レーザ機構4は、観察用レーザ25
と、試料気化用レーザ機構2と共通の切換ミラー12、
光偏向器13、ミラー14および対物レンズ15と、ピ
ンホール26、光検出器27、信号増幅・処理器28お
よびディスプレイ29などから構成され、観察用レーザ
25から照射された観察用レーザ光30が、切換ミラー
12、光偏向器13、ミラー14および対物レンズ15
を介してウェハ1上に照射される。そして、ウェハ1か
らの反射光31が、対物レンズ15およびミラー14を
通してピンホール26による点形状で光検出器27によ
り試料像が検出され、この像信号が信号増幅・処理器2
8により増幅・処理された後にディスプレイ29に表示
される。
The observation laser mechanism 4 includes an observation laser 25.
And a switching mirror 12 common to the sample vaporization laser mechanism 2,
The observation laser light 30 emitted from the observation laser 25 is composed of an optical deflector 13, a mirror 14, an objective lens 15, a pinhole 26, a photodetector 27, a signal amplifier / processor 28, a display 29, and the like. , Switching mirror 12, optical deflector 13, mirror 14 and objective lens 15
It is irradiated onto the wafer 1 via the. Then, the reflected light 31 from the wafer 1 passes through the objective lens 15 and the mirror 14 and a sample image is detected by the photodetector 27 in a point shape by the pinhole 26, and this image signal is amplified by the signal amplifier / processor 2
It is displayed on the display 29 after being amplified and processed by 8.

【0034】なお、試料像を形成するための2次元走査
は、光偏向器13のX方向走査と試料ステージ9のY方
向走査を組合わせて行われる。
The two-dimensional scanning for forming the sample image is performed by combining the X-direction scanning of the optical deflector 13 and the Y-direction scanning of the sample stage 9.

【0035】次に、本実施例の作用について、図2によ
り組成・成分分析の作業フローを説明する。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 for the work flow of composition / component analysis.

【0036】まず、異物検査装置での検査、走査型電子
顕微鏡(SEM)での像観察などを受けた後、ウェハ1
を入れたウェハキャリアがこの分析装置にセットされ
る。なお、この時、他の装置で採られたウェハ1に係わ
る異物10のウェハ内位置座標や、異物10の大きさ、
あるいは異物10の像データなどの情報も、併せて分析
装置に入力されてメモリに格納される。この情報の入力
は、各装置が接続されたLANを通してオンライン入力
される(ステップ201)。
First, after undergoing an inspection with a foreign matter inspection device and an image observation with a scanning electron microscope (SEM), the wafer 1
The wafer carrier containing is set in this analyzer. At this time, the in-wafer position coordinates of the foreign substance 10 relating to the wafer 1 taken by another device, the size of the foreign substance 10,
Alternatively, information such as image data of the foreign matter 10 is also input to the analyzer and stored in the memory. This information is input online through the LAN to which each device is connected (step 201).

【0037】さらに、セットされたウェハキャリアから
ウェハ1が1枚ずつローディングチャンバ5に挿入され
る。この時、ローディングチャンバ5の真空排気と並行
して、ウェハ1の上に形成されたウェハ番号を光学式文
字読取り器6によって同定し、このウェハ1に対応する
作業指示や作業条件、異物位置座標などのデータがワー
キングメモリに転送される。このデータは、以降の分析
作業に用いられる(ステップ202,203)。
Further, the wafers 1 are inserted one by one into the loading chamber 5 from the set wafer carrier. At this time, in parallel with the evacuation of the loading chamber 5, the wafer number formed on the wafer 1 is identified by the optical character reader 6, and the work instruction, work condition, and foreign matter position coordinate corresponding to this wafer 1 are identified. Data is transferred to the working memory. This data is used for the subsequent analysis work (steps 202 and 203).

【0038】そして、ローディングチャンバ5の真空排
気が終了すると、バルブ7が開き、ウェハ1が試料ステ
ージ9の上にローディングされる。このローディングが
完了し、バルブ7が再び閉められた後、ローディングチ
ャンバ5では以降のウェハ1の分析処理と並行して次の
ウェハ1の準備が行われる(ステップ204)。
When the evacuation of the loading chamber 5 is completed, the valve 7 is opened and the wafer 1 is loaded on the sample stage 9. After this loading is completed and the valve 7 is closed again, the next wafer 1 is prepared in the loading chamber 5 in parallel with the subsequent analysis processing of the wafer 1 (step 204).

【0039】その後、試料ステージ9にローディングさ
れたウェハ1では、まずウェハ1の位置合わせを行うた
めに、観察用レーザ25からの観察用レーザ光30を用
いてアライメントパターン検出、あるいはウェハ1の輪
郭形状が検出される。このアライメントパターンの検出
は、半導体へのパターン露光に用いられる露光装置のア
ライメント方式などに準じた方法で行う。
After that, in the wafer 1 loaded on the sample stage 9, first, in order to perform the alignment of the wafer 1, the alignment laser beam 30 from the observation laser 25 is used to detect the alignment pattern or the outline of the wafer 1. The shape is detected. The detection of this alignment pattern is performed by a method according to the alignment method of an exposure apparatus used for pattern exposure on a semiconductor.

【0040】すなわち、予めウェハ1の上に加工されて
いるアライメントパターンに観察用レーザ光30を照射
し、アライメントパターンからの反射光31を光電子増
倍管や半導体ダイオードなどの光検出器27で検知し、
検知した時の試料ステージ9の移動位置からアライメン
トパターンの分析装置上の位置座標を検出する。
That is, an observation laser beam 30 is applied to an alignment pattern which has been processed on the wafer 1 in advance, and reflected light 31 from the alignment pattern is detected by a photodetector 27 such as a photomultiplier tube or a semiconductor diode. Then
The position coordinate of the alignment pattern on the analyzer is detected from the moving position of the sample stage 9 at the time of detection.

【0041】そして、この複数のアライメントパターン
から得られた検出位置座標は、ウェハ1上に付着した異
物10を位置出しする際の基準となる。なお、ウェハ1
に加工されたアライメントパターンの設計位置座標デー
タは、上述のウェハ1に係わる情報の一部として事前に
ワーキングメモリに格納されており、アライメントパタ
ーン検出時の粗位置出しのために使われる。
The detected position coordinates obtained from the plurality of alignment patterns serve as a reference for positioning the foreign matter 10 attached on the wafer 1. Wafer 1
The design position coordinate data of the processed alignment pattern is stored in advance in the working memory as a part of the above-mentioned information about the wafer 1, and is used for rough positioning when detecting the alignment pattern.

【0042】また、ウェハ1の輪郭形状を検出する方式
は、ウェハ1にアライメントパターンに該当する位置出
し用の目印がない場合に用いられる。これには、露光装
置でのウェハプレアライメントなどに利用されている方
式に準じた手段を用いる。たとえば、観察用レーザ光3
0をウェハ1の外周部に照射し、ウェハ端からの反射光
31を検知することによってウェハ1の輪郭形状を検出
するものである。
Further, the method of detecting the contour shape of the wafer 1 is used when the wafer 1 does not have a positioning mark corresponding to the alignment pattern. For this, a means conforming to the method used for wafer pre-alignment in the exposure apparatus is used. For example, the observation laser light 3
The contour shape of the wafer 1 is detected by irradiating the outer peripheral portion of the wafer 1 with 0 and detecting the reflected light 31 from the wafer edge.

【0043】そして、アライメントパターン検出方式と
同様に、求められた輪郭形状は異物10を位置出しする
際の基準として用いられる。また、同様に、ウェハ1の
形状に係わる情報は事前にワーキングメモリに蓄えられ
ており、輪郭形状の検出作業を容易に行うために用いら
れる(ステップ205,206)。
Then, similarly to the alignment pattern detection method, the obtained contour shape is used as a reference when positioning the foreign matter 10. Similarly, the information about the shape of the wafer 1 is stored in the working memory in advance, and is used to easily perform the contour shape detection operation (steps 205 and 206).

【0044】続いて、上記のようにして得られた位置座
標の基準を用いて、分析すべき異物10を観察用レーザ
光30の照射位置に配置すべく、試料ステージ9の目標
移動量が求められる。この値に基づいて試料ステージ9
が目標位置に移動すると、観察用レーザ光30が照射さ
れ、照射位置からの反射光31を検出することによって
この領域の2次元走査試料像が得られる。そして、信号
増幅・処理器28により像信号が増幅・処理され、ディ
スプレイ29に試料像が表示される。
Subsequently, using the reference of the position coordinates obtained as described above, the target movement amount of the sample stage 9 is determined so that the foreign substance 10 to be analyzed is placed at the irradiation position of the observation laser beam 30. To be Based on this value, the sample stage 9
When is moved to the target position, the observation laser light 30 is irradiated, and the two-dimensional scanning sample image of this region is obtained by detecting the reflected light 31 from the irradiation position. Then, the image signal is amplified and processed by the signal amplifier / processor 28, and the sample image is displayed on the display 29.

【0045】この時、2次元走査は観察用レーザ光30
を2次元的に走査してもよいし、試料ステージ9を2次
元的に走査させてもよい。本実施例では、高速走査と光
学系の簡便性とを両立させるために、ガルバノメータミ
ラーや音響光学素子などの光偏向器13で観察用レーザ
光30をX方向に走査し、試料ステージ9でY方向に走
査する方式を採っている。
At this time, the two-dimensional scanning is performed by the observation laser beam 30.
May be two-dimensionally scanned, or the sample stage 9 may be two-dimensionally scanned. In this embodiment, in order to achieve both high-speed scanning and simplicity of the optical system, the observation laser light 30 is scanned in the X direction by the optical deflector 13 such as a galvanometer mirror or an acousto-optic device, and the sample stage 9 is operated in the Y direction. The method of scanning in the direction is adopted.

【0046】また、本実施例では、異物10の発見・位
置出しが容易に行えるようにすることを目的として、鮮
明な像あるいは3次元像を得るために、共焦点レーザ走
査顕微鏡と類似の方法を採っている。すなわち、光検出
器27の前面にピンホール26を配置することによって
点検出器となし、観察用レーザ光30の点光源と点検出
器が対物レンズ15に対して共役な位置関係となる構造
を採っている。
In this embodiment, a method similar to the confocal laser scanning microscope is used to obtain a clear image or a three-dimensional image for the purpose of facilitating finding and positioning of the foreign matter 10. Is taking. That is, by arranging the pinhole 26 on the front surface of the photodetector 27 to form a point detector, the structure in which the point light source of the observation laser light 30 and the point detector have a conjugate positional relationship with the objective lens 15. I am collecting.

【0047】なお、本図には示されていないが、3次元
像を得るために、試料ステージ9のZ方向の駆動機構な
どにより焦点位置を変えて複数の試料像を取る機能と、
複数の試料像を足し合わせるための画像メモリを有して
いる(ステップ207)。
Although not shown in the figure, in order to obtain a three-dimensional image, a function of changing the focal position by a driving mechanism of the sample stage 9 in the Z direction and the like to take a plurality of sample images,
It has an image memory for adding a plurality of sample images (step 207).

【0048】さらに、上記のようにして得られた試料像
から分析したい異物10を発見し、異物10が試料像の
視野中心にくるように試料ステージ9を微小移動する。
この時、ディスプレイ29上の視野中心に十字などの目
印を予め付けておくとよい。あるいは、別の装置で取ら
れた視野部分の像をテンプレートとして自動的に視野中
心に移動することなども可能である(ステップ20
8)。
Further, the foreign matter 10 to be analyzed is found from the sample image obtained as described above, and the sample stage 9 is finely moved so that the foreign matter 10 is located at the center of the visual field of the sample image.
At this time, a mark such as a cross may be attached to the center of the visual field on the display 29 in advance. Alternatively, it is possible to automatically move the image of the visual field portion taken by another device to the center of the visual field as a template (step 20).
8).

【0049】そして、この異物10の像が視野中心にき
た時の試料ステージ9の位置座標は、以降の分析すべき
異物10に対する試料ステージ9の目標移動量をより正
確な値に補正するため、先に述べたステージ目標移動量
の算出結果にフィードバックされる。また、最初の視野
に目標とする異物10が発見できなかった場合には、図
3に示すように自動的に視野送りできる機能を持ってい
ると操作が容易となる。
The position coordinates of the sample stage 9 when the image of the foreign matter 10 comes to the center of the field of view correct the target movement amount of the sample stage 9 with respect to the foreign matter 10 to be analyzed thereafter to a more accurate value. This is fed back to the calculation result of the stage target movement amount described above. Further, when the target foreign substance 10 cannot be found in the first visual field, the operation is facilitated by having a function of automatically changing the visual field as shown in FIG.

【0050】なお、試料像の観察倍率は、目標とする異
物10の大きさに依存するために、異物10毎あるいは
ウェハ1毎に観察倍率を変更できる機能を持つとよい。
また、異物10毎の観察倍率の変更は、異物検査装置や
SEMなどから送られた異物10の大きさ情報に基づい
て行われる。
Since the observation magnification of the sample image depends on the target size of the foreign matter 10, it is preferable to have a function of changing the observation magnification for each foreign matter 10 or each wafer 1.
Further, the observation magnification for each foreign matter 10 is changed based on the size information of the foreign matter 10 sent from the foreign matter inspection device or the SEM.

【0051】一般的に、異物10を発見するためには、
ディスプレイ29上で少なくとも1.5mm以上の異物像
が欲しい。仮に、対象とする異物10の大きさが0.3μ
mφであるとすると、約5000倍の観察倍率が必要と
なる。この観察倍率の変更は、観察用レーザ光30と試
料ステージ9の走査幅を変化させることによって行う。
Generally, in order to find the foreign matter 10,
I want a foreign object image of at least 1.5 mm or more on the display 29. If the target foreign material 10 has a size of 0.3 μ
If mφ, an observation magnification of about 5000 times is required. The observation magnification is changed by changing the scanning width of the observation laser beam 30 and the sample stage 9.

【0052】また、異物10の発見を容易とするため
に、異物検査装置やSEMなどで取られた異物10の像
データや参考情報が試料像と同時に表示されるようにす
るとよい。このSEM像などは、試料像と同一のディス
プレイ29上に表示してもよいし、別のディスプレイ2
9上に表示するようにしてもよい。
Further, in order to easily find the foreign material 10, it is preferable that the image data and reference information of the foreign material 10 taken by the foreign material inspection device or the SEM are displayed simultaneously with the sample image. This SEM image or the like may be displayed on the same display 29 as the sample image, or may be displayed on another display 2.
9 may be displayed.

【0053】さらに、鏡面ウェハなどの像コントラスト
の弱い試料を観察する場合には、試料像を見ても焦点が
合っているかどうかが判然とせず、微小な異物10を見
つけ難いことがある。このような不便を解消するため
に、自動焦点合わせ機能を持つことが必須となる。
Furthermore, when observing a sample having a low image contrast such as a mirror-finished wafer, it may not be clear whether the sample image is in focus or not, and it may be difficult to find the minute foreign matter 10. In order to eliminate such inconvenience, it is essential to have an automatic focusing function.

【0054】本実施例では、ピンホール26と光検出器
27による点検出器を用いて焦点合わせを行う。すなわ
ち、観察用レーザ光30を照射した時の鏡面ウェハなど
からの反射光31を検出し、光検出器27の出力が最大
となるウェハ1の高さを合焦点位置として試料像の形成
を行う。なお、像検出光学系とは独立して専用の焦点合
わせ機構を持つようにしてもよい。この時には、光学的
焦点合わせ方式に限られず、静電容量方式などの焦点合
わせ手段を用いることもできる(ステップ209)。
In this embodiment, focusing is performed by using a pinhole 26 and a point detector composed of a photodetector 27. That is, the reflected light 31 from the mirror surface wafer or the like when the observation laser light 30 is irradiated is detected, and the sample image is formed with the height of the wafer 1 at which the output of the photodetector 27 is maximized as the in-focus position. . Note that a dedicated focusing mechanism may be provided independently of the image detection optical system. At this time, the focusing means is not limited to the optical focusing method, and a focusing means such as a capacitance method can be used (step 209).

【0055】続いて、異物像を発見し、視野中心に移動
する作業が終了すると、異物10を分析する作業に入
る。まず、光偏向器13の偏向動作を停止し、観察用レ
ーザ光30の照射位置が視野中心と一致するようにし、
切換ミラー12の方向を切り換えて観察用レーザ光30
に代わり、試料気化用レーザ11から放射されたパルス
などの気化用レーザ光16をウェハ1に照射する。
Subsequently, when the work of finding the foreign substance image and moving to the center of the visual field is completed, the work of analyzing the foreign substance 10 is started. First, the deflection operation of the optical deflector 13 is stopped so that the irradiation position of the observation laser light 30 coincides with the center of the visual field.
The direction of the switching mirror 12 is switched and the observation laser light 30
Instead, the wafer 1 is irradiated with the vaporizing laser light 16 such as a pulse emitted from the sample vaporizing laser 11.

【0056】この時、切換ミラー12、ミラー14、対
物レンズ15からなるレーザ光照射光学系は、その光軸
が観察用レーザ光30および気化用レーザ光16に対し
て同一であり、気化用レーザ光16は正確に異物10上
の合焦点で照射される。
At this time, the laser light irradiation optical system including the switching mirror 12, the mirror 14, and the objective lens 15 has the same optical axis for the observation laser light 30 and the vaporization laser light 16, and the vaporization laser. The light 16 is accurately emitted at the focal point on the foreign material 10.

【0057】本実施例では、観察用レーザ光30と気化
用レーザ光16の色収差を補正するための色収差補正光
学系を省略して図示されている。また、これらのレーザ
光はほぼ同一波長のレーザを選ぶことが望ましく、具体
的な選択例としては、たとえば観察用レーザ25にAr
レーザ・波長515nm、試料気化用レーザ11として
YAGレーザの第1高調波・波長532nmを用いる。
このようなほぼ同一波長レーザを用いることにより、レ
ーザ照射光学系を大幅に簡略化できる。
In this embodiment, the chromatic aberration correction optical system for correcting the chromatic aberration of the observation laser light 30 and the vaporization laser light 16 is omitted. Further, it is desirable to select lasers having substantially the same wavelength as these laser lights. As a specific selection example, for example, the observation laser 25 may be an Ar laser.
The laser has a wavelength of 515 nm, and the sample vaporizing laser 11 uses the first harmonic of a YAG laser having a wavelength of 532 nm.
By using such a laser having almost the same wavelength, the laser irradiation optical system can be greatly simplified.

【0058】なお、YAGレーザのパルス幅は質量分解
能を決める要因の1つであるが、10ns程度に設定さ
れている。また、YAGレーザ光の照射時には、レーザ
散乱光によりダメージを受ける恐れのある光検出器27
などは光軸をずらすか、シャッタで防御するなどの方法
により直接レーザ散乱光が入射しないようにするとよ
い。
Although the pulse width of the YAG laser is one of the factors that determine the mass resolution, it is set to about 10 ns. Further, when the YAG laser light is irradiated, the photodetector 27 that may be damaged by the laser scattered light.
It is advisable to prevent the laser scattered light from directly entering by, for example, shifting the optical axis or protecting with a shutter.

【0059】さらに、気化用レーザ光16で照射された
異物部分は気化され、原子、分子、正・負のイオンなど
が蒸散する。このうち、正または負のイオン24のみが
イオン引出し電極17の作る静電場によってフライト空
間18中に引き込まれる。そして、フライト空間18を
等速で一直線に飛行したイオン24は、反射電極19に
よって跳ね返され、折り返して2次電子増倍管あるいは
光電子増倍管などを用いたイオン検出器21によって検
出される。
Further, the foreign matter portion irradiated with the vaporizing laser beam 16 is vaporized, and atoms, molecules, positive / negative ions, etc. are evaporated. Of these, only the positive or negative ions 24 are drawn into the flight space 18 by the electrostatic field created by the ion extracting electrode 17. Then, the ions 24 flying in a straight line at a constant speed in the flight space 18 are repelled by the reflection electrode 19, folded back and detected by the ion detector 21 using a secondary electron multiplier or a photomultiplier.

【0060】この時、イオン24がフライト空間18を
飛行する時間は、イオン24の質量の平方根に比例す
る。従って、気化用レーザ光16が照射された時刻を時
間軸の起点として、質量の軽い順にイオン24がイオン
検出器21に到達する。そして、イオン検出器21の検
出信号をパルス増幅器22により増幅し、オシロスコー
プ23上に表示すれば気化した異物部分の質量スペクト
ルが得られる。
At this time, the time for the ions 24 to fly in the flight space 18 is proportional to the square root of the mass of the ions 24. Therefore, the ions 24 reach the ion detector 21 in order of increasing mass, with the time point of irradiation of the vaporizing laser beam 16 as the starting point of the time axis. Then, the detection signal of the ion detector 21 is amplified by the pulse amplifier 22 and displayed on the oscilloscope 23 to obtain the mass spectrum of the vaporized foreign matter portion.

【0061】具体的な例として、気化された負のイオン
24を検出する場合には、たとえばイオン引出し電極1
7に1000Vの電圧を印加すると、反射電極19には
それより高い負の電圧を印加することになる。
As a concrete example, when detecting the vaporized negative ions 24, for example, the ion extraction electrode 1 is used.
When a voltage of 1000 V is applied to 7, a negative voltage higher than that is applied to the reflective electrode 19.

【0062】なお、この時、イオン引出し電極17への
電圧印加は気化用レーザ光16の照射と同期し、それよ
りもパルス幅の長い数十ns程度のパルス電圧を印加す
る。こうすることにより、雰囲気中の不要なイオン24
の計数を低減することができ、検出信号のバックグラン
ドノイズの低減が可能となる。
At this time, the voltage application to the ion extracting electrode 17 is synchronized with the irradiation of the vaporizing laser beam 16, and a pulse voltage of several tens ns, which has a longer pulse width than that, is applied. By doing this, unnecessary ions 24 in the atmosphere
Can be reduced, and the background noise of the detection signal can be reduced.

【0063】また、バックグランドノイズの低減という
ことでは、真空容器8の内部はできる限り高真空に維持
することがよい。特に、気化用レーザ光16の通路から
ウェハ1の試料表面に到る空間、およびドラフト空間は
10-6Pa以上の真空度が望ましい。
In terms of reducing background noise, it is preferable to maintain the inside of the vacuum container 8 as high vacuum as possible. Particularly, it is desirable that the space from the passage of the vaporizing laser beam 16 to the sample surface of the wafer 1 and the draft space have a vacuum degree of 10 −6 Pa or more.

【0064】さらに、高感度化を図るために、気化用レ
ーザ光16の照射と同期して、気化した中性の原子・分
子をイオン化するための、図1に示すようなイオン化用
レーザ32からのパルスなどのイオン化用レーザ光33
を収束レンズ34で絞り、ウェハ1の表面の近傍・平行
方向に照射する。このパルス幅は、気化用レーザ光16
よりも幾分広くとる。
Further, in order to increase the sensitivity, an ionization laser 32 as shown in FIG. 1 for ionizing vaporized neutral atoms / molecules in synchronization with the irradiation of the vaporization laser beam 16 is used. Laser light for ionization 33 such as pulse
Is converged by a converging lens 34 and is irradiated in the vicinity of the surface of the wafer 1 and in the parallel direction. This pulse width is 16 V
Take a little wider than.

【0065】なお、イオン化用レーザ光33のイオン化
用レーザ32は、ArFエキシマレーザ・波長193n
mや色素レーザなどを用いる。また、イオン化用レーザ
32の代わりに電子銃を用い、フラッド電子ビームを使
ってイオン化率を上げるようにしてもよい。さらに、高
質量部でのイオン検出器21の感度低下を回避するた
め、図1のようにイオン検出器21の直前にポスト加速
電極20を配置し、イオン検出器21に入射するイオン
24を加速するようにしてもよい。
The ionization laser 32 of the ionization laser light 33 is an ArF excimer laser with a wavelength of 193n.
m or a dye laser is used. An electron gun may be used instead of the ionization laser 32, and a flood electron beam may be used to increase the ionization rate. Further, in order to avoid a decrease in the sensitivity of the ion detector 21 in the high mass portion, the post acceleration electrode 20 is arranged immediately before the ion detector 21 as shown in FIG. 1 to accelerate the ions 24 incident on the ion detector 21. You may do it.

【0066】また、分析に際して、気化用レーザ光16
の照射エネルギー密度が不必要に大き過ぎると、異物1
0だけではなく下地部分をも気化し、得られた質量スペ
クトルのバックグランドノイズを増大させることにな
る。このような不都合を起こさないため、比較的低エネ
ルギー密度の気化用レーザ光16で繰り返し照射すると
ともに、得られた各気化パルス毎の質量スペクトルデー
タを積算する機能を持たせるとよい。
In the analysis, the vaporizing laser beam 16 is used.
If the irradiation energy density of the
Not only 0 but also the base portion is vaporized, and the background noise of the obtained mass spectrum is increased. In order not to cause such an inconvenience, it is preferable to have a function of repeatedly irradiating with the vaporizing laser beam 16 having a relatively low energy density and integrating the obtained mass spectrum data of each vaporizing pulse.

【0067】なお、積算部にはメモリ機能を持たせ、各
気化パルス毎の質量スペクトルデータを選択的に積算で
きるようにする。これにより、たとえば質量スペクトル
データの変化の状態を見ながら、データに下地の影響が
見え始めたらそれ以降のデータを排除することができ
る。
The integrating section has a memory function so that the mass spectrum data for each vaporizing pulse can be selectively integrated. Thus, for example, while observing the change state of the mass spectrum data, if the influence of the background appears on the data, the subsequent data can be excluded.

【0068】また、試料によっては正あるいは負のイオ
ン24のいずれか一方が優先的に生成されることが考え
られる。このため、イオン引出し電極17、反射電極1
9、ポスト加速電極20、イオン検出器21などの印加
電圧は正負切換可能とし、場合に応じて使い分けができ
るようにしておくとよい。
Depending on the sample, either positive or negative ions 24 may be preferentially generated. Therefore, the ion extraction electrode 17 and the reflection electrode 1
It is advisable that the applied voltages of the 9, the post-accelerating electrode 20, the ion detector 21 and the like can be switched between positive and negative and can be used properly depending on the case.

【0069】さらに、得られた質量スペクトルの解析を
容易にするため、発生頻度の高い物質の質量スペクトル
をライブラリとして保持し、これを任意に読み出し、得
られた質量スペクトルを同一のディスプレイ29上に同
時表示し、比較できる機能を持たせるとよい(ステップ
210)。
Further, in order to facilitate the analysis of the obtained mass spectrum, the mass spectrum of the substance having a high frequency of occurrence is held as a library, which is arbitrarily read out, and the obtained mass spectrum is displayed on the same display 29. It is advisable to have a function to display and compare simultaneously (step 210).

【0070】上記のようにして、1つの異物10の分析
が終わると、試料ステージ9はウェハ1内の次の異物位
置に移動し、同様にこの異物10の成分分析が行われ
る。このようにして、ウェハ1の分析作業が終了する
と、次のウェハ1が同様の手順で処理される(ステップ
211〜213)。
When the analysis of one foreign substance 10 is completed as described above, the sample stage 9 moves to the next foreign substance position in the wafer 1, and the component analysis of this foreign substance 10 is similarly performed. When the analysis work of the wafer 1 is completed in this way, the next wafer 1 is processed in the same procedure (steps 211 to 213).

【0071】そして、分析作業の結果から得られた分析
データや像データ、位置座標データなどは分析装置内の
ファイルに格納されており、必要に応じてディスプレイ
29上に表示あるいは出力、外部装置へのオンライン転
送などに使われる(ステップ214,215)。
The analysis data, image data, position coordinate data, etc. obtained from the results of the analysis work are stored in a file in the analysis device, and are displayed or output on the display 29 and output to an external device as required. Is used for online transfer of data (steps 214 and 215).

【0072】なお、異物10の気化に伴い、ウェハ1の
近傍部分は飛散物が付着して汚染される。特に、対物レ
ンズ15をはじめ、光学部品では汚染の進行により透過
率や反射率などの光学特性の劣化が問題となる。
As the foreign matter 10 is vaporized, scattered matter adheres to and contaminates the vicinity of the wafer 1. In particular, in the optical parts including the objective lens 15, deterioration of optical characteristics such as transmittance and reflectance becomes a problem due to progress of contamination.

【0073】このため、光学部品は可能な限り真空外に
配置するとともに、飛散物にさらされる対物レンズ15
のクリーニングを容易に行えるようにするため、光学系
ユニットがワンタッチで簡単に取り付け取り外しできる
ようにしておくとよい。
For this reason, the optical parts are arranged outside the vacuum as much as possible, and the objective lens 15 exposed to scattered objects is also used.
In order to facilitate the cleaning of (1), it is recommended that the optical system unit can be easily attached and removed with one touch.

【0074】なお、ウェハ1の位置合わせ、分析箇所の
位置出し、分析、リファレンスデータとの照合などを自
動化することも可能である。
It is also possible to automate the alignment of the wafer 1, positioning of the analysis location, analysis, collation with reference data, and the like.

【0075】従って、本実施例の試料分析装置によれ
ば、試料気化用レーザ機構2および飛行時間型質量分析
計3に、観察用レーザ25、光検出器27、信号増幅・
処理器28およびディスプレイ29などによる観察用レ
ーザ機構4が追加されることにより、観察用レーザ光3
0による高解像観察機能をもとに正確な微小部分の位置
出しを行い、この特定された微小部分に気化用レーザ光
16を照射することによってウェハ1上の異物10の分
析を正確かつ迅速に行うことができる。
Therefore, according to the sample analyzer of the present embodiment, the observation laser 25, the photodetector 27, the signal amplifying / signal amplifying / detecting device 27 are provided in the sample vaporizing laser mechanism 2 and the time-of-flight mass spectrometer 3.
By adding the observation laser mechanism 4 including the processor 28 and the display 29, the observation laser light 3
Accurate positioning of a minute portion based on the high resolution observation function by 0 and irradiating the specified minute portion with the vaporizing laser beam 16 enables accurate and quick analysis of the foreign matter 10 on the wafer 1. Can be done.

【0076】その上、気化されたイオン24の分析部に
飛行時間型質量分析計3が用いられることにより、多元
素同時分析が可能となり、ウェハ1の微小部分を高感度
・高分解能で分析することができる。
Moreover, by using the time-of-flight mass spectrometer 3 in the analysis section for the vaporized ions 24, simultaneous multi-element analysis becomes possible, and minute portions of the wafer 1 are analyzed with high sensitivity and high resolution. be able to.

【0077】なお、この場合にステップ202,203
の処理が第1の処理手順に対応し、またステップ202
の指示により第2の処理手順、ステップ210において
第3の処理手順がそれぞれ実行される。さらに、ステッ
プ215,216が第4の処理手順に対応し、ステップ
207〜209において第5の処理手順、ステップ20
7〜211の繰り返しにより第6の処理手順が実行され
る。そして、ステップ210において本発明の特徴とな
る第7の処理手順が実行され、その結果がステップ21
4,215の第8の処理手順により出力される。
In this case, steps 202 and 203
Processing corresponds to the first processing procedure, and step 202
The second processing procedure and the third processing procedure in step 210 are respectively executed by the instruction. Further, steps 215 and 216 correspond to the fourth processing procedure, and steps 207 to 209 are the fifth processing procedure, step 20.
The sixth processing procedure is executed by repeating steps 7 to 211. Then, in step 210, the seventh processing procedure which is a feature of the present invention is executed, and the result is step 21.
It is output by the eighth processing procedure of No. 4,215.

【0078】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【0079】たとえば、本実施例の試料分析装置につい
ては、気化用レーザ光16の入射方向とイオン24の引
出し方向が異なる場合について説明したが、本発明は前
記実施例に限定されるものではなく、気化用レーザ光の
入射軸とイオンの引出し軸を同軸にするような構造につ
いても適用可能であり、この場合も試料ステージは本実
施例に図示するように傾斜機能を有していると使い易
い。
For example, with respect to the sample analyzer of this embodiment, the case where the incident direction of the vaporizing laser beam 16 and the extracting direction of the ions 24 are different has been described, but the present invention is not limited to the above embodiments. It is also applicable to a structure in which the incident axis of the vaporizing laser light and the extraction axis of the ions are made coaxial, and in this case also, the sample stage is used when it has a tilting function as shown in this embodiment. easy.

【0080】また、本実施例の試料分析装置において
は、以下のような種々の変更が可能である。
The sample analyzer of the present embodiment can be modified in various ways as described below.

【0081】(1).気化用レーザ光16を1点にのみ照射
して質量スペクトルを得る点分析を示したが、パルス毎
に試料ステージを移動することによって1次元あるいは
2次元走査し、1次元情報や2次元情報・像を取ること
も可能である。
(1). The point analysis is shown in which the vaporizing laser beam 16 is applied to only one point to obtain a mass spectrum. One-dimensional or two-dimensional scanning is performed by moving the sample stage for each pulse. It is also possible to take two-dimensional information and two-dimensional information / images.

【0082】(2).観察用および気化用レーザ光30,1
6を光偏向器13で1段偏向させる場合を示したが、大
きく偏向させる場合には複数の光偏向器を使い、複数段
偏向することも可能である。
(2). Laser light for observation and vaporization 30, 1
Although the case where 6 is deflected by the optical deflector 13 by one stage is shown, it is also possible to deflect plural stages by using a plurality of optical deflectors when largely deflecting.

【0083】(3).本実施例では触れていないが、より細
いレーザ光を作るために、図4(b),(C) に示すようにレ
ーザ光路の絞り部周辺に位相反転部を設け、図4(a) に
示す従来方式の振幅分布の実効範囲Lに比べて、実効範
囲L1,L2のように狭くすることも可能である。
(3) Although not mentioned in this embodiment, in order to make a thinner laser beam, a phase inversion part is provided around the aperture part of the laser optical path as shown in FIGS. 4 (b) and 4 (C). The effective range L of the amplitude distribution of the conventional method shown in FIG. 4 (a) can be narrowed to the effective ranges L1 and L2.

【0084】(4).垂直な反射光31を像信号として用い
たが、散乱光でもよいし、蛍光やラマン光・光励起電流
などの他の情報を像信号として用いることも可能であ
る。
(4). Although the vertical reflected light 31 is used as an image signal, it may be scattered light, or other information such as fluorescence, Raman light, or a photoexcitation current may be used as an image signal.

【0085】(5).飛行時間型質量分析計3による分析法
を用いたが、磁場によるECRを利用した方法などの他
の分析法を用いてもよい。
(5). Although the analysis method using the time-of-flight mass spectrometer 3 was used, other analysis methods such as a method using ECR by a magnetic field may be used.

【0086】さらに、本実施例の試料分析装置において
は、半導体製造におけるウェハ1に付着した異物10の
分析に適用した場合を示したが、この他に、ウェハの表
面汚染やCVD・スパッタ膜組成の高分解能・高感度分
析、あるいはパターン加工段階でのレジストやエッチン
グ、穴底などの残渣分析などにも応用でき、このような
場合にはウェハ内でのマッピング表示も可能である。
Further, the sample analyzer of the present embodiment has been shown to be applied to the analysis of the foreign matter 10 adhering to the wafer 1 in the semiconductor manufacturing, but in addition to this, the surface contamination of the wafer and the composition of the CVD / sputtered film are shown. It can also be applied to high-resolution and high-sensitivity analysis, or resist and etching at the pattern processing stage, residue analysis such as hole bottoms, etc. In such a case, mapping display on the wafer is also possible.

【0087】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその利用分野である半導体製造に用い
られる試料分析装置に適用した場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、液晶ディスプレ
イ、メモリディスク、回路基板などの微小領域の高感度
分析が必要とされる全ての分野についても広く適用可能
である。
In the above description, the case where the invention mainly made by the present inventor is applied to the sample analyzer used in the semiconductor manufacturing which is the field of application of the invention has been described, but the invention is not limited to this and the liquid crystal display is not limited thereto. It is also widely applicable to all fields in which high sensitivity analysis of minute areas such as memory disks and circuit boards is required.

【0088】[0088]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0089】すなわち、観察用レーザ光を試料気化用レ
ーザ光と同軸に、試料に照射して走査試料像を形成し、
この走査試料像に基づいて分析箇所の位置出しを行うこ
とにより、この分析箇所に試料気化用レーザ光を照射し
て分析することができるので、観察用レーザ光による高
解像観察機能をもとに正確な微小部分の位置出しを実現
し、試料気化用レーザ光による試料の組成・成分分析を
正確かつ迅速に行うことが可能となる。
That is, the observation laser light is irradiated onto the sample coaxially with the sample vaporization laser light to form a scanning sample image,
By locating the analysis point based on this scanning sample image, it is possible to irradiate the analysis point with laser light for sample vaporization and perform analysis. It is possible to accurately position a minute portion, and to accurately and promptly analyze the composition and component of the sample by the laser beam for sample vaporization.

【0090】特に、試料気化用レーザ光の照射により気
化されたイオンを検出して分析する分析部を質量分析計
とすることにより、多元素同時分析が可能となるので、
試料の微小部分を高感度・高分解能で分析することがで
きる。
In particular, by using a mass spectrometer as the analysis section for detecting and analyzing the ions vaporized by the irradiation of the laser beam for vaporizing the sample, simultaneous multi-element analysis becomes possible.
It is possible to analyze minute parts of a sample with high sensitivity and high resolution.

【0091】この結果、気化用レーザ光を正確かつ迅速
に所望の微小な分析部分に照射することができるので、
試料材料としての有機物・無機物を問わず、微小な領域
や物の高感度・高分解能分析が可能とされる試料分析装
置および方法を得ることができる。
As a result, it is possible to irradiate the desired minute analysis portion with the vaporizing laser light accurately and quickly.
It is possible to obtain a sample analyzer and method capable of highly sensitive and high-resolution analysis of a minute region or an object regardless of whether it is an organic substance or an inorganic substance as a sample material.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である試料分析装置を示す概
略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a sample analyzer which is an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例の試料分析装置における異物の組成・
成分分析の作業フロー図である。
FIG. 2 shows the composition of foreign matter in the sample analyzer of this example.
It is a work flow diagram of component analysis.

【図3】本実施例において、分析部分発見のための視野
移動を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a visual field movement for finding an analysis portion in the present embodiment.

【図4】本実施例において、細いレーザビームを得るた
めの位相反転を用いるビーム絞りの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a beam diaphragm using phase inversion for obtaining a narrow laser beam in the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ウェハ(試料) 2 試料気化用レーザ機構 3 飛行時間型質量分析計 4 観察用レーザ機構 5 ローディングチャンバ 6 光学式文字読取り器 7 バルブ 8 真空容器 9 試料ステージ 10 異物 11 試料気化用レーザ 12 切換ミラー 13 光偏向器 14 ミラー 15 対物レンズ 16 気化用レーザ光 17 イオン引出し電極 18 フライト空間 19 反射電極 20 ポスト加速電極 21 イオン検出器 22 パルス増幅器 23 オシロスコープ 24 イオン 25 観察用レーザ 26 ピンホール 27 光検出器 28 信号増幅・処理器 29 ディスプレイ 30 観察用レーザ光 31 反射光 32 イオン化用レーザ 33 イオン化用レーザ光 34 収束レンズ 1 wafer (sample) 2 sample vaporization laser mechanism 3 time-of-flight mass spectrometer 4 observation laser mechanism 5 loading chamber 6 optical character reader 7 valve 8 vacuum container 9 sample stage 10 foreign matter 11 sample vaporization laser 12 switching mirror 13 Optical Deflector 14 Mirror 15 Objective Lens 16 Vaporization Laser Light 17 Ion Extraction Electrode 18 Flight Space 19 Reflection Electrode 20 Post Accelerator Electrode 21 Ion Detector 22 Pulse Amplifier 23 Oscilloscope 24 Ion 25 Observation Laser 26 Pinhole 27 Photodetector 28 Signal Amplifier / Processor 29 Display 30 Laser Light for Observation 31 Reflected Light 32 Laser for Ionization 33 Laser Light for Ionization 34 Convergent Lens

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料に試料気化用レーザ光を照射し、照
射された試料部分から気化される原子や分子・イオンを
検出して分析する試料分析装置であって、前記試料気化
用レーザ光と同軸に、前記試料に照射して走査試料像を
形成する観察用レーザ光を有することを特徴とする試料
分析装置。
1. A sample analyzer for irradiating a sample with laser light for vaporizing a sample, and detecting and analyzing atoms, molecules, or ions vaporized from the irradiated sample portion, wherein the laser light for vaporizing the sample is used. A sample analyzer which coaxially has an observation laser beam for irradiating the sample to form a scanning sample image.
【請求項2】 前記観察用レーザ光の照射により形成さ
れた走査試料像に基づいて、分析箇所の位置出しを行う
位置出し手段を有することを特徴とする請求項1記載の
試料分析装置。
2. The sample analyzer according to claim 1, further comprising positioning means for positioning an analysis location based on a scanning sample image formed by irradiation of the observation laser beam.
【請求項3】 前記試料気化用レーザ光の照射により気
化されたイオンを検出して分析する分析部を、多元素同
時分析が可能な質量分析計とすることを特徴とする請求
項1または2記載の試料分析装置。
3. The mass spectrometer capable of simultaneous multi-element analysis, wherein the analysis unit for detecting and analyzing the ions vaporized by the irradiation of the laser beam for vaporizing the sample is a mass spectrometer. The sample analyzer described.
【請求項4】 試料に試料気化用レーザ光を照射し、照
射された試料部分から気化される原子や分子・イオンを
検出して分析する試料分析方法であって、前記試料の試
料像を形成する観察用レーザ光を、前記試料気化用レー
ザ光と同軸に前記試料に照射して走査試料像を形成し、
該走査試料像に基づいて分析箇所の位置出しを行い、該
分析箇所に前記試料気化用レーザ光を照射して分析する
ことを特徴とする試料分析方法。
4. A sample analysis method of irradiating a sample with laser light for vaporizing a sample, and detecting and analyzing atoms, molecules, or ions vaporized from the irradiated sample portion to form a sample image of the sample. An observation laser beam to irradiate the sample coaxially with the sample vaporization laser beam to form a scanning sample image,
A sample analysis method characterized in that an analysis site is positioned based on the scanned sample image, and the analysis site is irradiated with the sample vaporizing laser beam for analysis.
【請求項5】 前記試料の識別情報を読み取り、読み取
った識別情報に基づいて対応する作業指示・作業条件・
作業データを指定する第1の処理手順と、指定された作
業指示・作業条件・作業データに基づいて、指定された
試料について、指定された場所および作業を自動的に遂
行する第2の処理手順と、分析に必要な複数のデータ・
画像を同時に表示する第3の処理手順と、外部装置との
間で、分析に必要な作業指示・作業条件・作業データ・
画像データ・分析データ情報をオンラインで転送および
入出力する第4の処理手順と、レーザ光と試料との位置
合わせおよび/または位置出しを行う第5の処理手順
と、指定された試料について、該試料内の単数あるいは
複数の箇所を自動的に分析する第6の処理手順と、指定
された前記試料について、該試料内の単数あるいは複数
の箇所の分析データを予め格納されているリファレンス
データと照合して解析する第7の処理手順と、分析デー
タ、画像データおよび/または分析データの処理結果を
必要に応じて表示・記憶あるいは出力する第8の処理手
順との各処理手順のうち、少なくとも1つの処理手順を
行うことを特徴とする請求項4記載の試料分析方法。
5. The identification information of the sample is read, and a corresponding work instruction / work condition / operation is performed based on the read identification information.
A first processing procedure for designating work data, and a second processing procedure for automatically carrying out a designated location and work for a designated sample based on designated work instructions, work conditions, and work data. And multiple data required for analysis.
Between the third processing procedure that displays images simultaneously and the external device, work instructions, work conditions, work data, etc. necessary for analysis.
Regarding the fourth processing procedure of transferring and inputting / outputting image data / analysis data information online, the fifth processing procedure of aligning and / or positioning the laser beam and the sample, and the designated sample, A sixth processing procedure for automatically analyzing a single or a plurality of points in a sample, and collating the analytical data of a single or a plurality of points in the sample with reference data stored in advance for the designated sample. At least one of the seventh processing procedure of analyzing and analyzing and the eighth processing procedure of displaying / storing or outputting the processing result of the analysis data, the image data and / or the analysis data as necessary. The sample analysis method according to claim 4, wherein one processing procedure is performed.
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