JP2000352507A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハ等の検査装置として、より微細
なデバイスパターンの検査を行うことが可能な検査装置
を提供する。 【解決手段】 検査装置に、被検査物を支持するととも
に当該被検査物を所定の検査対象位置へと移動させる被
検査物支持手段と、被検査物支持手段によって支持され
た被検査物を紫外光により照明する紫外光照明手段と、
紫外光照明手段により照明された被検査物からの反射光
又は透過光を検出して被検査物の画像を撮像する紫外光
撮像手段と、紫外光撮像手段により撮像された画像を処
理する画像処理手段とを設ける。そして、紫外光撮像手
段により撮像された画像を、画像処理手段により処理し
解析することで、被検査物を検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定のデバイスパ
ターンが形成されてなる半導体ウェハ等の検査に用いら
れる検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスは、半導体ウェハ上に微
細なデバイスパターンを形成することにより作製され
る。このようなデバイスパターンを形成するときに、半
導体ウェハ上に塵埃等が付着したり、傷が付いたりし
て、欠陥が生じることがある。このような欠陥が生じた
半導体デバイスは、不良デバイスとなり、歩留まりを低
下させる。

【０００３】したがって、製造ラインの歩留まりを高い
水準で安定させるためには、塵埃や傷等によって発生す
る欠陥を早期に発見し、その原因を突き止め、製造設備
や製造プロセスに対して有効な対策を講じることが好ま
しい。

【０００４】そこで、欠陥が発見された場合には、検査
装置を用いて、その欠陥が何であるかを調べて分類分け
を行い、その欠陥の原因となった設備やプロセスを特定
するようにしている。ここで、欠陥が何であるかを調べ
る検査装置は、いわば光学顕微鏡のようなものであり、
欠陥を拡大して見ることで、その欠陥が何であるかを識
別するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】デバイスパターンは、
半導体デバイスの高集積化に伴って、ますます微細化し
ており、近年では線幅が０．１８μｍ以下にまでなって
きている。そのため、欠陥のサイズも非常に微細なもの
となってきており、従来の検査装置では、欠陥が何であ
るかを調べて分類分けを行うことが困難になってきてい
る。

【０００６】本発明は、以上のような従来の実情を鑑み
て考案されたものであり、より微細なデバイスパターン
の検査を行うことが可能な検査装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る検査装置
は、被検査物を支持するとともに当該被検査物を所定の
検査対象位置へと移動させる被検査物支持手段と、上記
被検査物支持手段によって支持された被検査物を紫外光
により照明する紫外光照明手段と、上記紫外光照明手段
により照明された被検査物からの反射光又は透過光を検
出して被検査物の画像を撮像する紫外光撮像手段と、上
記紫外光撮像手段により撮像された画像を処理する画像
処理手段とを備え、上記紫外光撮像手段により撮像され
た画像を、上記画像処理手段により処理し解析すること
で、被検査物を検査することを特徴とする。

【０００８】以上のような本発明に係る検査装置では、
非常に短波長の光である紫外光により被検査物の画像を
撮像して検査するので、可視光を用いて検査を行うよう
な場合に比べて、より微細なデバイスパターンの検査を
行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１０】本発明を適用した検査装置の外観を図１に
示す。この検査装置１は、所定のデバイスパターンが形
成されてなる半導体ウェハの検査を行うためのものであ
り、所定のデバイスパターンが形成されてなる半導体ウ
ェハに欠陥が発見された場合に、その欠陥が何であるか
を調べて分類分けを行う。

【００１１】図１に示すように、この検査装置１は、防
塵機能を有し内部環境をクリーンに保つクリーンユニッ
ト２を備える。クリーンユニット２は、塵埃等を除去し
たクリーンな空気を供給するクリーンエアーユニット３
を上部に備えており、当該クリーンエアーユニット３か
ら、塵埃等を除去したクリーンな空気を供給することに
より、内部環境のクリーン度をクラス１程度に保つ。

【００１２】そして、この検査装置１では、クリーンユ
ニット２の中で、所定のデバイスパターンが形成された
半導体ウェハの検査を行う。ここで、被検査物となる半
導体ウェハは、所定の密閉式の容器４に入れて搬送さ
れ、当該容器４を介して、クリーンユニット２の中に移
送される。すなわち、半導体ウェハの検査を行う際は、
図１中に鎖線で示すように、半導体ウェハが入れられた
容器４をクリーンユニット２に取り付け、半導体ウェハ
を外気に晒すことなく、後述する搬送用ロボット等によ
り半導体ウェハを容器４から取り出して、クリーンユニ
ット２の内部に配された検査用ステージ上に設置する。

【００１３】このように、クリーンユニット２の内部で
半導体ウェハの検査を行うようにすることで、検査時に
半導体ウェハに塵埃等が付着するのを防止することがで
きる。しかも、被検査物となる半導体ウェハを密閉式の
容器４に入れて搬送し、当該容器４を介して半導体ウェ
ハをクリーンユニット２の中に移送するようにした場合
には、クリーンユニット２と容器４の内部だけを十分な
クリーン度に保っておけば、検査装置１が設置される環
境全体のクリーン度を高めなくても、半導体ウェハへの
塵埃等の付着を防止することができる。

【００１４】このように必要な場所のクリーン度だけを
局所的に高めるようにすることで、高いクリーン度を実
現しつつ、且つ、クリーン環境を実現するためのコスト
を大幅に抑えることができる。なお、密閉式の容器４と
クリーンユニット２との機械的なインターフェースとし
ては、いわゆるＳＭＩＦ（standard mechanical interf
ace）が好適であり、その場合、密閉式の容器４には、
いわゆるＳＭＩＦ−ＰＯＤを使用する。

【００１５】また、この検査装置１では、クリーンユニ
ット２の外部に、検査装置１を操作するためのコンピュ
ータ等が配される外部ユニット５を備える。この外部ユ
ニット５には、半導体ウェハを撮像した画像等を表示す
るための表示装置６や、検査時の各種条件等を表示する
ための表示装置７や、検査装置１への指示入力等を行う
ための入力装置８なども配されている。そして、半導体
ウェハの検査を行う検査者は、外部ユニット５に配され
た表示装置６，７を見ながら、外部ユニット５に配され
た入力装置８から必要な指示を入力して半導体ウェハの
検査を行う。

【００１６】つぎに、上記検査装置１のクリーンユニッ
ト２の内部について、図２及び図３を参照して説明す
る。なお、図２はクリーンユニット２の内部を図１の矢
印Ａ１方向から見た正面図であり、図３はクリーンユニ
ット２の内部を図１の矢印Ａ２方向から見た平面図であ
る。

【００１７】図２に示すように、クリーンユニット２の
内部には、支持台９と、支持台９の上に設置された除振
台１０と、除振台１０の上に設置された検査用ステージ
１１と、除振台１０の上に設置された光学ユニット１２
とが配されている。

【００１８】支持台９は、クリーンユニット１２の内部
に配される各機器を支持するための台である。支持台９
並びに外部ユニット５の底部には、タイヤ１３が取り付
けられており、検査装置１を容易に移動させることが可
能となっている。なお、検査装置１を固定する際は、図
２に示すように、固定用脚部を床に着けて、タイヤ１３
は浮かせておく。

【００１９】除振台１０は、床からの振動や、検査用ス
テージ１１を移動操作した場合に発生する振動などを抑
制するためのものである。この検査装置１では、微細な
デバイスパターンが形成された半導体ウェハの検査を行
うため、少しの振動でも検査の障害となる。そこで、こ
の検査装置１では、除振台１０を用いて、振動を抑制す
るようにしている。

【００２０】なお、この検査装置１に用いる除振台とし
ては、いわゆるアクティブ除振台が好適である。アクテ
ィブ除振台は、振動を検知して、その振動を打ち消す方
向に動作することで、振動を速やかに取り除くようにな
された除振台であり、除振効果に優れている。

【００２１】この検査装置１では、紫外光を用いて高分
解能での検査を行うため、振動の影響が大きく現れやす
いが、除振効果に優れたアクティブ除振台を検査装置１
の除振台１０として用いることで、振動の影響を抑え
て、紫外光を用いて高分解能での検査を行う際の検査能
力を向上することができる。

【００２２】この除振台１０の上には、検査用ステージ
１１が配されている。この検査用ステージ１１は、被検
査物となる半導体ウェハを支持するためのステージであ
る。この検査用ステージ１１は、被検査物となる半導体
ウェハを支持するとともに、当該半導体ウェハを所定の
検査対象位置へと移動させる機能も備えている。

【００２３】具体的には、検査用ステージ１１は、除振
台１０の上に設置されたＸステージ１４と、Ｘステージ
１４の上に設置されたＹステージ１５と、Ｙステージ１
５の上に設置されたθステージ１６と、θステージ１６
の上に設置されたＺステージ１７と、Ｚステージ１７の
上に設置された吸着プレート１８とを備える。

【００２４】Ｘステージ１４及びＹステージ１５は、水
平方向に移動するステージであり、Ｘステージ１４とＹ
ステージ１５とで、互いに直交する方向に移動するよう
になされている。半導体ウェハの検査時には、Ｘステー
ジ１４及びＹステージ１５により、半導体ウェハを検査
対象位置へと移動させる。

【００２５】θステージ１６は、いわゆる回転ステージ
であり、半導体ウェハを回転させるためのものである。
半導体ウェハの検査時には、θステージ１６により、例
えば、半導体ウェハ上のデバイスパターンが画面に対し
て水平又は垂直となるように、半導体ウェハを回転させ
る。

【００２６】Ｚステージ１７は、鉛直方向に移動するス
テージであり、ステージの高さを調整するためのもので
ある。半導体ウェハの検査時には、Ｚステージ１７によ
り、半導体ウェハの検査面が適切な高さとなるように、
ステージの高さを調整する。

【００２７】吸着プレート１８は、検査対象の半導体ウ
ェハを吸着して固定するためのものである。半導体ウェ
ハの検査時に、検査対象の半導体ウェハは、この吸着プ
レート１８の上に設置される。そして、当該半導体ウェ
ハは動かないように吸着プレート１８により吸着され
る。

【００２８】また、除振台１０の上には、検査用ステー
ジ１１の上に位置するように支持部材１９によって支持
された光学ユニット１２が配されている。この光学ユニ
ット１２は、半導体ウェハの検査時に、半導体ウェハの
画像を撮像するためのものである。そして、この光学ユ
ニット１２は、検査対象の半導体ウェハの画像の撮像を
可視光を用いて低分解能にて行う機能と、検査対象の半
導体ウェハの画像の撮像を紫外光を用いて高分解能にて
行う機能とを兼ね備えている。

【００２９】また、クリーンユニット２の内部には、図
２及び図３に示すように、支持台９の上に設置されたエ
レベータ２０が配されているとともに、図３に示すよう
に、支持台９の上に設置された搬送用ロボット２１と、
支持台９の上に設置されたアライナ２２とが配されてい
る。

【００３０】エレベータ２０、搬送用ロボット２１及び
アライナ２２は、ＳＭＩＦ−ＰＯＤのような密閉式の容
器４に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを、当該
容器４の中から取り出して、検査用ステージ１１の上に
設置するためのものである。

【００３１】すなわち、半導体ウェハの検査を行う際
は、先ず、半導体ウェハを密閉式の容器４に入れて搬送
し、当該容器４を図１中に鎖線で示したようにクリーン
ユニット２に取り付ける。そして、クリーンユニット２
の内部に外気が侵入しないように、容器４の底部からエ
レベータ２０により半導体ウェハを取り出す。ここで、
半導体ウェハは、マガジンに収納しておき、密閉式の容
器４にマガジンごと入れておく。そして、エレベータ２
０は、容器４の中から半導体ウェハをマガジンごと取り
出して下に降ろす。

【００３２】次に、エレベータ２０によりマガジンごと
下に降ろされて容器４から取り出された半導体ウェハの
中から、検査対象の半導体ウェハを選択して、当該半導
体ウェハを搬送用ロボット２１により取り出す。ここ
で、搬送用ロボット２１の先端部分には吸着機構が設け
られており、半導体ウェハを吸着することにより、半導
体ウェハを持ち運びできるようになされている。

【００３３】そして、搬送用ロボット２１によりマガジ
ンから取り出された半導体ウェハは、アライナ２２へと
運ばれる。アライナ２２は、半導体ウェハに予め形成さ
れているオリエンテーションフラット及びノッチを基準
として、半導体ウェハの位相出し及びセンター出しを行
う。そして、位相出し及びセンター出しが行われた半導
体ウェハは、再び搬送用ロボット２１により吸着され
て、検査用ステージ１１へと運ばれ、検査用ステージ１
１の吸着プレート１８の上に設置される。

【００３４】なお、密閉式の容器４に入れられて搬送さ
れてきた半導体ウェハを容器４から取り出して検査用ス
テージ１１に設置する機構の例として、ここでは、エレ
ベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２から
なる例を挙げたが、当然のことながら、半導体ウェハを
容器４から取り出して検査用ステージ１１に設置する機
構は、上記の例に限定されるものではない。すなわち、
密閉式の容器４に入れられて搬送されてき半導体ウェハ
を外気に晒すことなく容器４から取り出して検査用ステ
ージ１１に設置するものであれば、上記の例に限ること
なく、任意の機構が使用可能である。

【００３５】つぎに、上記検査装置１について、図４の
ブロック図を参照して更に詳細に説明する。

【００３６】図４に示すように、検査装置１の外部ユニ
ット５には、表示装置６及び入力装置８ａが接続された
画像処理用コンピュータ３０と、表示装置７及び入力装
置８ｂが接続された制御用コンピュータ３１とが配され
ている。なお、前掲した図１及び図２では、画像処理用
コンピュータ３０に接続された入力装置８ｂと、制御用
コンピュータ３１に接続された入力装置８ｂとをまとめ
て、入力装置８として図示している。

【００３７】画像処理用コンピュータ３０は、半導体ウ
ェハを検査するときに、光学ユニット１２の内部に設置
されたＣＣＤ（charge-coupled device）カメラ３２，
３３により半導体ウェハを撮像した画像を取り込んで処
理するコンピュータである。すなわち、この検査装置１
は、画像処理用コンピュータ３０により、光学ユニット
１２の内部に設置されたＣＣＤカメラ３２，３３により
撮像した半導体ウェハの画像を、画像処理用コンピュー
タ３０により処理して解析することにより、半導体ウェ
ハの検査を行う。

【００３８】なお、画像処理用コンピュータ３０に接続
された入力装置８ａは、ＣＣＤカメラ３２，３３から取
り込んだ画像の解析等に必要な指示を、画像処理用コン
ピュータ３０に対して入力するためのものであり、例え
ば、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等
からなる。また、画像処理用コンピュータ３０に接続さ
れた表示装置６は、ＣＣＤカメラ３２，３３から取り込
んだ画像の解析結果等を表示するためのものであり、例
えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からな
る。

【００３９】制御用コンピュータ３１は、半導体ウェハ
を検査するときに、検査用ステージ１１、エレベータ２
０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２、並びに光学
ユニット１２の内部の各機器等を制御するためのコンピ
ュータである。すなわち、この検査装置１は、半導体ウ
ェハの検査を行う際に、検査対象の半導体ウェハの画像
が、光学ユニット１２の内部に設置されたＣＣＤカメラ
３２，３３により撮像されるように、制御用コンピュー
タ３１により、検査用ステージ１１、エレベータ２０、
搬送用ロボット２１及びアライナ２２、並びに光学ユニ
ット１２の内部の各機器等を制御する。

【００４０】なお、制御用コンピュータ３１に接続され
た入力装置８ｂは、検査用ステージ１１、エレベータ２
０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２、並びに光学
ユニット１２の内部の各機器等を制御するのに必要な指
示を、制御用コンピュータ３１に対して入力するための
ものであり、例えば、マウス等のポインティングデバイ
スやキーボード等からなる。また、制御用コンピュータ
３１に接続された表示装置７は、半導体ウェハの検査時
の各種条件等を表示するためのものであり、例えば、Ｃ
ＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる。

【００４１】また、画像処理用コンピュータ３０と制御
用コンピュータ３１とは、メモリリンク機構により、互
いにデータのやり取りが可能とされている。すなわち、
画像処理用コンピュータ３０と制御用コンピュータ３１
は、それぞれに設けられたメモリリンクインターフェー
ス３０ａ，３１ａを介して互いに接続されており、画像
処理用コンピュータ３０と制御用コンピュータ３１との
間で、互いにデータのやり取りが可能となっている。

【００４２】一方、検査装置１のクリーンユニット２の
内部には、密閉式の容器４に入れられて搬送されてきた
半導体ウェハを容器４から取り出して検査用ステージ１
１に設置する機構として、上述したように、エレベータ
２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２が配されて
いる。これらは、外部ユニット５に配された制御用コン
ピュータ３１に、ロボット制御インターフェース３１ｂ
を介して接続されている。そして、エレベータ２０、搬
送用ロボット２１及びアライナ２２には、制御用コンピ
ュータ３１からロボット制御インターフェース３１ｂを
介して、制御信号が送られる。

【００４３】すなわち、密閉式の容器４に入れられて搬
送されてきた半導体ウェハを容器４から取り出して検査
用ステージ１１に設置する際は、制御用コンピュータ３
１からロボット制御インターフェース３１ｂを介して、
エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２
に制御信号を送出する。そして、当該制御信号に基づい
て、エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ
２２は、上述したように、密閉式の容器４に入れられて
搬送されてきた半導体ウェハを容器４から取り出して検
査用ステージ１１に設置する動作を行う。

【００４４】また、検査装置１のクリーンユニット２の
内部には除振台１０が配されており、当該除振台１０の
上に、上述したように、Ｘステージ１４、Ｙステージ１
５、θステージ１６、Ｚステージ１７及び吸着プレート
１８を備えた検査用ステージ１１が設置されている。

【００４５】ここで、Ｘステージ１４、Ｙステージ１
５、θステージ１６、Ｚステージ１７及び吸着プレート
１８は、外部ユニット５に配された制御用コンピュータ
３１に、ステージ制御インターフェース３１ｃを介して
接続されている。そして、Ｘステージ１４、Ｙステージ
１５、θステージ１６、Ｚステージ１７及び吸着プレー
ト１８には、制御用コンピュータ３１からステージ制御
インターフェース３１ｃを介して、制御信号が送られ
る。

【００４６】すなわち、半導体ウェハの検査を行う際
は、制御用コンピュータ３１からステージ制御インター
フェース３１ｃを介して、Ｘステージ１４、Ｙステージ
１５、θステージ１６、Ｚステージ１７及び吸着プレー
ト１８に制御信号を送出する。そして、当該制御信号に
基づいて、Ｘステージ１４、Ｙステージ１５、θステー
ジ１６、Ｚステージ１７及び吸着プレート１８を動作さ
せ、検査対象の半導体ウェハを吸着プレート１８により
吸着して固定するとともに、半導体ウェハが所定の位
置、角度及び高さとなるように、Ｘステージ１４、Ｙス
テージ１５、θステージ１６及びＺステージ１７を動作
させる。

【００４７】また、除振台１０の上には光学ユニット１
２も設置されている。この光学ユニット１２は、半導体
ウェハの検査時に半導体ウェハの画像を撮像するための
ものであり、上述したように、検査対象の半導体ウェハ
の画像の撮像を可視光を用いて低分解能にて行う機能
と、検査対象の半導体ウェハの画像の撮像を紫外光を用
いて高分解能にて行う機能とを兼ね備えている。

【００４８】この光学ユニット１２の内部には、可視光
にて半導体ウェハの画像を撮像するための機構として、
可視光用ＣＣＤカメラ３２と、ハロゲンランプ３４と、
可視光用光学系３５と、可視光用対物レンズ３６と、可
視光用オートフォーカス制御部３７とが配されている。

【００４９】そして、可視光にて半導体ウェハの画像を
撮像する際は、ハロゲンランプ３４を点灯させる。ここ
で、ハロゲンランプ３４の駆動源は、外部ユニット５に
配された制御用コンピュータ３１に、光源制御インター
フェース３１ｄを介して接続されている。そして、ハロ
ゲンランプ３４の駆動源には、制御用コンピュータ３１
から光源制御インターフェース３１ｄを介して制御信号
が送られる。ハロゲンランプ３４の点灯／消灯は、この
制御信号に基づいて行われる。

【００５０】そして、可視光にて半導体ウェハの画像を
撮像する際は、ハロゲンランプ３４を点灯させ、当該ハ
ロゲンランプ３４からの可視光を、可視光用光学系３５
及び可視光用対物レンズ３６を介して半導体ウェハにあ
てて、半導体ウェハを照明する。そして、可視光により
照明された半導体ウェハの像を可視光用対物レンズ３６
により拡大し、その拡大像を可視光用ＣＣＤカメラ３２
により撮像する。

【００５１】ここで、可視光用ＣＣＤカメラ３２は、外
部ユニット５に配された画像処理用コンピュータ３０
に、画像取込インターフェース３０ｂを介して接続され
ている。そして、可視光用ＣＣＤカメラ３２により撮像
された半導体ウェハの画像は、画像取込インターフェー
ス３０ｂを介して画像処理用コンピュータ３０に取り込
まれる。

【００５２】また、上述のように可視光にて半導体ウェ
ハの画像を撮像する際は、可視光用オートフォーカス制
御部３７により、自動焦点位置合わせを行う。すなわ
ち、可視光用オートフォーカス制御部３７により、可視
光用対物レンズ３６と半導体ウェハの間隔が可視光用対
物レンズ３６の焦点距離に一致しているか否かを検出
し、一致していない場合には、可視光用対物レンズ３６
又はＺステージ１７を動かして、半導体ウェハの検査対
象面が可視光用対物レンズ３６の焦点面に一致するよう
にする。

【００５３】ここで、可視光用オートフォーカス制御部
３７は、外部ユニット５に配された制御用コンピュータ
３１に、オートフォーカス制御インターフェース３１ｅ
を介して接続されている。そして、可視光用オートフォ
ーカス制御部３７には、制御用コンピュータ３１からオ
ートフォーカス制御インターフェース３１ｅを介して制
御信号が送られる。可視光用オートフォーカス制御部３
７による可視光用対物レンズ３６の自動焦点位置合わせ
は、この制御信号に基づいて行われる。

【００５４】また、光学ユニット１２の内部には、紫外
光にて半導体ウェハの画像を撮像するための機構とし
て、紫外光用ＣＣＤカメラ３３と、紫外光レーザ光源３
８と、紫外光用光学系３９と、紫外光用対物レンズ４０
と、紫外光用オートフォーカス制御部４１とが配されて
いる。

【００５５】そして、紫外光にて半導体ウェハの画像を
撮像する際は、紫外光レーザ光源３８を点灯させる。こ
こで、紫外光レーザ光源３８の駆動源は、外部ユニット
５に配された制御用コンピュータ３１に、光源制御イン
ターフェース３１ｄを介して接続されている。そして、
紫外光レーザ光源３８の駆動源には、制御用コンピュー
タ３１から光源制御インターフェース３１ｄを介して制
御信号が送られる。紫外光レーザ光源３８の点灯／消灯
は、この制御信号に基づいて行われる。

【００５６】なお、現在工業用として実用可能な紫外線
固体レーザの上限波長は３５５ｎｍである。そこで、紫
外光レーザ光源３８には、波長が３５５ｎｍ以下の紫外
光レーザを出射するものを用いることが好ましい。な
お、波長が３５５ｎｍの紫外光レーザは、ＹＡＧレーザ
の３倍波として得られる。また、後で詳細に説明するよ
うに、ＹＡＧレーザの４倍波として波長が２６６ｎｍの
紫外光レーザを得ることも可能である。また、レーザ光
源としては、発振波長が１６６ｎｍのものも開発されて
おり、そのようなレーザ光源を上記紫外光レーザ光源３
８として用いてもよい。なお、解像度を高めるという観
点からは、紫外光レーザ光源３８から出射される紫外光
レーザの波長は短い方が好ましいが、あまりに波長が短
いと、その波長に対応した光学系を構成することが困難
となる。したがって、上記紫外線レーザ光源３８から出
射される紫外光レーザの波長λは、３５５ｎｍ〜１６６
ｎｍ程度が好ましい。

【００５７】そして、紫外光にて半導体ウェハの画像を
撮像する際は、紫外光レーザ光源３８を点灯させ、当該
紫外光レーザ光源３８からの紫外光を、紫外光用光学系
３９及び紫外光用対物レンズ４０を介して半導体ウェハ
にあてて、半導体ウェハを照明する。そして、紫外光に
より照明された半導体ウェハの像を紫外光用対物レンズ
４０により拡大し、その拡大像を紫外光用ＣＣＤカメラ
３３により撮像する。

【００５８】ここで、紫外光用ＣＣＤカメラ３３は、外
部ユニット５に配された画像処理用コンピュータ３０
に、画像取込インターフェース３０ｃを介して接続され
ている。そして、紫外光用ＣＣＤカメラ３３により撮像
された半導体ウェハの画像は、画像取込インターフェー
ス３０ｃを介して画像処理用コンピュータ３０に取り込
まれる。

【００５９】また、上述のように紫外光にて半導体ウェ
ハの画像を撮像する際は、紫外光用オートフォーカス制
御部４１により、自動焦点位置合わせを行う。すなわ
ち、紫外光用オートフォーカス制御部４１により、紫外
光用対物レンズ４０と半導体ウェハの間隔が紫外光用対
物レンズ４０の焦点距離に一致しているか否かを検出
し、一致していない場合には、紫外光用対物レンズ４０
又はＺステージ１７を動かして、半導体ウェハの検査対
象面が紫外光用対物レンズ４０の焦点面に一致するよう
にする。

【００６０】ここで、紫外光用オートフォーカス制御部
４１は、外部ユニット５に配された制御用コンピュータ
３１に、オートフォーカス制御インターフェース３１ｅ
を介して接続されている。そして、紫外光用オートフォ
ーカス制御部４１には、制御用コンピュータ３１からオ
ートフォーカス制御インターフェース３１ｅを介して制
御信号が送られる。紫外光用オートフォーカス制御部４
１による紫外光用対物レンズ４０の自動焦点位置合わせ
は、この制御信号に基づいて行われる。

【００６１】つぎに、上記検査装置１の光学ユニット１
２の光学系について、図５を参照して更に詳細に説明す
る。なお、ここでは、オートフォーカス制御部３７，４
１についての説明は省略し、検査対象の半導体ウェハを
照明する光学系と、検査対象の半導体ウェハを撮像する
光学系とについて説明する。

【００６２】図５に示すように、光学ユニット１２は、
可視光にて半導体ウェハの画像を撮像するための光学系
として、ハロゲンランプ３４と、可視光用光学系３５
と、可視光用対物レンズ３６とを備えている。

【００６３】ハロゲンランプ３４からの可視光は、光フ
ァイバ５０によって可視光用光学系３５へ導かれる。こ
こで、可視光用光学系３５は、２つのレンズ５１，５２
により構成された照明用光学系５３を備えており、光フ
ァイバ５０によって可視光用光学系３５へ導かれた可視
光は、先ず、照明用光学系５３に入射する。そして、光
ファイバによって可視光用光学系３５へ導かれた可視光
は、照明用光学系５３を介してハーフミラー５４に入射
し、ハーフミラー５４によって可視光用対物レンズ３６
へ向けて反射され、可視光用対物レンズ３６を介して半
導体ウェハに入射する。これにより、半導体ウェハが可
視光により照明される。

【００６４】そして、可視光により照明された半導体ウ
ェハの像は、可視光用対物レンズ３６により拡大され、
可視光用ＣＣＤカメラ３２により撮像される。すなわ
ち、可視光により照明された半導体ウェハからの反射光
が、可視光用対物レンズ３６、ハーフミラー５４及び撮
像用レンズ５５を介して可視光用ＣＣＤカメラ３２に入
射し、これにより、半導体ウェハの拡大像が可視光用Ｃ
ＣＤカメラ３２によって撮像される。そして、可視光用
ＣＣＤカメラ３２によって撮像された半導体ウェハの画
像（以下、可視画像と称する。）は、画像処理用コンピ
ュータ３０へと送られる。

【００６５】また、光学ユニット１２は、紫外光にて半
導体ウェハの画像を撮像するための光学系として、紫外
光レーザ光源３８と、紫外光用光学系３９と、紫外光用
対物レンズ４０とを備えている。

【００６６】紫外光レーザ光源３８からの紫外光は、光
ファイバ６０によって紫外光用光学系３９へ導かれる。
ここで、紫外光用光学系３９は、２つのレンズ６１，６
２により構成された照明用光学系６３を備えており、光
ファイバ６０によって紫外光用光学系３９へ導かれた紫
外光は、先ず、照明用光学系６３に入射する。そして、
光ファイバ６０によって紫外光用光学系３９へ導かれた
紫外光は、照明用光学系６３を介してハーフミラー６４
に入射し、ハーフミラー６４によって紫外光用対物レン
ズ４０へ向けて反射され、紫外光用対物レンズ４０を介
して半導体ウェハに入射する。これにより、半導体ウェ
ハが紫外光により照明される。

【００６７】そして、紫外光により照明された半導体ウ
ェハの像は、紫外光用対物レンズ４０により拡大され、
紫外光用ＣＣＤカメラ３３により撮像される。すなわ
ち、紫外光により照明された半導体ウェハからの反射光
が、紫外光用対物レンズ４０、ハーフミラー６４及び撮
像用レンズ６５を介して紫外光用ＣＣＤカメラ３３に入
射し、これにより、半導体ウェハの拡大像が紫外光用Ｃ
ＣＤカメラ３３によって撮像される。そして、紫外光用
ＣＣＤカメラ３３によって撮像された半導体ウェハの画
像（以下、紫外画像と称する。）は、画像処理用コンピ
ュータ３０へと送られる。

【００６８】なお、紫外光用光学系３９は、図６に示す
ように、ハーフミラー６４に代えて偏光ビームスプリッ
タ７０を配置し、偏光ビームスプリッタ７０と紫外光用
対物レンズ４０の間に１／４波長板７１を配置するよう
にしてもよい。このような構成とすることにより、紫外
光レーザをより効率良く使用することができる。

【００６９】以上のような検査装置１では、可視光より
も短波長の光である紫外光により、半導体ウェハの画像
を撮像して検査することができるので、可視光を用いて
欠陥の検出や分類分けを行う場合に比べて、より微細な
欠陥の検出や分類分けを行うことができる。

【００７０】しかも、上記検査装置１では、可視光用の
光学系と紫外光用の光学系とを兼ね備えており、可視光
を用いた低分解能での半導体ウェハの検査と、紫外光を
用いた高分解能での半導体ウェハの検査との両方を行う
ことができる。したがって、上記検査装置１では、可視
光を用いた低分解能での半導体ウェハの検査により、大
きい欠陥の検出や分類分けを行い、且つ、紫外光を用い
た高分解能での半導体ウェハの検査により、小さい欠陥
の検出や分類分けを行うといったことも可能である。

【００７１】なお、上記検査装置１において、紫外光用
対物レンズ４０の開口数ＮＡは、大きい方が好ましく、
例えば０．９以上とする。このように、紫外光用対物レ
ンズ４０として、開口数ＮＡの大きなレンズを用いるこ
とで、より微細な欠陥の検出が可能となる。

【００７２】ところで、半導体ウェハの欠陥が、引っ掻
き傷のように色情報が無く凹凸だけからなる場合、可干
渉性を持たない光では、その欠陥を見ることは殆どでき
ない。これに対して、レーザ光のように可干渉性に優れ
た光を用いた場合には、引っ掻き傷のように色情報が無
く凹凸だけからなる欠陥であっても、凹凸の段差近辺で
光が干渉することにより、当該欠陥をはっきりと見るこ
とができる。そして、上記検査装置１では、紫外光の光
源として紫外域のレーザ光を出射する紫外光レーザ光源
３８を用いている。したがって、上記検査装置１では、
引っ掻き傷のように色情報が無く凹凸だけからなる欠陥
であっても、当該欠陥をはっきりと検出することができ
る。すなわち、上記検査装置１では、ハロゲンランプ３
４からの可視光（インコヒーレント光）では検出が困難
な位相情報を、紫外光レーザ光源３８からの紫外光レー
ザ（コヒーレント光）を用いて、容易に検出することが
できる。

【００７３】つぎに、上記検査装置１で使用される紫外
光レーザ光源３８の構成例について、図７を参照して更
に詳細に説明する。

【００７４】図７に示す紫外光レーザ光源３８は、固体
レーザ光源からのレーザ光に対して波長変換を行うこと
により、紫外線レーザ光を発生させ出射する。そして、
この紫外光レーザ光源３８は、グリーンレーザ光を発生
させるグリーンレーザ光発生部１１１と、グリーンレー
ザ光発生部１１１からのグリーンレーザ光に波長変換を
施して紫外線レーザ光を発生させる紫外線レーザ光発生
部１１２とを備える。

【００７５】グリーンレーザ光発生部１１１では、先
ず、半導体レーザ１１３から波長λ＝８０８ｎｍの高出
力レーザ光が出射される。この高出力レーザ光は、集光
レンズ１１４によって集光された上で、ノンプレーナ・
モノリシックリング型のＮｄ：ＹＡＧレーザ１１５に、
当該Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５を励起させる励起光とし
て入射する。これにより、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５は
励起され、波長λ＝１０６４ｎｍの赤外線レーザ光を発
振する。このとき、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５には、外
部磁場を印加しておく。これにより、Ｎｄ：ＹＡＧレー
ザ１１５は一方向のみに縦単一モードで発振する。この
ような発振の原理は、例えば米国特許USP4749842に開示
されている。

【００７６】なお、ここでは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１
５として、モノリシックリング型のものを採用してい
る。モノリシックリング型の光共振器は、発振安定性が
高く、T.Kane et.al.Opt Lett Vol. 10 (1985) pp65 に
示されているように、優れた時間コヒーレンス特性を示
す。また、このＮｄ：ＹＡＧレーザ１１５において、共
振器内の光路は、非同一面となるようになされているこ
とが好ましい。共振器内の光路を非同一面とすることに
より、赤外線レーザ光の発振をより安定なものとするこ
とができる。

【００７７】Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５から出射された
赤外線レーザ光は、モードマッチングレンズ１１６を介
して、モノリシックリング型のＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７
に入射する。そして、波長λ＝１０６４ｎｍの赤外線レ
ーザ光が入射されたＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７は、波長λ
＝５３２ｎｍの第二高調波を発生させる。ここで、Ｍｇ
Ｏ：ＬＮ結晶１１７は、波長λ＝１０６４ｎｍの赤外線
レーザ光に対して光共振器を構成するようにしておく。
光共振器内部での高いパワー密度を利用すれば、高効率
な波長変換を連続波で実現できる。具体的には、赤外線
レーザ光の波長と、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７の内部にお
ける共振波長とを一致させて光共振器を構成することに
より、６５％程度の高効率にて第二高調波を発生させる
ことができる。

【００７８】そして、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７での第二
高調波発生により、波長λ＝１０６４ｎｍの赤外線レー
ザ光に対して波長変換が施されてなる波長λ＝５３２ｎ
ｍのグリーンレーザ光は、光反射ミラー１１８によって
反射され、レンズ１１９によって所定のビーム径に整形
された上で、グリーンレーザ光発生部１１１から出射さ
れる。

【００７９】以上のような構成を有するグリーンレーザ
光発生部１１１では、時間コヒーレンス特性に優れたグ
リーンレーザ光を、非常に高効率にて発生させることが
できる。なお、上記グリーンレーザ光発生部１１１にお
いて、半導体レーザ１１３から１Ｗのレーザ光を出射す
るようにした場合には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５によ
り５００ｍＷ程度の赤外線レーザ光が発生し、ＭｇＯ：
ＬＮ結晶１１７により２００ｍＷ程度のグリーンレーザ
光が発生する。このように、上記グリーンレーザ光発生
部１１１は非常に効率が良い。しかも、半導体レーザ１
１３の電気効率は、ガスレーザ等に比べて遥かに高く、
およそ３０％程度である。したがって、制御回路等での
消費電力を含めたとしても、グリーンレーザ光発生部１
１１での消費電力は非常に少なくて済む。

【００８０】以上のようにグリーンレーザ光発生部１１
１によって生成されたグリーンレーザ光は、紫外線レー
ザ光発生部１１２に入射する。紫外線レーザ光発生部１
１２では、非線形光学素子であるβ−ＢａＢ₂Ｏ₄（以
下、ＢＢＯと称する。）１２１を用いて、グリーンレー
ザ光の第二高調波を発生させることで、波長λ＝２６６
ｎｍの紫外線レーザ光を発生させる。すなわち、紫外線
レーザ光発生部１１２では、グリーンレーザ光を基本波
とし、ＢＢＯ１２１によって第二高調波として紫外線レ
ーザ光を発生させる。

【００８１】ＢＢＯ１２１は、波長λ＝１９０ｎｍの遠
紫外域まで光を透過し、レーザダメージにも強く、複屈
折が大きいため、広い波長範囲で第二高調波発生が可能
であり、遠紫外域における第二高調波発生用素子として
非常に好適である。しかし、ＢＢＯ１２１で波長λ＝２
６６ｎｍの第二高調波を発生させるときには角度位相整
合が必要であり、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７のように温度
位相整合ができないため、グリーンレーザ光発生部１１
１のようにモノリシックリング型の結晶を用いて第二高
調波を発生させるようなことは困難である。そこで、紫
外線レーザ光発生部１１２では、４つの独立したミラー
１２２，１２３，１２４，１２５を備えたリング型の光
共振器１２６を用い、外部共振型にて第二高調波発生を
行う。

【００８２】紫外線レーザ光発生部１１２に入射した基
本波（すなわちグリーンレーザ光）は、位相変調器１２
７及びモードマッチングレンズ１１８を介して、光共振
器１２６に入射する。ここで、光共振器１２６は、第１
乃至第４のミラー１２２，１２３，１２４，１２５によ
って構成されており、第１のミラー１２２と第２のミラ
ー１２３との間にＢＢＯ１２１が配される。

【００８３】そして、基本波は、第１のミラー１２２を
介して光共振器１２６の中に導入される。このとき、基
本波の一部は、第１のミラー１２２によって反射され、
更にミラー１２９によって光検出器１３０に向けて反射
され、当該光検出器１３０によって検出される。一方、
第１のミラー１２２を透過して光共振器１２６の内部に
導入された光は、先ず、ＢＢＯ１２１を介して第２のミ
ラー１２３に向かい、次に、第２のミラー１２３によっ
て第３のミラー１２４へ向けて反射され、次に、第３の
ミラー１２４によって第４のミラー１２５へ向けて反射
され、次に、第４のミラー１２５によって第１のミラー
１２２へ向けて反射され、その後、第１のミラー１２２
によって反射されて、再びＢＢＯ１２１を介して第２の
ミラー１２３に向かう。

【００８４】上記光共振器１２６の第１のミラー１２２
によって反射された基本波は、上述したように、光検出
器１３０によって検出される。そして、光共振器１２６
の第１のミラー１２２によって反射された基本波を光検
出器１３０で検出することにより得られた検出信号は、
制御回路１３１に送られる。また、上記紫外線レーザ光
発生部１１２において、位相変調器１２７は、位相変調
器駆動回路１２８からの変調信号により、光共振器１２
６に入射する基本波を位相変調する。そして、制御回路
１３１は、上記検出信号を上記変調信号で同期検波する
ことにより、光共振器１２６の光路位相差の誤差信号を
検出し、当該誤差信号に基づいて、光共振器１２６の共
振器長が常に共振条件を満たすように、電磁アクチュエ
ータ１３２を駆動して、第３のミラー１２４の位置を連
続的に精密に制御する。

【００８５】以上のようにして第３のミラー１２４の位
置を連続的に精密に制御することで、光共振器１２６が
独立した複数のミラー１２２，１２３，１２４，１２５
から構成されていても、当該光共振器１２６の共振器長
を、光の波長の数１００分の１という非常に高い精度で
制御することができる。そして、このように光共振器１
２６の共振器長を精密に制御して、共振条件を常に満た
すようにすることで、ＢＢＯ１２１による第二高調波発
生をより効率良く行うことが可能となる。

【００８６】また、上記光共振器１２６では、共振器ロ
スを低減するため、ＢＢＯ１２１に反射防止膜を施して
おく。また、共振器ロスを低減するため、光共振器１２
６を構成する第２乃至第４のミラー１２３，１２４，１
２５として、反射率９９．９％程度の高反射率ミラーを
用いる。ＢＢＯ１２１に反射防止膜を施し、且つ、第２
乃至第４のミラー１２３，１２４，１２５として反射率
９９．９％程度の高反射率ミラーを用いることで、光共
振器１２６の共振器ロスを０．５％程度以下に抑えるこ
とができる。

【００８７】以上のような構成を有する紫外線レーザ光
発生部１１２では、時間コヒーレンス特性に優れた紫外
線レーザ光を、非常に高効率にて発生させることができ
る。実際に、グリーンレーザ光発生部１１１から紫外線
レーザ光発生部１１２に入射されるグリーンレーザ光の
出力を２００ｍＷとして、紫外線レーザ光発生部１１２
により紫外線レーザ光を発生させたところ、５０ｍＷ程
度の紫外線レーザ光が得られることが確認された。

【００８８】なお、紫外光はフォトンエネルギーが高い
ため、光共振器内に配したＢＢＯでの第二高調波発生に
より紫外線レーザ光を発生させるようにすると、光共振
器を構成するミラーやＢＢＯなどを劣化させてしまう恐
れがある。そのため、従来、光共振器内に配したＢＢＯ
での第二高調波発生により紫外線レーザ光を発生させる
ようにした光源は、寿命が短く信頼性が低いという問題
があり、計測装置用の光源として実用化することは難し
かった。

【００８９】しかしながら、本発明者は、ＢＢＯ結晶育
成の改善、ＢＢＯに施す反射防止膜の改善、ＢＢＯに入
射する光のスポットサイズの最適化、光共振器内の洗浄
及び雰囲気の最適化などを図ることにより、図７に示し
たように光共振器１２６の内部に配したＢＢＯ１２１で
第二高調波発生を行うようにしても、十分な信頼性及び
寿命が得られることを確認した。具体的には、上述のよ
うな改善及び最適化を図ることにより、１００ｍＷの紫
外線レーザ光を発生させた場合に、１０００時間以上安
定に動作することが確認され、また、３０ｍＷの紫外線
レーザ光を発生させた場合に、５０００時間以上安定に
動作することが確認された。これらの結果から、例え
ば、２０ｍＷの紫外線レーザ光を発生させたときの寿命
は、１００００時間程度にも達すると推定される。これ
だけの寿命があれば、実質的にメンテナンスフリーの光
源として取り扱うことができ、検査装置用の光源として
も十分に実用化が可能である。

【００９０】以上のように紫外線レーザ光発生部１１２
によって生成された紫外線レーザ光は、コリメータレン
ズ１３３により平行光とされ、アナモルフィックプリズ
ムペアー１３４によりビーム整形された上で、紫外光レ
ーザ光源１３８から出射される。なお、アナモルフィッ
クプリズムペアー１３４は、紫外光レーザ光源１３８か
ら出射される紫外線レーザ光のスポット形状が、ほぼ円
形のビームとなるようにビーム整形を行う。光共振器１
２６から出射された紫外線レーザ光は、ＢＢＯ１２１の
複屈折によるウォークオフ効果により楕円ビームとなっ
ている。そこで、この紫外光レーザ光源３８では、アナ
モルフィックプリズムペアー１３４によって、スポット
形状がほぼ円形のビームとなるようにビーム整形した上
で、紫外線レーザ光を出射するようにしている。

【００９１】以上のような紫外光レーザ光源３８は、固
体レーザ光源（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５）からのレー
ザ光に対して、非線形光学素子（ＭｇＯ：ＬＮ結晶１１
７，ＢＢＯ１２１）を用いた第二高調波発生による波長
変換を２段階にわたって行うことにより、紫外線レーザ
光を発生させるようにしている。すなわち、この紫外光
レーザ光源１３８は、固体素子だけで紫外線レーザ光を
発生させる全固体紫外光レーザ光源１３８となってい
る。

【００９２】このように固体素子だけで紫外光レーザ光
源１３８を構成することで、小型、高効率、低消費電
力、高安定、高ビーム品質の光源を実現することができ
る。しかも、上記紫外光レーザ光源１３８では、時間コ
ヒーレンス特性に優れた紫外線レーザ光が得られる。

【００９３】なお、紫外線レーザ光を発振するレーザ光
源としては、例えば、エキシマレーザやアルゴンレーザ
等のガスレーザもあるが、これらのガスレーザは、装置
が大型であり、しかも効率が悪く消費電力が高いという
問題がある。例えば、波長３５１ｎｍで発振するアルゴ
ンレーザの場合、通常、その効率は０．００１％以下で
ある。これに比べると、全て固体素子から構成されてい
る上記紫外光レーザ光源３８は、遥かに高い効率が得ら
れ、しかも、装置を非常に小型にすることができる。

【００９４】更に、アルゴンレーザの場合には、大量の
冷却水が必要という問題もある。冷却水を循環させると
振動が生じてしまうため、大量の冷却水が必要なアルゴ
ンレーザは、微細構造の検査には不適当である。しか
も、アルゴンレーザは発振波長安定性が悪いという問題
もある。また、エキシマレーザの場合には、危険物であ
る弗化物ガスの供給が必要となるという問題もある。更
に、エキシマレーザはピークパワーの高いパルス発振を
するので、半導体ウェハの画像を撮像して検査を行う検
査装置１の光源としては不適当である。

【００９５】これに対して、上記紫外光レーザ光源３８
では、固体レーザ光源からのレーザ光に対して波長変換
を行うことにより紫外線レーザ光を発生させるようにす
ることで、エキシマレーザやアルゴンレーザ等のガスレ
ーザを用いたときの問題点を全て解決している。

【００９６】つぎに、上記検査装置１で半導体ウェハを
検査するときの手順について、図８乃至図１１のフロー
チャートを参照して説明する。なお、図８乃至図１１の
フローチャートでは、検査対象の半導体ウェハが検査用
ステージ１１に設置された状態以降の処理の手順を示し
ている。また、ここでは、半導体ウェハ上に同様なデバ
イスパターンが多数形成されているものとし、欠陥の検
出や分類分けは、欠陥がある領域の画像（欠陥画像）
と、その他の領域の画像（参照画像）とを撮像し、それ
らを比較することで行うものとする。

【００９７】まず、図８のフローチャートに従って半導
体ウェハの検査を行うときの手順について説明する。な
お、図８に示すフローチャートは、半導体ウェハ上の欠
陥の位置が予め分かっている場合に、その欠陥を上記検
査装置１により検査して分類分けを行うときの手順の一
例を示している。

【００９８】この場合は、先ず、ステップＳ１−１に示
すように、制御用コンピュータ３１に欠陥位置座標ファ
イルを読み込む。ここで、欠陥位置座標ファイルは、半
導体ウェハ上の欠陥の位置に関する情報が記述されたフ
ァイルであり、欠陥検出装置等により、半導体ウェハ上
の欠陥の位置を予め計測して作成しておく。そして、こ
こでは、その欠陥位置座標ファイルを制御用コンピュー
タ３１に読み込む。

【００９９】次に、ステップＳ１−２において、制御用
コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ
１５を駆動させ、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置
座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの検査対
象領域が可視光用対物レンズ３６の視野内に入るように
する。

【０１００】次に、ステップＳ１−３において、制御用
コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制御
部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦点
位置合わせを行う。

【０１０１】次に、ステップＳ１−４において、可視光
用ＣＣＤカメラ３２により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される可視画像は、欠陥位置座
標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわ
ち、欠陥があるとされる領域の画像（以下、欠陥画像と
称する。）である。

【０１０２】次に、ステップＳ１−５において、制御用
コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ
１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動さ
せ、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３６
の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半導
体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体ウ
ェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様な
デバイスパターンが形成されている領域である。

【０１０３】次に、ステップＳ１−６において、制御用
コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制御
部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦点
位置合わせを行う。

【０１０４】次に、ステップＳ１−７において、可視光
用ＣＣＤカメラ３２により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される可視画像は、半導体ウェ
ハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデ
バイスパターンが形成されている領域の画像（以下、参
照画像と称する。）である。

【０１０５】次に、ステップＳ１−８において、画像処
理用コンピュータ３０により、ステップＳ１−４で取り
込んだ欠陥画像と、ステップＳ１−７で取り込んだ参照
画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。そし
て、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ１−９へ進
み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ１−
１１へ進む。

【０１０６】ステップＳ１−９では、画像処理用コンピ
ュータ３０により、検出された欠陥が何であるかを調べ
て分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた場
合には、ステップＳ１−１０へ進み、欠陥の分類分けが
できなかった場合には、ステップＳ１−１１へ進む。

【０１０７】ステップＳ１−１０では、欠陥の分類結果
を保存する。ここで、欠陥の分類結果は、例えば、画像
処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ３１に接
続された記憶装置に保存する。なお、欠陥の分類結果
は、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１にネットワークを介して接続された他のコンピュー
タに転送して保存するようにしてもよい。

【０１０８】ステップＳ１−１０での処理が完了した
ら、半導体ウェハの欠陥の分類分けが完了したこととな
るので、これで処理を終了する。ただし、半導体ウェハ
上に複数の欠陥がある場合には、ステップＳ１−２へ戻
って、他の欠陥の検出及び分類分けを行うようにしても
よい。

【０１０９】一方、ステップＳ１−８で欠陥検出ができ
なかった場合や、ステップＳ１−９で欠陥の分類分けが
できなかった場合には、ステップＳ１−１１以降へ進
み、紫外光を用いて高分解能での撮像を行って欠陥の検
出や分類分けを行う。

【０１１０】その場合は、先ず、ステップＳ１−１１に
おいて、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４
及びＹステージ１５を駆動させ、欠陥位置座標ファイル
が示す欠陥位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体
ウェハの検査対象領域が紫外光用対物レンズ４０の視野
内に入るようにする。

【０１１１】次に、ステップＳ１−１２において、制御
用コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制
御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦
点位置合わせを行う。

【０１１２】次に、ステップＳ１−１３において、紫外
光用ＣＣＤカメラ３３により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、欠陥位置座
標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち
欠陥画像である。また、ここでの欠陥画像の撮像は、可
視光よりも短波長の光である紫外光を用いて、可視光を
用いた場合の撮像よりも高分解能にて行う。

【０１１３】次に、ステップＳ１−１４において、制御
用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステー
ジ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動
させ、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ４
０の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半
導体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体
ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様
なデバイスパターンが形成されている領域である。

【０１１４】次に、ステップＳ１−１５において、制御
用コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制
御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦
点位置合わせを行う。

【０１１５】次に、ステップＳ１−１６において、紫外
光用ＣＣＤカメラ３３により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、半導体ウェ
ハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデ
バイスパターンが形成されている領域の画像、すなわち
参照画像である。また、ここでの参照画像の撮像は、可
視光よりも短波長の光である紫外光を用いて、可視光を
用いた場合よりも高分解能にて行う。

【０１１６】次に、ステップＳ１−１７において、画像
処理用コンピュータ３０により、ステップＳ１−１３で
取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ１−１６で取り込ん
だ参照画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。
そして、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ１−１
８へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップ
Ｓ１−１９へ進む。

【０１１７】ステップＳ１−１８では、画像処理用コン
ピュータ３０により、検出された欠陥が何であるかを調
べて分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた
場合には、ステップＳ１−１０へ進み、上述したよう
に、欠陥の分類結果を保存する。一方、欠陥の分類分け
ができなかった場合には、ステップＳ１−１９へ進む。

【０１１８】ステップＳ１−１９では、欠陥の分類分け
ができなかったことを示す情報を保存する。ここで、欠
陥の分類分けができなかったことを示す情報は、例え
ば、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１に接続された記憶装置に保存する。なお、この情報
は、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１にネットワークを介して接続された他のコンピュー
タに転送して保存するようにしてもよい。

【０１１９】以上のような手順により、先ず、可視光用
ＣＣＤカメラ３２により撮像された画像を処理して解析
することで低分解能にて半導体ウェハの検査を行い、可
視光での欠陥の検出や分類分けができなかった場合に、
次に、紫外光用ＣＣＤカメラ３３により撮像された画像
を処理して解析することで高分解能にて半導体ウェハの
検査を行う。このようにすることで、可視光だけを用い
て欠陥の検出や分類分けを行う場合に比べて、より微細
な欠陥の検出や分類分けを行うことができる。

【０１２０】ただし、可視光を用いて低分解能にて撮像
した方が、一度に撮像できる領域が広いので、欠陥が十
分に大きい場合には、可視光を用いて低分解能にて半導
体ウェハの検査を行った方が効率が良い。したがって、
最初から紫外光を用いて欠陥の検査や分類分けを行うの
ではなく、上述のように、最初に可視光を用いて欠陥の
検査や分類分けを行うようにすることで、より効率良く
半導体ウェハの検査を行うことができる。

【０１２１】つぎに、図９のフローチャートに従って半
導体ウェハの検査を行うときの手順について説明する。
なお、図９に示すフローチャートは、半導体ウェハ上の
欠陥の位置及び大きさが予め分かっている場合に、その
欠陥を上記検査装置１により検査して分類分けを行うと
きの手順の一例を示している。

【０１２２】この場合は、先ず、ステップＳ２−１に示
すように、制御用コンピュータ３１に欠陥位置座標及び
欠陥サイズのファイルを読み込む。ここで、欠陥位置座
標及び欠陥サイズのファイルは、半導体ウェハ上の欠陥
の位置に関する情報と、当該欠陥の大きさに関する情報
とが記述されたファイルであり、欠陥検出装置等によ
り、半導体ウェハ上の欠陥の位置や大きさを予め計測し
て作成しておく。そして、ここでは、そのファイルを制
御用コンピュータ３１に読み込む。

【０１２３】次に、ステップＳ２−２において、ステッ
プＳ２−１で読み込んだファイルに基づいて、検査対象
の欠陥の大きさを判別し、所定の大きさよりも大きい場
合には、ステップＳ２−３へ進み、所定の大きさよりも
小さい場合には、ステップＳ２−１２へ進む。

【０１２４】なお、欠陥の大きさの判別は、例えば、紫
外光を用いて撮像するときの分解能を基準として行う。
具体的には例えば、検査対象の欠陥の直径をＡとし、紫
外光レーザ光源３８から出射される紫外光の波長をλと
し、紫外光用対物レンズ４０の開口数をＮＡとしたとき
に、Ａ≧２×λ／ＮＡの場合には、ステップＳ２−３へ
進み、Ａ＜２×λ／ＮＡの場合には、ステップＳ２−１
２へ進むようにする。

【０１２５】ここで、例えば、λ＝０．２６６μｍ、Ｎ
Ａ＝０．９のときは、Ａ＝０．６μｍとなる。この大き
さは、可視光のスポットサイズに相当する。したがっ
て、この大きさは、可視光を用いて欠陥検査を行うとき
の限界に相当する。換言すれば、この大きさ以下の欠陥
については、可視光での欠陥検出では欠陥検出率が大幅
に低下する。一方、このような欠陥の大きさは、紫外光
を用いて欠陥検査を行うときには十分な大きさである。
したがって、欠陥サイズを２×λ／ＮＡ近傍で場合分け
することは非常に好ましい。このように欠陥サイズを２
×λ／ＮＡ近傍で場合分けすることは、本発明者が多く
の実験に基づいて見いだした結果であり、このように場
合分けを行うことで、大きいサイズの欠陥から小さいサ
イズの欠陥にわたって、効率良くほぼ漏れなく欠陥の検
査を行うことができる。

【０１２６】ステップＳ２−３では、制御用コンピュー
タ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５を駆動
させ、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置座標へ半導
体ウェハを移動させ、半導体ウェハの検査対象領域が可
視光用対物レンズ３６の視野内に入るようにする。

【０１２７】次に、ステップＳ２−４において、制御用
コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制御
部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦点
位置合わせを行う。

【０１２８】次に、ステップＳ２−５において、可視光
用ＣＣＤカメラ３２により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される可視画像は、欠陥位置座
標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち
欠陥画像である。

【０１２９】次に、ステップＳ２−６において、制御用
コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ
１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動さ
せ、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３６
の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半導
体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体ウ
ェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様な
デバイスパターンが形成されている領域である。

【０１３０】次に、ステップＳ２−７において、制御用
コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制御
部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦点
位置合わせを行う。

【０１３１】次に、ステップＳ２−８において、可視光
用ＣＣＤカメラ３２により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される可視画像は、半導体ウェ
ハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデ
バイスパターンが形成されている領域の画像、すなわち
参照画像である。

【０１３２】次に、ステップＳ２−９において、画像処
理用コンピュータ３０により、ステップＳ２−５で取り
込んだ欠陥画像と、ステップＳ２−８で取り込んだ参照
画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。そし
て、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ２−１０へ
進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ２
−１２へ進む。

【０１３３】ステップＳ２−１０では、画像処理用コン
ピュータ３０により、検出された欠陥が何であるかを調
べて分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた
場合には、ステップＳ２−１１へ進み、欠陥の分類分け
ができなかった場合には、ステップＳ２−１２へ進む。

【０１３４】ステップＳ２−１１では、欠陥の分類結果
を保存する。ここで、欠陥の分類結果は、例えば、画像
処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ３１に接
続された記憶装置に保存する。なお、欠陥の分類結果
は、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１にネットワークを介して接続された他のコンピュー
タに転送して保存するようにしてもよい。

【０１３５】ステップＳ２−１１での処理が完了した
ら、半導体ウェハの欠陥の分類分けが完了したこととな
るので、これで処理を終了する。ただし、半導体ウェハ
上に複数の欠陥がある場合には、ステップＳ２−２へ戻
って、他の欠陥の検出及び分類分けを行うようにしても
よい。

【０１３６】一方、ステップＳ２−２で欠陥が所定の大
きさよりも小さいと判定された場合、ステップＳ２−９
で欠陥検出ができなかった場合、並びに、ステップＳ２
−１０で欠陥の分類分けができなかった場合には、ステ
ップＳ２−１２以降へ進み、紫外光を用いて高分解能で
の撮像を行って欠陥の検出や分類分けを行う。

【０１３７】その場合は、先ず、ステップＳ２−１２に
おいて、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４
及びＹステージ１５を駆動させ、欠陥位置座標ファイル
が示す欠陥位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体
ウェハの検査対象領域が紫外光用対物レンズ４０の視野
内に入るようにする。

【０１３８】次に、ステップＳ２−１３において、制御
用コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制
御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦
点位置合わせを行う。

【０１３９】次に、ステップＳ２−１４において、紫外
光用ＣＣＤカメラ３３により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、欠陥位置座
標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち
欠陥画像である。また、ここでの欠陥画像の撮像は、可
視光よりも短波長の光である紫外光を用いて、可視光を
用いた場合の撮像よりも高分解能にて行う。

【０１４０】次に、ステップＳ２−１５において、制御
用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステー
ジ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動
させ、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ４
０の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半
導体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体
ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様
なデバイスパターンが形成されている領域である。

【０１４１】次に、ステップＳ２−１６において、制御
用コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制
御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦
点位置合わせを行う。

【０１４２】次に、ステップＳ２−１７において、紫外
光用ＣＣＤカメラ３３により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、半導体ウェ
ハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデ
バイスパターンが形成されている領域の画像、すなわち
参照画像である。また、ここでの参照画像の撮像は、可
視光よりも短波長の光である紫外光を用いて、可視光を
用いた場合よりも高分解能にて行う。

【０１４３】次に、ステップＳ２−１８において、画像
処理用コンピュータ３０により、ステップＳ２−１４で
取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ２−１７で取り込ん
だ参照画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。
そして、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ２−１
９へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップ
Ｓ２−２０へ進む。

【０１４４】ステップＳ２−１９では、画像処理用コン
ピュータ３０により、検出された欠陥が何であるかを調
べて分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた
場合には、ステップＳ２−１１へ進み、上述したよう
に、欠陥の分類結果を保存する。一方、欠陥の分類分け
ができなかった場合には、ステップＳ２−２０へ進む。

【０１４５】ステップＳ２−２０では、欠陥の分類分け
ができなかったことを示す情報を保存する。ここで、欠
陥の分類分けができなかったことを示す情報は、例え
ば、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１に接続された記憶装置に保存する。なお、この情報
は、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１にネットワークを介して接続された他のコンピュー
タに転送して保存するようにしてもよい。

【０１４６】以上のように、欠陥の大きさが分かってい
る場合には、小さい欠陥については、可視光を用いての
低分解能での検査を行わずに、最初から紫外光を用いて
の高分解能での検査を行うようにすることで、より効率
良く検査を行うことができる。

【０１４７】つぎに、図１０のフローチャートに従って
半導体ウェハの検査を行うときの手順について説明す
る。なお、図１０に示すフローチャートは、半導体ウェ
ハ上の欠陥の位置が予め分かっている場合に、その欠陥
を上記検査装置１により検査して分類分けを行うときの
手順の一例を示している。

【０１４８】この場合は、先ず、ステップＳ３−１に示
すように、制御用コンピュータ３１に欠陥位置座標ファ
イルを読み込む。ここで、欠陥位置座標ファイルは、半
導体ウェハ上の欠陥の位置情報が記述されたファイルで
あり、欠陥検出装置等により、半導体ウェハ上の欠陥の
位置を予め計測して作成しておく。そして、ここでは、
その欠陥位置座標ファイルを制御用コンピュータ３１に
読み込む。

【０１４９】次に、ステップＳ３−２において、制御用
コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ
１５を駆動させ、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置
座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの検査対
象領域が紫外光用対物レンズ４０の視野内に入るように
する。

【０１５０】次に、ステップＳ３−３において、制御用
コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制御
部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦点
位置合わせを行う。

【０１５１】次に、ステップＳ３−４において、紫外光
用ＣＣＤカメラ３３により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、欠陥位置座
標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち
欠陥画像である。

【０１５２】次に、ステップＳ３−５において、制御用
コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ
１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動さ
せ、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ４０
の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半導
体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体ウ
ェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様な
デバイスパターンが形成されている領域である。

【０１５３】次に、ステップＳ３−６において、制御用
コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制御
部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦点
位置合わせを行う。

【０１５４】次に、ステップＳ３−７において、紫外光
用ＣＣＤカメラ３３により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、半導体ウェ
ハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデ
バイスパターンが形成されている領域の画像、すなわち
参照画像である。

【０１５５】次に、ステップＳ３−８において、画像処
理用コンピュータ３０により、ステップＳ３−４で取り
込んだ欠陥画像と、ステップＳ３−７で取り込んだ参照
画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。そし
て、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ３−９へ進
み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ３−
１１へ進む。

【０１５６】ステップＳ３−９では、画像処理用コンピ
ュータ３０により、検出された欠陥が何であるかを調べ
て分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた場
合には、ステップＳ３−１０へ進み、欠陥の分類分けが
できなかった場合には、ステップＳ３−１１へ進む。

【０１５７】ステップＳ３−１０では、欠陥の分類結果
を保存する。ここで、欠陥の分類結果は、例えば、画像
処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ３１に接
続された記憶装置に保存する。なお、欠陥の分類結果
は、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１にネットワークを介して接続された他のコンピュー
タに転送して保存するようにしてもよい。

【０１５８】ステップＳ３−１０での処理が完了した
ら、半導体ウェハの欠陥の分類分けが完了したこととな
るので、これで処理を終了する。ただし、半導体ウェハ
上に複数の欠陥がある場合には、ステップＳ３−２へ戻
って、他の欠陥の検出及び分類分けを行うようにしても
よい。

【０１５９】一方、ステップＳ３−８で欠陥検出ができ
なかった場合や、ステップＳ３−９で欠陥の分類分けが
できなかった場合には、ステップＳ３−１１以降へ進
み、可視光を用いて低分解能での撮像を行って欠陥の検
出や分類分けを行う。

【０１６０】その場合は、先ず、ステップＳ３−１１に
おいて、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４
及びＹステージ１５を駆動させ、欠陥位置座標ファイル
が示す欠陥位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体
ウェハの検査対象領域が可視光用対物レンズ３６の視野
内に入るようにする。

【０１６１】次に、ステップＳ３−１２において、制御
用コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制
御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦
点位置合わせを行う。

【０１６２】次に、ステップＳ３−１３において、可視
光用ＣＣＤカメラ３２により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される可視画像は、欠陥位置座
標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち
欠陥画像である。また、ここでの欠陥画像の撮像は、紫
外光よりも長波長の光である可視光を用いて、紫外光を
用いた場合の撮像よりも低分解能にて行う。

【０１６３】次に、ステップＳ３−１４において、制御
用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステー
ジ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動
させ、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３
６の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半
導体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体
ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様
なデバイスパターンが形成されている領域である。

【０１６４】次に、ステップＳ３−１５において、制御
用コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制
御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦
点位置合わせを行う。

【０１６５】次に、ステップＳ３−１６において、可視
光用ＣＣＤカメラ３２により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される可視画像は、半導体ウェ
ハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデ
バイスパターンが形成されている領域の画像、すなわち
参照画像である。また、ここでの参照画像の撮像は、紫
外光よりも長波長の光である可視光を用いて、紫外光を
用いた場合よりも低分解能にて行う。

【０１６６】次に、ステップＳ３−１７において、画像
処理用コンピュータ３０により、ステップＳ３−１３で
取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ３−１６で取り込ん
だ参照画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。
そして、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ３−１
８へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップ
Ｓ３−１９へ進む。

【０１６７】ステップＳ３−１８では、画像処理用コン
ピュータ３０により、検出された欠陥が何であるかを調
べて分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた
場合には、ステップＳ３−１０へ進み、上述したよう
に、欠陥の分類結果を保存する。一方、欠陥の分類分け
ができなかった場合には、ステップＳ３−１９へ進む。

【０１６８】ステップＳ３−１９では、欠陥の分類分け
ができなかったことを示す情報を保存する。ここで、欠
陥の分類分けができなかったことを示す情報は、例え
ば、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１に接続された記憶装置に保存する。なお、この情報
は、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１にネットワークを介して接続された他のコンピュー
タに転送して保存するようにしてもよい。

【０１６９】以上のような手順により、先ず、紫外光用
ＣＣＤカメラ３３により撮像された画像を処理して解析
することで高分解能にて半導体ウェハの検査を行い、紫
外光での欠陥の検出や分類分けができなかった場合に、
次に、可視光用ＣＣＤカメラ３２により撮像された画像
を処理して解析することで低分解能にて半導体ウェハの
検査を行う。このようにすることで、可視光だけを用い
て欠陥の検出や分類分けを行う場合に比べて、より微細
な欠陥の検出や分類分けを行うことができる。

【０１７０】つぎに、図１１のフローチャートに従って
半導体ウェハの検査を行うときの手順について説明す
る。なお、図１１に示すフローチャートは、半導体ウェ
ハ上の欠陥の位置及び大きさが予め分かっている場合
に、その欠陥を上記検査装置１により検査して分類分け
を行うときの手順の一例を示している。

【０１７１】この場合は、先ず、ステップＳ４−１に示
すように、制御用コンピュータ３１に欠陥位置座標ファ
イルを読み込む。ここで、欠陥位置座標ファイルは、半
導体ウェハ上の欠陥の位置に関する情報が記述されたフ
ァイルであり、欠陥検出装置等により、半導体ウェハ上
の欠陥の位置を予め計測して作成しておく。そして、こ
こでは、その欠陥位置座標ファイルを制御用コンピュー
タ３１に読み込む。

【０１７２】次に、ステップＳ４−２において、制御用
コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ
１５を駆動させ、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置
座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの検査対
象領域が紫外光用対物レンズ４０の視野内に入るように
する。

【０１７３】次に、ステップＳ４−３において、制御用
コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制御
部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦点
位置合わせを行う。

【０１７４】次に、ステップＳ４−４において、紫外光
用ＣＣＤカメラ３３により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、欠陥位置座
標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち
欠陥画像である。

【０１７５】次に、ステップＳ４−５において、制御用
コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ
１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動さ
せ、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ４０
の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半導
体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体ウ
ェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様な
デバイスパターンが形成されている領域である。

【０１７６】次に、ステップＳ４−６において、制御用
コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制御
部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦点
位置合わせを行う。

【０１７７】次に、ステップＳ４−７において、紫外光
用ＣＣＤカメラ３３により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、半導体ウェ
ハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデ
バイスパターンが形成されている領域の画像、すなわち
参照画像である。

【０１７８】次に、ステップＳ４−８において、画像処
理用コンピュータ３０により、ステップＳ４−４で取り
込んだ欠陥画像と、ステップＳ４−７で取り込んだ参照
画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。そし
て、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ４−９へ進
み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ４−
１２へ進む。

【０１７９】ステップＳ４−９では、ステップＳ４−８
で検出した欠陥の大きさを判別し、当該欠陥が所定の大
きさよりも大きい場合には、ステップＳ４−１２へ進
み、所定の大きさよりも小さい場合には、ステップＳ４
−１０へ進む。

【０１８０】なお、欠陥の大きさの判別は、例えば、紫
外光を用いて撮像するときの分解能を基準として行う。
具体的には例えば、検査対象の欠陥の直径をＡとし、紫
外光レーザ光源３８から出射される紫外光の波長をλと
し、紫外光用対物レンズ４０の開口数をＮＡとしたとき
に、Ａ≧２×λ／ＮＡの場合には、ステップＳ４−１２
へ進み、Ａ＜２×λ／ＮＡの場合には、ステップＳ４−
１０へ進むようにする。

【０１８１】ここで、例えば、λ＝０．２６６μｍ、Ｎ
Ａ＝０．９のときは、Ａ＝０．６μｍとなる。この大き
さは、可視光のスポットサイズに相当する。したがっ
て、この大きさは、可視光を用いて欠陥検査を行うとき
の限界に相当する。換言すれば、この大きさ以下の欠陥
については、可視光での欠陥検出では欠陥検出率が大幅
に低下する。一方、このような欠陥の大きさは、紫外光
を用いて欠陥検査を行うときには十分な大きさである。
したがって、欠陥サイズを２×λ／ＮＡ近傍で場合分け
することは非常に好ましい。このように欠陥サイズを２
×λ／ＮＡ近傍で場合分けすることは、本発明者が多く
の実験に基づいて見いだした結果であり、このように場
合分けを行うことで、大きいサイズの欠陥から小さいサ
イズの欠陥にわたって、効率良くほぼ漏れなく欠陥の検
査を行うことができる。

【０１８２】ステップＳ４−１０では、画像処理用コン
ピュータ３０により、検出された欠陥が何であるかを調
べて分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた
場合には、ステップＳ４−１１へ進み、欠陥の分類分け
ができなかった場合には、ステップＳ４−１２へ進む。

【０１８３】ステップＳ４−１１では、欠陥の分類結果
を保存する。ここで、欠陥の分類結果は、例えば、画像
処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ３１に接
続された記憶装置に保存する。なお、欠陥の分類結果
は、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１にネットワークを介して接続された他のコンピュー
タに転送して保存するようにしてもよい。

【０１８４】ステップＳ４−１１での処理が完了した
ら、半導体ウェハの欠陥の分類分けが完了したこととな
るので、これで処理を終了する。ただし、半導体ウェハ
上に複数の欠陥がある場合には、ステップＳ４−２へ戻
って、他の欠陥の検出及び分類分けを行うようにしても
よい。

【０１８５】一方、ステップＳ４−８で欠陥検出ができ
なかった場合、ステップＳ４−９で欠陥が所定の大きさ
よりも大きいと判定された場合、並びに、ステップＳ４
−１０で欠陥の分類分けができなかった場合には、ステ
ップＳ４−１２以降へ進み、可視光を用いて低分解能で
の撮像を行って欠陥の検出や分類分けを行う。

【０１８６】その場合は、先ず、ステップＳ４−１２に
おいて、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４
及びＹステージ１５を駆動させ、欠陥位置座標ファイル
が示す欠陥位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体
ウェハの検査対象領域が可視光用対物レンズ３６の視野
内に入るようにする。

【０１８７】次に、ステップＳ４−１３において、制御
用コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制
御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦
点位置合わせを行う。

【０１８８】次に、ステップＳ４−１４において、可視
光用ＣＣＤカメラ３２により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される可視画像は、欠陥位置座
標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち
欠陥画像である。また、ここでの欠陥画像の撮像は、紫
外光よりも長波長の光である可視光を用いて、紫外光を
用いた場合の撮像よりも低分解能にて行う。

【０１８９】次に、ステップＳ４−１５において、制御
用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステー
ジ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動
させ、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３
６の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半
導体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体
ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様
なデバイスパターンが形成されている領域である。

【０１９０】次に、ステップＳ４−１６において、制御
用コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制
御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦
点位置合わせを行う。

【０１９１】次に、ステップＳ４−１７において、可視
光用ＣＣＤカメラ３２により半導体ウェハの画像を撮像
し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ３０に
送る。なお、ここで撮像される可視画像は、半導体ウェ
ハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデ
バイスパターンが形成されている領域の画像、すなわち
参照画像である。また、ここでの参照画像の撮像は、紫
外光よりも長波長の光である可視光を用いて、紫外光を
用いた場合よりも低分解能にて行う。

【０１９２】次に、ステップＳ４−１８において、画像
処理用コンピュータ３０により、ステップＳ４−１４で
取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ４−１７で取り込ん
だ参照画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。
そして、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ４−１
９へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップ
Ｓ４−２０へ進む。

【０１９３】ステップＳ４−１９では、画像処理用コン
ピュータ３０により、検出された欠陥が何であるかを調
べて分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた
場合には、ステップＳ４−１１へ進み、上述したよう
に、欠陥の分類結果を保存する。一方、欠陥の分類分け
ができなかった場合には、ステップＳ４−２０へ進む。

【０１９４】ステップＳ４−２０では、欠陥の分類分け
ができなかったことを示す情報を保存する。ここで、欠
陥の分類分けができなかったことを示す情報は、例え
ば、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１に接続された記憶装置に保存する。なお、この情報
は、画像処理用コンピュータ３０や制御用コンピュータ
３１にネットワークを介して接続された他のコンピュー
タに転送して保存するようにしてもよい。

【０１９５】以上のような手順により、先ず、紫外光用
ＣＣＤカメラ３３により撮像された画像を処理して解析
することで高分解能にて半導体ウェハの検査を行い、紫
外光での欠陥の検出や分類分けができなかった場合や、
検出された欠陥が所定の大きさよりも大きい場合に、次
に、可視光用ＣＣＤカメラ３２により撮像された画像を
処理して解析することで低分解能にて半導体ウェハの検
査を行う。このようにすることで、可視光だけを用いて
欠陥の検出や分類分けを行う場合に比べて、より微細な
欠陥の検出や分類分けを行うことができる。更に、紫外
線を用いて検出された欠陥が大きい場合には、改めて欠
陥の検出や分類分けを可視光を用いて行うようにしてい
るので、比較的に大きい欠陥についても、分類分けを精
度良く行うことができる。

【０１９６】ところで、上記検査装置１では、ＣＣＤカ
メラ３２，３３によって撮像された参照画像及び欠陥画
像から欠陥を検出するようにしている。このように参照
画像及び欠陥画像から欠陥を検出する手法について、図
１２を参照して説明する。

【０１９７】図１２（ａ）は、検査対象領域におけるデ
バイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されて
いる参照領域の画像、すなわち参照画像の一例を示して
いる。また、図１２（ｂ）は、欠陥があるとされる検査
対象領域の画像、すなわち欠陥画像の一例を示してい
る。

【０１９８】このような参照画像及び欠陥画像から欠陥
を検出する際は、参照画像から色情報や濃淡情報などに
基づいて、図１２（ｃ）に示すようにデバイスパターン
を抽出する。また、参照画像と欠陥画像から差の画像を
求め、差の大きな部分を図１２（ｄ）に示すように欠陥
として抽出する。

【０１９９】そして、図１２（ｆ）に示すように、図１
２（ｃ）に示したデバイスパターン抽出結果の画像と、
図１２（ｄ）に示した欠陥抽出結果の画像とを重ね合わ
せた画像を得て、欠陥がデバイスパターンに存在する割
合などを、欠陥に関する特徴量として抽出する。

【０２００】上記検査装置１では、以上のような手法に
より、ＣＣＤカメラ３２，３３によって撮像された参照
画像及び欠陥画像を画像処理用コンピュータ３０で処理
し解析することで欠陥を検出し、半導体ウェハの検査を
行う。

【０２０１】なお、以上の説明では、本発明を適用した
検査装置１を、半導体ウェハの欠陥が何であるかを調べ
るために用いるものとしてきた。しかし、本発明に係る
検査装置１の用途は、半導体ウェハの欠陥識別以外の用
途にも使用可能である。すなわち、本発明に係る検査装
置１は、例えば、半導体ウェハ上に形成したデバイスパ
ターンが、所望するパターン通りに適切な形状に形成さ
れているか否かを検査するのに用いることもできる。更
に、本発明に係る検査装置１の用途は、半導体ウェハの
検査に限定されるものでもなく、本発明に係る検査装置
１は、微細パターンの検査に対して広く適用可能であ
り、例えば、微細なパターンが形成されたフラットパネ
ルディスプレイの検査などにも有効である。

【０２０２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る検査装置では、非常に短波長の光である紫外光により
被検査物の画像を撮像して検査するので、可視光を用い
て検査を行うような場合に比べて、より微細なデバイス
パターンの検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した検査装置の外観を示す図であ
る。

【図２】図１に示した検査装置のクリーンユニットの内
部構造を示す図であり、クリーンユニットの内部を図１
の矢印Ａ１方向から見た正面図である。

【図３】図１に示した検査装置のクリーンユニットの内
部構造を示す図であり、クリーンユニットの内部を図１
の矢印Ａ２方向から見た平面図である。

【図４】図１に示した検査装置の構成を示すブロック図
である。

【図５】図１に示した検査装置の光学ユニットの光学系
の一構成例を示す図である。

【図６】図１に示した検査装置の光学ユニットの光学系
の他の構成例を示す図である。

【図７】図１に示した検査装置で用いられる紫外光レー
ザ光源の一構成例を示す図である。

【図８】本発明を適用した検査装置で半導体ウェハの検
査を行うときの手順の一例を示すフローチャートであ
る。

【図９】本発明を適用した検査装置で半導体ウェハの検
査を行うときの手順の他の例を示すフローチャートであ
る。

【図１０】本発明を適用した検査装置で半導体ウェハの
検査を行うときの手順の他の例を示すフローチャートで
ある。

【図１１】本発明を適用した検査装置で半導体ウェハの
検査を行うときの手順の他の例を示すフローチャートで
ある。

【図１２】参照画像と欠陥画像とから欠陥を検出の手法
を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 検査装置、 ２ クリーンユニット、 ３ クリー
ンエアーユニット、４ 密閉式の容器、 ５ 外部ユニ
ット、 ６，７ 表示装置、 ８ 入力装置、 ９ 支
持台、 １０ 除振台、 １１ 検査用ステージ、 １
２ 光学ユニット、 １３ タイヤ、 １４ Ｘステー
ジ、 １５ Ｙステージ、 １６ θステージ、 １７
Ｚステージ、 １８ 吸着プレート、 １９ 支持部
材、２０ エレベータ、 ２１ 搬送用ロボット、 ２
２ アライナ、 ３０ 画像処理用コンピュータ、 ３
１ 制御用コンピュータ、 ３２ 可視光用ＣＣＤカメ
ラ、 ３３ 紫外光用ＣＣＤカメラ、 ３４ ハロゲン
ランプ、 ３５ 可視光用光学系、 ３６ 可視光用対
物レンズ、 ３７ 可視光用オートフォーカス制御部、
３８ 紫外光レーザ光源、 ３９ 紫外光用光学系、
４０ 紫外光用対物レンズ、 ４１ 紫外光用オート
フォーカス制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 AA61 BB02 CC19 DD03 DD14 FF02 FF42 GG02 GG04 GG22 GG24 HH04 HH13 HH15 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 LL00 LL05 LL12 NN02 NN05 NN06 NN20 PP11 PP12 PP13 QQ23 QQ24 QQ25 QQ26 RR01 SS03 SS04 SS13 TT01 TT02 2G051 AA51 AB01 AB07 BA05 BA10 BA20 BB11 BB17 CA03 CA04 CB01 CB02 DA03 DA08 EA11 EA12 EB01 EC01 2G086 EE12 4M106 AA01 BA04 BA05 BA07 CA39 DB04 DB07 DB08 DB30 DJ02 DJ04 DJ05 DJ06 DJ07 DJ11 DJ18 DJ23 DJ24 DJ40

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物を支持するとともに当該被検査
   物を所定の検査対象位置へと移動させる被検査物支持手
   段と、 上記被検査物支持手段によって支持された被検査物を紫
   外光により照明する紫外光照明手段と、 上記紫外光照明手段により照明された被検査物からの反
   射光又は透過光を検出して被検査物の画像を撮像する紫
   外光撮像手段と、 上記紫外光撮像手段により撮像された画像を処理する画
   像処理手段とを備え、 上記紫外光撮像手段により撮像された画像を、上記画像
   処理手段により処理し解析することで、被検査物を検査
   することを特徴とする検査装置。
2. 【請求項２】 上記被検査物支持手段によって支持され
   た被検査物を可視光により照明する可視光照明手段と、 上記可視光照明手段により照明された被検査物からの反
   射光又は透過光を検出して被検査物の画像を撮像する可
   視光撮像手段とを備え、 上記可視光撮像手段により撮像された画像を、上記画像
   処理手段により処理して解析することで、低分解能にて
   被検査物の検査を行うとともに、 上記紫外光撮像手段により撮像された画像を、上記画像
   処理手段により処理して解析することで、高分解能にて
   被検査物の検査を行うことを特徴とする請求項１記載の
   検査装置。
3. 【請求項３】 上記可視光撮像手段により撮像された画
   像を上記画像処理手段により処理して解析することで、
   低周波成分の検査を行うとともに、上記紫外光撮像手段
   により撮像された画像を上記画像処理手段により処理し
   て解析することで、高周波成分の検査を行い、検査対象
   の空間周波数の帯域を分割して検査を行うことを特徴と
   する請求項２記載の検査装置。
4. 【請求項４】 上記可視光照明手段は、光源としてラン
   プ光源を備え、ランプ光源からのインコヒーレント光に
   よって被検査物を照明し、 上記紫外光照明手段は、光源としてレーザ光源を備え、
   レーザ光源からのコヒーレント光によって被検査物を照
   明することを特徴とする請求項２記載の検査装置。
5. 【請求項５】 上記紫外光撮像手段により被検査物の異
   なる領域の画像を撮像し、それらの画像を上記画像処理
   手段により比較することで被検査物を検査することを特
   徴とする請求項１記載の検査装置。
6. 【請求項６】 所定の容器に入れられて搬送された被検
   査物を容器から取り出して上記被検査物支持手段上に設
   置する被検査物設置手段と、 防塵機能を有し内部環境をクリーンに保つクリーンユニ
   ットとを備え、 少なくとも上記被検査物支持手段及び上記被検査物設置
   手段が上記クリーンユニットの内部に配されていること
   を特徴とする請求項１記載の検査装置。
7. 【請求項７】 上記紫外光照射手段は、光源として紫外
   光レーザ光源を備え、当該紫外光レーザ光源から出射さ
   れた紫外光レーザにより被検査物を照明することを特徴
   とする請求項１記載の検査装置。
8. 【請求項８】 上記紫外光レーザ光源は、波長が３５５
   ｎｍ以下の紫外光レーザを出射することを特徴とする請
   求項７記載の検査装置。
9. 【請求項９】 上記紫外光レーザ光源は、固体レーザか
   らなることを特徴とする請求項７記載の検査装置。
10. 【請求項１０】 上記被検査物は、所定のデバイスパタ
    ーンが形成されてなる半導体ウェハであることを特徴と
    する請求項１記載の検査装置。