JPH1123482A

JPH1123482A - ビームの照射位置調整方法、レーザビームを用いた異物検出装置、走査型電子顕微鏡及び組成分析装置

Info

Publication number: JPH1123482A
Application number: JP9174058A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kido; 隆城戸; Eiji Kano; 英司狩野
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ステージへのビームの照射位置の調整を容易
に行えるようにする。【解決手段】ＸＹ方向に駆動されるＸＹステージ２１
には、レーザビームを検出する光検出器５１が設置され
る。ＸＹステージ２１の上方には、ＸＹステージ２１に
向けてレーザビームを照射するレーザ光源２１と、ＸＹ
ステージ２１に設置された光光検出器５１とは別の光検
出器３３が配置される。ＸＹステージ２１上に設けられ
た光検出器５１がレーザ光源３２からのレーザビームを
検出した位置を基準位置として、ＸＹステージ２１とレ
ーザ光源３２とが相対的に移動される。光検出器３３
は、ＸＹステージ２１上に載置されたウェハにレーザビ
ームを照射したときのウェハからの散乱光を検出するこ
とで、ウェハ上の異物を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絞り込まれたレー
ザビームを物体表面に照射して物体表面に付着した異物
を光学的に検出する異物検出装置や、電子ビームを物体
表面に照射することで物体表面を観察する電子顕微鏡、
物体表面の組成を分析する組成分析装置、さらには、異
物検出装置で検出された異物の組成分析を行う異物分析
装置に関し、特に、それらに用いられる光ビームや電子
ビームの照射位置の調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子顕微鏡の高倍率化によって、肉眼で
は確認できないサブミクロンといった微細なものを簡単
に観察できるようになった反面、観察したい対象物を顕
微鏡の視野内に収めることは、手間がかかり、根気のい
る作業になっている。例えば、半導体ウェハ上に付着し
た微小なゴミや、ウェハ上に作製した微小な配線、ある
いは作製した配線の欠陥部分など、直径が２００ｍｍか
ら３００ｍｍになりつつあるウェハ面積の中から、１μ
ｍ以下の対象物を探して観測することは大変難しい。

【０００３】広大なウェハ面積の中から微小異物を検出
するには、ウェハに光を照射して異物からの光散乱を検
出する異物検出装置によって実現されているが、異物の
存在や大きさがわかるだけで具体的な形状は観察できな
い。そこで、異物検出装置で異物を検出した後、検出し
た異物の位置座標を基に電子顕微鏡の視野内に試料を移
動させ、走査型電子顕微鏡観察による形状観察や、エネ
ルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）による組成分析を行う
方法が一般的に行われている。

【０００４】この種の異物分析装置として、例えば、特
開平６−３０８０３９号公報に記載されたものがある。
以下、この従来の異物分析装置について、図４を用いて
説明する。この装置は、検査対象のウェハ１１１を載置
し、ＸＹの両方向にウェハ１１１を移動できるＸＹステ
ージ１２１と、光学的に異物を検出する異物検出装置１
３１と、電子ビーム源として使用される走査型電子銃１
４１と、電子ビームが照射されたウェハ１１１からのＸ
線を検出してエネルギ分析を行うエネルギ分散型のＸ線
検出器１４２と、電子ビームが照射されたウェハ１１１
からの二次電子を検出する二次電子検出器１４３とを備
えている。

【０００５】異物分析装置を構成するこれらの装置及び
部品類は全て、不図示の真空容器内に収納されている。
真空容器内において、異物検出装置１３１と走査型電子
銃１４１とは離れて配置され、走査型電子銃１４１の近
傍には、Ｘ線検出器１４２と二次電子検出器１４３とが
配置されている。異物検出装置１３１は、レーザ光を発
するレーザ光源、レーザ光源からのレーザ光を細く絞り
込む光学レンズ系及びレーザ光を検出する光検出部など
で構成される。走査型電子銃１４１は、細く絞った電子
ビームによって物体の表面のある範囲内を走査できるも
のであり、電子線発生源としての電子銃、電子レンズ
系、電子ビームの走査系などで構成される。走査型電子
銃１４１と二次電子検出器１４３とを組み合わせると、
通常の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が構成される。

【０００６】また、ＸＹステージ１２１は真空容器の底
部に配置され、異物検出装置１３１や走査型電子銃１４
１の下方でＸＹ方向にウェハ１１１を移動させ、異物検
出装置１３１や走査型電子銃１４１の直下の位置にウェ
ハ１１１を位置決めできるものである。ＸＹステージ１
２１には、Ｘ方向の移動量を計測するためのＸ方向エン
コーダ１２２ａと、Ｙ方向の移動量を計測するためのＹ
方向エンコーダ１２２ｂとが取り付けられている。

【０００７】次に、上記の異物分析装置による異物の検
出、観察及び分析動作について説明する。

【０００８】まず、不図示の駆動制御装置によってＸＹ
ステージ１２１を駆動制御し、ウェハ１１１を異物検出
装置１３１の下方に配置させる。ここで、ＸＹステージ
１２１をＸＹ方向に微動させながら異物検出装置１３１
からレーザ光をウェハ１１１の表面に照射し、ウェハ１
１１の表面に付着している微小な異物に起因する散乱光
を異物検出装置１３１の光検出部により観測して、ウェ
ハ１１１上の異物を検出する。ウェハ１１１の表面の異
物を検出したときのＸ方向エンコーダ１２２ａ及びＹ方
向エンコーダ１２２ｂの読みが、異物の付着している位
置を示している。

【０００９】次に、再びＸＹステージ１２１を駆動制御
してウェハ１１１を走査型電子銃１４１の下方に移動さ
せ、先に検出した異物の付着した表面位置を参考にしな
がら、ＸＹステージ１２１をＸＹ方向に微動させ、異物
が走査型電子銃１４１からの電子ビームの焦点に一致す
るように位置決めを行う。これにより、観察されるべき
異物は、Ｘ線検出器１４２及び二次電子検出器１４３の
視野内に収まる。

【００１０】ここで、走査型電子銃１４１から照射され
た電子ビームにより異物から発生する二次電子を二次電
子検出器１４３で検出することによって、異物の外形形
状を観察することができる。同様に、走査型電子銃１４
１から照射された電子ビームにより異物から発生する特
性Ｘ線をＸ線検出器１４２で検出・分析することによっ
て、異物の組成をＸ線分析することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の異物分
析装置は、物体表面に付着した異物の検出、検出された
異物の外形形状の観察及び成分分析を行うことが可能な
装置であるが、外形形状の観察操作及び成分分析操作に
はオペレータによる複雑な操作を必要とする。そのた
め、従来の異物分析装置は、高いスループットを必要と
する製造ライン内で使用したり、自動計測に用いられる
場合には適していない。

【００１２】上記の観察操作及び分析操作が複雑になる
理由として、異物検出装置で異物を検出する際に用いら
れるレーザ光源のスポットサイズと、異物を分析すると
きに走査型電子銃から照射される電子ビームのスポット
サイズとが桁違いに大きく異なること、また、両者を同
じ位置に照射することが困難であることが挙げられる。
例えば、異物検出装置のレーザ光源として一般的に用い
られる半導体レーザ光のスポットサイズは１０μｍ程度
であり、このレーザ光のスポットの範囲内に異物がある
ことを検知したとしても、走査型電子銃から照射される
電子ビームは一般的にはスポットサイズを０．１μｍ程
度にして用いられることが多いため、異物に電子ビーム
を正確に照射することは容易ではない。これは、異物に
電子ビームが当たっているのか、それとも当たっていな
いのかの判別ができないことに起因している。

【００１３】以上のように、レーザ光源による異物の検
出位置に電子ビームを照射することは難しく、現状で
は、オペレータが走査型電子顕微鏡画像を見ながら位置
の補正を行っているのが実際である。

【００１４】そこで本発明は、レーザビームや電子ビー
ムの照射位置の調整を容易に行える調整方法を提供し、
さらには、これらの調整方法を適用して微小な対象物を
容易に検出し、あるいは観察、分析を行える異物検出装
置、走査型電子顕微鏡及び組成分析装置を提供すること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のビームの照射位置調整方法は、ビーム照射手段
によりビームが照射され前記ビーム照射手段に対して相
対的に移動されるステージ上に、前記ビーム照射手段か
らのビームを検出するビーム検出器を設置しておき、前
記ビーム検出器が前記ビーム照射手段からのビームを検
出するように前記ステージと前記ビーム照射手段とを相
対的に移動させ、前記ビーム検出器が前記ビーム照射手
段からのビームを検出した位置を、前記ステージと前記
ビーム照射手段との相対移動の基準位置とするものであ
る。

【００１６】このようにして基準位置を定めることによ
り、基準位置は常にステージ上の一点に定められること
になるので、ビームは所望の位置に容易に照射される。

【００１７】ビーム照射手段は、レーザ光源であっても
よいし、電子ビーム源であってもよい。レーザ光源の場
合にはビーム検出器として光検出器が用いられ、ステー
ジ上に載置された試料にレーザ光源からレーザビームを
照射しながらステージとレーザ光源とを相対的に移動さ
せ、試料からの散乱光を上記光検出器とは別の光検出器
で検出することで試料の表面に付着している異物を検出
する異物検出装置に適用される。電子ビーム源の場合に
はビーム検出器として電子ビーム検出器が用いられ、ス
テージ上に載置された試料に電子ビーム源から電子ビー
ムを照射し、ステージと電子ビーム源とを相対的に移動
させながら、試料から発生する特性Ｘ線をＸ線検出器で
検出することで試料の組成を分析する組成分析装置に適
用される。

【００１８】さらに、レーザビームの照射により試料表
面の異物を検出し、その検出した異物への電子ビームの
照射による特性Ｘ線を検出して異物の組成分析を行う場
合は、上記のレーザビームの照射位置の調整と、電子ビ
ームの照射位置の調整とを順に行い、レーザビームの照
射の基準位置と電子ビームの照射の基準位置とを一致さ
せることにより、異物の組成分析を行う際に電子ビーム
は異物が検出された位置に正確に照射される。

【００１９】また、ビーム検出器をステージ上に複数個
設置しておき、それぞれのビーム検出器についてビーム
とステージとの位置合せを行ったときのステージの相対
的な移動量と、各ビーム検出器の実際の間隔を比較すれ
ば、ビームの照射位置誤差が測定される。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。

【００２１】（第１の実施形態）図１は、本発明を適用
した異物検出装置の一例の概略構成を示す斜視図であ
る。

【００２２】不図示の駆動制御装置によってＸ方向及び
Ｙ方向に駆動制御されるＸＹステージ２１上には、レー
ザビームの照射位置調整用の光検出器５１が設置されて
いる。ＸＹステージ２１は、異物の有無の検査対象とな
る半導体集積回路ウェハなどの試料が載置されるもので
あり、光検出器５１は、試料と重ならない位置に配置さ
れる。光検出器５１としては、半導体のｐｎ接合を用い
たフォト検出器や、電荷結合素子（ＣＣＤ）等を用いる
ことができる。

【００２３】ＸＹステージ２１には、Ｘ方向の移動量や
位置を計測するためのＸ方向エンコーダ２２ａと、Ｙ方
向の移動量や位置を計測するためのＹ方向エンコーダ２
２ｂとが取り付けられている。なお、より精密な位置計
測のために、各エンコーダのかわりにレーザ干渉計を設
置してもよい。

【００２４】ＸＹステージ２１の上方には、ＸＹステー
ジ２１に向けてレーザビームを照射するレーザ光源３２
と、照射したレーザビームの散乱光を検出するための光
検出器３３とが配置されている。レーザ光源３２から発
せられたレーザビームは不図示の光学レンズ系を介して
細く絞り込まれ、１０μｍ程度のスポット光となって照
射される。これらレーザ光源３２や光検出器３３の配置
位置関係及び機能は従来の異物検出装置と同様であるの
で、その詳細な説明は省略する。また、ＸＹステージ２
１、レーザ光源３２及び光検出器３３など、異物検出装
置を構成する機構、部品類は必要に応じて不図示の真空
容器内に収納されている。

【００２５】上記構成に基づき、ＸＹステージ２１上に
試料を載置してレーザ光源３２で試料表面にレーザビー
ムを照射し、試料表面に付着している異物に起因する散
乱光を第１の光検出器３３で検出することによって試料
表面の異物の検出を行うわけであるが、それに先立ち、
ＸＹステージ２１に対するレーザビームの照射位置の位
置合せを行う。

【００２６】そのために、光検出器５１がレーザ光源３
２からのレーザビームを検出するように、ＸＹステージ
２１を微動させる。このとき、予め光検出器５１を設置
したおおよその位置をメモリ等の外部記憶装置に入力し
ておけば、光検出器５１の付近にレーザビームが照射さ
れる程度まで、自動でＸＹステージ２１を移動させるこ
とができる。

【００２７】光検出器５１がレーザ光源３２からのレー
ザビームを検出したところでＸＹステージ２１の微動を
停止させれば、そのときのＸ方向エンコーダ２２ａ及び
Ｙ方向エンコーダ２２ｂの読みが、レーザビームが組成
が異なる部分５１ａに照射されているときのＸＹステー
ジ２１の位置である。

【００２８】光検出器５１の大きさは、照射されるレー
ザビームのスポットサイズと同じか、それよりも小さい
ことが好ましい。レーザビームのスポットサイズが光検
出器５１の大きさに比べて大きい場合でも、一般的に光
源の強度分布はスポット内で一定のものではなく、中心
にいけば行くほど強くなる分布（ガウシアン分布）を持
っているから、光検出強度の変化が一番大きいところで
ＸＹステージ２１を止めたとき、スポットの中心部分に
光検出器５１が位置すると考えれば問題はない。

【００２９】ＸＹステージ２１の移動をを止めたら、そ
の位置でのＸ方向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコー
ダ２２ｂの読みを記憶する。以降は、記憶した位置を原
点としてＸＹステージ２１を動かせば、光検出器５１の
位置を基準としてＸＹステージ２１上のどの位置にレー
ザビームが照射されているかを知ることができ、所望の
位置にレーザビームを照射することが可能となる。すな
わち、光検出器５１の位置をレーザビームの照射の基準
位置とすることで、レーザビームの照射位置の調整を容
易に行える。そして、レーザビームをＸＹステージ２１
上の試料に照射し、光検出器３３で散乱光を検出するこ
とにより、試料表面に付着している異物を検出する。

【００３０】また、光検出器５１にレーザビームを照射
するようにＸＹステージ２１を微動させるときに、Ｘ方
向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコーダ２２ｂの読み
とともに光検出器５１の出力を記憶しておけば、その出
力と、光検出器５１の大きさとを比較することによっ
て、実際に試料に照射されているレーザビームのスポッ
トサイズを知ることができる。レーザビームのスポット
サイズはレーザ光源３２や光学レンズ系の位置、あるい
はＸＹステージ２１の垂直方向の位置によって決まるか
ら、これらを制御することによって所望のスポットサイ
ズ、所望の位置にレーザビームを照射することが可能と
なる。

【００３１】さらに、ＸＹステージ２１を動作させたと
きには、ＸＹステージ２１の駆動機構に起因するバック
ラッシュなどの不可避的な誤差が生じてしまうが、上記
の位置合せを定期的に行うことで誤差の重畳をなくすこ
とができる。また、このことは、ＸＹステージ２１の繰
り返し再現性を任意に測定可能であることも意味する。

【００３２】以上の過程は、光検出器５１の出力をフィ
ードバックさせてＸＹステージ２１を微動させることに
よって、全て自動で行うこともできる。

【００３３】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態について説明する。図２は、本発明を適用した
走査型電子顕微鏡の一例の概略構成を示す斜視図であ
る。なお、図２において、第１の実施形態と同様の構成
のものについては図１と同じ符号を付している。

【００３４】図２に示すように本実施形態においては、
走査型電子銃４１からの電子ビームを検出する電子ビー
ム検出器５２が、観察対象となる試料を載置するＸＹス
テージ２１上に設置されている。電子ビーム検出器５２
は、基本的には第１の実施形態で用いた光検出器５１
（図１参照）と同様にフォト検出器やＣＣＤを用いるこ
とができるが、電子を検出することができるようにする
ために、例えばＣＣＤにおいては絶縁膜の厚さを薄くす
るなどの変更が必要である。

【００３５】ＸＹステージ２１の上方には電子ビーム源
として使用される走査型電子銃４１と、電子ビームが照
射された物質からの特性Ｘ線を検出するＸ線検出器４２
と、電子ビームが照射された物質からの二次電子を検出
する二次電子検出器４３とが配置されている。

【００３６】なお、走査型電子銃４１とは、例えば数μ
ｍ四方の領域でＸＹステージ２１上を細く絞った電子ビ
ームで走査できるもののことであり、二次電子検出器４
３で二次電子を検出することによって二次電子像（すな
わち走査型電子顕微鏡像）を得ることができる。また、
電子ビームが照射された部分からはその組成に対応した
特性Ｘ線も放出され、Ｘ線検出器４２でこの特性Ｘ線を
検出してエネルギ分析を行うことで試料の組成分析も行
うことができ、本走査型電子顕微鏡は、組成分析装置と
しての機能も有する。これらＸＹステージ２１、走査型
電子銃４１、Ｘ線検出器４２及び二次電子検出器４３な
ど、走査型電子顕微鏡、組成分析装置を構成する機構、
部品類は必要に応じて不図示の真空容器内に収納されて
いる。

【００３７】上記構成に基づき、ＸＹステージ２１上に
試料を載置し、走査型電子銃４１から試料表面に電子ビ
ームを照射し、試料から発生する二次電子を二次電子検
出器４３で検出することによって、試料または試料の特
定部位の外形形状を観察するわけであるが、それに先立
ち、ＸＹステージ２１に対する電子ビームの照射位置の
位置合せを行う。

【００３８】そのために、走査型電子銃４１からの電子
ビームが電子ビーム検出器５２に照射されるように、Ｘ
Ｙステージ２１を移動させる。このとき、予め電子ビー
ム検出器５２を設置したおおよその位置をメモリ等の外
部記憶装置に入力しておけば、電子ビーム検出器５２の
付近に電子ビームが照射される程度まで自動でＸＹステ
ージ２１を移動させることができる。走査型電子銃４１
で電子ビームを照射し、電子ビーム検出器５２が電子ビ
ームを検出したか否かを、ＸＹステージ２１を微動させ
ながら測定する。電子ビーム検出器５２で測定された電
子ビーム強度が最大のところでＸＹステージ２１の微動
を停止させれば、そのときのＸ方向エンコーダ２２ａ及
びＹ方向エンコーダ２２ｂの読みが、電子ビームが組成
が異なる部分５１ａに照射されているときの位置であ
る。

【００３９】ＸＹステージ２１の移動をを止めたら、そ
の位置でのＸ方向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコー
ダ２２ｂの読みを記憶する。以降は、記憶した位置を原
点としてＸＹステージ２１を動かすか、あるいは電子ビ
ームを走査させれば、電子ビーム検出器５２の位置を基
準としてＸＹステージ２１上のどの位置に電子ビームが
照射されているかを知ることができ、所望の位置に電子
ビームを照射することが可能となる。すなわち、電子ビ
ーム検出器５２の位置を電子ビームの照射の基準位置と
することで、電子ビームの照射位置の調整を容易に行え
る。そして、電子ビームをＸＹステージ２１上の試料に
照射し、試料からの二次電子を二次電子検出器４３で検
出することで、試料表面の観察を行うことができる。さ
らに、試料に異物が付着していた場合にはその異物に電
子ビームを照射し、異物からの特性Ｘ線をＸ線検出器４
２で検出することで、異物の組成分析も行うことができ
る。

【００４０】また、電子ビーム検出器５２に電子ビーム
を照射するようにＸＹステージ２１を微動させるとき
に、Ｘ方向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコーダ２２
ｂの読みとともに電子ビーム検出器５２の出力を記憶し
ておけば、その出力と、電子ビーム検出器５２の大きさ
とを比較することによって、実際に試料に照射されてい
る電子ビームのスポットサイズを知ることができる。電
子ビームのスポットサイズは走査型電子銃４１内のレン
ズ系の設定や位置、あるいはＸＹステージ２１の垂直方
向の位置によって決まるから、これらを制御することに
よって所望のスポットサイズ、所望の位置にレーザビー
ムを照射することが可能となる。

【００４１】さらに、ＸＹステージ２１を動作させたと
きには、ＸＹステージ２１の駆動機構に起因するバック
ラッシュなどの不可避的な誤差が生じてしまうが、上記
の位置合せを定期的に行うことで誤差の重畳をなくすこ
とができる。また、このことは、ＸＹステージ２１の繰
り返し再現性を任意に測定可能であることも意味する。

【００４２】以上の過程は、電子ビーム検出器５２の出
力をフィードバックさせてＸＹステージ２１を微動させ
ることによって、全て自動で行うこともできる。

【００４３】本実施形態では、試料からの二次電子を二
次電子検出器４３で検出して試料表面の観察を行う例を
示したが、二次電子検出器４３の代りに反射電子検出器
を設け、この反射電子検出器で試料からの反射電子を検
出することで試料表面の観察を行ってもよい。さらに、
本実施形態では、異物に電子ビームを照射し、異物から
の特性Ｘ線をＸ線検出器４２で検出することで異物の組
成分析を行う例を示したが、Ｘ線検出器４２の代りにオ
ージェ電子検出器を設け、このオージェ電子検出器で異
物からのオージェ電子を検出して異物の組成分析を行っ
てもよい。

【００４４】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態について説明する。図３は、本発明を適用した
異物分析装置の一例の概略構成を示す斜視図である。な
お、図３において、第１の実施形態と同様の構成のもの
及び第２の実施形態と同様のものについては、それぞれ
図１、図２と同じ符号を付している。

【００４５】本実施形態はウェハ１１の表面に付着した
異物を異物検出装置３１で検出し、さらに、検出した異
物を電子顕微鏡により観察し、エネルギー分散型Ｘ線分
析により組成分析するものである。異物検出装置３１は
光学的に異物を検出するもので、レーザ光を発するレー
ザ光源、レーザ光源からのレーザ光を細く絞り込む光学
レンズ系及びレーザ光を検出する光検出部などで構成さ
れる。Ｘ線検出器４２は、電子ビームが照射されたウェ
ハ１１からの特性Ｘ線を検出してエネルギ分析を行うも
のである。また、ＸＹステージ２１上には、異物検出装
置３１のレーザ光源からのレーザ光及び走査型電子銃４
１からの電子ビームを検出する光・電子ビーム検出器５
３が設置されている。この光・電子ビーム検出器５３に
ついても、電子を検出できる構成であれば上述の第１お
よび第２の実施形態と同様のフォト検出器やＣＣＤを用
いることができる。

【００４６】すなわち本実施形態の異物分析装置は、第
１の実施形態で説明した異物検出装置と第２の実施形態
で説明した走査型電子顕微鏡及び異物分析装置とを組み
合せたものであり、本実施形態の異物分析装置を構成す
るこれらの装置、部品類は不図示の真空容器内に収納さ
れている。

【００４７】次に、本実施形態の異物分析装置による異
物の検出、観察及び分析動作について説明する。

【００４８】まず、光・電子ビーム検出器５３を用い
て、第１の実施形態と同様の方法で、異物検出装置３１
からのレーザビームの照射位置の位置合せを行い、その
後、異物検出装置３１によりウェハ１１の表面に付着し
ている異物を検出する。このときのＸ方向エンコーダ２
２ａ及びＹ方向エンコーダ２２ｂの読みを記憶してお
く。

【００４９】次いで、ＸＹステージ２１を走査型電子銃
４１の下方に移動させ、今度は第２の実施形態と同様の
方法で、光・電子ビーム検出器５３を用いて、走査型電
子銃４１からの電子ビームの照射位置の位置合せを行
う。そして、Ｘ方向エンコーダ２２ａ及びＹ方向エンコ
ーダ２２ｂの読みが、異物検出装置３１での異物検出時
に記憶しておいた読みと同じになる位置にＸＹステージ
２１を移動させる。異物検出時のＸ方向エンコーダ２２
ａ及びＹ方向エンコーダ２２ｂの読みは光・電子ビーム
検出器５３の位置を基準とした位置であるから、走査型
電子銃４１による電子ビームの照射位置も同じく光・電
子ビーム検出器５３の位置を基準として調整すること
で、異物が検出された位置と同じ位置に正確に電子ビー
ムを照射することができる。

【００５０】以上のように、プレート５１に光・電子ビ
ーム検出器５３を設け、この光・電子ビーム検出器５３
でレーザビーム及び電子ビームを検出することにより、
２種のビームの位置合せが可能となる。２種のビームの
位置合せは、ウェハ１１の検査前に予め行っておいても
よい。

【００５１】これにより、広大なウェハ面積の中の微小
な異物であっても、異物に対して容易に電子ビームを照
射することができ、二次電子検出器４３で二次電子を検
出することによる異物の外形形状の観察、及び、Ｘ線検
出器４２による異物の組成分析を容易に、かつ短時間で
行える。

【００５２】本実施形態では、異物検出装置３１で異物
を検出した後、ＸＹステージ２１を移動させて、検出し
た異物の観察及び分析を行っているが、観察対象の異物
の大きさが微細である場合、ＸＹステージ２１の位置再
現性には高い精度が要求される。例えば、異物の大きさ
が１μｍ以下のときに、組成分析のために電子ビームの
走査範囲を１μｍ×１μｍの範囲に狭める必要性が生じ
る場合がある。このときＸＹステージ２１の位置再現性
には１μｍ以下の精度が要求される。このような位置再
現性の精度を向上させるためには、ＸＹステージ２１を
低速で移動させたり、コストのかかる高精度のステージ
を用いる必要性が生じ、検査に要する時間あるいは装置
のコストに直接影響を及ぼすことがある。

【００５３】これに対し、レーザビームによる異物検出
部分と電子ビームによる異物検出部分とを分けずに、レ
ーザビーム照射位置と電子ビーム照射位置を一致させる
ように各装置を設置すれば、測定時間を高速に保つこと
ができる。レーザビームの位置合わせは光・電子ビーム
検出器５３を用いて上述の第１の実施形態のように行
い、電子ビームの位置合わせは光・電子ビーム検出器５
３を用いて第２の実施形態のようにして行うことがで
き、一つの光・電子ビーム検出器５３で２種のビームの
位置合せが可能となる。この場合についても当然なが
ら、誤差の重畳防止や、ＸＹステージ２１の繰り返し再
現性の測定も同じ方法で実現できる。

【００５４】以上の過程は、光・電子ビーム検出器５３
の出力をフィードバックさせてＸＹステージ２１を微動
させることによって、全て自動で行うこともできる。つ
まり、異物の検出、外形形状観察及び組成分析を全自動
で行うことができる。

【００５５】（その他の実施形態）上述した各実施形態
では、光検出器５１（図１参照）、または、電子ビーム
検出器５２（図２参照）、または、光・電子ビーム検出
器５３（図３参照）を一つとした例で説明したが、これ
らの検出器を複数個配置することで、レーザビームや電
子ビームの照射位置合せをより容易かつ短時間に行え、
さらに、それぞれのビームの照射位置誤差の補正も行う
ことができる。

【００５６】例えば、図４に示すように、ＸＹステージ
２１上に複数の検出器６１をマトリックス状に配列す
る。これら検出器６１は、第１の実施形態のような異物
検出装置に用いられる場合には光検出器であり、第２の
実施形態のような走査型顕微鏡や物体表面の組成を分析
する組成分析装置に用いられる場合には電子ビーム検出
器であり、第３の実施形態のような、異物検出装置で検
出した異物の組成分析を行う異物分析装置に用いられる
場合には、光・電子ビーム検出器である。

【００５７】個々の検出器６１について、大きさや間隔
が予め分かっていれば、レーザビームや電子ビームの位
置合せを全ての検出器６１について行い、エンコーダで
計測されたＸＹステージ２１の移動量と、各検出器６１
の実際の間隔とを比較することで、レーザビームや電子
ビームの照射位置誤差やＸＹステージ２１の位置誤差を
簡便に測定でき、その補正、調整を行うことができる。
なお、異物の検出、試料の形状観察、あるいは組成の分
析の際のＸＹステージ２１の移動は、各検出器６１のう
ち、予め決められた一つの検出器６１がレーザビームや
電子ビームを検出した位置を基準位置として行う。

【００５８】個々の検出器６１の出力は、アレイ状に配
置してパラレルに取り出すこともできるし、電荷転送型
の検出器６１を用いて個々の検出領域からの出力をシリ
アルに取り出すこともできる。

【００５９】図４では９個の検出器６１をマトリックス
状に配列した例を示したが、検出器６１の数や配置はこ
れに限られない。ただし、本実施形態を、異物を検出し
た後その異物の組成を分析する組成分析装置に適用する
場合には、複数の検出器６１を一次元アレイまたは二次
元アレイに配置することによって、レーザビームがどの
位置にある検出器で検出され、電子ビームがどの位置に
ある検出器で検出されているかという情報を得ることが
できる。この情報を用いて、レーザビームの照射の基準
位置と電子ビームの照射の基準位置のずれを容易かつ短
時間で知ることができ、両者の基準位置を一致させるこ
とが簡便になる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ステージ
にビーム検出器を設置し、ビームをステージ上に照射す
る際に、このビーム検出器がビームを検出した位置を基
準位置とすることにより、ビームの照射位置の調整を容
易に全自動で行うことができる。特に、レーザビームの
照射により試料表面の異物を検出し、その検出した異物
への電子ビームの照射による二次電子を検出して異物の
表面形状を観察する場合や、電子ビームの照射による特
性Ｘ線を検出して異物の組成分析を行う場合には、広大
な試料面積中の微小な異物であっても、異物が検出され
た位置と同じ位置に容易に全自動で電子ビームを照射す
ることができる。

【００６１】その結果、上記の照射位置の調整を異物検
出装置、走査型電子顕微鏡あるいは異物分析装置に適用
することにより、試料中の異物の検出、検出した異物の
観察、さらには検出した異物の組成分析を容易かつ短時
間に、全自動で行うことができる。

【００６２】また、ビーム検出器を複数とすることで、
ビームの照射位置合せを容易かつ短時間に行え、ビーム
の照射位置誤差を補正することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した異物検出装置の一例の概略構
成を示す斜視図である。

【図２】本発明を適用した走査型電子顕微鏡の一例の概
略構成を示す斜視図である。

【図３】本発明を適用した異物分析装置の一例の概略構
成を示す斜視図である。

【図４】複数の検出器を配置した例のＸＹステージの斜
視図である。

【図５】従来の異物分析装置の概略構成を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

２１ＸＹステージ２２ａＸ方向エンコーダ２２ｂＹ方向エンコーダ３１異物検出装置３２レーザ光源３３第１の光検出器３４第２の光検出器４１走査型電子銃４２Ｘ線検出器４３二次電子検出器５１光検出器５２電子ビーム検出器５３光・電子ビーム検出器６１検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 ＪＬ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビーム照射手段によりビームが照射され
前記ビーム照射手段に対して相対的に移動されるステー
ジ上に、前記ビーム照射手段からのビームを検出するビ
ーム検出器を設置しておき、前記ビーム検出器が前記ビーム照射手段からのビームを
検出するように前記ステージと前記ビーム照射手段とを
相対的に移動させ、前記ビーム検出器が前記ビーム照射手段からのビームを
検出した位置を、前記ステージと前記ビーム照射手段と
の相対移動の基準位置とするビームの照射位置調整方
法。
【請求項２】前記ビーム検出器は前記ステージ上に複
数個設置され、それぞれのビーム検出器で前記ビーム照射手段からのビ
ームを検出したときの前記ステージと前記ビーム照射手
段との相対移動量を測定し、前記複数のビーム検出器の
実際の間隔と前記相対移動量とを比較し、前記ステージ
と前記ビーム照射手段との相対的な位置誤差を求める請
求項１に記載のビームの照射位置調整方法。
【請求項３】前記ビーム照射手段はレーザビームを照
射するレーザ光源であるとともに、前記ビーム検出器は
前記レーザビームを検出する光検出器であり、前記ステージ上に載置された試料に前記レーザ光源から
レーザビームを照射しながら前記ステージと前記レーザ
光源とを相対的に移動させ、前記試料からの散乱光を前
記光検出器とは別の光検出器で検出することで前記試料
の表面に付着している異物を検出するのに先立ち、前記ステージに設置された光検出器が前記レーザ光源か
らのレーザビームを検出した位置を前記基準位置とする
請求項１または２に記載のビームの照射位置調整方法。
【請求項４】前記ビーム照射手段は電子ビームを照射
する電子ビーム源であるとともに、前記ビーム検出器は
前記電子ビームを検出する電子ビーム検出器であり、前記ステージ上に載置された試料に前記電子ビーム源か
ら電子ビームを照射し、前記ステージと前記電子ビーム
源とを相対的に移動させながら、前記試料から発生する
特性Ｘ線をＸ線検出器で検出することで前記試料の組成
分析を行うのに先立ち、前記電子ビーム検出器が前記電子ビーム源からのレーザ
ビームを検出した位置を前記基準位置とする請求項１ま
たは２に記載のビームの照射位置調整方法。
【請求項５】前記ビーム照射手段は電子ビームを照射
する電子ビーム源であるとともに、前記ビーム検出器は
前記電子ビームを検出する電子ビーム検出器であり、前記ステージ上に載置された試料に前記電子ビーム源か
ら電子ビームを照射し、前記ステージと前記電子ビーム
源とを相対的に移動させながら、前記試料から発生する
二次電子を二次電子検出器で検出することで前記試料の
表面形状を観察するのに先立ち、前記電子ビーム検出器が前記電子ビーム源からのレーザ
ビームを検出した位置を前記基準位置とする請求項１ま
たは２に記載のビームの照射位置調整方法。
【請求項６】前記ビーム照射手段はレーザビームを照
射するレーザ光源および電子ビームを照射する電子ビー
ム源であるとともに、前記ビーム検出器は前記レーザビ
ームおよび前記電子ビームを検出する光および電子ビー
ム検出器であり、前記光および電子ビーム検出器が前記レーザ光源からの
レーザビームを検出した位置を前記ステージと前記レー
ザ光源との相対移動の基準位置とした後、前記ステージ上に載置された試料に前記レーザ光源から
レーザビームを照射しながら前記ステージと前記レーザ
光源とを相対的に移動させ、前記試料からの散乱光を前
記光および電子ビーム検出器とは別の光検出器で検出す
ることで前記試料の表面に付着している異物を検出し、異物の検出の後、検出された異物に前記電子ビーム源か
ら電子ビームを照射し、前記異物から発生する特性Ｘ線
をＸ線検出器で検出することで前記異物の組成分析を行
うのに先立ち、前記光および電子ビーム検出器が前記電
子ビーム源からの電子ビームを検出した位置を前記ステ
ージと前記電子ビーム源との相対移動の基準位置とし
て、前記異物を検出したときの位置まで前記ステージと
前記電子ビーム源とを相対的に移動させる請求項１また
は２に記載のビームの照射位置調整方法。
【請求項７】試料が載置されるステージと、前記ステージに載置された試料にレーザビームを照射す
るために前記ステージに対して相対的に移動可能に設け
られたレーザ光源と、前記レーザ光源によりレーザビームが照射された試料か
らの散乱光を検出する第１の光検出器と、前記ステージ上に設置された、前記レーザ光源からのレ
ーザビームを検出可能な第２の光検出器とを有し、前記ステージと前記レーザ光源とは、前記第２の光検出
器が前記レーザビームを検出した位置を基準位置として
相対的に移動される異物検出装置。
【請求項８】前記第２の光検出器は前記ステージ上に
複数個設置されている請求項７に記載の異物検出装置。
【請求項９】試料が載置されるステージと、前記ステージに載置された試料に電子ビームを照射する
ために前記ステージに対して相対的に移動可能に設けら
れた電子ビーム源と、前記試料に電子ビームが照射されることによって前記試
料から発生する二次電子を検出する二次電子検出器と、前記ステージ上に設置された、前記電子ビーム源からの
電子ビームを検出可能な電子ビーム検出器とを有し、前記ステージと前記電子ビーム源とは、前記電子ビーム
検出器が前記電子ビームを検出した位置を基準位置とし
て相対的に移動される走査型電子顕微鏡。
【請求項１０】前記電子ビーム検出器は前記ステージ
上に複数個設置されている請求項９に記載の走査型電子
顕微鏡。
【請求項１１】試料が載置されるステージと、前記ステージに載置された試料に電子ビームを照射する
ために前記ステージに対して相対的に移動可能に設けら
れた電子ビーム源と、前記試料に前記電子ビーム源により電子ビームが照射さ
れることによって前記試料から発生する特性Ｘ線を検出
するＸ線検出器と、前記ステージ上に設置された、前記電子ビーム源からの
電子ビームを検出可能な電子ビーム検出器とを有し、前記ステージと前記電子ビーム源とは、前記電子ビーム
検出器が前記電子ビームを検出した位置を基準位置とし
て相対的に移動される組成分析装置。
【請求項１２】前記電子ビーム検出器は前記ステージ
上に複数個設置されている請求項１１に記載の組成分析
装置。
【請求項１３】試料が載置されるステージと、前記ステージに載置された試料にレーザビームを照射す
るためのレーザ光源を備えた異物検出装置であって、前
記レーザ光源を前記ステージに対して相対的に移動しな
がら前記試料にレーザビームを照射し前記試料からの散
乱光を検出することで前記試料の表面に付着した異物を
検出する異物検出装置と、前記ステージ上の試料に電子ビームを照射するために前
記ステージに対して相対的に移動可能に設けられた電子
ビーム源と、前記電子ビーム源により電子ビームが照射された物質か
ら発生する特性Ｘ線を検出して前記物質の組成を分析す
るためのＸ線検出器と、前記ステージ上に設置された、前記レーザ光源からのレ
ーザビームおよび前記電子ビーム源からの電子ビームを
検出可能なレーザおよび電子ビーム検出器とを有し、前記異物検出装置で異物を検出する際、前記ステージと
前記レーザ光源とは前記光および電子ビーム検出器が前
記レーザ光源からのレーザビームを検出した位置を基準
位置として相対的に移動され、前記異物の検出後、前記
異物の組成分析のために、前記ステージと前記電子ビー
ム源とは、前記光および電子ビーム検出器が前記電子ビ
ーム源からの電子ビームを検出した位置を基準位置とし
て、前記異物が検出された位置まで相対的に移動される
組成分析装置。
【請求項１４】前記光および電子ビーム検出器は前記
ステージ上に複数個設置されている請求項１３に記載の
組成分析装置。
【請求項１５】前記電子ビーム源により電子ビームが
照射された物質からの二次電子を検出する二次電子検出
器をさらに有する請求項１３または１４に記載の組成分
析装置。