JP2001118898A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査物を所定の検査位置に精度良く位置決
めし、非常に微細な欠陥も適切に検査することを可能に
する。 【解決手段】 エレベータ２２と、プリアライナ２４
と、搬送用ロボット２３とが略直線上に並び、エレベー
タ２２と搬送用ロボット２３との間の距離Ｌ１と、プリ
アライナ２４と搬送用ロボット２３との間の距離Ｌ２と
が略等しくなるようにする。また、搬送用ロボット２３
から見て、エレベータ２２とプリアライナ２４とが並ぶ
方向と略直交する方向に、検査用ステージ１４が位置す
るようにする。これにより、搬送用ロボット２３による
半導体ウェハの搬送を極めて正確に行うことができ、半
導体ウェハを検査用ステージ１４上の所定の検査位置に
正確に位置決めして、非常に微細な欠陥の検査も適切に
行うことが可能となる。

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
ターンが形成された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】ところで、検査対象で
ある半導体ウェハの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】半導体ウェハに生じた欠陥を微細なものま
で適切に調べるには、検査装置は、短波長の光である紫
外光を照明光として用い、この紫外光により照明された
半導体ウェハの像を撮像して検査することが有効であ
る。但し、このように紫外光を用いて非常に微細な欠陥
を適切に調べるには、被検査物である半導体ウェハを所
定の検査位置に精度良く位置決めする必要がある。

【０００７】本発明は、以上のような実情に鑑みて創案
されたものであり、被検査物を所定の検査位置に精度良
く位置決めし、非常に微細な欠陥も適切に検査すること
ができる検査装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る検査装置
は、上記目的を達成すべく創案されたものであって、内
部環境がクリーンに保たれるクリーンボックスと、この
クリーンボックス内に配設された検査用ステージと、被
検査物をクリーンボックスの内部に移送する移送手段
と、この移送手段によりクリーンボックスの内部に移送
された被検査物を検査用ステージ上に設置する前にその
位相出し及びセンター出しを行う調整手段と、移送手段
によりクリーンボックスの内部に移送された被検査物を
調整手段へと搬送すると共に、調整手段により位相出し
及びセンター出しが行われた被検査物を検査用ステージ
へと搬送する搬送手段とを備えている。

【０００９】そして、この検査装置は、移送手段と調整
手段と搬送手段とが、クリーンボックス内において略直
線上に並ぶように配設され、移送手段と搬送手段との間
の距離と、調整手段と搬送手段との間の距離が略等しく
されていると共に、搬送手段から見て、移送手段と調整
手段とが並ぶ方向と略直交する方向に、検査用ステージ
が配設されていることを特徴としている。

【００１０】この検査装置では、移送手段や調整手段、
搬送手段、検査用ステージの各部の配置が以上のように
設定されていることにより、搬送手段が被検査物を調整
手段や検査用ステージへと搬送する動作を極めて正確に
行うことができる。したがって、この検査装置では、被
検査物を検査用ステージ上の所定の検査位置に正確に位
置決めし、非常に微細な欠陥も適切に検査することがで
きる。

【００１１】また、本発明に係る検査装置は、上記目的
を達成すべく創案されたものであって、被検査物を支持
すると共にこの被検査物を所定の検査対象位置へと移動
させる検査用ステージと、この検査用ステージに支持さ
れた被検査物に対して照明光を照射する照明手段と、こ
の照明手段からの照明光により照明された被検査物の像
を拡大する対物レンズと、この対物レンズにより拡大さ
れた被検査物の像を撮像する撮像手段と、対物レンズを
保持する保持手段と、対物レンズと保持手段との間に設
けられたスペーサ部材とを備えることを特徴としてい
る。

【００１２】この検査装置によれば、対物レンズと保持
手段との間に設けられたスペーサ部材によって、検査用
ステージに支持された被検査物と対物レンズとの間の距
離を大まかに調整し、検査用ステージの移動によりこれ
らの間の距離を更に精密に調整するといったことが可能
である。したがって、この検査装置では、検査用ステー
ジの移動手段として、例えばピエゾ素子のように、移動
量が小さいが移動量の精密な制御が可能なものを用いる
ことができ、検査用ステージに支持された被検査物の高
さ位置を精度良く位置決めして、非常に微細な欠陥も適
切に検査することができる。

【００１３】

【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。

【００１４】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
成された半導体ウェハの検査を行うためのものであり、
半導体ウェハに形成されたデバイスパターンに欠陥が発
見された場合に、その欠陥が何であるかを調べて分類分
けを行うものである。

【００１５】図１に示すように、この検査装置１は、半
導体ウェハの検査を行う環境をクリーンに保つためのク
リーンユニット２を備えている。このクリーンユニット
２は、ステンレス鋼板等が折り曲げ加工され、中空の箱
状に形成されてなるクリーンボックス３と、このクリー
ンボックス３の上部に一体に設けられたクリーンエアユ
ニット４とを備えている。

【００１６】クリーンボックス３には、所定の箇所に窓
部３ａが設けられており、検査者がこの窓部３ａからク
リーンボックス３の内部を視認できるようになされてい
る。

【００１７】クリーンエアユニット４は、クリーンボッ
クス３内に清浄な空気を供給するためのものであり、ク
リーンボックス３の上部の異なる位置にそれぞれ配設さ
れた２つの送風機５ａ，５ｂと、これら送風機５ａ，５
ｂとクリーンボックス３との間に配設された図示しない
エアフィルタとを備えている。エアフィルタは、例え
ば、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate
Air Filter）やＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetrat
ion Air Filter)等の高性能エアフィルタである。そし
て、このクリーンエアユニット４は、送風機５ａ，５ｂ
により送風される空気中の塵埃等を高性能エアフィルタ
によって除去し、清浄な空気として、クリーンボックス
３の内部に供給するようになされている。

【００１８】本発明を適用した検査装置１では、このク
リーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給
される清浄な空気の風量を、２つの送風機５ａ，５ｂ毎
に個別に制御することによって、クリーンボックス３内
の気流を適切にコントロールすることができるようにな
されている。なお、ここでは、クリーンエアユニット４
が２つの送風機５ａ，５ｂを備える例を説明するが、送
風機の数はクリーンボックス３の大きさや形状に合わせ
て決定すればよく、３つ以上の送風機を備える構成とさ
れていてもよい。この場合には、クリーンエアユニット
４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の
風量が、各送風機毎に個別に制御されることになる。

【００１９】クリーンボックス３は、支持脚６によって
床板上に支持されており、その下端部が開放された構造
となっている。そして、クリーンエアユニット４からク
リーンボックス３内に供給された空気は、主にこのクリ
ーンボックス３の下端部からクリーンボックス３の外部
に排出されるようになされている。また、クリーンボッ
クス３の側面部には、所定の箇所に開口領域が設けられ
ており、クリーンエアユニット４からクリーンボックス
３内に供給された空気が、このクリーンボックス３の側
面部に設けられた開口領域からも外部に排出されるよう
になされている。

【００２０】クリーンユニット２は、以上のように、ク
リーンボックス３内にクリーンエアユニット４からの清
浄な空気を常時供給し、クリーンボックス３内を気流と
なって循環した空気をクリーンボックス３の外部に排出
させる。これによって、クリーンボックス３内にて発生
した塵埃等をこの空気と共にクリーンボックス３の外部
に排出させ、クリーンボックス３の内部環境を、例えば
クラス１程度の非常に高いクリーン度に保つようにして
いる。

【００２１】また、クリーンボックス３は、外部から塵
埃等を含んだ空気が内部に進入する事を防止するため
に、内部の気圧が常に陽圧に保たれている。

【００２２】そして、この検査装置１は、図２に示すよ
うに、クリーンボックス３の内部に装置本体１０が収容
され、クリーンボックス３の中で、この装置本体１０に
よって、所定のデバイスパターンが形成された半導体ウ
ェハの検査が行われるようになされている。 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７
に入れて搬送され、この容器７を介して、クリーンボッ
クス３の内部に移送される。なお、図２は、クリーンボ
ックス３の内部を図１中矢印Ａ１方向から見た様子を示
している。

【００２３】容器７は、底部７ａと、この底部７ａに固
定されたカセット７ｂと、底部７ａに着脱可能に係合さ
れてカセット７ｂを覆うカバー７ｃとを有している。被
検査物となる半導体ウェハは、複数枚が所定間隔を存し
て重ね合わされるようにカセット７ｂに装着され、底部
７ａとカバー７ｃとで密閉される。

【００２４】そして、半導体ウェハの検査を行う際は、
先ず、半導体ウェハが入れられた容器７がクリーンボッ
クス３の所定の位置に設けられた容器設置スペース８に
設置される。この容器設置スペース８には、後述するエ
レベータ２２の昇降台２２ａ上面がクリーンボックス３
の外部に臨むように配されており、容器７は、その底部
７ａがこのエレベータ２２の昇降台２２ａ上に位置する
ように、容器設置スペース８に設置される。

【００２５】容器７が容器設置スペース８に設置される
と、容器７の底部７ａとカバー７ｃとの係合が解除され
る。そして、エレベータ２０の昇降台２０ａが図２中矢
印Ｂ方向に下降操作されることによって、容器７の底部
７ａ及びカセット７ｂが、カバー７ｃから分離してクリ
ーンボックス３の内部に移動する。これにより、被検査
物である半導体ウェハが、外気に晒されることなくクリ
ーンボックス３の内部に移送されることになる。

【００２６】半導体ウェハがクリーンボックス３内に移
送されると、後述する搬送用ロボット２３により、検査
対象の半導体ウェハがカセット７ｂから取り出されて検
査が行われる。

【００２７】検査装置１は、以上のように、高いクリー
ン度に保たれたクリーンボックス３の内部で半導体ウェ
ハの検査を行うようにしているので、検査時に半導体ウ
ェハに塵埃等が付着して適切な検査が阻害されるといっ
た不都合を有効に回避することができる。しかも、被検
査物となる半導体ウェハを密閉式の容器７に入れて搬送
し、この容器７を介して半導体ウェハをクリーンボック
ス３の内部に移送するようにしているので、クリーンボ
ックス３の内部と容器７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
着を有効に防止することができる。

【００２８】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７と
クリーンボックス３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７として
は、いわゆるＳＭＩＦ−ＰＯＤが用いられる。

【００２９】また、この検査装置１は、図１に示すよう
に、装置本体１０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５０を備えている。この外部ユニッ
ト５０は、クリーンボックス３の外部に設置されてい
る。この外部ユニット５０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５１や、検査時の各
種条件等を表示するための表示装置５２、装置本体１０
への指示入力等を行うための入力装置５３等も配されて
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５０に配された表示装置５１，５２を見なが
ら、外部ユニット５０に配された入力装置５３から必要
な指示を入力して半導体ウェハの検査を行う。

【００３０】次に、クリーンボックス３の内部に配設さ
れた装置本体１０について、詳細に説明する。

【００３１】装置本体１０は、図２に示すように、支持
台１１を備えている。この支持台１１は、装置本体１０
の各機構を支持するための台である。この支持台１１の
底部には支持脚１２が取り付けられており、支持台１１
及び支持台１１上に設けられた各機構は、この支持脚１
２によってクリーンボックス３とは独立に床板上に支持
される構造となっている。この検査装置１では、装置本
体１０の各機構が、クリーンボックス３とは完全に独立
したかたちで床板上に支持されることにより、クリーン
ボックス３に生じた振動が装置本体１０に伝わらないよ
うになされている。

【００３２】支持台１１上には、除振台１３を介して、
被検査物となる半導体ウェハが載置される検査用ステー
ジ１４が設けられている。

【００３３】除振台１３は、床からの振動や、検査用ス
テージ１４を移動操作した際に生じる振動等を抑制する
ためのものであり、検査用ステージ１４が設置される石
定盤１３ａと、この石定盤１３ａを支える複数の可動脚
部１３ｂとを備えている。そして、この除振台１３は、
振動が生じたときにその振動を検知して可動脚部１３ｂ
を駆動し、石定盤１３ａ及びこの石定盤１３ａ上に設置
された検査用ステージ１４の振動を速やかに打ち消すよ
うにしている。

【００３４】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、僅か
な振動でも検査の障害となる場合がある。特に、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。そこで、この検
査装置１では、除振台１３上に検査用ステージ１４を設
置することによって、検査用ステージ１４に僅かな振動
が生じた場合であっても、この振動を速やかに打ち消
し、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させるようにしている。

【００３５】なお、除振台１３上に検査用ステージ１４
を安定的に設置するには、除振台１３の重心がある程度
低い位置にあることが望ましい。そこで、この検査装置
１においては、石定盤１３ａの下端部に切り欠き部１３
ｃを設け、可動脚部１３ｂがこの切り欠き部１３ｃにて
石定盤１３ａを支えるようにして、除振台１３の重心を
下げるようにしている。

【００３６】なお、検査用ステージ１４を移動操作した
際に生じる振動等は、事前にある程度予測することがで
きる。このような振動を事前に予測して除振台１３を動
作させるようにすれば、検査用ステージ１４に生じる振
動を未然に防止することが可能である。したがって、検
査装置１は、検査用ステージ１４を移動操作した際に生
じる振動等を事前に予測して除振台１３を動作させるよ
うになされていることが望ましい。

【００３７】検査用ステージ１４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１４は、被検査物となる半導体ウェハを支持
するとともに、この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。

【００３８】具体的には、検査用ステージ１４は、除振
台１３上に設置されたＸステージ１５と、Ｘステージ１
５上に設置されたＹステージ１６と、Ｙステージ１６上
に設置されたθステージ１７と、θステージ１７上に設
置されたＺステージ１８と、Ｚステージ１８上に設置さ
れた吸着プレート１９とを備えている。

【００３９】Ｘステージ１５及びＹステージ１６は、水
平方向に移動するステージであり、Ｘステージ１５とＹ
ステージ１６とで、被検査物となる半導体ウェハを互い
に直交する方向に移動させ、検査対象のデバイスパター
ンを所定の検査位置へと導くようにしている。

【００４０】θステージ１７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１７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。

【００４１】Ｚステージ１８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１８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。

【００４２】吸着プレート１９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１９上に載置され、この吸着プレート１８により
吸着されて、不要な動きが抑制される。

【００４３】また、除振台１２上には、検査用ステージ
１４上に位置するように支持部材２０によって支持され
た光学ユニット２１が配されている。この光学ユニット
２１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２１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。

【００４４】ここで、検査装置１の光学ユニット２１に
ついて、図３を参照して説明する。

【００４５】この光学ユニット２１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（charge-coupled device）カメラ３０と、ハロ
ゲンランプ３２と、可視光用光学系３３と、可視光用対
物レンズ３４と、可視光用オートフォーカス制御部３５
とを備えている。また、この光学ユニット２１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３１と、紫外光レーザ光源３
６と、紫外光用光学系３７と、紫外光用対物レンズ３８
と、紫外光用オートフォーカス制御部３９とを備えてい
る。なお、ここでは、オートフォーカス制御部３５，３
９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。

【００４６】ハロゲンランプ３２からの可視光は、光フ
ァイバ４０によって可視光用光学系３３へと導かれる。
可視光用光学系３３へと導かれた可視光は、先ず、２つ
のレンズ４１，４２を透過してハーフミラー４３に入射
する。そして、ハーフミラー４３に入射した可視光は、
ハーフミラー４３によって可視光用対物レンズ３４へ向
けて反射され、可視光用対物レンズ３４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。

【００４７】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３４により拡大され、
ハーフミラー４３及び撮像用レンズ４４を透過して、可
視光用ＣＣＤカメラ３０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３４、ハーフミラー４３及び撮像用
レンズ４４を介して可視光用ＣＣＤカメラ３０に入射
し、これにより、半導体ウェハの拡大像が可視光用ＣＣ
Ｄカメラ３０によって撮像される。そして、可視光用Ｃ
ＣＤカメラ３０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６０へと送られる。

【００４８】なお、この検査装置１の光学ユニット２１
では、可視光により照明された半導体ウェハの像をデバ
イスパターンの形状や大きさに応じた最適な倍率で拡大
して撮像できるように、図４に示すように、可視光用対
物レンズ３４として、互いに倍率の異なる複数の対物レ
ンズ３４ａ，３４ｂ，３４ｃが備えられている。これら
複数の対物レンズ３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、光学ユニ
ット２１のカバー２１ａに回転可能に取り付けられたホ
ルダ７０に一体に保持されており、ホルダ７０が回転操
作されることによって、そのうちの一つがハーフミラー
４３により反射された可視光の光軸上に選択的に配置さ
れるようになされている。

【００４９】一方、紫外光レーザ光源３６からの紫外光
は、光ファイバ４５によって紫外光用光学系３７へ導か
れる。紫外光用光学系３７へと導かれた紫外光は、先
ず、２つのレンズ４６，４７を透過してハーフミラー４
８に入射する。そして、ハーフミラー４８に入射した可
視光は、ハーフミラー４８によって紫外光用対物レンズ
３８へ向けて反射され、紫外光用対物レンズ３８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。

【００５０】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３８により拡大され、
ハーフミラー４８及び撮像用レンズ４９を透過して、紫
外光用ＣＣＤカメラ３１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３８、ハーフミラー４８及び撮像用
レンズ４９を介して紫外光用ＣＣＤカメラ３１に入射
し、これにより、半導体ウェハの拡大像が紫外光用ＣＣ
Ｄカメラ３１によって撮像される。そして、紫外光用Ｃ
ＣＤカメラ３１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６０へと送られる。

【００５１】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。

【００５２】しかも、この検査装置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、この検査装置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。

【００５３】なお、この検査装置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。

【００５４】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
３６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
２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３６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。

【００５５】ところで、この検査装置１においては、上
述したように、紫外光を用いて非常に微細な欠陥を検査
するようにしているので、被検査物である半導体ウェハ
の検査面の高さ位置を精度良く位置決めする必要があ
る。そこで、この検査装置１では、半導体ウェハが設置
される検査用ステージ１４の鉛直方向に移動するステー
ジであるＺステージ１８に、移動量を精密に制御するこ
とが可能なピエゾ素子を用いている。

【００５６】しかしながら、ピエゾ素子を用いてＺステ
ージ１８を構成した場合、鉛直方向の移動量を精密に制
御できる一方で、その移動量の幅、すなわち、ストロー
クが短くなり、例えば、半導体ウェハが設置される面を
鉛直方向に０．２ｍｍ程度しか移動させることができな
くなるという問題がある。そして、このようにＺステー
ジ１８のストロークが短いと、例えば、検査装置１０の
組立誤差や半導体ウェハの厚みの誤差等により、検査用
ステージ１４上に設置された半導体ウェハと可視光用対
物レンズ３４或いは紫外光用対物レンズ３８との間の距
離が所望の値から大きくずれたときには、Ｚステージ１
８の移動のみでこれらの間の距離の調整を行うことがで
きない場合がある。

【００５７】そこで、この検査装置１では、図４に示す
ように、可視光用対物レンズ３４（３４ａ，３４ｂ，３
４ｃ）とこれらを保持するホルダ７０との間にスペーサ
７１を設けることによって、検査用ステージ１４上に設
置された半導体ウェハと可視光用対物レンズ３４との間
の距離の大まかな調整を機械的に行えるようにしてい
る。また、この検査装置１では、図４に示すように、紫
外光用対物レンズ３８とこれを保持するホルダ７２との
間にスペーサ７３を設けることによって、検査用ステー
ジ１４上に設置された半導体ウェハと紫外光用対物レン
ズ３８との間の距離の大まかな調整を機械的に行えるよ
うにしている。

【００５８】検査装置１は、以上のように、スペーサ７
１，７３によって、検査用ステージ１４上に設置された
半導体ウェハと可視光用対物レンズ３４或いは紫外光用
対物レンズ３８との間の距離を、所望の値からＺステー
ジ１８のストロークの範囲内にまで調整し、更に精密な
調整をＺステージ１８の移動により行うことによって、
検査用ステージ１４上に設置された半導体ウェハの高さ
位置を精度良く位置決めして、半導体ウェハの検査を適
切に行うことができる。

【００５９】検査用ステージ１４や光学ユニット２１を
支持する支持台１１上には、更に、図２及び図５に示す
ように、被検査物となる半導体ウェハが装着されたカセ
ット７ｂを容器７から取り出してクリーンボックス３内
に移動させるエレベータ２２が設けられている。さら
に、支持台１１上には、図５に示すように、半導体ウェ
ハを搬送するための搬送用ロボット２３と、半導体ウェ
ハを検査用ステージ１４上に載置する前にそのセンター
出しと位相出しとを行うプリアライナ２４とが設けられ
ている。なお、図５は装置本体１０を上側から見た様子
を模式的に示す平面図である。

【００６０】エレベータ２２は、上昇及び下降動作され
る昇降台２２ａを有しており、容器７がクリーンボック
ス３の容器設置スペース８に設置されて容器７の底部７
ａとカバー７ｃとの係合が解除されたときに、昇降台２
２ａが下降操作されることによって、容器７の底部７ａ
及びこれに固定されたカセット７ｂをクリーンボックス
３の内部に移動させる。

【００６１】搬送用ロボット２３は、先端部に吸着機構
２３ａが設けられた操作アーム２３ｂを有しており、こ
の操作アーム２３ｂを移動操作して、その先端部に設け
られた吸着機構２３ａにより半導体ウェハを吸着し、ク
リーンボックス３内における半導体ウェハの搬送を行う
ようになされている。

【００６２】プリアライナ２４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
しを行うものである。検査装置１は、半導体ウェハを検
査用ステージ１４上に載置する前に、プリアライナ２４
によってその位相出し等を行うことにより、検査の効率
を向上させるようになされている。

【００６３】半導体ウェハを検査用ステージ１４上に設
置する際は、先ず、エレベータ２２により容器７の底部
７ａ及びカセット７ｂがクリーンボックス３の内部に移
動される。そして、カセット７ｂに装着された複数枚の
半導体ウェハの中から検査対象の半導体ウェハが選択さ
れ、選択された半導体ウェハが搬送用ロボット２３によ
りカセット７ｂから取り出される。

【００６４】カセット７ｂから取り出された半導体ウェ
ハは、搬送用ロボット２３によりプリアライナ２４へと
搬送される。プリアライナ２４へ搬送された半導体ウェ
ハは、このプリアライナ２４によって位相出しやセンタ
ー出しが行われる。そして、位相出しやセンター出しが
行われた半導体ウェハが、搬送用ロボット２３により検
査用ステージ１４へと搬送され、吸着プレート１９上に
載置されて検査が行われる。

【００６５】検査対象の半導体ウェハが検査用ステージ
１４へと搬送されると、搬送用ロボット２３によって次
に検査する半導体ウェハがカセット７ｂから取り出さ
れ、プリアライナ２４へと搬送される。そして、先に検
査用ステージ１４へと搬送された半導体ウェハの検査が
行われている間に、次に検査する半導体ウェハの位相出
しやセンター出しが行われる。そして、先に検査用ステ
ージ１４へと搬送された半導体ウェハの検査が終了する
と、次に検査する半導体ウェハが検査用ステージ１４へ
と速やかに搬送される。

【００６６】検査装置１は、以上のように、検査対象の
半導体ウェハを検査用ステージ１４へ搬送する前に、予
めプリアライナ２４により位相出しやセンター出しを行
っておくことにより、検査用ステージ１４による半導体
ウェハの位置決めに要する時間を短縮することができ
る。また、検査装置１は、先に検査用ステージ１４へと
搬送された半導体ウェハの検査が行われている時間を利
用して、次に検査する半導体ウェハをカセット７ｂから
取り出し、プリアライナ２４による位相出しやセンター
出しを行うことにより、全体での時間の短縮を図ること
ができ、効率よく検査を行うことができる。

【００６７】ところで、この検査装置１において、エレ
ベータ２２と、搬送用ロボット２３と、プリアライナ２
４とは、図５に示すように、それぞれが直線上に並ぶよ
うに支持台１１上に設置されている。そして、エレベー
タ２２と搬送用ロボット２３との間の距離Ｌ１と、搬送
用ロボット２３とプリアライナ２４との間の距離Ｌ２と
が略等しい距離となるように、それぞれの設置位置が決
定されている。さらに、搬送用ロボット２３から見て、
エレベータ２２やプリアライナ２４が並ぶ方向と略直交
する方向に、検査用ステージ１４が位置するような配置
とされている。

【００６８】検査装置１は、各機構が以上のような配置
とされていることにより、被検査物である半導体ウェハ
の搬送を迅速且つ正確に行うことができる。

【００６９】すなわち、この検査装置１では、エレベー
タ２２と搬送用ロボット２３との間の距離Ｌ１と、搬送
用ロボット２３とプリアライナ２４との間の距離Ｌ２と
が略等しい距離となっているので、搬送用ロボット２３
のアーム２３ｂの長さを変えることなく、カセット７ｂ
から取り出した半導体ウェハをプリアライナ２４に搬送
することがでる。したがって、この検査装置１では、搬
送用ロボット２３のアーム２３ｂの長さを変えたときに
生じる誤差等が問題とならないので、半導体ウェハをプ
リアライナ２４へと搬送する動作を正確に行うことがで
きる。また、エレベータ２２と搬送用ロボット２３とプ
リアライナ２４とが直線上に並んでいるので、搬送用ロ
ボット２３は直線的な動きのみにより、カセット７ｂか
ら取り出した半導体ウェハをプリアライナ２４に搬送す
ることがでる。したがって、この検査装置１では、半導
体ウェハをプリアライナ２４へと搬送する動作を極めて
正確に且つ迅速に行うことができる。

【００７０】さらに、この検査装置１では、搬送用ロボ
ット２３から見て、エレベータ２２やプリアライナ２４
が並ぶ方向と略直交する方向に、検査用ステージ１４が
位置するような配置とされているので、搬送用ロボット
２３が直線的な動きをすることで、半導体ウェハを検査
用ステージ１４へ搬送することができる。したがって、
この検査装置１では、半導体ウェハを検査用ステージ１
４へと搬送する動作を極めて正確に且つ迅速に行うこと
ができる。特に、この検査装置１では、上述したよう
に、紫外光を用いて非常に微細な欠陥の検査を行うた
め、被検査物である半導体ウェハの搬送及び位置決めを
極めて正確に行う必要があるので、以上のような配置が
非常に有効である。

【００７１】次に、上記検査装置１について、図６のブ
ロック図を参照して更に詳細に説明する。

【００７２】図６に示すように、検査装置１の外部ユニ
ット５０には、表示装置５１及び入力装置５３ａが接続
された画像処理用コンピュータ６０と、表示装置５２及
び入力装置５３ｂが接続された制御用コンピュータ６１
とが配されている。なお、前掲した図１では、画像処理
用コンピュータ６０に接続された入力装置５３ａと、制
御用コンピュータ６１に接続された入力装置５３ｂとを
まとめて、入力装５３として図示している。

【００７３】画像処理用コンピュータ６０は、半導体ウ
ェハを検査するときに、光学ユニット２１のＣＣＤカメ
ラ３０，３１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、光学ユニット２１のＣＣＤカメラ３０，３
１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６０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。

【００７４】なお、画像処理用コンピュータ６０に接続
された入力装置５３ａは、ＣＣＤカメラ３０，３１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６０に接続
された表示装置５１は、ＣＣＤカメラ３０，３１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。

【００７５】制御用コンピュータ６１は、半導体ウェハ
を検査するときに、検査用ステージ１４、エレベータ２
２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４、並びに
光学ユニット１２内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２１のＣＣＤカメラ３０，３１により
撮像されるように、制御用コンピュータ６１により、検
査用ステージ１４、エレベータ２２、搬送用ロボット２
３及びプリアライナ２４、並びに光学ユニット２１内の
各機器等を制御する。

【００７６】また、制御用コンピュータ６１は、クリー
ンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂを制御する機能を
有する。すなわち、この検査装置１は、クリーンエアユ
ニット４の送風機５ａ，５ｂを制御用コンピュータ６１
が制御することによって、半導体ウェハの検査を行う際
に、クリーンボックス３内に清浄な空気を常時供給し、
また、クリーンボックス３内の気流をコントロールでき
るようにしている。

【００７７】なお、制御用コンピュータ６１に接続され
た入力装置５３ｂは、検査用ステージ１４、エレベータ
２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４、光学
ユニット２１内の各機器、並びにクリーンエアユニット
４の送風機５ａ，５ｂ等を制御するのに必要な指示を、
制御用コンピュータ６１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６１に
接続された表示装置５２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、ＣＲＴ
ディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる。

【００７８】また、画像処理用コンピュータ６０と制御
用コンピュータ６１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６０と制御用コンピュータ６１
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６０ａ，６１ａ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６０と制御用コンピュータ５１との
間で、互いにデータのやり取りが可能となっている。

【００７９】一方、検査装置１のクリーンボックス３の
内部には、密閉式の容器７に入れられて搬送されてきた
半導体ウェハを検査用ステージ１４に設置する機構とし
て、上述したように、エレベータ２２、搬送用ロボット
２３及びプリアライナ２４が配されている。これらは、
外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１
に、ロボット制御インターフェース６１ｂを介して接続
されている。そして、エレベータ２２、搬送用ロボット
２３及びプリアライナ２４には、制御用コンピュータ６
１からロボット制御インターフェース６１ｂを介して、
制御信号が送られる。

【００８０】すなわち、密閉式の容器７に入れられて搬
送されてきた半導体ウェハを、この容器７のカセット７
ｂから取り出して、位相出し及びセンター出しを行っ
て、検査用ステージ１４に設置する際は、制御用コンピ
ュータ６１からロボット制御インターフェース６１ｂを
介して、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリ
アライナ２４に制御信号が送出される。そして、エレベ
ータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４が
この制御信号に基づいて動作し、上述したように、密閉
式の容器７に入れられて搬送されてきた半導体ウェハ
を、この容器７のカセット７ｂから取り出して、プリア
ライナ２５による位相出し及びセンター出しを行い、検
査用ステージ１４に設置する。

【００８１】また、検査装置１のクリーンボックス３の
内部には除振台１３が配されており、この除振台１３上
に、上述したように、Ｘステージ１５、Ｙステージ１
６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート
１９を備えた検査用ステージ１４が設置されている。

【００８２】ここで、Ｘステージ１５、Ｙステージ１
６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート
１９は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュー
タ６１に、ステージ制御インターフェース６１ｃを介し
て接続されている。そして、Ｘステージ１５、Ｙステー
ジ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレ
ート１９には、制御用コンピュータ６１からステージ制
御インターフェース６１ｃを介して、制御信号が送られ
る。

【００８３】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６１からステージ制御インター
フェース６１ｃを介して、Ｘステージ１５、Ｙステージ
１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレー
ト１９に制御信号が送出される。そして、Ｘステージ１
５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８
及び吸着プレート１９が、この制御信号に基づいて動作
し、吸着プレート１９により検査対象の半導体ウェハを
吸着して固定するとともに、Ｘステージ１５、Ｙステー
ジ１６、θステージ１７及びＺステージ１８により、半
導体ウェハを所定の位置、角度及び高さとなるように移
動する。

【００８４】また、除振台１２上には、上述したよう
に、光学ユニット２１も設置されている。この光学ユニ
ット２１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して、可視光用ＣＣＤカメラ３０
と、ハロゲンランプ３２と、可視光用光学系３３と、可
視光用対物レンズ３４と、可視光用オートフォーカス制
御部３５とを備えている。また、光学ユニット２１は、
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して、紫外光用ＣＣＤカメラ３
１と、紫外光レーザ光源３６と、紫外光用光学系３７
と、紫外光用対物レンズ３８と、紫外光用オートフォー
カス制御部３９とを備えている。

【００８５】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３２を点灯させる。ここ
で、ハロゲンランプ３２の駆動源は、外部ユニット５０
に配された制御用コンピュータ６１に、光源制御インタ
ーフェース６１ｄを介して接続されている。そして、ハ
ロゲンランプ３２の駆動源には、制御用コンピュータ６
１から光源制御インターフェース６１ｄを介して制御信
号が送られる。ハロゲンランプ３２の点灯／消灯は、こ
の制御信号に基づいて行われる。

【００８６】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３２を点灯させ、このハ
ロゲンランプ３２からの可視光を、可視光用光学系３３
及び可視光用対物レンズ３４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３４
により拡大し、その拡大像を可視光用ＣＣＤカメラ３０
により撮像する。

【００８７】ここで、可視光用ＣＣＤカメラ３０は、外
部ユニット５０に配された画像処理用コンピュータ６０
に、画像取込インターフェース６０ｂを介して接続され
ている。そして、可視光用ＣＣＤカメラ３０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６０ｂを介して画像処理用コンピュータ６０に取り込
まれる。

【００８８】また、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３５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３５により、可視光用対物レンズ
３４と半導体ウェハの間隔が可視光用対物レンズ３４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３４又はＺステージ１
８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３４の焦点面に一致するようにする。

【００８９】ここで、可視光用オートフォーカス制御部
３５は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュー
タ６１に、オートフォーカス制御インターフェース６１
ｅ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３５には、制御用コンピュータ６１から
オートフォーカス制御インターフェース６１ｅ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
３５による可視光用対物レンズ３４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。

【００９０】一方、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３６を点灯させる。ここ
で、紫外光レーザ光源３６の駆動源は、外部ユニット５
０に配された制御用コンピュータ６１に、光源制御イン
ターフェース６１ｄを介して接続されている。そして、
紫外光レーザ光源３６の駆動源には、制御用コンピュー
タ６１から光源制御インターフェース６１ｄを介して制
御信号が送られる。紫外光レーザ光源３６の点灯／消灯
は、この制御信号に基づいて行われる。

【００９１】なお、紫外光レーザ光源３６には、波長が
２６６ｎｍ程度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。波長が２６６ｎｍ程度の紫外光レーザ
は、ＹＡＧレーザの４倍波として得られる。また、レー
ザ光源としては、発振波長が１６６ｎｍ程度のものも開
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３６として用いてもよい。

【００９２】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３６を点灯させ、この紫外光レ
ーザ光源３６からの紫外光を、紫外光用光学系３７及び
紫外光用対物レンズ３８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３８に
より拡大し、その拡大像を紫外光用ＣＣＤカメラ３１に
より撮像する。

【００９３】ここで、紫外光用ＣＣＤカメラ３１は、外
部ユニット５０に配された画像処理用コンピュータ６０
に、画像取込インターフェース６０ｃを介して接続され
ている。そして、紫外光用ＣＣＤカメラ３１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６０ｃを介して画像処理用コンピュータ６０に取り込
まれる。

【００９４】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３９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３９により、紫外
光用対物レンズ３８と半導体ウェハの間隔が紫外光用対
物レンズ３８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３８
又はＺステージ１８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３８の焦点面に一致するよう
にする。

【００９５】ここで、紫外光用オートフォーカス制御部
３９は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュー
タ６１に、オートフォーカス制御インターフェース６１
ｅ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３９には、制御用コンピュータ６１から
オートフォーカス制御インターフェース６１ｅ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
３９による紫外光用対物レンズ３８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。

【００９６】また、クリーンエアユニット４には、上述
したように、２つの送風機５ａ，５ｂが設けられてい
る。これらの送風機５ａ，５ｂは、外部ユニット５０に
配された制御用コンピュータ６１に、風量制御インター
フェース６１ｆを介して接続されている。そして、クリ
ーンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂには、制御用コ
ンピュータ６１から風量制御インターフェース６１ｆを
介して、制御信号が送られる。送風機５ａ，５ｂの回転
数の制御やオン／オフの切り替え等は、この制御信号に
基づいて行われる。

【００９７】次に、上記検査装置１で半導体ウェハを検
査するときの手順の一例を、図７のフローチャートを参
照して説明する。なお、図７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１４に設置され
た状態以降の処理の手順を示している。また、図７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。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。

【００９８】先ず、ステップＳ１−１に示すように、制
御用コンピュータ６１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６１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６１によりＸステージ１５及びＹステージ
１６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３４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６１により可視光用オートフォーカス制御
部３５を駆動させ、可視光用対物レンズ３４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３０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６０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６１によりＸステージ１５及びＹステージ
１６を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動さ
せて、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３
４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６１により可視光用オートフォーカス制御
部３５を駆動させ、可視光用対物レンズ３４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３０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６０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６０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６０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６０や制御用コンピュータ６１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６０や制御用コンピュータ
６１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６１によりＸステージ１５
及びＹステージ１６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て、半導
体ウェハの検査対象領域が紫外光用対物レンズ３８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６１により紫外光用オートフォーカス制
御部３９を駆動させ、紫外光用対物レンズ３８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３１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６０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６１によりＸステージ１５及びＹステー
ジ１６を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動
させて、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ
３８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６１により紫外光用オートフォーカス制
御部３９を駆動させ、紫外光用対物レンズ３８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３１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６０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６０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６０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６０や制御用コンピュータ
６１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６０や制御用コンピュータ
６１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３０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３１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。

【０１２０】ここで、ＣＣＤカメラ３０，３１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手
法について、図８を参照して説明する。

【０１２１】図８（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８（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。

【０１２２】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８（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８（ｄ）に示すように欠陥とし
て抽出する。

【０１２３】そして、図８（ｅ）に示すように、図８
（ｃ）に示したデバイスパターン抽出結果の画像と、図
８（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。

【０１２４】以上のような手法により、ＣＣＤカメラ３
０，３１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６０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ことができる。

【０１２５】検査装置１は、上述したように、先ず、可
視光用ＣＣＤカメラ３０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３１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
ェハの検査を行うようにしているので、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。

【０１２６】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。

【０１２７】また、この検査装置１では、上述したよう
に、可視光用対物レンズ３４（３４ａ，３４ｂ，３４
ｃ）とこれらを保持するホルダ７０との間にスペーサ７
１を設け、また、紫外光用対物レンズ３８とこれを保持
するホルダ７２との間にスペーサ７３を設けて、これら
スペーサ７１，７３により、検査用ステージ１４上に設
置された半導体ウェハと可視光用対物レンズ３４或いは
紫外光用対物レンズ３８との間の距離を、所望の値から
Ｚステージ１８のストロークの範囲内にまで機械的に調
整し、更に精密な調整をピエゾ素子を用いたＺステージ
１８の移動により行うようにしているので、検査用ステ
ージ１４上に設置された半導体ウェハの高さ位置を精度
良く位置決めして、半導体ウェハの検査を適切に行うこ
とができる。

【０１２８】また、この検査装置１では、上述したよう
に、エレベータ２２と、搬送用ロボット２３と、プリア
ライナ２４とが、それぞれが直線上に並ぶように支持台
１１上に設置され、エレベータ２２と搬送用ロボット２
３との間の距離Ｌ１と、搬送用ロボット２３とプリアラ
イナ２４との間の距離Ｌ２とが略等しい距離となるよう
に、それぞれの設置位置が決定されており、さらに、搬
送用ロボット２３から見て、エレベータ２２やプリアラ
イナ２４が並ぶ方向と略直交する方向に、検査用ステー
ジ１４が位置するような配置とされているので、被検査
物である半導体ウェハの搬送を迅速且つ正確に行うこと
ができる。

【０１２９】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。

【０１３０】

【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、被検査物をクリーンボックスの内部に
移送する移送手段と、被検査物の位相出し及びセンター
出しを行う調整手段と、クリーンボックスの内部におけ
る被検査物の搬送を行う搬送手段とが、クリーンボック
ス内において略直線上に並ぶように配設され、移送手段
と搬送手段との間の距離と、調整手段と搬送手段との間
の距離が略等しくされていると共に、搬送手段から見
て、移送手段と調整手段とが並ぶ方向と略直交する方向
に、検査用ステージが配設されているので、搬送手段に
よる被検査物の搬送を極めて正確に行うことができ、被
検査物を検査用ステージ上の所定の検査位置に正確に位
置決めして、非常に微細な欠陥も適切に検査することが
できる。

【０１３１】また、本発明に係る検査装置では、対物レ
ンズとこれを保持する保持手段との間にスペーサ部材が
設けられることにより、このスペーサ部材によって、検
査用ステージに支持された被検査物と対物レンズとの間
の距離を大まかに調整し、検査用ステージの移動により
これらの間の距離を更に精密に調整するといったことが
可能となるので、検査用ステージの移動手段として、例
えばピエゾ素子のように、移動量が小さいが移動量の精
密な制御が可能なものを用いることができ、検査用ステ
ージに支持された被検査物の高さ位置を精度良く位置決
めして、非常に微細な欠陥も適切に検査することができ
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斜視図
である。

【図２】上記検査装置のクリーンボックスの内部に配設
された装置本体を図１中矢印Ａ１方向から見た様子を示
す図である。

【図３】上記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４】上記光学ユニットの可視光用対物レンズ及び紫
外光用対物レンズがホルダに保持された状態を拡大して
示す図である。

【図５】上記検査装置の装置本体を上側から見た様子を
模式的に示す平面図である。

【図６】上記検査装置の一構成例を示すブロック図であ
る。

【図７】上記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８】参照画像と欠陥画像とから欠陥を検出する手法
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 クリーンボ
ックス、４ クリーンエアユニット、５ａ，５ｂ 送風
機、１０ 装置本体、１４ 検査用ステージ、２１ 光
学ユニット、２２ エレベータ、２３ 搬送用ロボッ
ト、２４ プリアライナ、３０ 可視光用ＣＣＤカメ
ラ、３１ 紫外光用ＣＣＤカメラ、３２ ハロゲンラン
プ、３３ 可視光用光学系、３４（３４ａ，３４ｂ，３
４ｃ） 可視光用対物レンズ、３６ 紫外光レーザ光
源、３７ 紫外光用光学系、３８ 紫外光用対物レン
ズ、５０ 外部ユニット、５１，５２ 表示装置、５３
入力装置、６０ 画像処理用コンピュータ、６１ 制
御用コンピュータ、７０，７２ ホルダ、７１，７３
スペーサ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA49 AA61 BB02 CC19 DD06 DD14 FF02 FF42 GG02 GG04 GG13 GG22 GG23 GG24 HH13 HH15 JJ03 JJ05 JJ09 JJ26 LL00 LL02 LL05 LL10 NN02 NN20 PP11 PP12 PP13 QQ21 QQ23 QQ24 QQ25 QQ28 RR02 RR05 SS02 SS13 TT01 TT02 2G051 AA51 BA01 BA05 BA10 BA20 CA03 CA04 CA07 CB01 CB02 DA03 DA08 DA20 EA08 EA11 EB09 EC01 4M106 AA01 BA07 CA38 CA50 DB04 DB07 DB18 DB21 DJ03 DJ07 DJ17 DJ18 DJ19 DJ20 5B057 AA03 BA02 BA15 BA19 DA03 DA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部環境がクリーンに保たれるクリーン
   ボックスと、 上記クリーンボックス内に配設された検査用ステージ
   と、 被検査物を上記クリーンボックスの内部に移送する移送
   手段と、 上記移送手段により上記クリーンボックスの内部に移送
   された被検査物を上記検査用ステージ上に設置する前
   に、この被検査物の位相出し及びセンター出しを行う調
   整手段と、 上記移送手段により上記クリーンボックスの内部に移送
   された被検査物を上記調整手段へと搬送すると共に、上
   記調整手段により位相出し及びセンター出しが行われた
   被検査物を上記検査用ステージへと搬送する搬送手段と
   を備え、 上記移送手段と、上記調整手段と、上記搬送手段とが、
   上記クリーンボックス内において略直線上に並ぶように
   配設され、上記移送手段と上記搬送手段との間の距離
   と、上記調整手段と上記搬送手段との間の距離が略等し
   くされていると共に、 上記搬送手段から見て、上記移送手段と上記調整手段と
   が並ぶ方向と略直交する方向に、上記検査用ステージが
   配設されていることを特徴とする検査装置。
2. 【請求項２】 上記検査用ステージ上に設置された被検
   査物に対して紫外光を照射し、その反射光又は透過光を
   検出することで、上記被検査物の検査を行う検査部を備
   えることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
3. 【請求項３】 被検査物を支持すると共に、この被検査
   物を所定の検査対象位置へと移動させる検査用ステージ
   と、 上記検査用ステージに支持された被検査物に対して照明
   光を照射する照明手段と、 上記照明手段からの照明光により照明された被検査物の
   像を拡大する対物レンズと、 上記対物レンズにより拡大された上記被検査物の像を撮
   像する撮像手段と、 上記対物レンズを保持する保持手段と、 上記対物レンズと上記保持手段との間に設けられたスペ
   ーサ部材とを備えることを特徴とする検査装置。
4. 【請求項４】 上記検査用ステージは、上記被検査物を
   鉛直方向へと移動させる移動手段を備え、この移動手段
   にピエゾ素子が用いられていることを特徴とする請求項
   ３記載の検査装置。
5. 【請求項５】 上記照明手段は、上記検査用ステージに
   支持された被検査物に対して、照明光として紫外光を照
   射することを特徴とする請求項３記載の検査装置。