JP2001349848A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査装置が固有に持っている誤差の測定など
のために、被検査物が複数の異なる方向となされて搬入
される場合においても、この検査装置上の複数の座標系
間の座標変換処理を容易とし、正確な誤差の測定が行え
るようにする。 【解決手段】 基台１を基準とするメカニカル座標系
と、検査用ステージ２の基準点を原点とするステージ座
標系と、ＣＣＤカメラ４の撮像範囲を基準とするカメラ
座標系と、半導体ウェハ１０１の中心を原点とするウェ
ハ座標系との間の対応付けをするにあたり、搬送機構３
による半導体ウェハ１０１の回動に相当する変換行列Ｒ
_Tも含めて変換処理を行い、半導体ウェハ１０１上のウ
ェハ座標系における任意点ＰをＣＣＤカメラ４によって
撮像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
ェハのように、微細なパターンの形状や大きさなどを検
査するための検査装置及び検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路を作製するにあた
っては、半導体ウェハと呼ばれる半導体基板上に、多数
の同一のデバイスパターン（回路パターン）を形成し、
後でこれらを各一のデバイスパターン部分に分割するこ
とが行われている。半導体集積回路においては、近年、
集積化が益々進んでおり、これを構成するデバイスパタ
ーンは、例えば、幅が０．１８μｍや０．１３μｍの線
状のパターンといったように、非常に微細なものとなっ
ている。そして、このデバイスパターンについては、半
導体ウェハの状態で、光学的に検査することが行われて
おり、従来、このような検査を行うための検査装置及び
検査方法が提案されている。

【０００３】このような検査装置は、基台と、この基台
上に設けられた被検査物支持機構と、該基台上に移動操
作可能に設けられた撮像手段とを備えて構成されてい
る。被検査物支持機構は、いわゆる「検査用ステージ」
であって、半導体ウェハなどの被検査物を支持するとと
もに、この被検査物を所定の移動平面内において移動操
作することができるようになされている。撮像手段は、
いわゆる「ＣＣＤカメラ」であって、被検査物の移動平
面の外から、この被検査物を撮像する。

【０００４】撮像手段は、被検査物の表面部を高倍率に
拡大して撮像し、この被検査物上のデバイスパターン等
の微細パターンの映像を提供する。そして、この映像に
基づいて、被検査物上の欠陥の探索や、または、微細パ
ターンの大きさ（幅）の測定などを行うことができる。

【０００５】ここで、被検査物支持機構が被検査物を移
動させるための座標系、撮像手段が移動する座標系、及
び被検査物上において定義された座標系が相互にずれを
生じていると、被検査物上の座標系によって撮像すべき
箇所が指示されても、その箇所を撮像素子の撮像範囲
（視野）内に導入することが非常に困難となる。そし
て、これら各座標系を、機械精度によって一致させるこ
とは困難である。そこで、本件出願人は、このような検
査装置において、これら各座標系間の対応付けを行い、
この対応付けに基づく座標変換処理を行うことによっ
て、撮像すべき箇所を撮像素子の撮像範囲内に迅速に導
入することができるようにする検査方法を、特願平１１
−３４８０７９号において、すでに提案している。

【０００６】ところで、被検査物に対して精密な検査を
行う場合においては、その検査装置が固有に持っている
誤差、例えば、撮像手段における画像の歪みなどが問題
になることがある。この誤差のことを「ＴＩＳ」（Tool
Induced Shift）と呼んでいる。この「ＴＩＳ」を定量
的に測定する方法としては、被検査物を異なった方向
（向き）にして検査装置内に搬入したうえで同様の検査
を行い、その結果の分布を調べるということが提案され
ている。

【０００７】このようにして「ＴＩＳ」を測定する場
合、被検査物が検査装置に搬入される方向は、通常は２
方向、多くても、４方向といった程度であった。そのた
め、従来は、これら被検査物の方向毎に、独立した座標
変換処理を行うことで対処していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な検査装置における「ＴＩＳ」の測定においては、被検
査物を検査装置に搬入する際の該被検査物の方向を、例
えば、４方向より多くした場合や、それまでとは異なる
方向とした場合等においては、座標変換処理が煩雑とな
り、また、被検査物の方向ごとに独立的に座標変換処理
を行うことによって、新たな誤差を生じさせてしまう虞
れがあり、正確な測定ができなかった。

【０００９】そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提
案されるものであって、検査装置が固有に持っている誤
差の測定などのために、被検査物が複数の異なる方向と
なされて搬入される場合においても、この検査装置上の
複数の座標系間の座標変換処理が容易であり、正確な誤
差の測定が行えるようになされた検査装置及び検査方法
を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に係る検査装置は、基台と、この基台上に設
けられ被検査物を支持するとともにこの被検査物を所定
の移動平面内において移動操作する被検査物支持機構
と、被検査物を被検査物支持機構により被検査物が移動
操作される移動平面に垂直な線を軸として回動操作し被
検査物支持機構に支持させる搬送機構と、基台上に基台
に対して移動可能に設けられ移動平面の外から被検査物
支持機構により支持された被検査物を撮像する撮像手段
と、この撮像手段を移動操作する撮像手段移動機構と、
被検査物支持機構、搬送機構及び撮像手段移動機構の動
作を制御する制御手段とを備えて構成されている。

【００１１】そして、制御手段は、基台を基準としたメ
カニカル座標系と、被検査物支持機構の移動部上の基準
点を原点とするステージ座標系と、撮像手段における撮
像範囲を基準としたカメラ座標系と、被検査物の中心を
原点とした被検査物座標系とを定義し、メカニカル座標
系の原点をＯ_M（０，０）とし、このメカニカル座標系
における被検査物支持機構の移動部上の基準点の座標を
Ｏ_Sとし、該メカニカル座標系における撮像手段による
撮像範囲の基準点の座標をＯ_Aとし、ステージ座標系に
おける被検査物の中心の座標をＯ_Wとする。

【００１２】そして、制御手段は、被検査物上の任意の
点Ｐについて、メカニカル座標系における座標をＰ_Mと
し、カメラ座標系における座標をＰ_Aとし、ステージ座
標系における座標をＰ_Sとし、被検査物座標系における
座標をＰ_Wとし、また、メカニカル座標系からカメラ座
標系への点Ｐの移動量の一次変換行列をＡとし、ステー
ジ座標系から被検査物座標系への点Ｐの移動量の一次変
換行列をＲとし、搬送機構による被検査物の回動に相当
する一次変換行列をＲ_Tとして、以下のようにして、各
座標系間の対応付けを行う。すなわち、 Ｐ_M＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A により、カメラ座標系とメカニカル座標系との対応付け
を行い、 Ｐ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−Ｏ_S により、カメラ座標系とステージ座標系との対応付けを
行い、 Ｐ_S＝ＲＰ_W＋Ｏ_W により、被検査物座標系とステージ座標系との対応付け
を行い、さらに、 Ｐ_S＝ＲＲ_TＰ_W＋Ｏ_W により、搬送機構の動作も含めて被検査物座標系とステ
ージ座標系との対応付けを行い、 Ｏ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−（ＲＲ_TＰ_W＋Ｏ_W） により、カメラ座標系と被検査物座標系との対応付けを
行う。

【００１３】この検査装置は、上述のような座標系間の
対応付けを行うことにより、被検査物座標系における被
検査物上の任意の点Ｐを撮像手段によって撮像すること
を特徴とするものである。

【００１４】そして、本発明に係る検査方法は、基台上
に設けられ被検査物を支持してこの被検査物を所定の移
動平面内において移動操作する被検査物支持機構に対し
て、搬送機構を用いて、該被検査物を該移動平面に垂直
な線を軸として回動操作して支持させ、該基台上に該基
台に対して移動可能に設けられた撮像手段を用いて、該
移動平面の外から該被検査物を撮像するにあたって、ま
ず、基台を基準としたメカニカル座標系と、被検査物支
持機構の移動部上の基準点を原点とするステージ座標系
と、撮像手段における撮像範囲を基準としたカメラ座標
系と、被検査物の中心を原点とした被検査物座標系とを
定義し、また、メカニカル座標系の原点をＯ_M（０，
０）とし、このメカニカル座標系における被検査物支持
機構の移動部上の基準点の座標をＯ_Sとし、該メカニカ
ル座標系における撮像手段による撮像範囲の基準点の座
標をＯ_Aとし、ステージ座標系における被検査物の中心
の座標をＯ_Wとする。

【００１５】そして、被検査物上の任意の点Ｐについ
て、メカニカル座標系における座標をＰ_Mとし、カメラ
座標系における座標をＰ_Aとし、ステージ座標系におけ
る座標をＰ_Sとし、被検査物座標系における座標をＰ_Wと
するとともに、メカニカル座標系からカメラ座標系への
点Ｐの移動量の一次変換行列をＡとし、ステージ座標系
から被検査物座標系への点Ｐの移動量の一次変換行列を
Ｒとし、搬送機構による被検査物の回動に相当する一次
変換行列をＲ_Tとして、以下のようにして、各座標系間
の対応付けを行う。すなわち、 Ｐ_M＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A により、カメラ座標系とメカニカル座標系との対応付け
を行い、 Ｐ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−Ｏ_S により、カメラ座標系とステージ座標系との対応付けを
行い、 Ｐ_S＝ＲＰ_W＋Ｏ_W により、被検査物座標系とステージ座標系との対応付け
を行い、さらに、 Ｐ_S＝ＲＲ_TＰ_W＋Ｏ_W により、搬送機構の動作も含めて被検査物座標系とステ
ージ座標系との対応付けを行い、 Ｏ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−（ＲＲ_TＰ_W＋Ｏ_W） により、カメラ座標系と被検査物座標系との対応付けを
行う。

【００１６】この検査方法は、上述のような座標系間の
対応付けを行うことにより、撮像手段を、被検査物座標
系における被検査物上の任意の点Ｐを撮像する位置に移
動操作することを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。

【００１８】この実施の形態は、本発明に係る検査装置
を、所定のデバイスパターンが複数形成された半導体ウ
ェハにおいて、デバイスパターンの線幅の検査をするた
めの検査装置として構成したものである。また、本発明
に係る検査方法は、この検査装置において実施されるも
のであって、この実施の形態においては、所定のデバイ
スパターンが複数形成された半導体ウェハにおいて、デ
バイスパターンの線幅の検査をするための検査方法とし
て説明する。

【００１９】〔検査装置の構成〕この検査装置は、図１
に示すように、基台１と、この基台１上に設けられ、被
検査物となる半導体ウェハ１０１が載置されてこの半導
体ウェハ１０１を支持するとともに、この半導体ウェハ
１０１を所定の移動平面（水平面）内において移動操作
する被検査物支持機構となる検査用ステージ（ＸＹθス
テージ）２を備えて構成されている。この検査用ステー
ジ２は、制御手段となる制御回路５に制御されて駆動
し、支持している半導体ウェハ１０１を、移動平面内に
おけるＸ軸方向、Ｙ軸方向に平行移動させるとともに、
この検査用ステージ２の基準点を通る移動平面に対する
垂直な軸回りに回動操作する。

【００２０】また、この検査装置は、半導体ウェハ１０
１を、検査用ステージ２による半導体ウェハ１０１の移
動平面に垂直な線を軸として回動操作し、検査用ステー
ジ２に支持させる搬送機構となる搬送用ロボット６を備
えている。すなわち、この搬送用ロボット６は、カセッ
ト７ｂ内に積層されて収納された複数の半導体ウェハか
ら、１枚の半導体ウェハ１０１を取り出し、所定の方向
としたうえで、検査用ステージ２上に載置させる。この
搬送用ロボット６も、制御回路５による制御にしたがっ
て駆動する。

【００２１】そして、この検査装置は、基台１上にこの
基台１に対して移動可能に設けられた撮像手段となるＣ
ＣＤカメラ４を備えている。このＣＣＤカメラ４は、顕
微鏡８を介して、半導体ウェハ１０１の移動平面の外か
ら、検査用ステージ２により支持された半導体ウェハ１
０１を撮像する。このＣＣＤカメラ４は、撮像手段移動
機構となるカメラ移動機構９により、制御回路５による
制御にしたがって、移動操作される。

【００２２】この検査装置について、外観も含めてさら
に詳細に説明する。この検査装置は、図２に示すよう
に、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１０を備えている。このクリーン
ユニット１０は、ステンレス鋼板等が折り曲げ加工され
て構成され、中空の箱状に形成されたクリーンボックス
１１と、このクリーンボックス１１の上部に一体的に設
けられたクリーンエアユニット１２とを有している。

【００２３】クリーンボックス１１には、所定の箇所に
窓部１１ａが設けられており、検査作業者がこの窓部１
１ａからクリーンボックス１１の内部を視認できるよう
になされている。

【００２４】クリーンエアユニット１２は、クリーンボ
ックス１１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１１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１３ａ，１３ｂと、これら送
風機１３ａ，１３ｂとクリーンボックス１１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 Efficie
ncy Particulate Air Filter）やＵＬＰＡフィルタ（Ul
tra Low Penetration 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１２
は、送風機１３ａ，１３ｂ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１１の内部に供給するように
なされている。

【００２５】クリーンボックス１１は、支持脚１４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１２
からクリーンボックス１１内に供給された空気は、主に
このクリーンボックス１１の下端部からクリーンボック
ス１１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１１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１２から
クリーンボックス１１内に供給された空気が、このクリ
ーンボックス１１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。

【００２６】クリーンユニット１０は、以上のように、
クリーンボックス１１内にクリーンエアユニット１２か
らの清浄な空気を常時供給し、クリーンボックス１１内
を気流となって循環した空気をクリーンボックス１１の
外部に排出させる。これによって、クリーンボックス１
１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１１の外部に排出させ、クリーンボックス１１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。なお、クリーンボックス１１
は、外部から塵埃等を含んだ空気が内部に進入すること
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。

【００２７】そして、この検査装置は、図３に示すよう
に、クリーンボックス１１の内部に装置本体１５が収容
され、クリーンボックス１１の中で、この装置本体１５
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１０１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１０１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１１の内部に移送される。なお、図３
は、クリーンボックス１１の内部を図２中矢印Ａ１方向
から見た様子を示している。

【００２８】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１０１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。

【００２９】そして、半導体ウェハ１０１の検査を行う
際には、まず、半導体ウェハ１０１を収納した容器７が
クリーンボックス１１の所定の位置に設けられた容器設
置スペース１６に設置される。この容器設置スペース１
６には、エレベータ１７の昇降台１７ａ上面がクリーン
ボックス１１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１７の昇降台１７ａ
上に位置するように、容器設置スペース１６に設置され
る。

【００３０】容器７が容器設置スペース１６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１７の昇降台１７ａが、図３
中矢印Ｂで示す下方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１１の内部に移動する。これに
より、半導体ウェハ１０１は、外気に晒されることな
く、クリーンボックス１１の内部に移送されることにな
る。

【００３１】半導体ウェハ１０１がクリーンボックス１
１内に移送されると、搬送用ロボット６により、検査対
象の半導体ウェハ１０１がカセット７ｂから取り出され
て検査が行われる。

【００３２】また、この検査装置は、図２に示すよう
に、装置本体１５を操作するための制御回路（コンピュ
ータ）５等が収納された外部ユニット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１１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１０１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１５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
１０１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。

【００３３】次に、クリーンボックス１１の内部に配設
された装置本体１５について、さらに詳細に説明する。
この装置本体１５は、図３に示すように、基台１を備え
ている。この基台１は、装置本体１５の各機構を支持す
るための台である。この基台１の底部には支持脚１８が
取り付けられており、基台１及び基台１上に設けられた
各機構は、この支持脚１８によってクリーンボックス１
１とは独立に床板上に支持される構造となっている。

【００３４】基台１上には、除振台１９を介して、半導
体ウェハ１０１が載置される検査用ステージ２が設けら
れている。除振台１９は、床からの振動や、検査用ステ
ージ２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２が設置される石定盤１
９ａと、この石定盤１９ａを支える複数の可動脚部１９
ｂとを備えている。そして、この除振台１９は、振動が
生じたときにその振動を検知して可動脚部１９ｂを駆動
し、石定盤１９ａ及びこの石定盤１９ａ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。

【００３５】なお、除振台１９上に検査用ステージ２を
安定的に設置するには、除振台１９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、この検査装置に
おいては、石定盤１９ａの下端部に切り欠き部１９ｃを
設け、可動脚部１９ｂがこの切り欠き部１９ｃにて石定
盤１９ａを支えるようにして、除振台１９の重心を下げ
るようにしている。

【００３６】検査用ステージ２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１９を動作させる
ようにすれば、検査用ステージ２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、検査装置は、
検査用ステージ２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１９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２は、半導体ウェハ１０１
を支持するためのステージである。この検査用ステージ
２は、半導体ウェハ１０１を支持するとともに、この半
導体ウェハ１０１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】すなわち、検査用ステージ２は、除振台１
９上に設置されたＸステージ２０と、Ｘステージ２０上
に設置されたＹステージ２１と、Ｙステージ２１上に設
置されたθステージ２２と、θステージ２２上に設置さ
れたＺステージ２３と、Ｚステージ２３上に設置された
吸着プレート２４とを備えている。

【００３９】Ｘステージ２０及びＹステージ２１は、水
平方向に移動するステージであり、Ｘステージ２０とＹ
ステージ２１とで、半導体ウェハ１０１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２２は、いわゆる回転ステージ
であり、半導体ウェハ１０１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２２によ
り、例えば、半導体ウェハ１０１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１０１を回転させる。

【００４１】Ｚステージ２３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１０１の検査時には、Ｚステージ２
３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２４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２４上に載置され、この吸着プレート２４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１９上には、検査用ステージ
２上に位置するように支持部材２５によって支持された
光学ユニット２６が配されている。この光学ユニット２
６は、ＣＣＤカメラを有し、半導体ウェハ１０１の検査
時に、半導体ウェハ１０１の画像を撮像するためのもの
である。すなわち、この光学ユニット２６は、半導体ウ
ェハ１０１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、半導体ウェハ１０１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】また、基台１上には、図３及び図４に示す
ように、上述したエレベータ１７が設けられている。さ
らに、基台１上には、図４に示すように、半導体ウェハ
１０１を搬送するための搬送用ロボット６と、半導体ウ
ェハ１０１を検査用ステージ２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２７とが設
けられている。エレベータ１７は、上述したように、カ
セット７ｂをクリーンボックス１１の内部に移動させ
る。

【００４５】搬送用ロボット６は、先端部に吸着機構６
ａが設けられた操作アーム６ｂを有しており、この操作
アーム６ｂを移動操作して、その先端部に設けられた吸
着機構６ａにより半導体ウェハを吸着し、クリーンボッ
クス１１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２７は、半導体ウェハ１０１
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。検査装置は、半導体ウェハ
を検査用ステージ２上に載置する前に、プリアライナ２
７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２上に設置
する際は、まず、エレベータ１７により容器７の底部７
ａ及びカセット７ｂがクリーンボックス１１の内部に移
動される。そして、カセット７ｂに収納された複数枚の
半導体ウェハ１０１の中から検査対象の半導体ウェハ１
０１が選択され、選択された半導体ウェハ１０１が搬送
用ロボット６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１０１は、搬送用ロボット６により、プリアライナ２
７へと搬送される。プリアライナ２７へ搬送された半導
体ウェハ１０１は、このプリアライナ２７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１０１が、搬送用
ロボット６により検査用ステージ２へと搬送され、吸着
プレート２４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１０１が検査用ス
テージ２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１０１がカセット７ｂから
取り出され、プリアライナ２７へと搬送される。そし
て、先に検査用ステージ２へと搬送された半導体ウェハ
１０１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２へと搬送された半導体ウェハ１０
１の検査が終了すると、次に検査する半導体ウェハ１０
１が検査用ステージ２へと速やかに搬送される。

【００５０】この検査装置は、以上のように、検査対象
の半導体ウェハ１０１を検査用ステージ２へ搬送する前
に、予めプリアライナ２７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２による半
導体ウェハ１０１の位置決めに要する時間を短縮するこ
とができる。また、この検査装置は、先に検査用ステー
ジ２へと搬送された半導体ウェハ１０１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１０
１をカセット７ｂから取り出し、プリアライナ２７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、この検査装置において、エレベ
ータ１７と、搬送用ロボット６と、プリアライナ２７と
は、図４に示すように、それぞれが直線上に並ぶように
基台１上に設置されている。そして、エレベータ１７と
搬送用ロボット６との間の距離Ｌ１と、搬送用ロボット
６とプリアライナ２７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６から見て、エレベータ１
７やプリアライナ２７が並ぶ方向と略直交する方向に、
検査用ステージ２が位置するような配置とされている。

【００５２】この検査装置は、各機構が以上のような配
置とされていることにより、半導体ウェハ１０１の搬送
を迅速且つ正確に行うことができる。すなわち、この検
査装置では、エレベータ１７と搬送用ロボット６との間
の距離Ｌ１と、搬送用ロボット６とプリアライナ２７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６のアーム６ｂ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１０１をプリ
アライナ２７に搬送することがでる。したがって、この
検査装置では、搬送用ロボット６のアーム６ｂ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１０１をプリアライナ２７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１７と搬送
用ロボット６とプリアライナ２７とが直線上に並んでい
るので、搬送用ロボット６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２７に搬送することがでる。したがって、この検査装
置では、半導体ウェハ１０１をプリアライナ２７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。

【００５３】さらに、この検査装置では、搬送用ロボッ
ト６から見て、エレベータ１７やプリアライナ２７が並
ぶ方向と略直交する方向に、検査用ステージ２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６が直
線的な動きをすることで、半導体ウェハ１０１を検査用
ステージ２へ搬送することができる。したがって、この
検査装置では、半導体ウェハ１０１を検査用ステージ２
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１０１の検査を行うた
め、半導体ウェハ１０１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。

【００５４】次に、この検査装置について、図５のブロ
ック図を参照して、さらに詳細に説明する。図５に示す
ように、検査装置の外部ユニット５０には、表示装置５
１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
れた制御回路（制御用コンピュータ）５とが配されてい
る。なお、上述した図２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、制御回路５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。

【００５５】画像処理用コンピュータ６０は、半導体ウ
ェハ１０１を検査するときに、光学ユニット２６の内部
に設置されたＣＣＤ（charge-coupled device）カメラ
４により半導体ウェハ１０１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
置は、光学ユニット２６の内部に設置されたＣＣＤカメ
ラ４により撮像した半導体ウェハ１０１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１０１の検査を行う。

【００５６】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４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５１は、ＣＣＤカメラ４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。

【００５７】制御回路５は、半導体ウェハ１０１を検査
するときに、検査用ステージ２、エレベータ１７、搬送
用ロボット６及びプリアライナ２７、並びに光学ユニッ
ト２６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、この検査装置は、半導体ウェハ１０
１の検査を行う際に、検査対象の半導体ウェハ１０１の
画像が、光学ユニット２６の内部に設置されたＣＣＤカ
メラ４により撮像されるように、制御回路５により、検
査用ステージ２、エレベータ１７、搬送用ロボット６及
びプリアライナ２７、並びに光学ユニット２６の内部の
各機器等を制御する。

【００５８】また、制御回路５は、クリーンエアユニッ
ト１２の送風機１３ａ，１３ｂを制御する機能を有す
る。すなわち、この検査装置においては、制御回路５が
クリーンエアユニット１２の送風機１３ａ，１３ｂを制
御することによって、半導体ウェハ１０１の検査を行う
際に、クリーンボックス１１内に清浄な空気が常時供給
され、また、クリーンボックス１１内の気流がコントロ
ールされるようにしている。

【００５９】なお、制御回路５に接続された入力装置５
３ｂは、検査用ステージ２、エレベータ１７、搬送用ロ
ボット６及びプリアライナ２７、光学ユニット２６の内
部の各機器、並びにクリーンエアユニット１２の送風機
１３ａ，１３ｂ等を制御するのに必要な指示を、制御回
路５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、制御回路５に接続された表示装置５２は、半
導体ウェハ１０１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。

【００６０】また、画像処理用コンピュータ６０と制御
回路５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と制御回路５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，５ａ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
御回路５との間で、互いにデータのやり取りが可能とな
っている。

【００６１】一方、検査装置のクリーンボックス１１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１０１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２に設置する機構として、上
述したように、エレベータ１７、搬送用ロボット６及び
プリアライナ２７が配されている。これらは、外部ユニ
ット５０に配された制御回路５に、ロボット制御インタ
ーフェース５ｂを介して接続されている。そして、エレ
ベータ１７、搬送用ロボット６及びプリアライナ２７に
は、制御回路５からロボット制御インターフェース５ｂ
を介して、制御信号が送られる。

【００６２】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１０１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２に設置する際
は、制御回路５からロボット制御インターフェース５ｂ
を介して、エレベータ１７、搬送用ロボット６及びプリ
アライナ２７に制御信号が送出される。そして、エレベ
ータ１７、搬送用ロボット６及びプリアライナ２７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１０
１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２７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２に設置する。

【００６３】また、Ｘステージ２０、Ｙステージ２１、
θステージ２２、Ｚステージ２３及び吸着プレート２４
は、外部ユニット５０に配された制御回路５に、ステー
ジ制御インターフェース５ｃを介して接続されている。
そして、Ｘステージ２０、Ｙステージ２１、θステージ
２２、Ｚステージ２３及び吸着プレート２４には、制御
回路５からステージ制御インターフェース５ｃを介し
て、制御信号が送られる。すなわち、半導体ウェハの検
査を行う際は、制御回路５からステージ制御インターフ
ェース５ｃを介して、Ｘステージ２０、Ｙステージ２
１、θステージ２２、Ｚステージ２３及び吸着プレート
２４に制御信号が送出される。そして、Ｘステージ２
０、Ｙステージ２１、θステージ２２、Ｚステージ２３
及び吸着プレート２４が、この制御信号に基づいて動作
し、吸着プレート２４により検査対象の半導体ウェハ１
０１を吸着して固定するとともに、Ｘステージ２０、Ｙ
ステージ２１、θステージ２２及びＺステージ２３によ
り、半導体ウェハ１０１を所定の位置、角度及び高さと
なるように移動する。

【００６４】光学ユニット２６の内部に設けられたＣＣ
Ｄカメラ４としては、可視光用ＣＣＤカメラ４ａと紫外
光用ＣＣＤカメラ４ｂとが設置されている。可視光にて
半導体ウェハ１０１の画像を撮像するための機構とし
て、可視光用ＣＣＤカメラ４ａ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とが配されて
いる。なお、可視光用光学系３３及び可視光用対物レン
ズ３４は、顕微鏡８を構成するものである。

【００６５】そして、可視光にて半導体ウェハ１０１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に配された制御回路５に、光源制御インターフ
ェース５ｄ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、制御回路５から光源制御イン
ターフェース５ｄ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。そして、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１０１にあてて、半導体ウェハ１
０１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１０１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４ａにより撮
像する。

【００６６】ここで、可視光用ＣＣＤカメラ４ａ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４ａにより撮像
された半導体ウェハ１０１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。

【００６７】また、上述のように可視光にて半導体ウェ
ハ１０１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１０１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２３を動かして、半導体ウェハ
１０１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。

【００６８】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に配された制御回路５に、オ
ートフォーカス制御インターフェース５ｅ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、制御回路５からオートフォーカス制御インタ
ーフェース５ｅ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。

【００６９】また、光学ユニット２６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４ｂ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とが配されて
いる。なお、紫外光用光学系３７及び紫外光用対物レン
ズ３８は、顕微鏡８を構成するものである。

【００７０】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に配された制御回路５に、光源制御インターフェー
ス５ｄ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、制御回路５から光源制御インタ
ーフェース５ｄ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。

【００７１】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レーザの第４高調波として得られる。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紫外光レー
ザ光源３６として用いてもよい。

【００７２】紫外光にて半導体ウェハ１０１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３
７及び紫外光用対物レンズ３８を介して半導体ウェハ１
０１にあてて、半導体ウェハ１０１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１０１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４ｂにより撮像する。

【００７３】ここで、紫外光用ＣＣＤカメラ４ｂ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４ｂ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。

【００７４】また、上述のように紫外光にて半導体ウェ
ハ１０１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１０１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２３を動かして、半導体ウェハ
１０１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。

【００７５】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に配された制御回路５に、オ
ートフォーカス制御インターフェース５ｅ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、制御回路５からオートフォーカス制御インタ
ーフェース５ｅ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。

【００７６】また、クリーンエアユニット１２には、上
述したように、２つの送風機１３ａ，１３ｂが設けられ
ている。これらの送風機１３ａ，１３ｂは、外部ユニッ
ト５０に配された制御回路５に、風量制御インターフェ
ース５ｆを介して接続されている。そして、クリーンエ
アユニット１２の送風機１３ａ，１３ｂには、制御回路
５から風量制御インターフェース５ｆを介して、制御信
号が送られる。送風機１３ａ，１３ｂ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。

【００７７】次に、この検査装置の光学ユニット２６の
光学系について、図６を参照して、さらに詳細に説明す
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１
０１を照明する光学系と、検査対象の半導体ウェハ１０
１を撮像する光学系とについて説明する。

【００７８】図６に示すように、光学ユニット２６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。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、まず、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１０１に入射す
る。これにより、半導体ウェハ１０１が可視光により照
明される。

【００７９】そして、可視光により照明された半導体ウ
ェハ１０１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４ａ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１０１から
の反射光が、可視光用対物レンズ３４、ハーフミラー４
３及び撮像用レンズ４４を介して可視光用ＣＣＤカメラ
４ａに入射し、これにより、半導体ウェハ１０１の拡大
像が可視光用ＣＣＤカメラ４ａによって撮像される。そ
して、可視光用ＣＣＤカメラ４ａによって撮像された半
導体ウェハ１０１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。

【００８０】また、光学ユニット２６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。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１０１に入射する。これによ
り、半導体ウェハ１０１が紫外光により照明される。

【００８１】そして、紫外光により照明された半導体ウ
ェハ１０１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４ｂ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１０１から
の反射光が、紫外光用対物レンズ３８、ハーフミラー４
８及び撮像用レンズ４９を介して紫外光用ＣＣＤカメラ
４ｂに入射し、これにより、半導体ウェハ１０１の拡大
像が紫外光用ＣＣＤカメラ４ｂによって撮像される。そ
して、紫外光用ＣＣＤカメラ４ｂによって撮像された半
導体ウェハ１０１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。

【００８２】以上のような検査装置では、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１０１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
いて線幅の測定や欠陥の検出を行う場合に比べて、より
正確な線幅測定やより微細な欠陥の検出を行うことがで
きる。

【００８３】しかも、この検査装置では、可視光用の光
学系と紫外光用の光学系とを併有しており、可視光を用
いた低分解能での半導体ウェハ１０１の検査と、紫外光
を用いた高分解能での半導体ウェハ１０１の検査との両
方を行うことができる。したがって、この検査装置で
は、可視光を用いた低分解能での半導体ウェハ１０１の
検査により、幅の広い線幅の測定や大きい欠陥の検出を
行い、かつ、紫外光を用いた高分解能での半導体ウェハ
１０１の検査により、幅の狭い線幅の測定や小さい欠陥
の検出を行うといったことも可能である。

【００８４】なお、この査装置において、紫外光用対物
レンズ３８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３８として、開口数（ＮＡ）の大きなレンズを用い
ることで、より狭い幅の線幅の測定や、より微細な欠陥
の検出が可能となる。

【００８５】〔キャリブレーション〕ところで、検査装
置においては、検査対象となる半導体ウェハ１０１のデ
バイスパターンの線の幅は、例えば、０．１３μｍ乃至
０．１８μｍ程度と極めて微細なものである。この検査
装置では、デバイスパターンの線の幅を、ＣＣＤカメラ
４による撮像で得られる画像に基づいて測定するのであ
るが、その精度は、３σで３ｎｍ以内と、非常に高いこ
とが要求される。

【００８６】このような精度を実現するためには、光学
ユニット２６により撮像した画像において識別した所定
のパターンの位置と、このパターンの実際の半導体ウェ
ハ１０１上における位置とを高精度に対応させることが
重要となり、さらに、例えば、ＣＣＤカメラ４における
画像の歪みなど、検査装置が固有に持っている誤差、す
なわち、「ＴＩＳ」（Tool Induced Shift）の測定が重
要となる。

【００８７】この検査装置において、「ＴＩＳ」を定量
的に測定する方法としては、被検査物を異なった方向
（向き）にして検査装置内に搬入したうえで半導体ウェ
ハ１０１上の同一箇所についての同様の検査を行い、そ
の結果の分布を調べるということを採用する。半導体ウ
ェハ１０１の方向は、この半導体ウェハ１０１が検査用
ステージ２上に置かれたときに、この半導体ウェハ１０
１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」をどちらの方向に向けるかというこ
とで識別し、１カセット毎に指定する。

【００８８】そこで、まず、この検査装置では、実際の
測定や検査に先だって、以下で述べるようにして、キャ
リブレーションを行うことにより、検査用ステージ２及
び光学ユニット２６が設けられた基台１の座標系（以
下、メカニカル座標系という。）と、光学ユニット２６
により撮像した画像内の座標系（以下、カメラ座標系と
いう。）との対応づけを行う。

【００８９】すなわち、この検査装置においては、制御
回路５において、基台１を基準とした座標系をメカニカ
ル座標系と定義し、検査用ステージ２の基準点を原点と
する座標系をステージ座標系と定義し、ＣＣＤカメラ４
の撮像範囲（視野）を基準とした座標系をカメラ座標系
と定義する。メカニカル座標系とステージ座標系とは、
Ｘ軸同士及びＹ軸同士が平行であり、スケールも同一で
ある。

【００９０】そして、この検査装置においては、図７に
示すように、メカニカル座標系の原点をＯ_M（０，０）
としたとき、メカニカル座標系における検査用ステージ
２の基準点の座標、すなわち、ベクトルＯ_M→Ｏ_SをＯ_S
とし、メカニカル座標系におけるＣＣＤカメラ２による
撮像範囲の基準点の座標、すなわち、ベクトルＯ_M→Ｏ_A
をＯ_Aとする。

【００９１】なお、以下で説明するキャリブレーション
のアルゴリズムにおいては、基準点Ｏ_Sが必ずしもθス
テージ２２の回転中心と一致している必要はなく、θス
テージ２２の回転中心からの位置が明らかな固定点であ
ればよい。

【００９２】また、線幅の測定は、半導体ウェハ１０１
上の、予め決められた場所において行う。半導体ウェハ
１０１に形成されているデバイスパターンは、ダイ（Ｄ
ｉｅ）と呼ばれる四角形の領域が並列されたもの、すな
わち、繰返しパターンである。このため、半導体ウェハ
１０１上における位置の特定は、ダイ座標とダイ内座標
の二つの座標系を用いて行うことができる。すべてのダ
イにおいて、ダイ内座標が等しい点に形成されているデ
バイスパターンは同一である。

【００９３】これらの二つの座標系を組み合わせて、半
導体ウェハ１０１の中心を原点とする被検査物座標系と
して、ウェハ座標系を定義する。そして、ステージ座標
系における半導体ウェハ１０１の中心の座標、すなわ
ち、ベクトルＯ_S→Ｏ_WをＯ_Wとする。

【００９４】このように定義されたウェハ座標系上の任
意の点Ｐを検査するためには、まず、ウェハ座標系から
ステージ座標系への変換を行う必要がある。ステージ座
標系は、上述したように、半導体ウェハ１０１を支持し
半導体ウェハ１０１を平行に移動させる検査用ステージ
２上の座標系である。半導体ウェハ１０１が、その「オ
リエンテーションフラット」、あるいは、「ノッチ」を
標準の方向にして検査用ステージ２上に理想的に置かれ
たとき、ステージ座標系とウェハ座標系とは、完全に一
致する。ただし、実際には、半導体ウェハ１０１は、搬
送機構の動作精度によって、理想位置から、１００μｍ
以内の誤差を伴って検査用ステージ２上に置かれるた
め、ステージ座標系とウェハ座標系とは、一致しない。
このような不一致を補正する目的で行われる、ウェハ座
標系からステージ座標系への変換をファインアライメン
トと呼ぶ。

【００９５】すなわち、この検査装置においては、半導
体ウェハ１０１上の任意の点Ｐについて、メカニカル座
標系における座標、すなわち、ベクトルＯ_M→ＰをＰ_Mと
し、カメラ座標系における座標、すなわち、ベクトルＯ
_A→ＰをＰ_Aとし、ステージ座標系における座標、すなわ
ち、ベクトルＯ_S→ＰをＰ_Sとし、ウェハ座標系における
座標、すなわち、ベクトルＯ_W→ＰをＰ_Wとする。

【００９６】ここで、メカニカル座標系からカメラ座標
系への点Ｐの移動量の一次変換行列を行列Ａとする。す
ると、 Ｐ_M＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A ・・・・・・・式１ により、カメラ座標系とメカニカル座標系との対応付け
を行うことができ、 Ｐ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−Ｏ_S ・・・・式２ により、カメラ座標系とステージ座標系との対応付けを
行うことができる。

【００９７】一次変換行列Ａには、メカニカル座標系と
カメラ座標系との傾きや直交性の変換も含まれる。そし
て、これら一次変換行列Ａ及びカメラ座標系の原点座標
Ｏ_Aは、光学ユニット２６における各受光レンズ、すな
わち、可視光用対物レンズ３４や紫外光用対物レンズ３
８毎に固有な行列である。したがって、以下で説明する
キャリブレーションにおいては、これら一次変換行列Ａ
及びカメラ座標系の原点座標Ｏ_Aを求めることを意味す
る。

【００９８】以下では、まず、検査装置において、可視
光用対物レンズ３４を用いて撮像した画像について、キ
ャリブレーションを行う場合について説明する。

【００９９】〔一次変換行列Ａ〕以下では、まず、上述
した式１における一次変換行列Ａを求める場合における
画像変換装置１の動作について説明する。

【０１００】先ず、検査用ステージ２上に固定支持され
た半導体ウェハ１０１において、任意の点Ｐを選び、こ
の点Ｐが可視光用対物レンズ３４の視野に収まるよう
に、Ｘステージ２０及びＹステージ２１を移動させる。
点Ｐとしては、例えば、図８に示すように、半導体ウェ
ハ１０１上に形成されているアライメントマークを、画
像処理用コンピュータ６０により識別し、このアライメ
ントマーク上の１点を点Ｐとすればよい。なお、図８中
においては、アライメントマークが文字「Ｋ」として形
成されている場合を示している。

【０１０１】次に、可視光用対物レンズ３４の視野内
で、Ｘステージ２０及びＹステージ２１により、点Ｐの
位置を平行移動させる。そして、画像処理用コンピュー
タ６０により、この点Ｐの座標を３点、それぞれメカニ
カル座標系とカメラ座標系とで取得する。このとき、メ
カニカル座標系における３点の座標をＰ_M1，Ｐ_M2，
Ｐ_M3、カメラ座標系における３点の座標をＰ_A1，Ｐ_A2，
Ｐ_A3とする。

【０１０２】すると、上述した式１を用いて、以下の式
３乃至式５のように表すことができる。

【０１０３】

【数１】

【０１０４】そして、式４及び式５からそれぞれ式３を
除算すると、以下の式６及び式７となる。

【０１０５】

【数２】

【０１０６】これら式６及び式７を変形すると、以下の
式８及び式９となる。

【０１０７】

【数３】

【０１０８】ここで、以下のように定義をする。

【０１０９】

【数４】

【０１１０】このように定義して一次変換行列Ａについ
て解くと、以下の式１０となる。このように一次変換行
列Ａは、３点の座標から求めることができる。

【０１１１】

【数５】

【０１１２】また、上述した式７の代わりに、以下の式
１１を用いるとする。

【０１１３】

【数６】

【０１１４】この場合には、以下のように定義を行い、
一次変換行列Ａについて解くと、式１０と同じ結果を得
ることができる。

【０１１５】

【数７】

【０１１６】〔カメラ座標系の原点座標Ｏ_A〕つぎに、
上述した式１におけるカメラ座標系の原点座標Ｏ_Aを求
める場合の、検査装置の動作について説明する。原点座
標Ｏ_Aの求め方としては、２つの方法がある。

【０１１７】第１の方法は、メカニカル座標系における
検査用ステージ２の中心座標Ｏ_Sが、この検査用ステー
ジ２に備えられた冶具により識別できる場合に適用する
ことができる。この場合には、先ず、この検査用ステー
ジ２の中心座標Ｏ_Sが可視光用対物レンズ３４の視野に
収まるように、Ｘステージ２０及びＹステージ２１を移
動させる。そして、検査用ステージ２の中心座標を、カ
メラ座標系で取得し、この座標をＰ_Aとする。すると、
上述した式１を用いて、以下の式１２と表すことができ
る。

【０１１８】

【数８】

【０１１９】そして、画像処理用コンピュータ６０によ
り、式１２を解くことによって、メカニカル座標系にお
けるカメラ座標系の原点座標Ｏ_Aを求めることができ
る。

【０１２０】第２の方法は、検査用ステージ２に、メカ
ニカル座標系における中心座標を示す冶具が備えられて
いない場合に適用することができる。この場合には、θ
ステージ２２により、点Ｐを、可視光用対物レンズ３４
の視野内で回転移動させる。このとき、画像処理用コン
ピュータ６０は、回転移動の前後における点Ｐの座標
を、それぞれメカニカル座標系及びカメラ座標系で、Ｐ
_M1，Ｐ_M2及びＰ_A1，Ｐ_A2として取得する。また、図９に
示すように、メカニカル座標系における検査用ステージ
２の原点座標Ｏ_Sからの点Ｐの位置ベクトルＰ_Sを、回転
移動の前後において、それぞれＰ_S1，Ｐ_S2とする。この
とき、これらＰ_S1とＰ_S2とには、以下の式１３のような
関係が成立する。

【０１２１】

【数９】

【０１２２】そこで、Ｐ_M1とＰ_M2とは、上述した式１と
式１３とを用いて、以下の式１４及び式１５のように表
すことができる。

【０１２３】

【数１０】

【０１２４】次に、式１４及び式１５からＰ_S1を消去し
て、Ｏ_Aについて解くと、以下の式１６のようになる。

【０１２５】

【数１１】

【０１２６】このように、メカニカル座標系におけるカ
メラ座標系の原点座標Ｏ_Aを半導体ウェハ１０１上の点
を２点取得することにより求めることができる。すなわ
ち、画像処理用コンピュータ６０により、式１６を解く
ことによって、原点座標Ｏ_Aを求めることができる。

【０１２７】ところで、上述したようにして原点座標Ｏ
_Aを求める場合には、点Ｐを画像内で回転移動させるこ
とから、回転角度θを大きくすることが困難である。し
かしながら、原点座標Ｏ_Aの精度は、回転角度θに大き
く依存する。このため、原点座標Ｏ_Aを高精度に求める
ためには、点Ｐの位置を画像の範囲外まで大きく回転移
動させることが有効となる。このように、点Ｐの位置を
画像の範囲外まで回転移動させた場合には、以下で説明
する方法により、原点座標Ｏ_Aを求めることができる。

【０１２８】この場合には、θステージ２２により、点
Ｐを、可視光用対物レンズ３４の視野の範囲外まで回転
移動させた後に、画像の範囲外に移動した点Ｐが再び画
像の範囲内に収まるように、Ｘステージ２０及びＹステ
ージ２１を平行移動させる。

【０１２９】このとき、画像処理用コンピュータ６０
は、移動の前後における点Ｐの座標を、それぞれメカニ
カル座標系及びカメラ座標系で、Ｐ_M1，Ｐ_M2及びＰ_A1，
Ｐ_A2として取得する。また、図１０に示すように、メカ
ニカル座標系における検査用ステージ２の原点座標Ｏ_S
からの点Ｐの位置ベクトルＰ_Sを、移動の前後におい
て、それぞれＰ_S1，Ｐ_S2とする。さらに、移動後のメカ
ニカル座標系における検査用ステージ２の回転中心の座
標をＯ_S2として取得する。すると、上述した式１５は、
以下の式１７のように表すことができる。

【０１３０】

【数１２】

【０１３１】そこで、上述した式１４及び式１７からＰ
_S1を消去して、Ｏ_Aについて解くと、以下の式１８のよ
うになる。

【０１３２】

【数１３】

【０１３３】そして、画像処理用コンピュータ６０によ
り、この式１８を解くことによって、原点座標Ｏ_Aを求
めることができる。したがって、点Ｐの位置を画像の範
囲外まで大きく回転移動させて、高精度に原点座標Ｏ_A
を求めることができる。

【０１３４】以上で説明したようにして、メカニカル座
標系からカメラ座標系への点Ｐの移動量の一次変換行列
Ａを求め、上述した式１を用いてメカニカル座標系とカ
メラ座標系とを対応させることにより、装置の機械的・
光学的な位置精度に依らず、メカニカル座標系とカメラ
座標系とを高精度に且つ簡便に対応させることができ
る。

【０１３５】〔レンズ間における補正〕さらに、検査装
置において、複数のレンズ間でキャリブレーションを行
う方法について説明する。

【０１３６】検査装置は、可視光用対物レンズ３４と、
紫外光用対物レンズ３８とを備えている。また、各レン
ズ３４，３８には、それぞれ倍率の異なる対物レンズが
交換可能に配設自在とされていてもよい。検査装置にお
いてキャリブレーションを行う場合には、一次変換行列
Ａ及びカメラ座標系の原点座標Ｏ_Aが、光学ユニット２
６における各レンズ３４，３８毎に固有な行列であるこ
とから、複数設けられた各レンズに対して、それぞれ、
一次変換行列Ａと原点座標Ｏ_Aとを求めることが必要と
なる。

【０１３７】このとき、上述した操作を各レンズ３４，
３８毎に対して行うことにより、一次変換行列Ａと原点
座標Ｏ_Aを求めてもよいが、以下で説明する方法によ
り、すでに求めた所定のレンズ（以下、第１のレンズと
いう。）における一次変換行列をＡ₁、原点座標をＯ_A1
として、これら一次変換行列Ａ₁及び原点座標Ｏ_A1に基
づいて、他のレンズ（以下、第２のレンズという。）の
一次変換行列Ａ₂及び原点座標Ｏ_A2を求めるとしてもよ
い。これにより、キャリブレーションに必要となる時間
の短縮や、キャリブレーション精度の向上を図ることが
できる。

【０１３８】〔レンズ間における一次変換行列の補正〕
例えば、同一の撮像カメラを用いて使用する対物レンズ
だけを切り換えるとする場合には、レンズの倍率精度が
５％程度と比較的低いが、各レンズ間における倍率以外
の成分、すなわち、回転方向成分や直交性などは全て等
しい。したがって、上述した一次変換行列Ａ₁，Ａ₂に
は、以下の式１９に表すような関係が成立する。

【０１３９】

【数１４】

【０１４０】ただし、この式１９において、ｋは、定数
である。

【０１４１】そこで、先ず、光学ユニット２６におい
て、第１のレンズを用いて点Ｐを識別することにより、
この第１のレンズにおける一次変換行列Ａ₁を、上述し
たような方法により求める。

【０１４２】次に、光学ユニット２６で用いるレンズを
第２のレンズに交換する。そして、この第２のレンズを
用いて撮像する画像の範囲内で点Ｐの座標を平行移動さ
せることにより、この点Ｐの座標を２点、画像処理用コ
ンピュータ６０により、それぞれメカニカル座標系とカ
メラ座標系とで取得する。このとき、メカニカル座標系
における２点の座標をＰ_M1，Ｐ_M2、カメラ座標系におけ
る２点の座標をＰ_A1，Ｐ_A2とし、以下のように定義す
る。

【０１４３】

【数１５】

【０１４４】すると、上述した式８から、一次変換行列
Ａ₁を以下の式２０のように表すことができる。

【０１４５】

【数１６】

【０１４６】したがって、この式２０を解いて定数ｋを
求め、上述した式１９を用いることにより、一次変換行
列Ａ₁に基づいて、一次変換行列Ａ₂を求めることができ
る。

【０１４７】検査装置は、画像処理用コンピュータ６０
によって、以上で説明した方法により一次変換行列Ａ₂
を求めることにより、所定のレンズにおける一次変換行
列Ａ₁に基づいて、他のレンズにおける一次変換行列Ａ₂
を点Ｐの座標を２点取得するだけで、求めることがで
き、キャリブレーションに必要となる時間の短縮や、キ
ャリブレーション精度の向上を図ることができる。

【０１４８】〔レンズ間における原点座標の補正〕つぎ
に、複数のレンズ間において、すでに求めた第１のレン
ズにおける原点座標をＯ_A1として、この原点座標Ｏ_A1に
基づいて、第２のレンズにおける原点座標Ｏ_A2を求める
場合について説明する。

【０１４９】この検査装置においては、各レンズにおけ
る原点座標Ｏ_Aの精度があまり高くない場合に、この原
点座標Ｏ_Aを各レンズ毎に求めると、レンズを切り換え
た際に、撮像した画像における半導体ウェハ１０１上で
の位置が著しくずれてしまう虞れが生じる。したがっ
て、すでに求めた第１のレンズにおける原点座標Ｏ_A1を
基準として、第２のレンズにおける原点座標Ｏ_A2を求め
ることが望ましい。これにより、各レンズ間での原点座
標の相対位置精度が、各レンズにおける原点座標の絶対
位置精度に依存しなくなる。また、検査装置において
は、検査用ステージ２上に載置される半導体ウェハの位
置には、必ず誤差が含まれることから、各レンズ毎にお
ける原点座標の絶対位置精度よりも、レンズ間での原点
座標の相対位置精度の方が重要となる。

【０１５０】そこで、先ず、光学ユニット２６におい
て、第１のレンズを用いて点Ｐを識別することにより、
この第１のレンズにおける原点座標Ｏ_A1を、上述したよ
うな方法により求める。このとき、この第１のレンズで
撮像した画像においては、図１１に示すように、一次変
換行列がＡ₁であり、原点座標がＯ_A1であるとする。ま
た、第１のレンズにおけるカメラ座標系における点Ｐの
座標がＰ_A1であるとする。

【０１５１】次に、光学ユニット２６で用いるレンズを
第２のレンズに交換する。このとき、図１１に示すよう
に、この第２のレンズで撮像した画像において、一次変
換行列がＡ₂であり、この第２のレンズにおけるカメラ
座標系における点Ｐの座標がＰ_A2であるとして、この点
Ｐのメカニカル座標系における座標がＰ_Mであるとする
と、上述した式１から、以下の式２１、式２２のように
表すことができる。

【０１５２】

【数１７】

【０１５３】そこで、式２１及び式２２によりＰ_Mを消
去すると、以下の式２３のように、Ｏ_A1に基づいて、Ｏ
_A2を求めることができる。

【０１５４】

【数１８】

【０１５５】ところで、光学ユニット２６で用いるレン
ズを第２のレンズに交換した際に、この第２のレンズで
撮像した画像内に点Ｐが存在しない場合が考えられる。
この場合には、図１２に示すように、第２のレンズに交
換後に、点Ｐが画像内に収まるように、検査用ステージ
２を平行移動させる。このとき、移動前における点Ｐの
メカニカル座標系での座標をＰ_M1とし、移動後における
点Ｐのメカニカル座標系での座標をＰ_M2とすると、以下
の式２４のように、Ｏ_A1に基づいて、Ｏ_A2を求めること
ができる。

【０１５６】

【数１９】

【０１５７】以上で説明したように、検査装置において
は、複数のレンズを備える場合であっても、すでに求め
た所定のレンズにおける一次変換行列Ａ₁、原点座標Ｏ
_A1に基づいて、他のレンズの一次変換行列Ａ₂及び原点
座標Ｏ_A2を求めることにより、キャリブレーションに必
要となる時間の短縮や、キャリブレーション精度の向上
を図ることができる。

【０１５８】〔ステージ座標系とウェハ座標系との関連
付け〕次に、ステージ座標系からウェハ座標系への点Ｐ
の移動量の一次変換行列を行列Ｒとする。すると、 Ｐ_S＝ＲＰ_W＋Ｏ_W ・・・・式２５ により、ウェハ座標系とステージ座標系との対応付けを
行うことができる。ここで、行列Ｒは、半導体ウェハ１
０１の検査用ステージ２に対する回転方向のずれを表
す。そして、 Ｐ_M＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A＝Ｏ_S＋Ｐ_S ・・・・式２６ であることから、 Ｏ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−Ｐ_S ・・・・式２７ Ｏ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−（ＲＰ_W＋Ｏ_W） ・・・・式２８ となり、カメラ座標系とウェハ座標系との対応付けが行
われる。すなわち、半導体ウェハ１０１上の任意の点Ｐ
について、ウェハ座標系における座標Ｐ_Wが与えられれ
ば、これを上式に代入して、得られる結果の座標にＣＣ
Ｄカメラ４を移動させ、点ＰをＣＣＤカメラ４によって
撮像することができる。ただし、これは、搬送機構が半
導体ウェハ１０１を回動させずに検査用ステージ２に載
置させた場合、すなわち、半導体ウェハ１０１が「標準
の方向」となされて検査用ステージ２に支持されている
場合である。

【０１５９】〔「ＴＩＳ」測定に対応した座標変換〕そ
して、この検査装置においては、「ＴＩＳ」の測定のた
め、図１３に示すように、「標準の方向」から、図１４
に示すように、回転させて半導体ウェハを検査用ステー
ジ２上に搬入したときに、その任意の角度に対しウェハ
座標系からステージ座標系への変換をも実現するもので
ある。

【０１６０】すなわち、搬送機構による半導体ウェハ１
０１の回動に相当する一次変換行列を行列Ｒ_Tとして、 Ｐ_R＝Ｒ_TＰ_W ・・・・式２９ とする。ここで、行列Ｒ_Tは、以下の式３０に示すもの
となる。

【０１６１】

【数２０】

【０１６２】あるいは、より一般的に、「標準の方向」
を基準とした回転角度θ（rad）を用いると、行列Ｒ
_Tは、以下の式３１に示すものとなる。

【０１６３】

【数２１】

【０１６４】最終的な半導体ウェハ１０１の方向は、プ
リアライナ２７に対して指定する角度で決定されるが、
この値は、オリエンテーションフラットの標準の方向
（オリエンテーションマークロケーション）をどのよう
に決めるかで変わる。ここでは、「（ＤＯＷＮ）」をオ
リエンテーションフラットの標準の方向と定めており、
このときのプリアライメント角度は１８０°である。
「（ＲＩＧＨＴ）」では、プリアライメント角度は９０
°である。これを一般化すると、上記式３１における回
転角度θに対して、プリアライナ２７に対する指定角度
θ_A（rad）は、以下の式３２で表される。

【０１６５】 θ_A＝π−θ ・・・・式３２ そして、この行列Ｒ_Tを上述のファインアライメントの
結果に導入すると、上述の式２５及び式２８より、以下
の式３３及び式３４に示すように、搬送用ロボット６及
びプリアライナ２７の動作も含めて、ウェハ座標系とス
テージ座標系との対応付けができる。

【０１６６】 Ｐ_S＝ＲＰ_R＋Ｏ_W＝ＲＲ_TＰ_W＋Ｏ_W ・・・・式３３ Ｏ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−（ＲＲ_TＰ_W＋Ｏ_W） ・・・・式３４ このように、カメラ座標系とウェハ座標系との対応付け
を行うことにより、ウェハ座標系における半導体ウェハ
１０１上の任意の点ＰをＣＣＤカメラ４によって撮像す
ることができる。

【０１６７】〔ダイピッチ移動〕また、この検査装置に
おいては、ＣＣＤカメラ４による半導体ウェハ１０１の
表面の撮像において、検査用ステージの実際の移動と、
ウェハ座標系、あるいは、ダイ座標系上での移動との対
応付けも行うことができる。すなわち、半導体ウェハ１
０１上における所定の方向及び距離の移動ベクトルを、
ウェハ座標系においてＤ_Wと定義し、 Ｐ_D＝Ｒ_T（Ｐ_W＋Ｄ_W） ・・・・式３５ とすれば、上述の場合と同様に、 Ｐ_S＝ＲＰ_D＋Ｏ_W＝ＲＲ_T（Ｐ_W＋Ｄ_W）＋Ｏ_W ・・・式３６ により、搬送機構の動作及び半導体ウェハ１０１上にお
ける所定の方向及び距離の移動ベクトルも含めてウェハ
座標系とステージ座標系との対応付けができ、Ｏ_S＝Ａ
^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−（ＲＲ_T（Ｐ_W＋Ｄ_W）＋Ｏ_W）・・式３７に
より、カメラ座標系とウェハ座標系との対応付けを行う
ことにより、ウェハ座標系において点Ｐから所定の方向
及び距離にある点（Ｐ_W＋Ｄ_W）をＣＣＤカメラ４によっ
て撮像することができる。

【０１６８】ここで、Ｄ_Wを、半導体ウェハ１０１上に
おけるダイ（Ｄｉｅ）の間隔（ダイピッチ）に相当する
ベクトルとしておけば、いわゆる「ダイピッチ移動」を
容易に行うことができる。例えば、図１５に示すよう
に、オリエンテーションフラットの標準の方向が「（Ｄ
ＯＷＮ）」で、「ＴＩＳ」測定のために、をオリエンテ
ーションフラットの方向が「（ＲＩＧＨＴ）」であると
きににおいて、ダイピッチを（Ｄｘ，Ｄｙ）とすると、
これに行列Ｒ_T（ＲＩＧＨＴ）をかけると、以下の式３
７が得られる。

【０１６９】

【数２２】

【０１７０】これは、ステージ座標系におけるダイピッ
チである。ここで、入力装置５３において、図１６に示
すように、上下左右を示す移動キーがあった場合におい
て、通常は、これらキーの上下左右が、そのまま検査用
ステージ２を上から見たときの上下左右（すなわち、奥
側、手前側、左側、右側）に対応して検査用ステージ２
が駆動されるのであるが、この検査装置では、検査用ス
テージ２の動きは、行列Ｒ_Tを含み、さらに、ファイン
アライメントもなされた方向となる。

【０１７１】例えば、この場合においては、入力値
（ｘ，ｙ）＝（０，１）においては、検査用ステージ２
の移動は、（０，−Ｄｘ）となり、入力値（ｘ，ｙ）＝
（１，０）においては、検査用ステージ２の移動は、
（Ｄｙ，０）となり、入力値（ｘ，ｙ）＝（０，−１）
においては、検査用ステージ２の移動は、（０，Ｄｘ）
となり、入力値（ｘ，ｙ）＝（−１，０）においては、
検査用ステージ２の移動は、（−Ｄｙ，０）となる。

【０１７２】また、この場合の検査用ステージ２上にお
けるダイ座標の移動分は、行列Ｒ_T（ＲＩＧＨＴ）^-1を
かけることにより、例えば、入力値（ｘ，ｙ）＝（０，
１）において、以下の式３８に示すように、（１，０）
となる。

【０１７３】

【数２３】

【０１７４】他の方向への移動についても、図１７に示
すように、入力値（ｘ，ｙ）＝（１，０）においては、
ダイ座標の移動分は、（０，−１）となり、入力値
（ｘ，ｙ）＝（０，−１）においては、ダイ座標の移動
分は、（−１，０）となり、入力値（ｘ，ｙ）＝（−
１，０）においては、ダイ座標の移動分は、（０，１）
となる。

【０１７５】〔この検査装置による効果〕上述のよう
に、本発明に係る検査装置においては、ＣＣＤカメラ４
による撮像で得られた画像を用いて検査を行うにあたっ
て、半導体ウェハ１０１が検査装置内に搬入される方向
に対し、一律的な座標変換処理が可能になる。したがっ
て、「ＴＩＳ」測定時においても、ファインアライメン
トによる変換処理と、ＣＣＤカメラ４及び検査用ステー
ジ２についての座標変換処理を、通常の検査の場合と同
様に行うことができる。また、搬入される方向の種類に
応じた個別の処理を行う必要もなく、その種類の数にも
依存することはない。

【０１７６】このため、従来の検査装置において見られ
るような、半導体ウェハ１０１の回転に対して個別の座
標変換処理を行う場合に比べて、変換処理回路における
ばらつきや個体差といったものによる影響を皆無とする
ことができる。

【０１７７】さらに、ウェハ座標系から、メカニカル座
標系やステージ座標系への変換以外にも、なんらかの変
換処理を行う必要が生じた場合でも、半導体ウェハ１０
１の回転方向ごとに追加の変換処理を行う必要がなく、
良好な拡張性及び信頼性を確保することができる。

【０１７８】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る検査装置及
び検査方法においては、撮像手段による撮像で得られた
画像を用いて検査を行うにあたって、被検査物が検査装
置内に搬入される方向に対し、一律的な座標変換処理が
可能になる。したがって、「ＴＩＳ」測定時において
も、ファインアライメントによる変換処理と、撮像手段
及び被検査物支持機構についての座標変換処理を、通常
の検査の場合と同様に行うことができる。また、搬入さ
れる方向の種類に応じた個別の処理を行う必要もなく、
その種類の数にも依存することはない。

【０１７９】このため、従来の検査装置において見られ
るような、被検査物の回転に対して個別の座標変換処理
を行う場合に比べて、変換処理回路におけるばらつきや
個体差といったものによる影響を皆無とすることができ
る。

【０１８０】さらに、被検査物座標系から、メカニカル
座標系や支持機構座標系への変換以外にも、なんらかの
変換処理を行う必要が生じた場合でも、被検査物の回転
方向ごとに追加の変換処理を行う必要がなく、良好な拡
張性及び信頼性を確保することができる。

【０１８１】すなわち、本発明は、検査装置が固有に持
っている誤差の測定などのために、被検査物が複数の異
なる方向となされて搬入される場合においても、この検
査装置上の複数の座標系間の座標変換処理が容易であ
り、正確な誤差の測定が行えるようになされた検査装置
及び検査方法を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る検査装置の構成を概略的に示すブ
ロック図である。

【図２】上記検査装置の構成を示す斜視図である。

【図３】上記検査装置の構成を示す縦断面図である。

【図４】上記検査装置の構成を示す平面図である。

【図５】上記検査装置の構成を示すブロック図である。

【図６】上記検査装置の光学ユニットの構成を示す側面
図である。

【図７】上記検査装置における座標系の関係を示す平面
図である。

【図８】上記検査装置において観察されたアライメント
マークの例を示す平面図である。

【図９】上記検査装置において観察用ステージを回転さ
せたときの座標の変化を示す平面図である。

【図１０】上記検査装置において観察用ステージを回転
させ、さらに、平行移動したときの座標の変化を示す平
面図である。

【図１１】上記検査装置において、撮像レンズの交換に
よりＣＣＤカメラの視野が変化したときの座標の変化を
示す平面図である。

【図１２】上記検査装置において、撮像レンズの交換に
よりＣＣＤカメラの視野が変化し、さらに、観察用ステ
ージを平行移動したときの座標の変化を示す平面図であ
る。

【図１３】上記検査装置において、半導体ウェハのオリ
エンテーションフラットの方向が標準の方向であるとき
の状態を示す平面図である。

【図１４】上記検査装置において、「ＴＩＳ」の測定の
ため、半導体ウェハのオリエンテーションフラットの方
向が右側方向となされた状態を示す平面図である。

【図１５】上記検査装置において、「ＴＩＳ」の測定の
ために、オリエンテーションフラットの方向が右側方向
となされた半導体ウェハ上における座標を示す平面図で
ある。

【図１６】入力装置における移動キーと、検査用ステー
ジ２の移動方向のとの対応を示す平面図である。

【図１７】入力装置における移動キーと、検査用ステー
ジ２上の半導体ウェハにおけるダイ座標の移動方向のと
の対応を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 基台、２ 検査用ステージ、３ 搬送機構、４ Ｃ
ＣＤカメラ、５ 制御回路、６ 搬送機構、７ カセッ
ト、８ 顕微鏡、９ カメラ移動機構、１０１半導体ウ
ェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA21 AA49 AA56 BB03 CC19 DD06 DD19 EE06 EE08 FF04 GG02 GG04 GG21 JJ03 JJ26 MM24 MM25 PP12 PP24 QQ24 QQ31 SS13 TT02 2G051 AA51 AB07 AC01 AC24 BA05 BA08 BA10 CA03 CA07 CB01 CC09 CC20 DA03 DA08 DA20 EA11 5B057 AA03 BA02 BA19 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CD02 CD03 CD20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台と、 上記基台上に設けられ、被検査物を支持するとともに、
   この被検査物を所定の移動平面内において移動操作する
   被検査物支持機構と、 上記被検査物を、上記被検査物支持機構により上記被検
   査物が移動操作される移動平面に垂直な線を軸として回
   動操作し、該被検査物支持機構に支持させる搬送機構
   と、 上記基台上に該基台に対して移動可能に設けられ、上記
   移動平面の外から、上記被検査物支持機構により支持さ
   れた被検査物を撮像する撮像手段と、 上記撮像手段を移動操作する撮像手段移動機構と、 上記被検査物支持機構、上記搬送機構及び上記撮像手段
   移動機構の動作を制御する制御手段とを備え、 上記制御手段は、上記基台を基準としたメカニカル座標
   系と、上記被検査物支持機構の移動部上の基準点を原点
   とするステージ座標系と、上記撮像手段における撮像範
   囲を基準としたカメラ座標系と、上記被検査物の中心を
   原点とした被検査物座標系とを定義し、 上記メカニカル座標系の原点をＯ_M（０，０）とし、こ
   のメカニカル座標系における上記被検査物支持機構の移
   動部上の基準点の座標をＯ_Sとし、該メカニカル座標系
   における撮像手段による撮像範囲の基準点の座標をＯ_A
   とし、上記ステージ座標系における被検査物の中心の座
   標をＯ_Wとして、 上記被検査物上の任意の点Ｐについて、上記メカニカル
   座標系における座標をＰ_Mとし、上記カメラ座標系にお
   ける座標をＰ_Aとし、上記ステージ座標系における座標
   をＰ_Sとし、上記被検査物座標系における座標をＰ_Wと
   し、 上記メカニカル座標系から上記カメラ座標系への点Ｐの
   移動量の一次変換行列をＡとし、上記ステージ座標系か
   ら上記被検査物座標系への点Ｐの移動量の一次変換行列
   をＲとし、上記搬送機構による上記被検査物の回動に相
   当する一次変換行列をＲ_Tとして、 Ｐ_M＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A により、上記カメラ座標系と上記メカニカル座標系との
   対応付けを行い、 Ｐ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−Ｏ_S により、上記カメラ座標系と上記ステージ座標系との対
   応付けを行い、 Ｐ_S＝ＲＰ_W＋Ｏ_W により、上記被検査物座標系と上記ステージ座標系との
   対応付けを行い、さらに、 Ｐ_S＝ＲＲ_TＰ_W＋Ｏ_W により、上記搬送機構の動作も含めて上記被検査物座標
   系と上記ステージ座標系との対応付けを行い、 Ｏ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−（ＲＲ_TＰ_W＋Ｏ_W） により、上記カメラ座標系と上記被検査物座標系との対
   応付けを行うことにより、該被検査物座標系における上
   記被検査物上の任意の点Ｐを上記撮像手段によって撮像
   することを特徴とする検査装置。
2. 【請求項２】 被検査物上における所定の方向及び距離
   の移動ベクトルを、被検査物座標系においてＤ_Wと定義
   し、 Ｏ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−（ＲＲ_T（Ｐ_W＋Ｄ_W）＋Ｏ_W） により、上記検査物座標系において点Ｐから所定の方向
   及び距離にある点を撮像手段によって撮像することを特
   徴とする請求項１記載の検査装置。
3. 【請求項３】 基台上に設けられ被検査物を支持してこ
   の被検査物を所定の移動平面内において移動操作する被
   検査物支持機構に対して、搬送機構を用いて、該被検査
   物を該移動平面に垂直な線を軸として回動操作して支持
   させ、該基台上に該基台に対して移動可能に設けられた
   撮像手段を用いて、該移動平面の外から該被検査物を撮
   像するにあたって、 上記基台を基準としたメカニカル座標系と、上記被検査
   物支持機構の移動部上の基準点を原点とするステージ座
   標系と、上記撮像手段における撮像範囲を基準としたカ
   メラ座標系と、上記被検査物の中心を原点とした被検査
   物座標系とを定義し、 上記メカニカル座標系の原点をＯ_M（０，０）とし、こ
   のメカニカル座標系における上記被検査物支持機構の移
   動部上の基準点の座標をＯ_Sとし、該メカニカル座標系
   における撮像手段による撮像範囲の基準点の座標をＯ_A
   とし、上記ステージ座標系における被検査物の中心の座
   標をＯ_Wとして、 上記被検査物上の任意の点Ｐについて、上記メカニカル
   座標系における座標をＰ_Mとし、上記カメラ座標系にお
   ける座標をＰ_Aとし、上記ステージ座標系における座標
   をＰ_Sとし、上記被検査物座標系における座標をＰ_Wと
   し、 上記メカニカル座標系から上記カメラ座標系への点Ｐの
   移動量の一次変換行列をＡとし、上記ステージ座標系か
   ら上記被検査物座標系への点Ｐの移動量の一次変換行列
   をＲとし、上記搬送機構による上記被検査物の回動に相
   当する一次変換行列をＲ_Tとして、 Ｐ_M＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A により、上記カメラ座標系と上記メカニカル座標系との
   対応付けを行い、 Ｐ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−Ｏ_S により、上記カメラ座標系と上記ステージ座標系との対
   応付けを行い、 Ｐ_S＝ＲＰ_W＋Ｏ_W により、上記被検査物座標系と上記ステージ座標系との
   対応付けを行い、さらに、 Ｐ_S＝ＲＲ_TＰ_W＋Ｏ_W により、上記搬送機構の動作も含めて上記被検査物座標
   系と上記ステージ座標系との対応付けを行い、 Ｏ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−（ＲＲ_TＰ_W＋Ｏ_W） により、上記カメラ座標系と上記被検査物座標系との対
   応付けを行うことにより、上記撮像手段を、該被検査物
   座標系における上記被検査物上の任意の点Ｐを撮像する
   位置に移動操作することを特徴とする検査方法。
4. 【請求項４】 被検査物上における所定の方向及び距離
   の移動ベクトルを、被検査物座標系においてＤ_Wと定義
   し、 Ｏ_S＝Ａ^-1Ｐ_A＋Ｏ_A−（ＲＲ_T（Ｐ_W＋Ｄ_W）＋Ｏ_W） により、撮像手段を、上記検査物座標系における点Ｐか
   ら所定の方向及び距離にある点を撮像する位置に移動操
   作することを特徴とする請求項３記載の検査方法。