JPS6182442A - 半導体ウエハ−表面解析装置 - Google Patents

半導体ウエハ−表面解析装置

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JPS6182442A
JPS6182442A JP20482784A JP20482784A JPS6182442A JP S6182442 A JPS6182442 A JP S6182442A JP 20482784 A JP20482784 A JP 20482784A JP 20482784 A JP20482784 A JP 20482784A JP S6182442 A JPS6182442 A JP S6182442A
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wafer
semiconductor wafer
optical path
wafer surface
positioning mechanism
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孝 吉田
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) この発明は、半導体ウェハー表面の微小付着物の分析を
行なうのに適した半導体ウェハー表面解析装置に関する
〔発明の技術的背景とその問題点) 従来より、半導体集積回路の製造プロセスにおいては、
半導体ウェハー表面の微小欠陥や微小付着物の有無を検
査するため、レーザ光を使用した半導体ウェハー表面検
査装置が用いられていた。
この検査装置は、半導体ウェハーの表面をレーザ光で走
査してウェハー表面から反射される反射光の散乱状況か
らウェハー表面の微小欠陥や微小付着物の存在を検出す
るものである。
ところが、この半導体ウェハー表面検査装置は、ウェハ
ー表面の欠陥や付着物の有無を確認するのが限度であり
、付着物の組成までを分析できるものはなかった。しか
しながら、半導体製造プロセスにおいては、上記付着物
の組成を調査して付着物の侵入経路を推定したり、製造
プロセスの問題点を抽出したりする場合、微小付着物の
分析を必要とすることがあった。
そこで、組成の未知な物質を光学的に分析する装置とし
て知られているうマン分光分析装置によって上記の微小
付着物の組成を調べることが考えられている。ラマン分
光分析装置によれば、単色光を物質に照射して、その際
に生じるラマン散乱光のスペクトルを分析することによ
って未知の物質の組成を分析することができる。
ところが、このラマン分光分析装置を用いて微小付着物
の分析を行なう場合には、次のような問題があった。
すなわち、通常、ラマン分光分析装置は、比較的大きな
面積の資料に対して分析を行なうのに適しており、目視
によって把握できないウェハー表面上の微小付着物にレ
ーザ光を位置合わせするのは極めて困難な作業であった
。したがって、分析に時間がかかるという問題があった
また、ウェハー表面検査装置でウェハー上に微小付着物
の存在を確認した後、そのウェハーを上記ウェハー表面
分析装置から取外し、さらに上記ウェハーをラマン分光
分析装置にセットして分析を行なうまでの間に新たな異
物が付着したり、欠陥が生じたりして資料に変化をもた
らし、分析の精度低下を招くという問題もあった。
〔発明の目的〕
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり
、その目的とするところは、半導体ウェハー表面の微小
付着物の存在を確認した後、速やかにかつ解析対象物の
変動を来たすことなく上記微小付着物のラマン分光分析
を行なうことができる半導体ウェハー表面解析装置を提
供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、ウェハー表面検査装置とラマン分光分析装置
とを同一の装置に組込むとともに、両装置に対する解析
対象物である半導体ウェハーの位置を同一の位置決め機
構によって決定できるように構成し、かつ上記半導体ウ
ェハー表面検査装置に対する半導体ウェハーの位置情報
に基づいて、前記ラマン分光分析装置に対する前記半導
体ウェハーの位置を決定するようにしている。
すなわち、本発明は、レーザ光源と、このレーザ光源か
ら発生されたレーザ光を第1および第2の光路を介して
解析対象物である半導体ウェハーの表面に導く光学系と
、前記第1の光路に設置され前記半導体ウェハー表面へ
の前記レーザ光の照射によって前記半導体ウェハー上に
存在する微小付着物を検出するウェハー表面検査装置と
、前記第2の光路に設置され前記半導体ウェハー表面上
の前記微小付着物へのレーザ光照射によって得られるラ
マン散乱光を受光して前記微小付着物のラマンスペクト
ルを検出するラマン分光分析装置と、前記半導体ウェハ
ーを支持するとともに前記第1および第2の光路に対す
る前記半導体ウェハーの位置を決定するウェハー位置決
め機構と、前記ウェハー表面検査装置で前記微小付着物
を検出した際の前記第1の光路に対する前記半導体ウェ
ハーの位置情報を記憶するメモリと、このメモリに記憶
された前記位置情報に基づいて前記ウェハー位置決め機
構を駆動して前記第2の光路に対する前記微小付着物の
位置を決定する手段とを具備してなることを特徴として
いる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ウェハー表面検査装置とラマン分光分
析装置とを同一の装置に組込み、解析対象物であるウェ
ハーの位置決め機構を上記2つの装置の位置決め機構と
して兼用している。そして、上記ウェハー表面検査装置
で検出された微小付着物の位置情報を記憶装置に入力し
、この位置情報を用いて前記ラマン分光分析装置に対す
る前記ウェハーの位置を決めるようにしているので、上
記2つの装置の相対位置を正確に把握できれば、前記ラ
マン分光分析装置に対する前記微小付着物の位置を正確
に決定することができる。
したがって、この場合には、半導体ウェハー表面の微小
付着物の存在を確認した後、速やかに上記微小付着物の
ラマン分光分析を行なうことができる。また、この発明
によればウェハーの再セットをする必要がないので、ウ
ェハー表面に新たな異物が付着したり、新たな欠陥が生
じたりすることがなく、解析対象物の変動を来たすこと
なく上記微小付着物のラマン分光分析を行なうことがで
きる。
〔発明の実施例〕
以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
本実施例に係る半導体ウェハー表面解析装置は、大別し
てレーザ光源1と、このレーザ光源1で発生したレーザ
光Cの第1の光路Aに設置された半導体ウェハー表面検
査装置2と、同第2の光路Bに設置されたうマン分光分
析装置3と、これら2つの装置に解析対象である半導体
ウェハー(以下、「ウェハー」と呼ぶ)4を位置合わせ
するウェハー位置決め機構5と、装置全体の制御および
データの記録を司る部分6とで構成されている。
ウェハー位置決め機構5は次のように構成されている。
すなわち、図中11は、ウェハー4を支持するチャッキ
ングテーブルであり、このチャッキングテーブル11は
、載置面の周縁部に真空ポンプ12に連通する吸着口を
備え、上記ウェハー4の周縁部を真空吸着により支持す
るようになっている。
チャッキングテーブル11のウェハー載置部には、冷、
媒導入用の隙間13が設けられており、この隙間13に
は、冷媒送液用ポンプ14によって、例えば液体窒素等
の冷媒を送込むことができる。したがって、ウェハー4
は、その下面が冷媒と接触し、−160℃程度に冷却さ
れる。上記チャキングテーブル11は、スライドテーブ
ル15に回転自在に支持されており、DCモータ16に
よって回転駆動される。
スライドテーブル15は、直線的に移動自在に設けられ
ており、パルスモータ17によって直線的に移動できる
。つまり、このウェハー位置決め機構5は、上記ウェハ
ー4を、装置の任意の二次元位置に移動させることがで
きる。
このレーザ光it!1は、例えば波長5145人のアル
ゴンイオンレーザからなるものである。このレーザ光源
1から発生したレーザ光Cは、ミラー21によって第1
の光路Aと第2の光路Bとに選択的に方向転換される。
光路Aに導かれたレーザ光Cは、半導体ウェハー表面検
査装置2に導かれる。すなわち、レーザ光Cは、ミラー
22で反射され、集光レンズ23.24で集光され、さ
らにミラー25で反射されて積分球26に導かれる。積
分球26は、その下部に切欠部27を有するとともに、
その上面に上記切欠部27の中心部から図中上方へ所定
の開き角をもって配置された光入射028および光出射
口29を備え、さらにその側部に散乱光の検出窓30を
設けたものとなっている。また積分球26には、上記検
出窓30に対向する位置に光検出器31が設置されてい
る。したがって、ウェハー位置決め機構5を駆動してウ
ェハー4を積分球26の上記切欠部27と対向する位置
に移動させれば、前記ミラー25で反射して前記光入射
口28から積分球26内に導入されたレーザ光Cを上記
ウェハー4の表面に照射することができる。
この時、ウェハー4の表面に微小欠陥や微小付着物が存
在する場合には、レーザ光Cはその微小欠陥または微小
付着物にによって散乱される。この散乱光C′は、前記
光検出器31で検出される。光検出器31からの検出信
号は、増幅器32によって所定のレベルまで増幅され、
ローパスフィルタ33によって高周波ノイズ分を除去さ
れた後、A/D変換器34でA/D変換される。A/D
変換された散乱光データは、メモリ35に記憶される。
一方、コンピュータ36は、コントローラ37を介して
DCモータ16およびパルスモータ17を駆動し、ウェ
ハー1の第1の光路Aに対する位置を決定する。したが
って、コンピュータ36は、ウェハー4へのレーザ光照
射位置を把握しており、この位置情報を前記散乱光デー
タと対応させてメモリ35に記憶させる。これらのデー
タは、プリンタ38、フロッピーディスク装W!39ま
たはCRTディスプレイ装置40に適時送出される。
一方、ミラー21の位置を90”ずらすと、レーザ光C
は第2の光路Bを辿る。第2の光路Bを辿るレーザ光C
は、ラマン分光分析装置3に導かれる。
すなわち、レーザ光Cは、ミラー45で反射され、干渉
フィルタ46を経た後、ビームスプリッタ47で反射さ
れ、ビームスプリッタ48を通過した後、集光レンズ4
9に導かれる。したがって、ウェハー位置決め機構5を
駆動してウェハー4(スライドテーブル15)を図中P
に示す位置まで移動させれば、上記レーザ光Cは、ウェ
ハー4上に照射される。
この場合、レーザ光Cの微小付着物への位置合わせは、
第1の光路Aで得られた微小付着物の位置情報をメモリ
35から呼び出して、コントローラ37を介してDCモ
ータ16F3よびパルスモータ17を駆動して行なう。
ウェハー4上で発生したラマン散乱光は、集光レンズ4
9を介して一部がビームスプリッタ48で反射され、一
部がビームスプリッタ48を通過する。ビームスプリッ
タ48で反射された光は、光顕像スコープ50に光学顕
微鏡イメージとして写し出される。一方、ビームスプリ
ッタ48を通過した光は、ビームスプリッタ47、集光
レンズ51およびミラー52を介して分光器53に導か
れ、ラマンスペクトルに分解される。このラマンスペク
トルは、検出器54で検出された後、増幅器55で増幅
され、記録計56に記録される。なお、光顕像スコープ
50は、手動操作時の測定位置合わせに必要不可欠であ
るが、特定ラマン線による視野全体のラマンイメージを
得るためには、分光器53にカメラ57を装着し、これ
による像をCRTディスプレイ装置58に写し出せばよ
り好ましい。
上記の本実施例に係る半導体ウェハー表面解析装置によ
れば、1つのウェハー位置決め機構5で、第1の光路A
に対するウェハー4の位置決めと、第2の光路Bに対す
るウェハー4の位置決めとを兼用するようにしているの
で、ウェハー表面検査装置2による表面検査が終了した
後、ウェハー4を再セットすることなしにラマン分光分
析を行なうことができる。このため、従来のように再セ
ットによる新たな異物の付着や新たな欠陥を生ずること
がなく、解析の信頼性は極めて高いものとなる。
また、上記装置においては、ウェハー表面検査装!!2
で検出された微小付着物の位置情報をメモリ35に記憶
しておき、このメモリ35に記憶された位置情報を用い
てラマン分光分析装@3に対する半導体ウェハー4の位
置を決めるようにしているので、微小付着物への位置合
わせを極めて高い精度で行なうことができる。
加えて、ウェハー4は、キャリア単位でセットし、自動
搬出して検査部に送り込み、検査後に欠陥の種類をもと
に選別して収納カセットに搬入できるため、その後のウ
ェハー4の処理が容易になる。
また、本実施例装置では、光路Bで光路Aよりも高出力
(50mW以上)のレーザ光を照射する必要があるので
、ウェハー4の表面が高温となるが、本実施例によれば
、ウェハー4の裏面を液体窒素で冷却するようにしてい
るので、ウェハー4の過熱を防止することができる。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
ない。上記実施例では第1の光路Aと、第2の光路Bと
を別個の光路としたが、例えば第2因に示すように、両
光路を同一にするように光学系を設定することもできる
。この場合には、積分球26に光入射口と光出射口とを
兼用する光入射出射口61を設け、レーザ光Cを積分球
26の鉛直上方から導入するようにすれば良い。このよ
うに構成すれば、ウェハー表面検査装置2による微小付
着物の検出後、ウェハー4を移動させることなしに、直
ちにラマン分光分析を行なうことができ、位置決めの信
頼性および解析時間を更に改善することができる。
また、チャッキングテーブル11に設けられた隙間13
に、多数のノズル62を配設し、ウェハー4の裏面に向
けて冷媒を噴射させるようにしても良い。
このように構成すれば、ウェハー4の冷却効率を更に向
上させることができる。
このように、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る半導体ウェハー表面解
析装置の構成を示すブロック図、第2図および第3図は
本発明の他の実施例の要部をそれぞれ示す図である。 1・・・レーザ光源、2・・・半導体ウェハー表面検査
装置、3・・・ラマン分光分析装置、4・・・半導体ウ
ェハー、5・・・ウェハー位置決め機構、11・・・チ
ャッキングテーブル、12・・・真空ポンプ、14・・
・冷媒送液用ポンプ、15・・・スライドテーブル、1
6・・・DCモータ、17・・・パルスモータ、26・
・・積分球、62・・・ノズル。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ光源と、このレーザ光源から発生されたレ
    ーザ光を第1および第2の光路を介して解析対象物であ
    る半導体ウェハーの表面に導く光学系と、前記第1の光
    路に設置され前記半導体ウェハー表面への前記レーザ光
    の照射によつて前記半導体ウェハー上に存在する微小付
    着物を検出するウェハー表面検査装置と、前記第2の光
    路に設置され前記半導体ウェハー表面上の前記微小付着
    物へのレーザ光照射によって得られるラマン散乱光を受
    光して前記微小付着物のラマンスペクトルを検出するラ
    マン分光分析装置と、前記半導体ウェハーを支持すると
    ともに前記第1および第2の光路に対する前記半導体ウ
    ェハーの位置を決定するウェハー位置決め機構と、前記
    ウェハー表面検査装置で前記微小付着物を検出した際の
    前記第1の光路に対する前記半導体ウェハーの位置情報
    を記憶するメモリと、このメモリに記憶された前記位置
    情報に基づいて前記ウェハー位置決め機構を駆動して前
    記第2の光路に対する前記微小付着物の位置を決定する
    手段とを具備してなることを特徴とする半導体ウェハー
    表面解析装置。
  2. (2)前記ウェハー表面検査装置は、前記半導体ウェハ
    ーの表面で散乱された散乱光を積分する積分球と、この
    積分球で積分された散乱光を検出する光検出器とを具備
    してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体ウェハー表面解析装置。
  3. (3)前記ウェハー位置決め機構は、前記半導体ウェハ
    ーの裏面に冷媒流路を形成するテーブルを備えたもので
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体ウェハー表面解析装置。
  4. (4)前記第1の光路と、前記第2の光路とは同一の光
    路であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体ウェハー表面解析装置。
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Cited By (3)

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