JPH11295246A

JPH11295246A - 表面検査装置および方法

Info

Publication number: JPH11295246A
Application number: JP10099244A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kido; 隆城戸
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】製造過程の半導体などの試料の表面をエネル
ギビームの照射に対する発生エネルギで分析するとき、
この分析を迅速に自動的に実行できるようにする。【解決手段】ビーム照射手段１５やエネルギ検出手段
１６〜１８の動作状態に対応した所定の状態データをデ
ータ記憶手段２２に事前に登録しておき、表面検査の実
行時に上述の各種手段１５〜１８の動作状態を状態検出
手段２１により検出する。この検出データをデータ比較
手段２１により状態データと比較して動作制御手段２１
により各種手段１５〜１８の動作を統合制御し、この統
合制御が実行された状態で表面検査を実行することで、
各種手段１５〜１８の動作が自動的に最適化された状態
で表面検査を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハやガ
ラス基板などの試料の表面状態を検査する表面検査装置
および方法に関する。

【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、半導体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欠陥が
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 Microsc
ope)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、最近では半導体ウェハの直径が20
0(mm)から300(mm)に拡大する傾向にあるが、このような
半導体ウェハの全面から１(μm)程度の直径の欠陥や異
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、上述のような表面検査装置の一従
来例を図６および図７を参照して以下に説明する。な
お、図６は表面検査装置の全体構造を示す模式的な斜視
図、図７は測定結果を示す特性図である。

【０００８】まず、この表面検査装置１が表面を検査す
る試料２は、例えば、微細な配線パターンが白金や銅等
で形成された半導体ウェハからなる。ここで一従来例と
して例示する表面検査装置１は、図６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、相対走査手段
である移動ステージ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
を微調整する機構（図示せず）も具備しており、この機
構と移動ステージ４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、上述した表面
検査装置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表面検査装置１の表面
検査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
電子像や二次電子像の生成や特性Ｘ線による成分分析が
実行される。

【００１７】例えば、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７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。

【００１８】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の検査位置の成分元素を判定すること
ができる。

【００１９】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。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上述のような表面検査
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。

【００２１】しかし、このような機能は自動化されてい
るが、それでも煩雑で困難な作業が自動化されていな
い。例えば、現在の表面検査装置１では、移動ステージ
４による試料２の位置の粗調整、電子銃５による電子ビ
ームの照射位置の微調整、電子銃５の電子ビームの照射
強度、各種検出器６〜８の検出感度、等をユーザが個々
に調節するように形成されている。

【００２２】このため、試料２の適正な位置に電子ビー
ムを照射させて検査作業を実行することが困難であり、
検査する必要のない箇所で作業が実行されることや、検
査する必要のある箇所での作業が実行されないことがあ
る。また、電子ビームの照射強度や各種検出の感度が適
正でなく、良好な結果が獲得されないこともある。

【００２３】例えば、前述のように特性Ｘ線から組成分
析を実行する場合、良好な精度のエネルギスペクトルを
迅速に獲得するためには、波高分析器に入力されるパル
ス数が適正である必要がある。このパルス数はＸ線の検
出数であり、試料２や表面検査装置１の各部の性能や配
置が固定されていれば、電子銃５から試料２に照射され
る電子ビームの電流量に比例する。

【００２４】従って、良好な精度のエネルギスペクトル
を迅速に獲得するためには、電子ビームの電流量が適正
である必要がある。例えば、電子ビームの電流量が最適
値のｎ分の一の場合、コンピュータシステムで自動定性
できるほど充分なＳ／Ｎ(Signal-to-Noise ratio)でエ
ネルギスペクトルを獲得するにはｎ倍の時間が必要であ
る。

【００２５】また、電子ビームの電流量が最適値より過
剰な場合、波高分析器は個々のパルスの分離が困難とな
り計数エラーが多発する。さらに、実際には発生してい
ないピーク(サムピークやエスケープピーク)も増大し、
自動検出が困難となり分析精度が低下する。特に、分析
する試料２のサイズが縮小されるほど、検査時間が短縮
されるほど、検出信号のＳ／Ｎは悪化して分析精度は低
下する。

【００２６】このため、上述の表面検査装置１では、試
料２の表面状態を簡単かつ迅速に検査することは困難で
あり、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。

【００２７】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、半導体ウェハなどの試料の表面状態の検
査を、作業者に複雑な作業を強要することなく適正かつ
自動的に実行できる表面検査装置および方法を提供する
ことを目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の表面検査装置
は、試料を保持する試料保持手段と、試料保持手段によ
り保持された試料の表面にエネルギビームを照射するビ
ーム照射手段と、ビーム照射手段のビーム照射による試
料表面の発生エネルギを検出してデータ出力するエネル
ギ検出手段と、ビーム照射手段やエネルギ検出手段の動
作状態を検出してデータ出力する状態検出手段と、ビー
ム照射手段やエネルギ検出手段の動作状態に対応した所
定の状態データが事前に登録されているデータ記憶手段
と、このデータ記憶手段に登録されている状態データと
状態検出手段の検出データとを比較するデータ比較手段
と、このデータ比較手段の比較結果に基づいてビーム照
射手段やエネルギ検出手段の各種動作を統合制御する動
作制御手段と、この動作制御手段により統合制御が実行
された状態でエネルギ検出手段の検出データを解析して
試料の表面状態を分析する表面分析手段と、を具備して
いる。

【００２９】従って、本発明の表面検査装置では、従来
の表面検査装置と同様に、試料が試料保持手段により保
持され、この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る。このビーム照射によ
る試料表面の発生エネルギがエネルギ検出手段により検
出されてデータ出力され、この検出データが表面分析手
段により解析されて試料の表面状態が分析される。ただ
し、従来の表面検査装置とは相違して、ビーム照射手段
やエネルギ検出手段の動作状態に対応した所定の状態デ
ータがデータ記憶手段に事前に登録されており、上述の
ような表面検査の実行時にビーム照射手段やエネルギ検
出手段の動作状態が状態検出手段により検出されてデー
タ出力される。この状態検出手段の検出データはデータ
比較手段によりデータ記憶手段の状態データと比較さ
れ、この比較結果に基づいて動作制御手段によりビーム
照射手段やエネルギ検出手段の各種動作が統合制御され
る。この統合制御が実行された状態で表面検査の各種動
作が実行されるので、ビーム照射手段のエネルギビーム
の照射強度やエネルギ検出手段の検出感度などが適正な
状態に自動制御された状態で試料の表面状態が分析され
る。

【００３０】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、データ記憶手段は、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物質デ
ータも事前に登録されており、表面分析手段は、データ
記憶手段に登録されている多数の物質データをエネルギ
検出手段の検出データで検索して試料の表面の物質を分
析する。

【００３１】従って、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物質データもデータ記憶
手段に事前に登録されており、この登録されている多数
の物質データが表面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る。これで試料の表面の物質が分
析されるので、試料の表面の物質が事前に登録されてい
る多数の物質として分析される。

【００３２】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、表面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物質データがデー
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。

【００３３】従って、分析結果として検出データに整合
する物質データが検索されないと、結果報知手段により
所定の報知出力が実行されるので、試料の表面の物質が
事前に登録されている多数の物質の一つでないことがユ
ーザに報知される。

【００３４】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。

【００３５】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、データ記憶手段に登録されている物
質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、表面分析手段により検索された物質データに識別
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。

【００３６】従って、分析結果として検出データにより
検索された物質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物質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。

【００３７】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、データ記憶手段は、特定の物質とし
て元素に対応した物質データが登録されており、表面分
析手段は、試料の表面の元素の組成を分析する。従っ
て、データ記憶手段に登録されている物質データが元素
に対応しているので、表面分析手段により試料の表面の
元素の組成が分析される。

【００３８】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、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、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、表面分析手段は、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表面の元素を組成分析する。

【００３９】従って、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表面分析手段によ
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。

【００４０】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、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、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、表面分析手段は、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
応して試料表面の元素を組成分析する。

【００４１】従って、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表面分析手段により
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。

【００４２】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、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、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、表面分
析手段は、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。

【００４３】従って、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表面分
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。

【００４４】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、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、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、表面分析手段
は、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。

【００４５】従って、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表面分析手段に
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。

【００４６】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、ビーム照射手段と試料保持手段との
少なくとも一方を移動させて試料に照射されるエネルギ
ビームを走査させる相対走査手段も具備しており、デー
タ記憶手段は、試料の表面の検査領域や検査位置を示す
位置データも事前に登録されており、動作制御手段は、
データ記憶手段に登録されている位置データに対応して
相対走査手段も動作制御する。

【００４７】従って、ビーム照射手段と試料保持手段と
の少なくとも一方が相対走査手段により移動されて試料
に照射されるエネルギビームが走査される。ただし、デ
ータ記憶手段に試料の表面の検査領域や検査位置を示す
位置データも事前に登録されており、この位置データに
対応して相対走査手段も動作制御手段により動作制御さ
れるので、事前に登録されている試料の検査領域や検査
位置にエネルギビームが照射される。

【００４８】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、試料の表面から欠陥の存在する位置
を検出する位置検出手段と、位置検出手段の検出結果か
ら位置データを生成してデータ記憶手段に更新自在に登
録するデータ登録手段と、も具備している。

【００４９】従って、試料の表面から欠陥の存在する位
置が位置検出手段により検出され、この検出結果からデ
ータ登録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、試料の表面の欠陥の
存在する位置が検査領域や検査位置として自動的に登録
される。

【００５０】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、位置検出手段は、試料の表面にレー
ザビームを照射するレーザ出射器と、試料の表面で反射
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。従って、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欠陥の存在する位置が
検出される。

【００５１】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、表面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。従って、表面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。

【００５２】また、上述のような表面検査装置における
他の発明としては、画像表示手段は、表面分析手段の分
析結果を試料の表面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。従って、表面分析
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。

【００５３】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。

【００５４】

【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
本実施の形態の表面検査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。

【００５５】本実施の形態の表面検査装置１１も、図１
に示すように、一従来例として前述した表面検査装置１
と同様に、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、相対走査手段である移動ステージ１４により
Ｘ方向とＹ方向とに移動自在に支持されている。

【００５６】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。

【００５７】この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は他の検出器１６，１７ととも
に一個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、いわゆるコンピュータシステ
ムからなり、データ記憶手段である外部記憶装置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。

【００５８】外部記憶装置２２は、例えば、ＨＤＤ(Har
d Disc Drive)やＦＤＤ(Floppy Disc Drive)からなり、
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。例えば、外部記憶装置２２は、各種検
出器１６〜１８の検出データを一時保存する他、詳細に
は後述する各種検出器１６〜１８の各種動作に対応した
状態データなどの各種データが事前に登録されている。

【００５９】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。

【００６０】制御処理ユニット２１は、ＣＰＵ(Central
Processing Unit)やＲＡＭ(RandomAccess Memory)やＲ
ＯＭ(Read Only Memory)やＩ／Ｆ(Interface)等のハー
ドウェアを物理的に具備しており（図示せず）、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、各種手段として各種機能が論理的
に実現されている。

【００６１】つまり、制御処理ユニット２１には、状態
検出手段である状態検出機能、データ比較手段であるデ
ータ比較機能、動作制御手段である動作制御機能、表面
分析手段である表面分析機能、結果報知手段である結果
報知機能、データ登録手段であるデータ登録機能、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。

【００６２】まず、前述した外部記憶装置２２には、電
子銃１５や各種検出器１６〜１８の適正な動作状態に対
応した所定の状態データも事前に登録されており、制御
処理ユニット２１の状態検出機能は、前述のようにＲＡ
ＭやＲＯＭに事前に格納されている制御プログラムに対
応してＣＰＵが所定のデータ処理を実行することによ
り、電子銃１５や各種検出器１６〜１８の動作状態を検
出してデータ出力する。

【００６３】以下同様にＣＰＵが所定のデータ処理を実
行することにより、制御処理ユニット２１のデータ比較
機能は、状態検出機能の検出データと外部記憶装置２２
の状態データとを比較し、動作制御機能は、この比較結
果に基づいて各種検出器１６〜１８の各種動作を統合制
御する。

【００６４】例えば、制御処理ユニット２１は、電子銃
１５の動作状態として加速電圧や電子ビームの電流量を
検出するとともに、Ｘ線検出器１８の計数率も検出す
る。そして、この計数率が外部記憶装置２２に事前に状
態データとして登録されている適正範囲より過大である
と電子銃１５の電子ビームの電流量を低下させ、計数率
が過小であると電流量を増加させる。

【００６５】また、上述した外部記憶装置２２には、各
種の物質での各種検出器１６〜１８の検出データに相当
する多数の物質データも登録されており、この物質デー
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いる。

【００６６】そこで、制御処理ユニット２１の表面分析
機能は、上述のように動作制御機能による統合制御が実
行された状態で、外部記憶装置２２に登録されている多
数の物質データを各種検出器１６〜１８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。

【００６７】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の表
面分析機能は、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し、これを外部記憶装
置２２の多数の物質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。

【００６８】また、画像表示機能は、上述のように表面
分析機能により分析結果がデータ出力されると、これを
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、この画像データをデータ出力デバイス２４の
ディスプレイにより表示出力する。

【００６９】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物質データが外部記憶
装置２２から検索されないとき、例えば、これも前述の
画像表示機能に分析結果と同様に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。

【００７０】また、外部記憶装置２２に登録されている
多数の物質データには、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。そこで、結果報知機能は、表面分析機能により検索
された物質データに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分析結果と同
様に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。

【００７１】また、外部記憶装置２２には、試料１２の
表面の検査領域や検査位置を示す位置データも事前に登
録されており、前述した制御処理ユニット２１の動作制
御機能は、外部記憶装置２２の位置データに対応して移
動ステージ１４を動作制御する。

【００７２】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。

【００７３】このようなソフトウェアは、例えば、各部
１５〜１８の動作状態を検出してデータ出力すること、
この動作状態の検出データと外部記憶装置２２に登録さ
れている状態データとを比較すること、この比較結果に
基づいて各部１５〜１８を統合制御すること、この統合
制御が実行された状態で各種検出器１６〜１８の検出デ
ータを外部記憶装置２２に登録されている物質データと
比較して分析すること、この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
ータに整合する物質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から検索された物質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、上述のような処理動作の実行時に外部
記憶装置２２に事前に登録されている位置データに対応
して移動ステージ１４を動作制御すること、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。

【００７４】上述のような構成において、本実施の形態
の表面検査装置１１による表面検査方法を以下に順次説
明する。まず、本実施の形態の表面検査装置１１も、基
本的には従来の表面検査装置１と同様に、移動ステージ
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１
２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。

【００７５】ただし、本実施の形態の表面検査装置１１
は、従来の表面検査装置１とは相違して上述のような表
面検査の各種動作が略自動化されており、移動ステージ
１４や電子銃１５や各種検出器１６〜１８の各種動作が
制御処理ユニット２１により統合制御される。

【００７６】このような各種動作の自動制御を実現する
ため、本実施の形態の表面検査装置１１では、検査動作
の実行以前にユーザにより所望の各種データがデータ入
力デバイス２３のキーボードの手動操作などで制御処理
ユニット２１から外部記憶装置２２に登録される。

【００７７】その場合、ユーザは試料１２の表面に存在
することが予想される物質の元素を予想し、その物質で
の各種検出器１６〜１８の検出データに相当する多数の
物質データとして外部記憶装置２２に登録する。このと
き、特に注意する必要がある元素が存在するときは、そ
の元素の物質データに報知の必要を示す識別子を二値フ
ラグの一方として付与する。

【００７８】さらに、ユーザは所望により試料１２の検
査する元素に対応して、電子銃１５や各種検出器１６〜
１８の適正な動作状態に対応した状態データも外部記憶
装置２２に登録し、所望により試料１２の表面の検査領
域や検査位置を示す位置データも外部記憶装置２２に登
録する。

【００７９】本実施の形態の表面検査装置１１は、上述
のような各種データの登録により試料１２の表面検査を
自動実行できる状態となり、従来と同様に移動ステージ
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とき、移動ステージ
１４や電子銃１５や各種検出器１６〜１８の各種動作が
制御処理ユニット２１により統合制御される。

【００８０】より詳細には、移動ステージ１４により走
査移動される試料１２の表面に電子銃１５により電子ビ
ームが照射され、このビーム照射により試料１２の表面
で発生する各種エネルギとして、反射電子検出器１６に
より反射電子が検出され、二次電子検出器１７により二
次電子が検出され、Ｘ線検出器１８により特性Ｘ線が検
出され、これらの検出結果が制御処理ユニット２１にデ
ータ出力される。

【００８１】このとき、制御処理ユニット２１は、電子
銃１５や各種検出器１６〜１８の動作状態を検出して外
部記憶装置２２に登録されている状態データと比較し、
この状態データを動作状態の検出データが満足するよう
に電子銃１５や各種検出器１６〜１８の動作状態を統合
制御する。

【００８２】制御処理ユニット２１は、前述のように電
子銃１５の電子ビームの電流量やＸ線検出器１８の計数
率を各々の動作状態として検出し、この計数率が外部記
憶装置２２に登録されている状態データの上限値より過
大であると電子ビームの電流量を低下させ、計数率が下
限値より過小であると電流量を増加させる。

【００８３】また、試料１２の表面の検査領域や検査位
置を示す位置データが外部記憶装置２２に登録されてい
る場合、制御処理ユニット２１は、外部記憶装置２２か
ら位置データを読み出して移動ステージ１４を動作制御
することにより、電子銃１５による電子ビームの照射位
置を位置データの検査位置に一致させる。

【００８４】そして、制御処理ユニット２１は、上述の
ような統合制御が実行された状態で各種検出器１６〜１
８の検出データをデータ入力して外部記憶装置２２に登
録されている物質データを検索し、この検索結果に基づ
いて試料１２の表面の元素を解析する。

【００８５】例えば、Ｘ線検出器１８は検出データとし
てエネルギスペクトルをデータ出力するので、制御処理
ユニット２１はエネルギスペクトルのピークを検出して
数値処理し、これで外部記憶装置２２の多数の物質デー
タごとに固有のエネルギ数値を検索することにより、試
料１２の表面に存在する元素の組成を解析する。

【００８６】制御処理ユニット２１は、図２に示すよう
に、上述の分析結果である元素の組成をマッピングして
試料１２の表面に対応した画像データを生成し、このよ
うに生成した画像データを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。

【００８７】なお、制御処理ユニット２１は、上述の分
析結果として検出データに整合する物質データが外部記
憶装置２２から検索されないときは、これも上述の画像
データで通常の元素とともに表示出力する。また、上述
の分析結果として外部記憶装置２２から検索された物質
データに報知用の識別子が付与されていると、これも上
述の画像データで通常の元素とともに表示出力する。

【００８８】本実施の形態の表面検査装置１１は、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
検出するとき、上述のように各部１５〜１８を動作状態
に対応して制御処理ユニット２１により統合制御する。

【００８９】このため、本実施の形態の表面検査装置１
１は、各部１５〜１８の動作が最適化された状態で試料
１２の表面分析を実行することができ、複数の部分１５
〜１８を同時に統合的に調節する煩雑で困難な作業をユ
ーザが実行する必要がないので、試料１２の表面分析を
良好に略自動的に実行することができる。

【００９０】さらに、本実施の形態の表面検査装置１１
では、試料１２の検査領域や検査位置を示す位置データ
をユーザが所望により登録しておけば、これに対応して
制御処理ユニット２１が移動ステージ１４を動作制御す
るので、試料１２の表面検査がユーザの所望する検査領
域や検査位置で自動的に実行される。

【００９１】このため、ユーザが手動操作で移動ステー
ジ１４を動作制御して試料１２の所望の検査位置を電子
銃１５の照射位置に一致させる必要がなく、大面積の試
料１２の微細な特定の位置の表面検査を略自動的に実行
することができる。従って、本実施の形態の表面検査装
置１１は、製造過程の半導体装置を試料１２として迅速
に検査することや、自動的に抜き取り検査するようなこ
とができる。

【００９２】しかも、本実施の形態の表面検査装置１１
では、各種検出器１６〜１８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物質データが外部記憶
装置２２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。

【００９３】さらに、このような分析結果である元素の
組成が試料１２の表面に対応してマッピングされた画像
データとしてデータ出力デバイス２４のディスプレイに
より表示出力されるので、ユーザは試料１２の表面の全
体的な状態を一目で確認することができる。

【００９４】しかも、上述の分析結果として検出データ
に整合する物質データが外部記憶装置２２から検索され
ないときは、これも分析された通常の元素と同様に試料
１２の表面に対応してマッピングされた画像データとし
てデータ出力デバイス２４のディスプレイにより表示出
力される。

【００９５】このため、ユーザは試料１２の表面の不明
の元素が存在することを位置とともに迅速かつ確実に認
識することができ、例えば、手作業による試料１２の詳
細な分析や外部記憶装置２２の物質データの更新などの
作業を実行することができる。

【００９６】同様に、ユーザが所望の元素の物質データ
に識別子を付与しておけば、その元素の物質データが分
析結果として外部記憶装置２２から検索されたときも画
像データとして表示出力される。このため、ユーザは試
料１２の表面に要注意の元素が存在することを位置とと
もに迅速かつ確実に認識することができ、例えば、試料
１２となる半導体製造システムの検査などの作業を実行
することができる。

【００９７】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。

【００９８】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、本実施の形態の表面検査装置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。

【００９９】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の表面に照射
されるエネルギビームを走査させるため、移動ステージ
１４が保持ステージ１３を移動させることを例示した
が、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。

【０１００】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ＣＰ
Ｕが動作することにより、制御処理ユニット２１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。

【０１０１】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
登録するようなことも可能である。

【０１０２】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。

【０１０３】また、上記形態ではユーザが所望により検
査領域や検査位置を位置データとして、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
ことにより、より良好に試料１２の表面検査を自動化す
ることを例示した。これは試料１２の構造などから検査
領域や検査位置が事前に判明している場合には有効であ
るが、実際には有効な検査領域や検査位置が判明してい
ないこともある。また、試料１２の有効な検査領域や検
査位置が判明している場合でも、これを位置データとし
てユーザが手動で登録することは作業が煩雑である。

【０１０４】このような場合、図３に第一の変形例とし
て例示する表面検査装置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登録手段と
してデータ登録機能を実現することが好適である。

【０１０５】上述のような表面検査装置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。

【０１０６】このような状態で制御処理ユニット２１が
移動ステージ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の表面から欠陥の存在す
る位置が判明すると、これをデータ登録機能により位置
データに変換して外部記憶装置２２に登録する。

【０１０７】このため、上述の表面検査装置３１では、
試料１２の表面の欠陥の存在する位置を検査領域や検査
位置として自動的に登録することができ、この登録をユ
ーザが実行する必要もないので、より自動的に試料１２
の表面検査を実行することができる。

【０１０８】なお、上述のような表面検査装置３１にお
いて、例えば、事前に概略的な検査領域を手動操作で外
部記憶装置２２に登録しておき、その検査領域での詳細
な検査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。

【０１０９】さらに、上記形態では試料１２を表面検査
するためにビーム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
なビーム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。

【０１１０】例えば、エネルギ検出手段として電子検出
器を設け、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
表面検査装置１１と同様に実行することが好ましい。

【０１１１】また、図４に第二の変形例として例示する
表面検査装置４１のように、ビーム照射手段としてイオ
ン銃４２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。

【０１１２】この表面検査装置４１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表面検査装置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。

【０１１３】さらに、図５に第三の変形例として例示す
る表面検査装置５１のように、ビーム照射手段としてパ
ルス型のレーザ出射器５２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５３を設け、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。

【０１１４】この表面検査装置５１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表面検査装置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。

【０１１５】

【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。

【０１１６】本発明の表面検査装置では、ビーム照射手
段やエネルギ検出手段の動作状態に対応した所定の状態
データがデータ記憶手段に事前に登録されており、表面
検査の実行時にビーム照射手段やエネルギ検出手段の動
作状態が状態検出手段により検出されてデータ出力さ
れ、この動作状態の検出データがデータ比較手段により
状態データと比較され、この比較結果に基づいて動作制
御手段によりビーム照射手段やエネルギ検出手段の各種
動作が統合制御され、この統合制御が実行された状態で
表面検査の各種動作が実行されることにより、ビーム照
射手段のエネルギビームの照射強度やエネルギ検出手段
の検出感度などを適正状態に自動制御してから試料の表
面状態を分析することができるので、試料の表面状態を
良好に略自動的に分析することができる。

【０１１７】また、本発明の表面検査装置において、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
多数の物質データもデータ記憶手段に事前に登録してお
き、この登録されている多数の物質データを表面分析手
段によりエネルギ検出手段の検出データで検索すること
により、所望の物質を事前に登録しておけば、試料の表
面の物質を事前に登録した物質として分析することがで
きる。

【０１１８】また、本発明の表面検査装置において、分
析結果として検出データに整合する物質データが検索さ
れないとき、結果報知手段により所定の報知出力を実行
させることにより、試料の表面の物質が事前に登録され
ている多数の物質の一つでないことをユーザに報知する
ことができる。

【０１１９】また、本発明の表面検査装置において、デ
ータ記憶手段に登録されている物質データの一部に報知
の必要を示す識別子を付与しておき、表面分析手段によ
り検索された物質データに識別子が付与されているとき
に結果報知手段に所定の報知出力を実行させることによ
り、例えば、特に注意が必要として事前に登録した物質
が試料の表面に存在することをユーザに報知することが
できる。

【０１２０】また、本発明の表面検査装置において、デ
ータ記憶手段に登録されている物質データを元素に対応
させることにより、試料の表面の元素の組成を分析する
ことができる。

【０１２１】また、本発明の表面検査装置において、ビ
ーム照射手段が具備している電子銃にエネルギビームと
して電子ビームを出射させ、エネルギ検出手段が具備し
ているＸ線検出器に発生エネルギとして特性Ｘ線を検出
させ、この検出された特性Ｘ線のエネルギスペクトルを
表面分析手段に解析させて試料表面の元素を組成分析さ
せることにより、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元
素の組成分析を実行することができる。

【０１２２】また、本発明の表面検査装置において、ビ
ーム照射手段が具備している電子銃にエネルギビームと
して電子ビームを出射させ、エネルギ検出手段が具備し
ている電子検出器に発生エネルギとして発生電子を検出
させ、この検出された発生電子のエネルギに対応して表
面分析手段に試料表面の元素を組成分析させることによ
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元素の組成分析を実行する
ことができる。

【０１２３】また、本発明の表面検査装置において、ビ
ーム照射手段が具備しているイオン銃にエネルギビーム
としてイオンビームを出射させ、エネルギ検出手段が具
備している二次イオン検出器に発生エネルギとして二次
イオンを検出させ、この検出された二次イオンの飛行時
間に対応して表面分析手段に試料を成分分析させること
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成分分析を実行す
ることができる。

【０１２４】また、本発明の表面検査装置において、ビ
ーム照射手段が具備しているレーザ出射器にエネルギビ
ームとしてレーザビームを出射させ、エネルギ検出手段
が具備しているイオン検出器に発生エネルギとしてイオ
ンを検出させ、この検出されたイオンの飛行時間に対応
して表面分析手段に試料を成分分析させることにより、
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成分分析を実行することができ
る。

【０１２５】また、本発明の表面検査装置において、デ
ータ記憶手段に試料の表面の検査領域や検査位置を示す
位置データも事前に登録しておき、ビーム照射手段と試
料保持手段との少なくとも一方を移動自在として試料に
照射されるエネルギビームを走査させる相対走査手段
を、データ記憶手段の位置データに対応して動作制御手
段に動作制御させることにより、所望により位置データ
で登録する試料の検査領域や検査位置にエネルギビーム
を照射させることができる。

【０１２６】また、本発明の表面検査装置において、試
料の表面から欠陥の存在する位置を位置検出手段に検出
させ、この検出結果からデータ登録手段に位置データを
生成させてデータ記憶手段に更新自在に登録させること
により、試料の表面の欠陥の存在する位置を検査領域や
検査位置として自動的に登録することができる。

【０１２７】また、本発明の表面検査装置において、位
置検出手段が具備しているレーザ出射器に試料の表面に
レーザビームを照射させ、試料の表面で反射されたレー
ザビームを位置検出手段が具備しているレーザ検出器に
検出させることにより、試料の表面から欠陥の存在する
位置を光学的に非接触に検出することができる。

【０１２８】また、本発明の表面検査装置において、表
面分析手段の分析結果から画像表示手段に画像データを
生成させて表示出力させることにより、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。

【０１２９】また、本発明の表面検査装置において、表
面分析手段の分析結果を画像表示手段に試料の表面に対
応してマッピングされた画像データとして表示出力させ
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の表面検査装置を示す模
式的な斜視図である。

【図２】分析結果の画像データの表示状態を示す模式図
である。

【図３】第一の変形例の表面検査装置を示す模式的な斜
視図である。

【図４】第二の変形例の表面検査装置を示す模式的な斜
視図である。

【図５】第三の変形例の表面検査装置を示す模式的な斜
視図である。

【符号の説明】

１１，３１，４１，５１表面検査装置１２試料１３試料保持手段である試料保持ステージ１４相対走査手段である移動ステージ１５ビーム照射手段である電子銃１６エネルギ検出手段である反射電子検出器１７エネルギ検出手段で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４２ビーム照射手段であるイオン銃４３エネルギ検出手段である二次イオン検出器５２ビーム照射手段であるレーザ出射器５３エネルギ検出手段であるイオン検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料を保持する試料保持手段と、該試料保持手段により保持された試料の表面にエネルギ
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る試料表面の発生
エネルギを検出してデータ出力するエネルギ検出手段
と、前記ビーム照射手段や前記エネルギ検出手段の動作状態
を検出してデータ出力する状態検出手段と、前記ビーム照射手段や前記エネルギ検出手段の動作状態
に対応した所定の状態データが事前に登録されているデ
ータ記憶手段と、該データ記憶手段に登録されている状態データと前記状
態検出手段の検出データとを比較するデータ比較手段
と、該データ比較手段の比較結果に基づいて前記ビーム照射
手段や前記エネルギ検出手段の各種動作を統合制御する
動作制御手段と、該動作制御手段により統合制御が実行された状態で前記
エネルギ検出手段の検出データを解析して試料の表面状
態を分析する表面分析手段と、を具備している表面検査
装置。
【請求項２】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物
質データも事前に登録されており、前記表面分析手段は、前記データ記憶手段に登録されて
いる多数の物質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表面の物質を分析する請求項１記
載の表面検査装置。
【請求項３】前記表面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物質データが
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請求項２記載の
表面検査装置。
【請求項４】前記データ記憶手段に登録されている物
質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、前記表面分析手段により検索された物質データに識別子
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請求項２記載の表面検査装置。
【請求項５】前記データ記憶手段は、特定の物質とし
て元素に対応した物質データが登録されており、前記表面分析手段は、試料の表面の元素の組成を分析す
る請求項２ないし４の何れか一記載の表面検査装置。
【請求項６】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、前記表面分析手段は、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表
面の元素を組成分析する請求項１ないし５の何れか一記
載の表面検査装置。
【請求項７】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、前記表面分析手段は、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表面の元素を
組成分析する請求項１ないし５の何れか一記載の表面検
査装置。
【請求項８】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、前記表面分析手段は、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
る請求項１ないし５の何れか一記載の表面検査装置。
【請求項９】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、前記表面分析手段は、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請
求項１ないし５の何れか一記載の表面検査装置。
【請求項１０】前記ビーム照射手段と前記試料保持手
段との少なくとも一方を移動させて試料に照射されるエ
ネルギビームを走査させる相対走査手段も具備してお
り、前記データ記憶手段は、試料の表面の検査領域や検査位
置を示す位置データも事前に登録されており、前記動作制御手段は、前記データ記憶手段に登録されて
いる位置データに対応して前記相対走査手段も動作制御
する請求項１ないし９の何れか一記載の表面検査装置。
【請求項１１】試料の表面から欠陥の存在する位置を
検出する位置検出手段と、該位置検出手段の検出結果から位置データを生成して前
記データ記憶手段に更新自在に登録するデータ登録手段
と、も具備している請求項１０記載の表面検査装置。
【請求項１２】前記位置検出手段は、試料の表面にレーザビームを照射するレーザ出射器と、試料の表面で反射されたレーザビームを検出するレーザ
検出器と、を具備している請求項１１記載の表面検査装
置。
【請求項１３】前記表面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
いる請求項１ないし１２の何れか一記載の表面検査装
置。
【請求項１４】前記画像表示手段は、前記表面分析手
段の分析結果を試料の表面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請求項１３記
載の表面検査装置。
【請求項１５】保持された試料の表面にエネルギビー
ムを照射し、このビーム照射による試料表面の発生エネ
ルギを検出してデータ出力し、この検出データを解析し
て試料の表面状態を分析する表面検査方法であって、ビーム照射やエネルギ検出の動作状態に対応した所定の
状態データを事前に登録しておき、ビーム照射やエネルギ検出の動作状態を検出してデータ
出力し、この動作状態の検出データと登録されている状態データ
とを比較し、この比較結果に基づいてビーム照射やエネルギ検出の各
種動作を統合制御し、この統合制御が実行された状態で発生エネルギの検出デ
ータを解析して試料の表面状態を分析するようにした表
面検査方法。
【請求項１６】特定の物質での検出データに相当する
多数の物質データも事前に登録しておき、この登録されている多数の物質データを発生エネルギの
検出データで検索して試料の表面の物質を分析するよう
にした請求項１５記載の表面検査方法。
【請求項１７】試料表面にエネルギビームとして電子
ビームを出射し、試料表面の発生エネルギとして特性Ｘ線を検出し、この検出された特性Ｘ線のエネルギスペクトルを解析し
て試料表面の元素を組成分析するようにした請求項１５
または１６記載の表面検査方法。
【請求項１８】試料表面にエネルギビームとして電子
ビームを出射し、試料表面の発生エネルギとして発生電子を検出し、この検出された発生電子のエネルギに対応して試料表面
の元素を組成分析するようにした請求項１５または１６
記載の表面検査方法。
【請求項１９】試料表面にエネルギビームとしてイオ
ンビームを出射し、試料表面の発生エネルギとして二次イオンを検出し、この検出された二次イオンの飛行時間に対応して試料を
成分分析するようにした請求項１５または１６記載の表
面検査方法。
【請求項２０】試料表面にエネルギビームとしてレー
ザビームを出射し、試料表面の発生エネルギとしてイオンを検出し、この検出されたイオンの飛行時間に対応して試料を成分
分析するようにした請求項１５または１６記載の表面検
査方法。
【請求項２１】試料の表面の検査領域や検査位置を示
す位置データも事前に登録しておき、この登録されている位置データに対応して試料の表面に
エネルギビームを照射する位置を制御するようにした請
求項１５ないし２０の何れか一記載の表面検査方法。
【請求項２２】試料の表面から欠陥の存在する位置を
検出し、この検出結果から位置データを生成して更新自在に登録
するようにした請求項２１記載の表面検査方法。
【請求項２３】分析結果を試料の表面に対応してマッ
ピングした画像として表示出力するようにした請求項１
５ないし２２の何れか一記載の表面検査方法。