(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーティクルカウンタにより検出されたオリエンテーションフラット又はノッチが形成された半導体ウエーハの表面上の輝点について座標変換機能を具備しない他の測定装置により同点測定を行う方法であって、前記パーティクルカウンタで計測した輝点の位置の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力し、前記他の測定装置に前記半導体ウエーハをセットして、前記半導体ウエーハのオリエンテーションフラット又はノッチの左右の角の２点を含む５点の外周位置を半導体ウエーハをセットしたステージを移動させて計測する際、計測すべき位置が計測可能範囲の外である死角にあって計測を行うことができない場合に、前記半導体ウエーハを所定の角度分だけ回転して前記計測すべき位置の計測を可能としてから計測した該半導体ウエーハのオリエンテーションフラット又はノッチの左右の角の２点を含む５点の外周位置の座標を、前記座標変換機能を具備する外部計算機に入力し、前記オリエンテーションフラット又はノッチの左右の角の２点以外の３点の座標より前記半導体ウエーハの中心を求め、前記パーティクルカウンタで計測した輝点の位置の座標データを前記他の測定装置の座標データに変換し、前記パーティクルカウンタにより検出された半導体ウエーハの表面上の輝点のうち、少なくとも３点に基づいて前記パーティクルカウンタの座標と前記他の測定装置の座標とをさらに整合させ、該座標変換データに基づいて前記他の測定装置により輝点の同点測定を行うことを特徴とする同点測定方法。
【請求項２】
前記他の測定装置として、触針式表面粗さ測定器又は光学顕微鏡を使用することを特徴とする請求項１に記載の同点測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は同点測定方法に関し、具体的には、半導体ウエーハ等の被測定物の表面上のパーティクルやピット等をパーティクルカウンタにより輝点として検出し、これらのパーティクル等について座標変換機能を具備しない他の測定装置により測定を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエーハの表面に点在するパーティクルやピット、さらに突起やマウンド等は、レーザ散乱式異物検査装置等のパーティクルカウンタにより輝点として検出することができる。このような輝点の位置にある異物等をさらに評価するには、走査型顕微鏡（SEM）等の他の測定装置により輝点と同じ点に合わせて測定（同点測定）を行う必要がある。
【０００３】
従来、座標変換機能を具備したSEMが提案されており、この装置を用いれば、パーティクルカウンタで検出したウエーハ表面上の輝点の位置をSEMの座標に変換することによって輝点と同じ点を特定して同点測定を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところがSEMでは、ウエーハ表面に付着しているパーティクルのサイズを測定することはできるが、高さに関する情報は得られず、また、ピットの深さ、あるいはマウンド等の高さや広さを評価することはできない。
一方、触針式表面粗さ測定器を使用すれば、パーティクル、ピット、あるいはマウンド等の高さ、深さ、広がりを測定することができるが、従来の触針式表面粗さ測定器には座標変換機能を具備したものが無く、同点測定を行うことができなかった。また、上記のSEMのように座標変換機能を具備した測定装置は限られており、他の測定装置のほとんどは座標変換機能を備えていない。
【０００５】
このような問題に鑑み、本発明では、パーティクルカウンタにより検出された被測定物の表面上の輝点の位置を特定し、座標変換機能を具備しない測定装置であっても容易に同点測定を行い、種々の分析をすることができる同点測定方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によれば、パーティクルカウンタにより検出された被測定物の表面上の輝点について座標変換機能を具備しない他の測定装置により同点測定を行う方法であって、前記パーティクルカウンタで計測した輝点の位置の座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力し、前記他の測定装置に前記被測定物をセットして計測した該被測定物の外周位置の座標を、前記座標変換機能を具備する外部計算機に入力し、前記パーティクルカウンタで計測した輝点の位置の座標データを前記他の測定装置の座標データに変換し、該座標変換データに基づいて前記他の測定装置により輝点の同点測定を行うことを特徴とする同点測定方法が提供される。
【０００７】
このような方法によれば、座標変換機能を具備していなくても、座標に基づく測定が可能な測定装置であれば、パーティクルカウンタにより検出された被測定物の表面上の輝点の位置を外部計算機で変換した座標データに基づいて特定し、容易に同点測定を行うことができる。また、測定装置とは別に設けた外部計算機で座標変換を行うので、この外部計算機をさらに他の測定装置の座標変換に対応させることで複数の装置による同点測定を行うこともできる。
【０００８】
この場合、パーティクルカウンタにより検出された被測定物の表面上の輝点のうち、少なくとも３点に基づいて前記パーティクルカウンタの座標と前記他の測定装置の座標とをさらに整合させることが好ましい。
このように被測定物の表面上の特定の輝点に基づいて両者の座標をさらに整合させれば、座標変換の精度が高くなり、他の測定装置においてより正確に同点測定を行うことができる。
【０００９】
本発明により同点測定を行う測定装置は特に限定されないが、例えば、触針式表面粗さ測定器又は光学顕微鏡を好適に使用することができる。
これらの測定装置に関しては、従来、座標変換機能を具備しておらず、例えば本発明で触針式表面粗さ測定器を使用すれば、輝点の位置に存在するパーティクルやピットについてSEMでは測定できない高さ、深さ、広がり等を容易に測定することができる。
【００１０】
また、被測定物に関しても特に限定されるものではないが、特に、オリエンテーションフラット又はノッチが形成された半導体ウエーハを好適に用いることができる。
これらの半導体ウエーハは、その表面に点在する微小なパーティクルや凹凸（高さや深さ）を評価することが強く望まれており、本発明によれば、ウエーハ表面上のパーティクルやピット、さらに突起やマウンド等について容易に同点測定を行うことできる。また、半導体ウエーハに形成されているオリエンテーションフラットやノッチは、本発明において被測定物の外周位置の座標を計測するのに都合が良い。
【００１１】
さらに本発明では、前記他の測定装置に前記半導体ウエーハをセットして、前記半導体ウエーハのオリエンテーションフラット又はノッチの左右の角の２点を含む５点の外周位置を半導体ウエーハをセットしたステージを移動させて計測する際、計測すべき位置が計測可能範囲の外である死角にあって計測を行うことができない場合に、前記被測定物を所定の角度分だけ回転して前記計測すべき位置の計測を可能とする。
例えば、シリコンウエーハを被測定物として触針式表面粗さ測定器による同点測定を行う場合、このウエーハが、触針式表面粗さ測定器が本来対応していない大きいサイズであるとウエーハの外周位置の一部が死角にあって座標の計測をできない場合がある。しかしこのような場合でも、本発明ではウエーハを所定の角度分だけ回転することでウエーハにあるノッチ等の座標計測が可能となり、触針式表面粗さ測定器の座標に変換して同点測定を行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明についてさらに詳細に説明する。なお、本発明における座標変換機能を具備しない測定装置や被測定物は特に限定されるものではないが、好適な態様の一つとして、触針式表面粗さ測定器の一例であるKLA-Tencor社製HRP-320（以下、単にHRPと記載する）を用いてシリコンウエーハ表面上の同点測定を行う場合について以下に説明する。
【００１３】
図１は、本発明による同点測定方法の流れを示したものである。
本発明ではまず、ウエーハ表面上に点在するパーティクル、ピット、突起、マウンド等を、パーティクルカウンタにより輝点として検出し、パーティクルカウンタの座標系に基づいて輝点の位置の座標を計測し、計測した座標データを、座標変換機能を具備する外部計算機に入力する（▲１▼）。
この外部計算機としては、例えば、他のどのような測定装置（いかなる座標系）にも対応した座標変換ソフトがインストールされたコンピュータを使用すれば、HRP以外の測定装置で同点測定を行う場合にも対応させることができる。
【００１４】
次に、ウエーハをHRPのステージ上にセットし、HRPの座標系に基づいてウエーハの所定の外周位置の座標を計測する。なお、このHRPは、座標測定機能を有するが、座標変換機能は具備していないものである。
ウエーハの外周位置の座標の計測は、例えば次のようにすれば良い。図２は、シリコンウエーハＷとHRPの測定センサー部２を示しており、この測定センサー部２は、低倍率用と高倍率用の光学顕微鏡対物レンズ３，４、並びに自動焦点センサー６と測定用針５を備えている。低倍率用顕微鏡３によって、図３（ａ）に示されるようなウエーハＷのエッジのノッチ部１の左右の角の２点を含む５点の外周位置を見つけて座標の計測を行うことができる。
【００１５】
ここで計測を行う５点は、ウエーハ外周上で適度な距離（中心からの各点の角度間隔）にあるものとすれば良いが、等間隔、等距離の点であることが好ましい。なお、オリエンテーションフラット８が形成されているウエーハＷであれば、図３（ｂ）に示されるようにオリエンテーションフラット８の左右の角の２点を含む５点の外周位置を見つけて座標の計測を行えば良い。
【００１６】
ここでの座標の計測は、ウエーハをセットしたステージ７を移動させて行うが、ステージ７の移動範囲は限られており、図４に示した点線で囲まれた部分が座標計測可能範囲９である。例えば直径が２００ｍｍ以下のウエーハであれば、ステージ上にセットしたまま外周のどの位置でも座標を計測することができる。しかし、３００ｍｍ径のウエーハとなると、図４のようにステージ上にロードした場合、ＸＹ軸上で、−Ｘ側と＋Ｙ側については低倍率のレンズ３でウエーハＷのエッジ部（外周部）を見ることはできるが、＋Ｘ側と−Ｙ側のエッジ部の計測すべき部分、特に、重要なノッチ部１が光学顕微鏡の死角１０にあって計測を行うことができない場合がある。
【００１７】
このよう場合、本発明では、ウエーハＷを所定の角度分だけ回転させることにより、計測すべき位置の計測が可能となる。例えば、ステージを４５°回転させることで、ステージ上のウエーハＷを図５のように回転させ、３００ｍｍ径のウエーハであってもノッチ部１の角の２点の座標を計測することができる。なお、所望の５点の外周位置の座標が計測できるのであれば、ステージを回転させる方向は左右いずれの回転でも構わず、角度も４５°に限定されるものではない。また、ステージに回転機能が無い場合は、直接ウエーハを回転してセットすれば良い。
【００１８】
次に、上記のように計測したウエーハ外周５点の位置の座標を、前記の座標変換機能を具備する外部計算機に入力する（▲２▼）。これにより外周合わせを行い、ステージ上のウエーハの中心を検出するとともに、既に入力されているパーティクルカウンタで計測した輝点の位置の座標データをHRPの座標データに変換することができる。
【００１９】
なお、本発明で行う座標変換の計算自体に関しては特に限定されるものではなく、例えば以下のような計算式を適用することができる。
まず、いわゆる粗アライメント（粗リンク）として、図３に示したようなノッチ部の左右２点の角を含む５点の座標のうち、ノッチ部以外の３点の座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）の値を下記の式（１）に代入してα、β、ｒを決定する。これによりウエーハ（円）の中心点の座標が決定され、さらに、ノッチ部の位置からＸ軸とＹ軸の方向を決定することで、新たな座標を決定することができる。
【００２０】
【数１】
0004080721.tif 000002
【００２１】
このような粗アライメントに基づく座標変換を行うことだけでもHRPにより十分座標対応測定を行うことができるが、座標補正を行うことでさらに座標変換の精度を向上させることもできる。すなわち、精密アライメント（精密リンク）として、パーティクルカウンタにより検出された被測定物の表面上の輝点のうち、少なくとも３点に基づいてパーティクルカウンタの座標とHRPの座標とをさらに整合させることができる。
【００２２】
この精密アライメントでは、例えば、パーティクルカウンタにおける座標（ｘ，ｙ）からHRPの座標（ｘ´，ｙ´）への変換を行う際、以下の変換式（２）を用い、図６に示されるように、パーティクルカウンタで検出された大きめの輝点（異物等）である３点１１，１２，１３を用いてａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの６個のパラメータを求め、算出されたこれら６個のパラメータを代入して任意の点の座標を変換する。
【００２３】
【数２】
0004080721.tif 000003
【００２４】
なお、上記式（２）を解くのではなく、計算された（ｘ´，ｙ´）と実測された値との誤差の二乗和が最小となるようなパラメータを求めるようにしても良い。
【００２５】
精密アライメントを行う場合は、アライメント点が多いほど座標変換の精度が増す。例えば、表面上の４つの大きな輝点を用いて精密アライメントを行う場合は、これらの輝点は、ウエーハ表面上で適度に散らばって配置されているものを選択するのが望ましい。
【００２６】
本発明では、上記のような座標変換により得た座標変換データに基づいてHRPにより輝点の同点測定を行うことができる（▲３▼）。具体的には、測定すべき輝点の座標変換データをHRPに入力し、その座標に移動して低倍率及び高倍率の顕微鏡を使って輝点の位置に存在するパーティクルやピットを見つけ、その高さ、深さ、広がり等の測定を行うことができる。なお、前記したように１段目で粗アライメントを行い、さらに２段目で精密アライメントを行うことにより、輝点の位置に存在するパーティクル等の座標補正が行われるため、測定する際にウエーハを移動したとき、測定対象物であるパーティクルやピットがHRPの画面の中心に来て、そのまま測定を行うことができる。
【００２７】
このように本発明によれば、座標変換機能を具備しないHRPでも、同点測定を容易に行うことができ、また、HRPが本来対応していないような３００ｍｍ径のウエーハでも、正確に座標変換して同点測定を容易に行うことができる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
３００ｍｍ径の半導体シリコンウエーハについてパーティクルカウンタにより表面上の輝点を検出したところ、図７に示したようにウエーハ表面上に点在する輝点が検出された。これらの輝点の位置の座標データを座標変換ソフトが組み込まれたコンピュータに入力した。
【００２９】
次に、ウエーハをHRP（KLA-Tencor社製）のステージ上にセットした。ステージを移動させたとき、ＸＹ軸上で−Ｘ側及び＋Ｙ側に関してはHRPに備えられた顕微鏡でウエーハのエッジ部を見ることはできるが、＋Ｘ側及び−Ｙ側のエッジ部は見ることができず、ノッチ部の座標を計測することができなかった。そこでステージを４５°回転することによりウエーハのノッチの左右の角の座標を計測することができた。これらのほかにウエーハ外周の３点を合わせて計５点の座標を測定した。これらの座標を先のコンピュータに入力し、パーティクルカウンタで計測した輝点の位置の座標データをHRPの座標データに変換した。
【００３０】
図７の輝点２０、２１についての座標変換データをHRPに入力したところ、同点測定することができ、突起と有機パーティクルについて図８に示されるように高さ等の情報を得ることができた。
【００３１】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３２】
例えば、上記実施形態においては、シリコンウエーハについてHRPにより同点測定を行う場合について説明したが、本発明における被測定物はシリコンウエーハに限定されず、測定装置に関しても、座標変換機能を具備しない光学顕微鏡等を好適に使用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、座標変換機能を具備しない測定装置であっても、パーティクルカウンタにより検出された被測定物の表面上の輝点の位置を特定して容易に同点測定を行うことができる。そして本発明の方法によれば、例えば、３００ｍｍ径のウエーハであっても、その表面に点在するパーティクルやピット、突起やマウンドの段差情報と裾野の広がり情報を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による同点測定方法のフロー図である。
【図２】シリコンウエーハとHRPの測定センサー部を示す概略図である。
（ａ）平面図
（ｂ）正面図
【図３】（ａ）ノッチが形成されたウエーハの計測すべき外周位置の一例を示した図である。
（ｂ）オリエンテーションフラットが形成されたウエーハの計測すべき外周位置の一例を示した図である。
【図４】  HRPにおける座標計測範囲を示す図である。
【図５】ステージを４５°回転させたときの図である。
【図６】精密アライメントを行う際に使用する３点の輝点を示す図である。
【図７】実施例で検出されたウエーハ表面上の輝点である。
【図８】実施例でHRPにより同点測定を行って得られた結果である。
（ａ）輝点２０の同点測定
（ｂ）輝点２１の同点測定
【符号の説明】
１…ノッチ、  ２…測定センサー部、  ３…低倍率用光学顕微鏡対物レンズ、
４…高倍率用光学顕微鏡対物レンズ、  ５…測定用針、
６…自動焦点センサー、  ７…ステージ、  ８…オリエンテーションフラット、  ９…座標計測可能範囲、  １０…死角、
１１，１２，１３…精密アライメントに用いる輝点、
２０，２１…同点測定を行った輝点、  Ｗ…ウエーハ。
【図１】
0004080721.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004080721.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
0004080721.tif 000011