JP2001188050A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査物の画像をより安定した状態で撮像す
ることを可能とする。 【解決手段】 被検査物の画像を撮像し、この画像を処
理して解析することにより、被検査物の検査を行う検査
装置であって、支持台上に載置された略方形状の撮像手
段と、撮像手段の被検査物の画像が取り込まれる前面を
支持すると共に支持台上に固定された第１の支持部材
と、撮像手段の一方側面を支持すると共に支持台上に固
定された第２の支持部材と、撮像手段の上面を支持する
と共に第１の支持部材又は第２の支持部材に固定された
第３の支持部材とを備える。

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、このような
検査を行う検査装置では、所定のデバイスパターンが形
成された半導体ウェハの画像を撮像し、この撮像された
画像を処理して解析することにより、半導体ウェハの検
査を行っている。

【０００６】具体的に、この半導体ウェハの画像を撮像
する際は、半導体ウェハを照明光により照明し、この照
明された半導体ウェハの像を対物レンズにより拡大し
て、その拡大像をＣＣＤ(charge-coupled device)カメ
ラにより撮像する。そして、ＣＣＤカメラにより撮像さ
れた画像を処理して解析することにより、半導体ウェハ
の検査を行い、欠陥の検出や分類分け等を行っている。

【０００７】しかしながら、このような検査装置では、
半導体ウェハの画像を撮像するための光学ユニットの内
部にＣＣＤカメラを設置した際、このＣＣＤカメラに引
き回される配線等に伝わる外部からの負荷や振動等によ
って、ＣＣＤカメラに位置ずれや振動等が発生してしま
い、被検査物の鮮明な画像を撮像することができないこ
とがあった。

【０００８】このため、検査装置では、半導体ウェハ上
に形成されたデバイスパターンにおける欠陥の検出や分
類分けを適切に行うことができず、検査能力の大幅な低
下を招いてしまうことがあった。

【０００９】特に、半導体ウェハ上に形成されるデバイ
スパターンは、半導体デバイスの高集積化に伴って益々
微細化しており、ＣＣＤカメラの僅かな位置ずれであっ
ても、この半導体ウェハ上に形成されたデバイスパター
ンを鮮明な画像として撮像することができなくなってし
まい、欠陥の検出や分類分けを適切に行うことが困難と
なってしまう。

【００１０】そこで、本発明はこのような従来の事情に
鑑みて提案されたものであり、被検査物の画像をより安
定した状態で撮像することを可能とした検査装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明に係る検査装置は、被検査物の画像を撮像し、この画
像を処理して解析することにより、被検査物の検査を行
う検査装置であって、支持台上に載置された略方形状の
撮像手段と、撮像手段の被検査物の画像が取り込まれる
前面を支持すると共に支持台上に固定された第１の支持
部材と、撮像手段の一方側面を支持すると共に支持台上
に固定された第２の支持部材と、撮像手段の上面を支持
すると共に第１の支持部材又は第２の支持部材に固定さ
れた第３の支持部材とを備えることを特徴とする。

【００１２】以上のように、本発明に係る検査装置で
は、これら第１の支持部材、第２の支持部材及び第３の
支持部材により撮像手段が固定されることから、この撮
像手段を支持台上により安定した状態で設置することが
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】また、このクリーンユニット２では、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可能である。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、検査装置１では、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】また、クリーンユニット２は、クリーンボ
ックス３が支持脚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、こ
のクリーンユニット２では、クリーンエアユニット４か
らクリーンボックス３内に供給された空気が、主にクリ
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３ｂ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３ｂ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の外部へと排
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。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。

【００２１】そして、この検査装置１では、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の内部に配設された装置本体１０を図１中矢印
Ａ方向から見た様子を示す側面図である。

【００２２】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とで密閉されている。

【００２３】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。

【００２４】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２２の昇降台２２ａ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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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、支持
脚５１によって床板上に支持されている。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５２や、検査時の各種条件等を表示す
るための表示装置５３、装置本体１０への指示入力等を
行うための入力装置５４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５２，５３を見ながら、外部ユニット
５０に配された入力装置５４から必要な指示を入力して
半導体ウェハの検査を行う。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】また、支持台１１上には、図２及び図３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３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３はクリーンボックス３の内部に配
設された装置本体１０を模式的に示す平面図である。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】検査装置１では、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では、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。

【００５１】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３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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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、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、
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。

【００５５】なお、検査装置１には、クリーンボックス
３、支持台１１及び外部ユニット５０の底部に、それぞ
れタイヤ２５が配設されている。これにより、検査装置
１ででは、クリーンユニット２、装置本体１０及び外部
ユニット５０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１及び図２に
示すように、支持脚６，１２，５１を床に着けて、タイ
ヤ２５は浮かせておく。

【００５６】次に、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。

【００５７】図４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５２及び入力装置５４ａが接続
された画像処理用コンピュータ６０と、表示装置５３及
び入力装置５４ｂ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５４ａと、制
御用コンピュータ６１に接続された入力装置５４ｂとを
まとめて、入力装置５４として図示している。

【００５８】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の内部に設置
されたＣＣＤ（charge-coupled device）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の内部に設置されたＣＣＤカメラ
３０，３１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。

【００５９】なお、画像処理用コンピュータ６０に接続
された入力装置５４ａ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６０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５２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。

【００６０】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２１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２１の内部に設置された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２１の内部の各機器等を制御する。

【００６１】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。

【００６２】なお、制御用コンピュータ６１に接続され
た入力装置５４ｂ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の内部の各機器、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６
１に接続された表示装置５３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。

【００６３】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６１との
間で、互いにデータのやり取りが可能となっている。

【００６４】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、この容器７のカセット７ｂから取り出
して検査用ステージ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６１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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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、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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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１８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。

【００７５】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。

【００７６】また、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。

【００７７】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
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、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。

【００７８】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、そのようなレーザー光源を上記紫外光レ
ーザ光源３６として用いてもよい。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】次に、上記検査装置１の光学ユニット２１
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。

【００８５】図５に示すように、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光学系
として、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とを備えている。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】また、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光学系として、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とを備えている。

【００８９】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４８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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】なお、上記検査装置１において、紫外光用
対物レンズ４１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４１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。

【００９４】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。

【００９５】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６のフローチャートを参
照して説明する。なお、図６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６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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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７を参照して説明する。

【０１１９】図７（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７（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。

【０１２０】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７（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７（ｄ）に示すように欠陥とし
て抽出する。

【０１２１】そして、図７（ｅ）に示すように、図７
（ｃ）に示したデバイスパターン抽出結果の画像と、図
７（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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】ところで、この検査装置１では、上述した
ように、可視光又は紫外光により半導体ウェハを照明
し、この可視光又は紫外光により照明された半導体ウェ
ハの像を拡大して、その拡大像を可視光用ＣＣＤカメラ
３０又は紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像してい
る。

【０１２６】しかしながら、従来の検査装置では、光学
ユニット２１の内部にこのような可視光用ＣＣＤカメラ
３０や紫外光用ＣＣＤカメラ３１を設置した際に、これ
らＣＣＤカメラに引き回される配線等に伝わる外部から
の負荷や振動等によって、ＣＣＤカメラの位置ずれや振
動等が発生してしまい、半導体ウェハの鮮明な画像を撮
像することができないことがあった。

【０１２７】そこで、この検査装置１では、図８に示す
ように、これら可視光用ＣＣＤカメラ３０及び紫外光用
ＣＣＤカメラ３６が、それぞれ第１の支持部材７０、第
２の支持部材７１及び第３の支持部材７２に支持される
と共に、光学ユニット２１の所定の位置に固定されてい
る。

【０１２８】なお、以下の説明において、可視光用ＣＣ
Ｄカメラ３０及び紫外光用ＣＣＤカメラ３１は、それぞ
れ第１の支持部材７０、第２の支持部材７１及び第３の
支持部材７２により同様に固定されることから、これら
可視光用ＣＣＤカメラ３０及び紫外光用ＣＣＤカメラ３
１をＣＣＤカメラ７３として、まとめて説明するものと
する。

【０１２９】このＣＣＤカメラ７３は、全体略方形状を
呈しており、その前面に半導体ウェハの画像が取り込ま
れる受光窓７４と、その背面に上述した画像処理用コン
ピュータ６０と接続される配線７５とを有している。ま
た、このＣＣＤカメラ７３の前面には、受光窓７４の下
方に位置してスペーサー部材７６が取り付けられてい
る。このスペーサー部材７６は、第１の支持部材７０を
ＣＣＤカメラ７３の前面に取り付けるためのものであ
り、このスペーサー部材７６の前面には、長手方向の両
端部に位置して、第１の支持部材７０を取り付けるため
の一対の第１のネジ孔７７が設けられている。すなわ
ち、このＣＣＤカメラ７３には、このスペーサー部材７
６を介して第１の支持部材７０が取り付けられることと
なる。また、ＣＣＤカメラ７１の上面には、略中央部に
位置して、第３の支持部材を取り付けるための第２のネ
ジ孔７８が設けられている。

【０１３０】第１の支持部材７０は、ＣＣＤカメラ７３
の前面を支持するためのものであり、金属等からなる略
平板状の部材が略Ｌ字状に折り曲げられた形状を有して
いる。このうち、第１の支持部材７０の略Ｌ字状に折り
曲げられた一片は、光学ユニット２１の載置面上に固定
される第１の固定片部７０ａであり、この第１の固定片
部７０ａには、その長手方向の両端部に位置して、この
第１の支持部材７０を載置面上に固定するための一対の
第１の孔部７９が設けられている。一方、第１の支持部
材７０の略Ｌ字状に折り曲げられた他片は、ＣＣＤカメ
ラ７３を支持する第１の支持片部７０ｂであり、この第
１の支持片部７０ｂには、その略中央部に位置して、Ｃ
ＣＤカメラ７３の受光窓７４に対応した略円形状の開口
部８０が設けられている。また、第１の支持片部７０ｂ
には、開口部８０の下部側の両端部に位置して、スペー
サー部材７６のネジ孔７７に対応した一対の第２の孔部
８１が設けられている。

【０１３１】第２の支持部材７１は、ＣＣＤカメラ７３
の一方側面を支持するためのものであり、金属等からな
る略平板状の部材が略Ｌ字状に折り曲げられた形状を有
している。このうち、第２の支持部材７１の略Ｌ字状に
折り曲げられた一片は、光学ユニット２１の載置面上に
固定される第２の固定片部７１ａであり、この第２の固
定片部７１ａには、その長手方向の両端部に位置して、
この第２の支持部材７０を載置面上に固定するための一
対の第３の孔部８２が設けられている。一方、第２の支
持部材７１の略Ｌ字状に折り曲げられた他片は、ＣＣＤ
カメラ７３を支持する第２の支持片部７１ｂであり、こ
の第２の支持片部７１ｂには、その上部に位置して、第
２の固定片部７１ａの折り曲げ方向とは反対の方向に略
平行となるように第３の支持部材７２が第１のボルト８
３により取り付けられている。

【０１３２】第３の支持部材７２は、ＣＣＤカメラ７３
の上面を支持するためのものであり、金属等が略平板状
に形成されてなる。この第３の支持部材７２は、上述し
たように、第２の支持部材７１に取り付けられることに
より、この第２の支持部材７１と一体化され、第２の支
持片部７１ａと共に、固定片部７１ａの折り曲げ方向と
は反対の方向に略平行となるように略Ｌ字状に折り曲げ
られた構成となっている。また、この第３の支持部材７
２には、その略中央部に位置して、ＣＣＤカメラ７３の
第１のネジ孔７８に対応した第４の孔部８４が設けられ
ている。

【０１３３】この検査装置１では、図８及び図９に示す
ように、ＣＣＤカメラ７３の前面に、スペーサー部材７
６を介して第１の支持部材７０が取り付けられる。

【０１３４】この第１の支持部材７０を取り付ける際
は、第１の支持片部７０ａの開口部８０がＣＣＤカメラ
７３の受光窓７４と係合する共に、第１の孔部８１がス
ペーサー部材７６の第１のネジ孔７７と略一致するよう
に、第１の支持片部７０ａをスペーサー部材７６が取り
付けられたＣＣＤカメラ７３の前面に当接させる。そし
て、第１の孔部８１を通して第１のネジ孔７７に第２の
ボルト８５を螺合することにより、第１の支持片部７０
ａをスペーサー部材７６に固定させる。これにより、Ｃ
ＣＤカメラ７３の前面には、スペーサー部材７６を介し
て第１の支持部材７０が取り付けられることとなる。

【０１３５】そして、第１の支持部材７０が取り付けら
れたＣＣＤカメラ７３は、光学ユニット２１の所定の位
置に載置される。そして、第１の支持部材７０の第１の
固定片部７０ａが、光学ユニット２１の載置面上に、第
２の孔部７９を通して第３のボルト８６により固定され
る。

【０１３６】これにより、検査装置１では、第１の支持
部材７０が第１のＣＣＤカメラ７３の前面を支持すると
共に、この第１のＣＣＤカメラ７３を光学ユニット２１
の載置面上に固定することになる。

【０１３７】また、この検査装置１では、ＣＣＤカメラ
７３の上面に、第２の支持部材７１と一体化された第３
の支持部材７２が取り付けられている。

【０１３８】この第２の支持部材７１と一体化された第
３の支持部材７２を取り付ける際は、第３の支持部材７
２の第４の孔部８４がＣＣＤカメラ７３の第２のネジ孔
７８と略一致するように、この第３の支持部材７２及び
第２の支持部材７１の第２の支持片部７１ａをＣＣＤカ
メラ７３の上面及び一方側面にそれぞれ当接させる。そ
して、第４の孔部８４を通して第２のネジ孔７８に第４
のボルト８７を螺合することにより、第３の支持部材７
２をＣＣＤカメラ７３の上面に固定させる。これによ
り、ＣＣＤカメラ７３の上面及び一方側面には、第２の
支持部材７１及び第３の支持部材７２が取り付けられる
こととなる。

【０１３９】そして、第２の支持部材７１の第２の固定
片部７０ａが、光学ユニット２１の載置面上に、第３の
孔部８２を通して第５のボルト８８により固定される。

【０１４０】これにより、検査装置１では、第２の支持
部材７１及び第３の支持部材７２がＣＣＤカメラ７３の
一方側面及び上面を支持すると共に、このＣＣＤカメラ
７３を光学ユニット２１の載置面上に固定することにな
る。

【０１４１】この検査装置１では、以上のようにして、
支持部材７０、第２の支持部材７１及び第３の支持部材
７２がＣＣＤカメラ７３を支持すると共に、このＣＣＤ
カメラ７３を光学ユニット２１の載置面上に固定する。
これにより、この検査装置１では、ＣＣＤカメラ７３に
位置ずれや振動の発生等が発生してしまうのを防ぐこと
ができる。

【０１４２】具体的に、この検査装置１では、図９に示
すように、第１の支持部材７０により、ＣＣＤカメラ７
３が図中Ｘ１方向に移動してしまうのを防ぐことができ
る。また、第２の支持部材７１により、ＣＣＤカメラ７
３が図中Ｙ１方向に移動してしまうのを防ぐことができ
る。また、第３の支持部材７２により、ＣＣＤカメラ７
３が図中Ｚ１方向に移動してしまうのを防ぐことができ
る。

【０１４３】さらに、この検査装置１では、第１の支持
部材７０、第２の支持部材７１及び第３の支持部材７２
により、ＣＣＤカメラ７３が図中Ｘ２方向に回転してし
まうのを防ぐことができる。また、第１の支持部材７０
及び第２の支持部材７１により、ＣＣＤカメラ７３が図
中Ｚ２方向に回転してしまうのを防ぐことができる。

【０１４４】このように、検査装置１では、ＣＣＤカメ
ラ７３を光学ユニット２１の内部に安定した状態で設置
することができる。したがって、この検査装置１では、
半導体ウェハのより鮮明な画像を撮像することができ、
半導体ウェハのより微細な欠陥の検出や分類分け等を適
切に行うことができる。

【０１４５】特に、この検査装置１では、紫外光を用い
た高分解能での半導体ウェハの検査を行うことから、Ｃ
ＣＤカメラ７３の位置ずれや振動等の発生を防ぐこと
は、このような高分解能での検査を適切に行う上で大変
有効である。

【０１４６】また、従来、このようなＣＣＤカメラを支
持部材により固定する際には、このＣＣＤカメラの位置
ずれや振動等の発生を防ぐために、ＣＣＤカメラと支持
部材とを締結する締結ボルトを強固に締め付けてしま
い、このＣＣＤカメラにひずみを生じさせてしまうこと
があった。

【０１４７】それに対して、この検査装置１では、第１
の支持部材７０及び第３の支持部材７２とＣＣＤカメラ
７３とを締結する第２のボルト８５及び第５のボルト８
８を強固に締め付けることなく、ＣＣＤカメラ７３を第
１の支持部材７０、第２の支持部材７１及び第３の支持
部材７２により強固に固定することができる。

【０１４８】したがって、この検査装置１では、ＣＣＤ
カメラ７３にひずみを生じさせることはなく、ＣＣＤカ
メラ７３を光学ユニット２１の内部に安定した状態で設
置することができる。

【０１４９】なお、上記検査装置１では、第３の支持部
材７２が第２の支持部材７１に取り付けられた構成とさ
れるが、必ずしもこのような構成に限定されるものでは
なく、例えば、第３の支持部材７２が第１の支持部材７
０に取り付けられた構成としてもよい。

【０１５０】この場合、第１の支持部材７０には、第１
の支持片部７０ｂの上部に位置して、第１の固定片部７
０ａの折り曲げ方向とは反対の方向に略平行となるよう
に第３の支持部材７２が取り付けられることとなる。こ
れにより、上述した検査装置１と同様な効果を得ること
ができる。

【０１５１】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。

【０１５２】

【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、第１の支持部材、第２の支持部材及び
第３の支持部材により撮像手段が支持台上に安定した状
態で設置されることから、この撮像手段に位置ずれや振
動等が発生してしまうのを防ぐことができる。したがっ
て、この検査装置では、被検査物のより鮮明な画像を撮
像することができ、被検査物のより微細な欠陥の検出や
分類分け等を適切に行うことができる。

【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Ａ方向から見た様子を示す
図である。

【図３】上記検査装置の装置本体を模式的に示す平面図
である。

【図４】上記検査装置の一構成例を示すブロック図であ
る。

【図５】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６】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７】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。

【図８】ＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラを固定する
ための第１の支持部材、第２の支持部材及び第３の支持
部材の構成を説明するための分解斜視図である。

【図９】ＣＣＤカメラを第１の支持部材、第２の支持部
材及び第３の支持部材により光学ユニットの内部に固定
した状態を示す斜視図である。

【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 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、５
２，５３ 表示装置、５４ 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 第
１の支持部材、７０ａ 第１の固定片部、７０ｂ 第１
の支持片部、７１ 第２の支持部材、７１ａ 第２の固
定片部、７１ｂ 第２の固定片部、７２ 第３の支持部
材、７３ ＣＣＤカメラ、７４ 受光窓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松山 敏伸 東京都品川区西五反田３丁目９番17号 ソ ニー・プレシジョン・テクノロジー株式会 社内 Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB20 AC02 BA05 BA08 BA10 BA20 BB17 CA03 CA04 CA07 DA03 DA06 DA07 DA08 EA14 EB01 EB02 EC01 FA10 4M106 AA01 BA07 CA39 CA41 DB04 DB07 DB08 DB12 DB13 DB16 DJ04 DJ05 DJ06 DJ07 DJ17 DJ18 DJ20 DJ21 DJ24 DJ26

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物の画像を撮像し、この画像を処
   理して解析することにより、被検査物の検査を行う検査
   装置において、 支持台上に載置された略方形状の撮像手段と、 上記撮像手段の上記被検査物の画像が取り込まれる前面
   を支持すると共に、上記支持台上に固定された第１の支
   持部材と、 上記撮像手段の一方側面を支持すると共に、上記支持台
   上に固定された第２の支持部材と、 上位撮像手段の上面を支持すると共に、上記第１の支持
   部材又は上記第２の支持部材に固定された第３の支持部
   材とを備えることを特徴とする検査装置。
2. 【請求項２】 上記撮像手段は、ＣＣＤカメラであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の検査装置。
3. 【請求項３】 上記撮像手段は、紫外光により照明され
   た上記被検査物の画像を撮像することを特徴とする請求
   項１記載の検査装置。