JPH08304426A - 異物微粒子の分析方法およびその装置 - Google Patents

異物微粒子の分析方法およびその装置

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JPH08304426A
JPH08304426A JP13290895A JP13290895A JPH08304426A JP H08304426 A JPH08304426 A JP H08304426A JP 13290895 A JP13290895 A JP 13290895A JP 13290895 A JP13290895 A JP 13290895A JP H08304426 A JPH08304426 A JP H08304426A
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JP
Japan
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foreign
particles
particle
standard
foreign matter
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JP13290895A
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Kenji Hori
憲治 堀
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Mitsubishi Materials Silicon Corp
Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Silicon Corp
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェーハ表面の目標異物をより早く、より簡
単に見つけることを目的とする。小さな異物を確実に検
出することを目的とする。 【構成】 ウェーハ表面を検査し、異物微粒子の表面上
位置を検出する。標準粒子を霧状に散布し、その霧状の
標準粒子雰囲気中を一定速度でウェーハを通過させる。
異物微粒子の検出位置を、標準粒子付着位置に基づいて
補正し、異物微粒子の付着位置を決定する。AFMにお
いて暗視野中でウェーハ表面に対して低角度で光を照射
することにより、異物微粒子を分析する。この結果、非
常に狭い範囲で座標補正を行える。測定したい位置のす
ぐ近くに標準粒子を存在させることができ、付着した異
物微粒子を容易に測定することができる。標準粒子とし
ては、ポリスチレンラテックス(PSL)等光りやすい
ものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は異物微粒子の分析方法
およびその装置、詳しくはウェーハ表面に付着した異物
微粒子の分析方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】超LSIの不良原因の中では、シリコン
ウェーハに付着した異物微粒子(パーティクル)に起因
する外観形状不良(パターン欠陥)が全体の3/4以上
を占めている。これが歩留まり低下の最大要因となって
いる。したがって、歩留まりを向上させるためには、各
製造プロセスでの微粒子発生を徹底的に低減・防止する
ことがきわめて重要である。
【0003】従来、ウェーハ付着異物微粒子の評価とい
えば、ほとんど粒径ごとの粒子数測定が主だった。汚染
源を見出し、効率的な汚染防止対策を講ずるためには、
異物微粒子の組成・状態分析が不可欠となってきた。こ
の分析を迅速に効率よく行う必要がある。
【0004】ウェーハに付着した異物粒子の形状観察
は、一般に、SEM(Scanning Electr
on Microscopy;走査電子顕微鏡)で行
う。光学顕微鏡では判別不可能な微小なものでも、SE
Mを使えば形状を高倍率で観ることができる。さらに、
EPMA(Electron Probe Micro
−Analysis;電子プローブ微小分析)やAES
(Auger Electron Spectrosc
opy;オージェ電子分光分析)を組み合せることによ
り、元素分析が可能である。
【0005】EPMAの方式には、EDX(Energ
y Dispersive X−ray Spectr
oscopy;エネルギ分散形X線分光分析)とWDX
(Wave Dispersive X−ray Sp
ectroscopy;波長分散形X線分光分析)があ
る。EDXの分析は、従来はナトリウム(Na)以上の
元素に限られていたが、最近ではWDXと同様にボロン
(B)以上の元素の分析が可能となった。これにより、
数百nm程度の粒径の異物微粒子まで同定可能である。
これより微小なものの分析には、マイクロオージェ(μ
−AES、または走査形オージェ)が有効である。
【0006】半導体量産ラインでは、鏡面ウェーハ検査
装置で製造装置からの発塵を検査し、パターン付きウェ
ーハ検査装置でトータルプロセスとしての発塵をチェッ
クするようにし、両者を相補的に使うことにより、歩留
まり向上を目指している。
【0007】ここで、ウェーハ付着異物微粒子の検出に
は、レーザ光散乱式ウェーハ表面異物検査装置が広く用
いられている。異物微粒子の観察・分析には、上述した
ように、無機にはSEM/EDX、有機には蛍光顕微鏡
/顕微蛍光分光分析が使われている。
【0008】ところが、従来これらの分析装置には、ウ
ェーハ上の異物微粒子を自動的に捜し出す機能がついて
いない。しかも、異物微粒子は非常に小さいために高倍
率で検出する必要があるが、これら装置は、その観察視
野が非常に狭い。鏡面ウェーハの場合には、焦点合わせ
も困難である。このため、分析したい異物微粒子を視野
内に入れることは根気がいり、非能率的で長時間を要
し、これが分析を行う上で大きなネックとなっている。
【0009】よって、従来のウェーハ表面の異物微粒子
(0.5μm以下)検査は、表面に大きいゴミをつけ、
これを基準として位置合わせの判断をしていた。すなわ
ち、まず、パーティクルカウンタでウェーハ表面に付着
した異物を検出する。パーティクルカウンタでは、パー
ティクルの個数および位置を検出・出力する。パーティ
クルカウンタの出力に基づいて、その検知したウェーハ
表面上の場所にはどのような異物が存在しているのか
を、例えばSEM・AFMで判定・検査していた。した
がって、いったんパーティクルをカウントし、検知した
パーティクルの位置座標をフロッピに格納する。さら
に、このフロッピで座標データを次のSEM・AFMに
移して、このデータに基づいてAFM・SEMでは測定
していた。詳しくは、パーティクルとしてカウントした
X座標データ・Y座標データを基にして、AFM・SE
Mではその測定ステージを移動させ、目標異物を見つけ
出していた。
【0010】この検査における問題点は、最初のパーテ
ィクルカウンタとは全く別の測定機(AFM・SEM
等)での座標を使用するため、各測定機の座標精度にず
れが生じていた。また、最も良いパーティクルカウンタ
の位置精度は±50μmである。よって、実際には見つ
けずらい。
【0011】そこで、それをウェーハのエッジにより粗
調整を行い、比較的見つけやすい大きめの異物(1μm
以上)を最低3点以上見つけ、その異物のX座標・Y座
標を基にしてコンピュータにより座標補正を行ってい
る。しかし、実際には、この3点だけでは検出の精度が
低く、AFM・SEMでさらに小さな異物をウェーハ表
面にて捜し、座標補正を繰り返しながら、最終的な異物
を見つけだす方法を取っている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
ウェーハの表面には、大きな異物は少なく、有ったとし
ても一部分に集中していることが多い。このため、この
ような従来方法では、座標合わせに時間を費やすことが
多く、また異物の絶対数の少ないウェーハでは、目的と
する小さな異物(0.5μm以下)を見つけ出すことが
できない。
【0013】そこで、この発明の目的は、目標異物をよ
り早く、より簡単に見つけることである。また、この発
明の目的は、小さな異物を確実に検出することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、測定
対象物の表面を検査してこの表面に付着した異物微粒子
の表面上の位置を検出する第1工程と、この測定対象物
の表面全面に略均一に分布させて標準粒子を付着させる
第2工程と、上記第1工程で検出した異物微粒子の表面
上の位置およびこの標準粒子の付着位置を基準として異
物微粒子の測定対象物の表面上の位置を決定し、この異
物微粒子を分析する第3工程とを備えた異物微粒子の分
析方法である。
【0015】請求項2の発明は、上記第2工程では、標
準粒子が霧状に存在する雰囲気中に測定対象物を存在さ
せる請求項1に記載の異物微粒子の分析方法である。
【0016】請求項3の発明は、上記第3工程では、標
準粒子の付着位置を基準として、第1工程で検出した位
置を補正することにより、異物微粒子の表面上の位置を
決定する請求項1または請求項2に記載の異物微粒子の
分析方法である。
【0017】請求項4の発明は、測定対象物の表面に付
着した異物微粒子の位置を測定する測定手段と、この測
定対象物の表面全面に略均一に分布させて標準粒子を付
着させる付着手段と、上記異物微粒子の測定位置および
標準粒子の付着位置に基づいて異物微粒子の付着位置を
決定し、異物微粒子を分析する分析手段とを備えた異物
微粒子の分析装置である。
【0018】請求項5に記載の発明は、上記付着手段
は、標準粒子を霧状に散布し、その霧状の標準粒子雰囲
気中を一定速度で測定対象物を通過させる請求項4に記
載の異物微粒子の分析装置である。
【0019】請求項6の発明は、上記分析手段は、AF
Mを有し、このAFMにおいては暗視野中で測定対象物
の表面に対して低角度で光を照射することにより、異物
微粒子を分析する請求項4または請求項5に記載の異物
微粒子の分析装置である。
【0020】
【作用】請求項1〜3に記載の異物分析方法によれば、
測定対象物の表面を検査し、異物微粒子の表面上の位置
を検出する。測定対象物の表面全面に略均一に標準粒子
を付着する。例えば、標準粒子の霧状雰囲気中に測定対
象物を存在させる。異物微粒子の検出位置を、標準粒子
付着位置に基づいて補正し、異物微粒子の測定対象物の
表面上の位置を決定する。そして、この異物微粒子の大
きさ・種類などを分析する。
【0021】請求項4〜6に記載の発明によれば、測定
手段で測定対象物の表面に付着した異物微粒子の位置を
測定する。付着手段はこの測定対象物の表面全面に略均
一に分布させて標準粒子を付着させる。分析手段では、
上記異物微粒子の測定位置および標準粒子の付着位置に
基づいて異物微粒子の付着位置を決定し、異物微粒子を
分析する。付着手段は、標準粒子を霧状に散布し、その
霧状の標準粒子雰囲気中を一定速度で測定対象物を通過
させる。分析手段は、AFMを有し、このAFMにおい
ては暗視野中で測定対象物の表面に対して低角度で光を
照射することにより、異物微粒子を分析する。
【0022】この発明によれば、非常に狭い範囲で座標
補正を行うことが可能である。つまり、測定したい位置
のすぐ近くに標準粒子を存在させることができるため、
付着した異物微粒子を容易に測定することができる。標
準粒子の付着は、例えば標準粒子を霧状に噴霧している
容器中にウェーハトレイに入ったウェーハ(測定対象
物)を持込み、この中で数秒間トレイを開放し、取り出
すことにより、一定量の標準粒子をウェーハ全面に略均
一に分布させる。
【0023】標準粒子としては、真球でかつサイズがそ
ろっており(1〜10μm)、さらに、形状、成分がわ
かっているものを用いる。例えば、ポリスチレンラテッ
クス(PSL)・炭素・Au・C・PSL等光りやすい
ものを使用する。AFM・SEMの中でウェーハ表面に
暗視野低角で光を当ててこの標準粒子・異物微粒子の位
置を見つけるからである。
【0024】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。この実施例に係るウェーハ表面付着異物微粒子
の分析装置は、図1に示すように、ウェーハ表面異物検
査装置(パーティクルカウンタ)11と、SEM/ED
X分析装置12と、これらの装置間でのファイル変換・
座標変換を行うコンピュータ13と、ウェーハ表面への
標準粒子付着装置14とを組み合わせて構成されてい
る。
【0025】ウェーハ表面異物検査装置11は、例えば
レーザ照射角度を選択することによって、鏡面ウェー
ハ、パターン付きウェーハのどちらも計測可能である。
まず、ウェーハ表面検査装置11で異物微粒子を検出
し、そのウェーハ内位置のXY座標をフロッピディスク
に記憶する。次に、このフロッピディスクを分析装置付
属のコンピュータ13にセットして、これらの情報を入
力し、データのファイル変換を行う。そして、分析装置
12において、ウェハ表面異物検査装置11で決定した
異物微粒子の位置座標の原点を再現してから、座標変換
を行う。図2で(A)は異物座標の一例を、(B)は座
標変換の一例を、(C)はSEM観察・EDXスペクト
ルの一例をそれぞれ示している。
【0026】なお、図1に示すように、分析装置12
は、公知のSEM・EDX装置で構成されているが、S
EMのみでも、AFM(原子間力顕微鏡)でも構成する
ことができる。また、コンピュータ13は公知のもので
あって、例えばCPU・ROM・RAM・I/Oを有し
て構成されている。
【0027】そして、観察、分析したい異物微粒子を指
定すると、分析装置12のXYステージはただちに異物
微粒子の位置座標にしたがって移動し、異物微粒子を自
動的に視野内にとらえる。最後に、視野内にとらえた異
物微粒子を高倍率で観察し、分析を進める。つまり、ウ
ェーハ表面異物検査装置11と分析装置12とが座標情
報を共有化することにより、迅速に分析を行える。
【0028】ここで、異物微粒子を自動的に視野内にと
らえるためには、ウェーハ表面異物検査装置11におけ
る異物微粒子の位置座標の原点の正確な決め方と、分析
装置12におけるこの原点の精度よい位置合わせがキー
ポイントとなる。そこで、異物検査装置11から取り出
したウェーハにおいて、その表面に標準粒子を全面に略
均一に分布・付着する付着装置14が設けられている。
【0029】図3はこの付着装置を示している。すなわ
ち、ノズルをスイングさせながら標準粒子(PSL)を
噴霧する粒子噴霧器15を有し、この粒子噴霧器15の
スイングノズル16の下方をウェーハが所定速度で走行
可能に構成している(A)。または、ウェーハトレイ1
7を収納可能な密閉容器18に粒子噴霧器15から標準
粒子を噴霧するように構成してもよい(B)。この結
果、ウェーハ表面にはその全面に略均一な密度で2μm
のPSLが分布・付着されることとなる。
【0030】したがって、パーティクルカウンタ11で
異物座標を検出したウェーハは、標準粒子が全面に付着
される。次に、ウェーハ表面の異物微粒子はSEM・E
DXで分析される。このとき、上記検出された異物座
標、および、検出された標準粒子座標により、座標変換
されて分析される。よって、素早くそのSEMの視野に
異物微粒子を捉えることができ、分析・測定の効率が高
められる。この分析において暗視野で低角度でレーザ高
を照射すると、その測定効率がさらに高められ、微小な
微粒子をも分析できる。
【0031】なお、この装置にさらに蛍光顕微鏡/顕微
蛍光分光分析装置を組み合わせてもよい。
【0032】
【発明の効果】この発明によれば、より小さな(例えば
0.2μm以下)異物や、COP(Crystal O
riginated Particle)等を簡単に見
つけ出すことができる。また、その測定に要する時間を
短縮することができる。さらに、特殊な技能を必要とせ
ず、だれでも容易に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る装置の全体構成を示
すブロック図である。
【図2】この発明の一実施例に係る各装置での作用を説
明するための図である。
【図3】この発明の一実施例に係る噴霧器の概略構成を
示す模式図である。
【符号の説明】
11 パーティクルカウンタ(測定手段) 12 SEM・EDX(分析手段) 13 コンピュータ(分析手段) 14 標準粒子噴霧器(付着手段

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定対象物の表面を検査してこの表面に
    付着した異物微粒子の表面上の位置を検出する第1工程
    と、 この測定対象物の表面全面に略均一に分布させて標準粒
    子を付着させる第2工程と、 上記第1工程で検出した異物微粒子の表面上の位置およ
    びこの標準粒子の付着位置を基準として異物微粒子の測
    定対象物の表面上の位置を決定し、この異物微粒子を分
    析する第3工程とを備えた異物微粒子の分析方法。
  2. 【請求項2】 上記第2工程では、標準粒子が霧状に存
    在する雰囲気中に測定対象物を存在させる請求項1に記
    載の異物微粒子の分析方法。
  3. 【請求項3】 上記第3工程では、標準粒子の付着位置
    を基準として、第1工程で検出した位置を補正すること
    により、異物微粒子の表面上の位置を決定する請求項1
    または請求項2に記載の異物微粒子の分析方法。
  4. 【請求項4】 測定対象物の表面に付着した異物微粒子
    の位置を測定する測定手段と、 この測定対象物の表面全面に略均一に分布させて標準粒
    子を付着させる付着手段と、 上記異物微粒子の測定位置および標準粒子の付着位置に
    基づいて異物微粒子の付着位置を決定し、異物微粒子を
    分析する分析手段とを備えた異物微粒子の分析装置。
  5. 【請求項5】 上記付着手段は、標準粒子を霧状に散布
    し、その霧状の標準粒子雰囲気中を一定速度で測定対象
    物を通過させる請求項4に記載の異物微粒子の分析装
    置。
  6. 【請求項6】 上記分析手段は、AFMを有し、このA
    FMにおいては暗視野中で測定対象物の表面に対して低
    角度で光を照射することにより、異物微粒子を分析する
    請求項4または請求項5に記載の異物微粒子の分析装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007163873A (ja) * 2005-12-14 2007-06-28 Optrex Corp 汚染物質の除去方法
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