JPH1012686A - 半導体ウェーハの表面異物検査方法 - Google Patents

半導体ウェーハの表面異物検査方法

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JPH1012686A
JPH1012686A JP18120996A JP18120996A JPH1012686A JP H1012686 A JPH1012686 A JP H1012686A JP 18120996 A JP18120996 A JP 18120996A JP 18120996 A JP18120996 A JP 18120996A JP H1012686 A JPH1012686 A JP H1012686A
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JP
Japan
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foreign matter
coordinate
coordinates
foreign
semiconductor wafer
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Withdrawn
Application number
JP18120996A
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English (en)
Inventor
Seiji Nagai
清司 永井
Tomohiro Mera
朋洋 米良
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Sumco Techxiv Corp
Original Assignee
Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Publication date
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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェーハの表面異物検査において、パ
ーティクルカウンタからSEMへの座標変換の正確度を
把握し、これを修正する指針が得られるような機能を備
えた半導体ウェーハの表面異物検査方法を提供する。 【解決手段】 パーティクルカウンタで検出した異物の
粗座標を、走査型電子顕微鏡等で異物検査を行う際の精
座標に変換するに当たり、2個以上の異物の実測値座標
を求め、これらの実測値座標を用いて最小自乗法により
異物の精座標を定めるとともに、前記座標変換において
予測した異物の座標値と精座標系で発見した異物の座標
値との誤差を表示する。次に、3個目以降の異物の位置
を検出し、かつ、それまでに求めた精座標の誤差精度を
漸次向上して行く。前記最小自乗法による異物の精座標
算出と、次の異物位置検出とを繰り返すことによって精
座標の誤差精度の向上を確認しつつ、走査型電子顕微鏡
等による異物の位置捕捉を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの
表面に存在する付着粒子あるいは欠陥(以下異物と総称
する)を顕微鏡で観察する際に、異物の位置を効率よく
探査するための半導体ウェーハの表面異物検査方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウェーハの表面に存在する異物の
大きさ、構造、組成などを評価、検査するには、まず、
レーザ散乱式異物検査装置など(以下パーティクルカウ
ンタと呼ぶ)によって異物位置を高速かつ正確に測定す
る。次に、異物の存在する半導体ウェーハを走査型電子
顕微鏡、光学式顕微鏡、イオンビーム顕微加工装置、マ
イクロオージェ電子顕微鏡、共焦点顕微鏡など(以下S
EMと総称する)にセットし、前記パーティクルカウン
タによって得られた異物位置の座標情報を用いて異物を
探し出す際、座標情報をパーティクルカウンタが出力す
る座標系からSEMに備えられている座標系への座標変
換が利用されている。
【0003】通常、パーティクルカウンタでは半導体ウ
ェーハのエッジおよびオリエンテーションフラット(以
下オリフラと呼ぶ)の位置を読み取ることにより、半導
体ウェーハ上に設定した座標系における異物位置情報を
出力する。この際、パーティクルカウンタ側で、図3に
示す(a),(b),(c)の座標系のうち、どの座標
系で出力するかは自由に選択することができる。図3
(a)はx軸が半導体ウェーハ1のオリフラ1bに接
し、y軸が半導体ウェーハ1のエッジ1aの左端に接し
ている場合、図3(b)は座標原点を半導体ウェーハ1
の中心に設定した場合、図3(c)はx軸が半導体ウェ
ーハ1のオリフラ1bに接し、y軸が半導体ウェーハ1
の中心を通る場合を示している。
【0004】次いで、SEMにおいて異物を探し出すに
は、パーティクルカウンタの出力をSEMが備えている
座標系に座標変換して異物位置を探す。パーティクルカ
ウンタの座標系(x,y)からSEMの座標系(X,
Y)への座標変換F(x,y)は、たとえば直交変換の
場合、
【0005】
【数1】
【0006】で与えられる。この座標変換でのパラメー
タα,β,θの決定は、通常、粗座標変換と精座標変換
の2つの座標変換法を用いる。ここで示した直交変換の
ほかに斜交変換や一般の1次変換なども可能である。
【0007】粗座標系変換では、図4に示すように、半
導体ウェーハ1のエッジ1a上の3点(A,B,C)を
読むことにより半導体ウェーハ1の中心位置(Xc ,Y
c )を求め、オリフラ1b上の2点以上(D,E)を読
むことにより中心回りからの回転角φが求められる。こ
れによって座標変換が定まり、パーティクルカウンタで
出力された異物位置をSEM座標上の点に変換すること
ができる。この時点での座標精度はおよそ50〜500
μm程度である。
【0008】次いで、上記粗座標変換を用いて大きい異
物を低倍率で探し、2つ以上の異物を探したところで精
座標変換に切り換える。その異物のパーティクルカウン
タ出力座標値とSEM座標系での発見座標位置を用い
て、以下の最小自乗法によって最適化された座標変換
(つまり座標変換の最適化パラメータ)を得ることがで
きる(このとき精座標変換のデータとして用いる異物を
マーク異物と呼ぶ)。この最適化アルゴリズムは、直交
変換の場合は以下のように実現される。
【0009】つまり、i=1,2,・・・Nの異物に対
してパーティクルカウンタ出力座標値を(xi ,yi
とし、その粒子をSEM座標系で発見したときの座標値
を(Xi ,Yi )として、以下のように最小自乗法を用
いて決定する。この座標変換の精度は、発見粒子(マー
ク粒子と呼ぶ)が多いほど正確なものとなる。
【0010】
【数2】
【0011】となる。通常、上記変換の算出に用いるマ
ーク粒子への登録は、見つけ出した粒子のうちから任意
に抹消したり、追加したりすることができる。また、こ
のアルゴリズムによるマーク異物への登録数が多いほど
その精度は向上して行く。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来方法で決定した座標変換を用いて異物を探す際、座
標変換が予告する位置において異物が見つからないとい
う事態がしばしば発生する。その原因として、前記座標
変換の際に利用したマーク異物が真のものでなく、ごく
近傍にあった他の異物をマーク異物と間違えた場合、あ
るいはパーティクルカウンタで測定した後にその異物が
衝撃などで動いてしまった場合が挙げられる。このよう
な場合には対象異物を根気よく探索せざるを得ないた
め、多大の時間を消費することになる。
【0013】本発明は上記従来の問題点に着目してなさ
れたもので、半導体ウェーハの表面異物検査において、
パーティクルカウンタからSEMへの座標変換の正確度
(誤差)を把握し、これを修正する指針が得られるよう
な機能を備えた半導体ウェーハの表面異物検査方法を提
供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体ウェーハの表面異物検査方法
は、半導体ウェーハの表面に存在する異物の大きさ、構
造、組成などを評価、検査する半導体ウェーハの表面異
物検査方法において、(1)パーティクルカウンタで検
出した異物の粗座標を、SEMで異物検査を行う際の精
座標に変換するに当たり、2個以上の異物の実測値座標
を求め、(2)前記実測値座標を用いて最小自乗法によ
り異物の精座標を定めるとともに、前記座標変換におい
て予測した異物の座標値と精座標系で発見した異物の座
標値との誤差を表示し、(3)3個目以降の異物の位置
を検出した場合、予測した座標値と、発見した座標との
誤差の表示により、この異物の正誤を判断し、それまで
に求めた精座標の誤差精度を漸次向上して行き、(4)
前記(2),(3)を繰り返すことによって精座標の誤
差精度の向上を確認しつつ、SEMによる異物の位置捕
捉を容易にすることを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態および実施例】本発明は、パーティ
クルカウンタで検出した半導体ウェーハの表面異物の粗
座標を、SEMで異物検査を行う際の精座標に変換する
際に、粗座標と精座標との誤差量を算出、表示し、この
値に基づいて誤差精度を漸次向上することによって、S
EMによる異物の位置捕捉を容易にするものである。異
物が見つからない場合、現在使用している座標変換がど
の程度の正確度のものであるかを指し示す指標が存在す
れば、現在の座標変換で異物探査を続行すべきか、ある
いはマーク異物が誤りであり、立ち戻ってマーク異物の
間違いを修正すべきかの判断ができるようになり、確固
たる異物探査を行うことができる。また、各マーク異物
ごとの正確度が表示されてあれば、どのマーク異物が誤
登録されたかを推測できるようになり、上記修正作業の
方向性が判断できることになる。
【0016】次に、本発明に係る半導体ウェーハの表面
異物検査方法の実施例について、図面を参照して説明す
る。図1は、パーティクルカウンタの出力座標におい
て、半導体ウェーハの中心が座標原点で、オリフラが下
向きの場合、図2は、パーティクルカウンタの出力座標
において、x軸が半導体ウェーハのオリフラに接し、y
軸が半導体ウェーハのエッジの左端に接している場合の
座標変換を説明する図である。
【0017】登録異物のパーティクルカウンタ出力座標
値(xi ,yi )と、SEM座標系で発見したときの座
標値(Xi ,Yi )とを用いて座標変換を決定するアル
ゴリズムは既に説明した。この座標変換の正確度は、パ
ーティクルカウンタ出力座標値(xi ,yi )からこの
座標変換を用いて予測するSEM座標系での座標位置
(Xi * ,Yi * )と、SEM座標系で発見したときの
座標値(Xi ,Yi )との差(Xi * −Xi ,Yi *
i )、あるいはその絶対値r=(Xi * −Xi2
(Yi * −Yi 2 、またはその極座標表示(r,θ)
={(Xi * −Xi 2 +(Yi * −Yi 2 ,arctan
(Yi * −Yi )/(Xi * −Xi )}などが考えられ
る。たとえば、座標変換のソフトウエアの中で次のよう
な表を表示し、各マーク異物ごとに上記の表示を付け加
えることによって、全体としての座標精度がどの程度
か、どのマーク異物が誤りの可能性が高いかなどを判断
することができる。
【0018】
【表1】
【0019】表1において、第1列目は異物番号、第2
列目はマーク異物として登録するか否かを表示する欄
で、“1”と入力してあるものをマーク異物として登録
し、“0”とあるものは登録しない。第3列〜第6列は
パーティクルカウンタ出力座標値(xi ,yi )と、S
EM座標系で発見したときの異物座標値(Xi ,Yi
のリストである。第7、第8列はSEM座標系での座標
予測位置(Xi * ,Yi * )と、SEM座標系で発見し
たときの座標値(Xi ,Yi )との差の極座標表示
(r,θ)={(Xi * −Xi 2 +(Yi * −Yi
2 ,arctan(Yi * −Yi )/(Xi * −Xi )}であ
る。この第7列の数値(r)からこの座標系は34〜3
40μm程度の正確度(誤差)であることが予想され、
そのうち異物番号1の誤差が最も大きいことがわかる。
そこで、異物番号1をマーク異物の登録から外してみる
と表2のように誤差が全体的に小さくなって、異物番号
1が誤っている可能性が推定できる。
【0020】
【表2】
【0021】パーティクルカウンタの座標系(x,y)
とSEMの座標系(X,Y)との間の直交変換、すなわ
ち、
【0022】
【数3】
【0023】において、パラメータα,β,θは以下の
ように決める。 (1)粗座標 半導体ウェーハ1のエッジ1a上に設定した3点(図1
の点A,B,C)とオリフラ1b上に設定した2点(図
1の点D,E)の座標値をSEMで読み取ると、半導体
ウェーハの中心点(X0 ,Y0 )は、
【0024】
【数4】
【0025】で与えられる。パラメータα,β,θは下
記のようにパーティクルカウンタのデータがどのような
座標系で出力されているかによる。 (a)Down Left:図2に示すように、パーテ
ィクルカウンタの座標系のx軸が半導体ウェーハのオリ
フラに接し、y軸が半導体ウェーハの左端に接した出力
の場合は、
【0026】
【数5】
【0027】(2)精座標 パーティクルカウンタ出力座標値(xi ,yi )の異物
を、粗座標をたよりに探して、SEM座標で(Xi ,Y
i )に発見したとする。このとき最適なα,β,θは、
【0028】
【数6】
【0029】と決定することができる。
【0030】上記の座標変換ソフトは、SEMでの座標
系で半導体ウェーハのエッジ3点とオリフラ2点の座標
値を登録することによって、粗座標系が使用できる。ま
た、半導体ウェーハの輪郭を示す円内に異物の位置を表
示するパーティクルマップを座標変換ソフトに組み込
み、異物位置を視覚で確認することにより、異物探索が
容易になる。異物データは半導体ウェーハの中にサイズ
によって色分けした点としてマップ上に表示される。任
意の粒子をクリックすると、粗座標、精座標によって変
換されたSEM座標での予想値が表示される。この予想
値をSEMのステージコントローラから入力し、その位
置に移動する。異物を発見したらこれを登録してその発
見位置を入力する。
【0031】このように、粗座標で予測しながら異物を
探し、異物を発見したら発見位置を登録していくと、こ
れが精座標のデータとなっていく。精座標を利用するに
は、最低2組のデータがあればよい。精座標では、発見
データ数が多くなればなる程その精度が向上する。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ーティクルカウンタの出力座標データをSEMの座標デ
ータに変換して異物探索する場合、座標変換の正確度
(誤差)を算出、表示する機能を付与し、これに基づい
て座標変換の誤差精度を向上させていくので、SEMに
よる異物位置を正確に捕捉することができ、半導体ウェ
ーハの表面異物検査能率を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】パーティクルカウンタの出力座標において、半
導体ウェーハの中心が座標原点で、オリフラが下向きの
場合の座標変換を説明する図である。
【図2】パーティクルカウンタの出力座標において、x
軸が半導体ウェーハのオリフラに接し、y軸が半導体ウ
ェーハのエッジの左端に接している場合の座標変換を説
明する図である。
【図3】パーティクルカウンタで出力可能な座標系の説
明図で、図3(a)はx軸が半導体ウェーハのオリフラ
に接し、y軸が半導体ウェーハのエッジ左端に接してい
る場合、図3(b)は座標原点を半導体ウェーハの中心
に設定した場合、図3(c)はx軸が半導体ウェーハの
オリフラに接し、y軸が半導体ウェーハの中心を通る場
合を示す。
【図4】半導体ウェーハの中心の座標および半導体ウェ
ーハの回転角を求める場合の説明図である。
【符号の説明】
1 半導体ウェーハ 1a エッジ 1b オリフラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 21/88 G01N 21/88 J

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウェーハの表面に存在する異物の
    大きさ、構造、組成などを評価、検査する半導体ウェー
    ハの表面異物検査において、(1)パーティクルカウン
    タで検出した異物の粗座標を、走査型電子顕微鏡等で異
    物検査を行う際の精座標に変換するに当たり、2個以上
    の異物の実測値座標を求め、(2)前記実測値座標を用
    いて最小自乗法により異物の精座標を定めるとともに、
    前記座標変換において予測した異物の座標値と精座標系
    で発見した異物の座標値との誤差を表示し、(3)3個
    目以降の異物の位置を検出した場合、予測した座標値
    と、発見した座標との誤差の表示により、この異物の正
    誤を判断し、それまでに求めた精座標の誤差精度を漸次
    向上して行き、(4)前記(2),(3)を繰り返すこ
    とによって精座標の誤差精度の向上を確認しつつ、走査
    型電子顕微鏡等による異物の位置捕捉を容易にすること
    を特徴とする半導体ウェーハの表面異物検査方法。
JP18120996A 1996-06-20 1996-06-20 半導体ウェーハの表面異物検査方法 Withdrawn JPH1012686A (ja)

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