JP2003344308A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検査物の厚みの変化に対応して被検査物と
対物レンズとの間の距離を容易に調節可能とする。 【解決手段】 検査用ステージ１４を鉛直方向に移動操
作し、この検査用ステージ１４の載置面１９ａ上に載置
された被検査物と対物レンズ３３，４１との間の距離を
調整するのとは別に、レンズ駆動機構７０により対物レ
ンズ４１を光軸方向に変位駆動する。また、レボルバ１
００に一対で保持された厚みが大となる被検査物に対応
した対物レンズ１０１と、厚みが小となる被検査物に対
応した対物レンズ１０２とのうち、厚みの変化に対応し
た対物レンズ３３を選択する。これにより、厚みが異な
る被検査物を検査する際でも、その厚みの変化に対応し
て被検査物と対物レンズ３３，４１との間の距離を容易
に調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば微細なデバ
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。ところで、このようなデバイスパターンを形成する
際に、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。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
望ましい。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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した半
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、このような
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
査を行う上では、半導体ウェハをより高分解能で検査す
る必要がある。このため、上述した検査装置では、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
とが行われている。しかしながら、このような紫外光を
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位置に精度良く位置決めす
る必要がある。

【０００４】そこで、検査装置では、被検査物である半
導体ウェハが載置されたステージを鉛直方向に移動させ
る手段として、電気機械変換素子が用いられている。こ
の電気機械変換素子は、ピエゾ素子（ＰＺＴ）や圧電素
子と呼ばれるものであり、鉛直方向への移動量を駆動電
圧に応じて精密に制御することが可能である。しかしな
がら、このような電気機械変換素子を用いてステージを
鉛直方向に移動操作した場合には、ステージの鉛直方向
への移動量を高精度で制御できる一方で、その移動量の
幅、すなわち鉛直方向のストロークは逆に短くなり、例
えば被検査物が載置される載置面を鉛直方向に２００〜
３００μｍ程度しか移動させることができなくなってし
まう。

【０００５】このため、従来の検査装置では、厚みの異
なる被検査物を検査する場合に、上述した電気機械変換
素子による鉛直方向へのストロークだけでは被検査物の
厚みの変化に対応することができず、その結果、被検査
物の検査面が適切な高さとなるように、ステージの高さ
を調整することができなくなるといった問題があった。
そして、従来の検査装置では、被検査物の厚みが変更さ
れる度に、ステージの載置面を研磨加工したり、ステー
ジをその厚みに対応したものに交換する等の煩わしい作
業を必要としていた。

【０００６】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、厚みの異なる被検査物
を検査する際に、その厚みの変化に対応して被検査物と
対物レンズとの間の距離を容易に調整することができ、
被検査物を所定の位置に正確に位置決することによっ
て、被検査物を高分解能で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する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る検査装置は、被検査物が載置される載
置面を有し当該載置面に対して水平方向及び鉛直方向に
移動操作される検査用ステージと、検査用ステージの上
方に位置して載置面上に載置された被検査物の像を拡大
する対物レンズと、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、対物レンズを光軸方向に
変位駆動するレンズ駆動手段とを備える。レンズ駆動手
段は、対物レンズを保持する保持部材と、保持部材に取
り付けられ対物レンズの光軸方向と略直交する方向に突
出されたカムピンを有する第１のスライド部材と、カム
ピンが摺接されるカム部を有する第２のスライド部材
と、第１のスライド部材を鉛直方向にスライド可能に支
持すると共に第２のスライド部材を水平方向にスライド
可能に支持する支持部材と、第２のスライド部材を水平
方向に変位駆動する駆動手段とを有する。カム部は、厚
みが大となる被検査物の高さ位置に対応した第１の水平
面部と、厚みが小となる被検査物の高さ位置に対応した
第２の水平面部と、第１の水平面部と第２の水平面部と
を連続させる傾斜面部とを有する。そして、駆動手段に
より第２のスライド部材が水平方向にスライドされるこ
とによって、カムピンがカム部と摺接しながら第１の水
平面部と第２の水平面部との間を相対移動し、第１のス
ライド部材が鉛直方向にスライドされることによって、
対物レンズが光軸方向に変位駆動されることを特徴とし
ている。

【０００８】以上のように、本発明に係る検査装置で
は、検査用ステージを鉛直方向に移動操作することによ
って、この検査用ステージの載置面上に載置された被検
査物と対物レンズとの間の距離を調整し、更に対物レン
ズ駆動手段が対物レンズを光軸方向に変位駆動すること
によって、厚みが異なる被検査物を検査する際でも、そ
の厚みの変化に対応して被検査物と対物レンズとの間の
距離を容易に調整することができる。

【０００９】また、本発明に係る検査装置は、被検査物
が載置される載置面を有し当該載置面に対して水平方向
及び鉛直方向に移動操作される検査用ステージと、検査
用ステージの上方に位置して載置面上に載置された被検
査物の像を拡大する対物レンズと、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、倍率の異
なる上記対物レンズを複数保持し保持された対物レンズ
を選択的に被検査物の像を拡大する位置へと移動させる
レボルバとを備える。そして、レボルバは、同倍率の対
物レンズとして、厚みが大となる被検査物に対応した対
物レンズと、厚みが小となる被検査物に対応した対物レ
ンズとを一対で保持していることを特徴としている。

【００１０】以上のように、本発明に係る検査装置で
は、検査用ステージを鉛直方向に移動操作することによ
って、この検査用ステージの載置面上に載置された被検
査物と対物レンズとの間の距離を調整し、更にレボルバ
が同倍率の対物レンズとして、厚みが大となる被検査物
に対応した対物レンズと、厚みが小となる被検査物に対
応した対物レンズとを一対で保持していることから、厚
みが異なる被検査物を検査する際に、その厚みの変化に
対応した対物レンズを選択することによって、被検査物
と対物レンズとの間の距離を容易に調整することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した検査装置
について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１２】図１に示すように、本発明を適用した検査
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。

【００１３】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。

【００１４】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たクリーン
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とを有し、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、この窓部３ａからクリーンボックス３の内部を検査
者が視認できるようになっている。

【００１５】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２つの送風機５
ａ，５ｂと、これら２つの送風機５ａ，５ｂとクリーン
ボックス３との間に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（Hi
gh Efficiency Particulate Air Filter）やＵＬＰＡフ
ィルタ（Ultra 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することによ
って、清浄な空気をクリーンボックス３の内部に供給す
ることが可能となっている。

【００１６】また、このクリーンエアユニット４は、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
することが可能となっている。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を備える場
合について例示したが、送風機の個数については、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
い。したがって、クリーンエアユニット４は、３つ以上
の送風機を備える場合でも、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各送風機毎に個別に制御す
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。

【００１７】また、上述したクリーンボックス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。このため、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ことになる。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
出されることになる。

【００１８】したがって、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
に清浄な空気を常時供給し、気流となってクリーンボッ
クス３内を循環した空気をクリーンボックス３の外部へ
と排出させることができる。また、クリーンユニット２
では、クリーンボックス３内で発生した塵埃等を気流に
乗せてクリーンボックス３の外部へと排出することがで
き、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ことができる。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。

【００１９】以上のように、この検査装置１では、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ことが可能であり、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可能となってい
る。

【００２０】ところで、被検査物である半導体ウェハ
は、図２に示すように、所定の密閉式の容器７に収納さ
れて搬送され、この容器７を介してクリーンボックス３
の内部へと移送される。この密閉式の容器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 interface）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。

【００２１】具体的に、容器７は、底部７ａと、底部７
ａ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とを有してお
り、複数枚の半導体ウェハが所定間隔で重ね合わされる
ようにカセット７ｂに収納され、これを底部７ａとカバ
ー７ｃとが密閉する構造となっている。

【００２２】一方、クリーンボックス３には、図１に示
すように、この半導体ウェハが収納された容器７が設置
される容器設置スペース８が設けられている。この容器
設置スペース８には、後述するエレベータ１１の昇降台
１１ａがクリーンボックス３の外部に臨むように配置さ
れており、容器７は、その底部７ａがエレベータ１１の
昇降台１１ａ上に位置するように、容器設置スペース８
に設置される。

【００２３】以上のように、この検査装置１では、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可能である。すなわち、この
検査装置１では、必要な場所のクリーン度だけを局所的
に高めることで、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
とが可能となっている。

【００２４】検査装置１は、図２及び図３に示すよう
に、このようにクリーン度が高められたクリーンボック
ス３の内部に、半導体ウェハの検査を行うための装置本
体１０を備えている。

【００２５】この装置本体１０は、半導体ウェハが収納
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１１と、半導体ウェ
ハを各部へ搬送するための搬送用ロボット１２と、半導
体ウェハのセンター出しと位相出しとを行うプリアライ
ナ１３と、半導体ウェハが載置される検査用ステージ１
４と、検査用ステージ１４に載置された半導体ウェハの
拡大された像を撮像するための光学ユニット１５とを有
し、これらが支持台１６上に支持された構造となってい
る。なお、支持台１６は、その底部に取り付けられた支
持脚１７によってクリーンボックス３とは独立に床板上
に支持されている。

【００２６】エレベータ１１は、上昇及び下降動作され
る昇降台１１ａ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１
１ａ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。

【００２７】搬送用ロボット１２は、先端部に吸着機構
１２ａが設けられた操作アーム１２ｂを有しており、こ
の操作アーム１２ｂを移動操作して、その先端部に設け
られた吸着機構１２ａ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。

【００２８】プリアライナ１３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。

【００２９】検査用ステージ１４は、被検査物である半
導体ウェハが載置されると共に、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ものであり、支持台１
６上に除振台１８を介して支持されている。

【００３０】除振台１８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１８ａと、この石定盤１８ａを支える複数の可動脚
部１８ｂとを備えている。そして、この除振台１８は、
振動が生じたときにその振動を検知して可動脚部１８ｂ
を駆動し、石定盤１８ａ及びこの石定盤１８ａ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。

【００３１】このように、検査装置１では、支持台１６
上に除振台１８を介して検査用ステージ１４が支持され
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
動の影響を受けることなく、紫外光を用いて高分解能で
の検査を行うことが可能となっている。

【００３２】なお、除振台１８上に検査用ステージ１４
を安定的に設置させるには、除振台１８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では、石定盤１８ａの下端部に切り欠き部１８ｃを
設け、可動脚部１８ｂがこの切り欠き部１８ｃにて石定
盤１８ａを支えるようにして、除振台１８の重心を下げ
るようにしている。

【００３３】また、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可
能である。したがって、この検査装置１では、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１８を動作させることで、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となって
いる。

【００３４】検査用ステージ１４は、半導体ウェハが載
置される載置部１９と、この載置部１９を移動させる移
動手段として、石定盤１８ａ上に設置されたＸステージ
２０と、このＸステージ２０上に設置されたＹステージ
２１と、このＹステージ２１上に設置されたθステージ
２２と、このθステージ２２上に設置されたＺステージ
２３とを有しており、このＺステージ２３上に載置部１
９が設置された構造を有している。

【００３５】載置部１９は、半導体ウェハが載置される
載置面１９ａに、半導体ウェハを吸着して固定する吸着
プレートを有している。半導体ウェハは、検査時に、こ
の吸着プレートに吸着されて不要な動きが抑制されるよ
うになっている。

【００３６】Ｘステージ２０及びＹステージ２１は、載
置部１９を載置面１９ａに対して水平方向に移動させる
ものであり、載置面１９ａと平行な面内において、載置
部１９を互い直交するＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ
ることによって、半導体ウェハを所定の検査位置へと導
く。

【００３７】θステージ２２は、載置部１９を載置面１
９ａと平行な面内において回転させるものであり、半導
体ウェハの検査時に、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。

【００３８】Ｚステージ２３は、載置部１９を載置面１
９ａに対して鉛直なＺ軸方向に移動させるものであり、
半導体ウェハの検査時に、半導体ウェハの検査面が適切
な高さとなるように、この検査用ステージ１４の高さを
調整する。

【００３９】したがって、この検査用ステージ１４は、
載置面１９ａ上に載置された半導体ウェハを所定の位
置、角度及び高さとなるように、移動操作することが可
能となっている。なお、検査用ステージ１４では、上述
したθステージ２２を除いた構成としてもよく、その場
合、石定盤１８ａ上に、Ｘステージ２０、Ｙステージ２
１、Ｚステージ２３、載置部１９の順で設置されること
になる。

【００４０】光学ユニット１５は、検査用ステージ１４
の上方に位置して、除振台１８に支持部材２４を介して
支持されている。この光学ユニット１５は、図４に示す
ように、検査用ステージ１４により所定の検査対象位置
へと導かれた半導体ウェハを、可視光を用いて低分解能
で撮像するための第１の撮像光学系１５ａと、紫外光を
用いて高分解能で撮像するための第２の撮像光学系１５
ｂとを有している。

【００４１】第１の撮像光学系１５ａは、光源となるハ
ロゲンランプ３１と、このハロゲンランプ３１から出射
された可視光を検査用ステージ１４に載置された半導体
ウェハに照射するための可視光用光学系３２と、この可
視光用光学系３２により照射された半導体ウェハの像を
拡大する可視光用対物レンズ３３と、この可視光用対物
レンズ３３により拡大された半導体ウェハの像を撮像す
る撮像手段である可視光用ＣＣＤ（charge-coupled dev
ice）カメラ３４とを有している。

【００４２】そして、この第１の撮像光学系１５ａで
は、ハロゲンランプ３１からの可視光は、光ファイバ３
５によって可視光用光学系３２へと導かれる。可視光用
光学系３２へと導かれた可視光は、２つのレンズ３６
ａ，３６ｂを透過してハーフミラー３７に入射する。そ
して、ハーフミラー３７に入射した可視光は、ハーフミ
ラー３７によって可視光用対物レンズ３３へ向けて反射
され、可視光用対物レンズ３３を介して半導体ウェハに
照射される。これにより、半導体ウェハが可視光により
照明される。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３３により拡大され、
ハーフミラー３７及び撮像用レンズ３８を透過して、可
視光用ＣＣＤカメラ３４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３３、ハーフミラー３７及び撮像用
レンズ３８を介して可視光用ＣＣＤカメラ３４に入射
し、この可視光用ＣＣＤカメラ３４によって半導体ウェ
ハの拡大像が撮像される。そして、可視光用ＣＣＤカメ
ラ３４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、後述する画像処理用コンピュ
ータ６０へと送られる。

【００４３】第２の撮像光学系１５ｂは、上述したハロ
ゲンランプ３１よりも短波長の光源となる紫外光レーザ
光源３９と、この紫外光レーザ光源３９から出射された
紫外光を検査用ステージ１４に載置された半導体ウェハ
に照射するための紫外光用光学系４０と、この紫外光用
光学系４０により照射された半導体ウェハの像を拡大す
る紫外光用対物レンズ４１と、この紫外光用対物レンズ
４１により拡大された半導体ウェハの像を撮像する撮像
手段である紫外光用ＣＣＤ（charge-coupled device）
カメラ４２とを有している。

【００４４】そして、この第２の撮像光学系１５ｂで
は、紫外光レーザ光源３９からの紫外光は、光ファイバ
４３によって紫外光用光学系４０へ導かれる。紫外光用
光学系４０へと導かれた紫外光は、先ず、２つのレンズ
４４ａ，４４ｂを透過してハーフミラー４５に入射す
る。そして、ハーフミラー４５に入射した可視光は、ハ
ーフミラー４５によって紫外光用対物レンズ４１へ向け
て反射され、紫外光用対物レンズ４１を介して半導体ウ
ェハに照射される。これにより、半導体ウェハが紫外光
により照明される。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４１により拡大
され、ハーフミラー４５及び撮像用レンズ４６を透過し
て、紫外光用ＣＣＤカメラ４２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４１、ハーフミラー４５及び
撮像用レンズ４６を介して紫外光用ＣＣＤカメラ４２に
入射し、この紫外光用ＣＣＤカメラ４２によって半導体
ウェハの拡大像が撮像される。そして、紫外光用ＣＣＤ
カメラ４２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、後述する画像処理用コン
ピュータ６０へと送られる。

【００４５】また、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置さ
れる外部ユニット５０を備えている。

【００４６】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おり、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等を備えてい
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の表示装置５１，５２を見ながら、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。

【００４７】ここで、検査装置１の回路構成について、
図５に示すブロック図を参照しながら説明する。

【００４８】外部ユニット５０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とを有している。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、それ
ぞれに設けられたメモリリンクインターフェース６０
ａ，６１ａを介して互いに接続されており、これらメモ
リリンクインターフェース６０ａ，６１ａを介してデー
タのやり取りが可能となっている。

【００４９】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と、制御用コンピュータ６１に接
続された入力装置５３ｂとは、同じ入力装置５３であ
り、画像処理用コンピュータ６０及び制御用コンピュー
タ６１に対して入力が可能となっている。

【００５０】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、画像処理手段として、上述した
光学ユニット１５のＣＣＤカメラ３４，４２により撮像
した半導体ウェハの画像を取り込んで処理するコンピュ
ータである。このため、画像処理用コンピュータ６０
は、画像取込インターフェース６０ｂ，６０ｃを介して
ＣＣＤカメラ３４，４２と接続されている。また、この
画像処理用コンピュータ６０に接続された入力装置５３
ａは、ＣＣＤカメラ３４，４２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、この
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３４，４２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。

【００５１】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、制御手段として、上述したエレベー
タ１１、搬送用ロボット１２及びプリアライナ１３、検
査用ステージ１４、光学ユニット１５、並びにクリーン
エアユニット４の送風機５ａ，５ｂ等を制御するための
コンピュータである。このため、制御用コンピュータ６
１は、ロボット制御インターフェース６１ｂを介してエ
レベータ１１、搬送用ロボット１２及びプリアライナ１
３とそれぞれ接続されている。また、制御用コンピュー
タ６１は、ステージ制御インターフェース６１ｃを介し
て検査用ステージ１４の載置部１９の吸着プレート、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とそれぞれ接続されている。また、制御用
コンピュータ６１は、光源制御インターフェース６１ｄ
を介してハロゲンランプ３１及び紫外光レーザ光源３９
とそれぞれ接続されている。また、制御用コンピュータ
６１は、オートフォーカス制御インターフェース６１ｅ
を介して後述するオートフォーカス制御部４７，４８と
それぞれ接続されている。また、制御用コンピュータ６
１は、風量制御インターフェース６１ｆを介してクリー
ンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂと接続されてい
る。

【００５２】また、この制御用コンピュータ６１に接続
された入力装置５３ｂは、エレベータ１１、搬送用ロボ
ット１２、プリアライナ１３、検査用ステージ１４、光
学ユニット１５、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、この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。

【００５３】この検査装置１では、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１１、搬送用ロボット１２及びプリアライナ
１３に制御信号が送られると、この制御信号に基づいて
エレベータ１１、搬送用ロボット１２及びプリアライナ
１３が動作し、上述した密閉式の容器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、プリアライナ１３による位相出し及
びセンター出しを行った後に、検査用ステージ１４の載
置部１９に載置する。

【００５４】また、この検査装置１では、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
介して検査用ステージ１４に制御信号が送られると、こ
の制御信号に基づいて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及び載置部１９の
吸着プレートが動作し、吸着プレートが載置部１９の載
置面１９ａ上に載置された半導体ウェハを吸着して固定
すると共に、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が、半導体ウェハを所定の
位置、角度及び高さとなるように、載置部１９を駆動制
御する。

【００５５】また、この検査装置１では、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
てハロゲンランプ３１又は紫外光レーザ光源３９に制御
信号が送られると、この制御信号に基づいてハロゲンラ
ンプ３１又は紫外光レーザ光源３９の点灯／消灯の駆動
制御が行われる。

【００５６】また、この検査装置１には、半導体ウェハ
に対する可視光用対物レンズ３３の自動焦点位置合わせ
を行うための可視光用オートフォーカス制御部４７が設
けられている。この可視光用オートフォーカス制御部４
７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を介して送られる制御信号に
基づいて、可視光用対物レンズ３３又はＺステージ２３
を駆動制御する。具体的には、可視光用対物レンズ３３
と半導体ウェハの間隔が可視光用対物レンズ３３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、半導体ウェハの検査対象面が可視光用対物レン
ズ３３の焦点面に一致するように、可視光用対物レンズ
３３又はＺステージ２３を駆動制御する。

【００５７】また、この検査装置１には、半導体ウェハ
に対する紫外光用対物レンズ４１の自動焦点位置合わせ
を行うための紫外光用オートフォーカス制御部４８が設
けられている。この紫外光用オートフォーカス制御部４
８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を介して送られる制御信号に
基づいて、紫外光用対物レンズ４１又はＺステージ２３
を駆動制御する。具体的には、紫外光用対物レンズ４１
と半導体ウェハの間隔が紫外光用対物レンズ４１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、半導体ウェハの検査対象面が紫外光用対物レン
ズ４１の焦点面に一致するように、紫外光用対物レンズ
４１又はＺステージ２３を駆動制御する。

【００５８】また、この検査装置１では、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、クリーンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂに制御
信号が送られると、この制御信号に基づいて送風機５
ａ，５ｂの回転数の制御やオン／オフの切り替え等が行
われる。

【００５９】以上のように構成される検査装置１では、
半導体ウェハが収納された容器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
れると、この容器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１１の昇降台１１ａが
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。

【００６０】そして、半導体ウェハを検査用ステージ１
４上に載置する際には、エレベータ１１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１２
によりカセット７ｂから取り出される。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１２に
よりプリアライナ１３へと搬送される。プリアライナ１
３へ搬送された半導体ウェハは、このプリアライナ１３
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は、搬
送用ロボット１２により検査用ステージ１４へと搬送さ
れる。また、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１２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１３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。

【００６１】以上のように、この検査装置では、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１３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
可能である。また、この検査装置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１３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
短縮を図ることが可能であり、効率よく検査を行うこと
が可能である。

【００６２】ところで、この検査装置１において、エレ
ベータ１１と、搬送用ロボット１２と、プリアライナ１
３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１６上に設置されている。そして、エレベー
タ１１と搬送用ロボット１２との間の距離Ｌ１と、搬送
用ロボット１２とプリアライナ１３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１２から見て、
エレベータ１１やプリアライナ１３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。

【００６３】この検査装置１では、各機構を以上のよう
な配置とすることによって、半導体ウェハの搬送を迅速
且つ正確に行うことが可能である。すなわち、この検査
装置１では、エレベータ１１と搬送用ロボット１２との
間の距離Ｌ１と、搬送用ロボット１２とプリアライナ１
３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１２の操作アーム１２ｂ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１３に搬送することが可能である。

【００６４】したがって、この検査装置１では、搬送用
ロボット１２の操作アーム１２ｂ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１３へと搬送する動作を正確に行うことが可
能である。また、エレベータ１１と搬送用ロボット１２
とプリアライナ１３とが直線上に並んでいるので、搬送
用ロボット１２は直線的な動きのみにより、カセット７
ｂから取り出した半導体ウェハをプリアライナ１３に搬
送することが可能である。また、この検査装置１では、
半導体ウェハをプリアライナ１３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可能である。また、こ
の検査装置１では、搬送用ロボット１２から見て、エレ
ベータ１１やプリアライナ１３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１２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
ることが可能である。

【００６５】以上のように、この検査装置１では、半導
体ウェハを検査用ステージ１４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可能である。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。

【００６６】そして、可視光にて半導体ウェハの画像を
撮像する際には、ハロゲンランプ３１を点灯させ、この
ハロゲンランプ３１からの可視光を、可視光用光学系３
２及び可視光用対物レンズ３３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、この可視光
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３３により拡大し、その拡大像を可視光用ＣＣＤカメ
ラ３４により撮像する。そして、可視光用ＣＣＤカメラ
３４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。

【００６７】一方、紫外光にて半導体ウェハの画像を撮
像する際には、紫外光レーザ光源３９を点灯させ、この
紫外光レーザ光源３９からの紫外光を、紫外光用光学系
４０及び紫外光用対物レンズ４１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
４１により拡大し、その拡大像を紫外光用ＣＣＤカメラ
４２により撮像する。そして、紫外光用ＣＣＤカメラ４
２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。

【００６８】そして、この検査装置１では、上述したＣ
ＣＤカメラ３４，４２により撮像された半導体ウェハの
画像を、画像処理用コンピュータ６０で処理して解析す
ることにより、半導体ウェハの検査が行われる。

【００６９】以上のように、この検査装置１では、可視
光よりも短波長の光である紫外光を用いて半導体ウェハ
の画像を撮像し、半導体ウェハの検査を行うことから、
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可能
である。しかも、この検査装置１は、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可能
である。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。

【００７０】ここで、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には、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。

【００７１】したがって、この検査装置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３９を用いることによって、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、欠陥をは
っきりと検出することが可能である。すなわち、この検
査装置１では、ハロゲンランプ３１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３９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可能である。

【００７２】なお、紫外光レーザ光源３９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１９６ｎｍ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３９として用いてもよい。

【００７３】また、紫外光用対物レンズ４１の開口数Ｎ
Ａ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Ｎ
Ａ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。

【００７４】次に、以上のような検査装置１を用いて半
導体ウェハを検査するときの手順の一例を、図６に示す
フローチャートを参照して説明する。

【００７５】なお、図６のフローチャートでは、被検査
物である半導体ウェハが検査用ステージ１４に載置され
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。

【００７６】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。

【００７７】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２０及びＹステージ
２１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３３の視野内に入るように
する。

【００７８】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４７を駆動させ、可視光用対物レンズ３３の自動焦点
位置合わせを行う。

【００７９】次に、ステップＳ１−４において、可視光
用ＣＣＤカメラ３４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。

【００８０】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２０及びＹステージ
２１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
３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。

【００８１】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４７を駆動させ、可視光用対物レンズ３３の自動焦点
位置合わせを行う。

【００８２】次に、ステップＳ１−７において、可視光
用ＣＣＤカメラ３４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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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２０
及びＹステージ２１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４１の視
野内に入るようにする。

【００８９】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４８を駆動させ、紫外光用対物レンズ４１の自動焦
点位置合わせを行う。

【００９０】次に、ステップＳ１−１３において、紫外
光用ＣＣＤカメラ４２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。

【００９１】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２０及びＹステー
ジ２１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
４１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。

【００９２】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４８を駆動させ、紫外光用対物レンズ４１の自動焦
点位置合わせを行う。

【００９３】次に、ステップＳ１−１６において、紫外
光用ＣＣＤカメラ４２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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】以上のような手順により、先ず、可視光用
ＣＣＤカメラ３４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４２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。

【００９８】ここで、ＣＣＤカメラ３４，４２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に示す模式図を参照しながら説明す
る。

【００９９】なお、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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】以上のような手法により、ＣＣＤカメラ３
４，４２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。

【０１０３】検査装置１は、上述したように、先ず、可
視光用ＣＣＤカメラ３４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４２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。

【０１０４】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。

【０１０５】ところで、上述した検査装置１では、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。

【０１０６】そこで、この検査装置１では、検査用ステ
ージ１４において、半導体ウェハが載置される載置部１
９をＺ軸方向に移動させるＺステージ２３に、電気機械
変換素子を用いている。

【０１０７】この電気機械変換素子は、ピエゾ素子（Ｐ
ＺＴ）や圧電素子と呼ばれるものであり、鉛直方向への
移動量を駆動電圧に応じて精密に制御することが可能で
ある。また、このような電気機械変換素子を利用するこ
とによって、Ｚステージ２３の薄型化を図ることが可能
であり、検査用ステージ１４の高さ方向の寸法を抑制
し、この検査用ステージ１４の重心を下げることによっ
て、最上部に位置する載置部１９の振動等の発生を抑制
している。

【０１０８】しかしながら、このような電気機械変換素
子を用いてステージを鉛直方向に移動操作した場合に
は、ステージの鉛直方向への移動量を高精度で制御でき
る一方で、その移動量の幅、すなわち鉛直方向のストロ
ークは逆に短くなり、例えば被検査物が載置される載置
面を鉛直方向に２００〜３００μｍ程度しか移動させる
ことができなくなってしまう。

【０１０９】このため、従来の検査装置では、厚みの異
なる半導体ウェハを検査する場合に、上述した電気機械
変換素子による鉛直方向へのストロークだけでは半導体
ウェハの厚みの変化に対応することができず、その結
果、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ことができなくなるといった
問題があった。そして、従来の検査装置では、半導体ウ
ェハの厚みが変更される度に、ステージの載置面を研磨
加工したり、ステージをその厚みに対応したものに交換
する等の煩わしい作業を必要としていた。

【０１１０】そこで、本発明を適用した検査装置１で
は、図８及び図９に示すレンズ駆動機構７０を備え、こ
のレンズ駆動機構７０により紫外光用対物レンズ４１を
光軸方向に変位駆動させることで、被検査物である半導
体ウェハの厚みの変化に対応して半導体ウェハの検査面
と紫外光用対物レンズ４１との間の距離を容易に調節す
ることを可能としている。

【０１１１】具体的に、このレンズ駆動機構７０におい
て、紫外光用対物レンズ４１は、上述した光学ユニット
１５にレンズ保持部材７１を介して取り付けられてい
る。この紫外光用対物レンズ４１を保持するレンズ保持
部材７１には、第１のスライド部材７２がネジ止めによ
り取り付けられている。すなわち、このレンズ保持部材
７１には、ネジ７３を螺合するためのネジ孔７４が所定
の位置に複数形成されている。一方、第１のスライド部
材７２には、これらネジ孔７４に対応した位置にネジ７
３を貫通させるための貫通孔７５と、この貫通孔７５を
貫通したネジ７３の頭部が後述する支持部材８０側に突
出することを防止するためのネジ用凹部７６とが形成さ
れている。そして、第１のスライド部材７２は、このネ
ジ用凹部７６側からネジ７３が貫通孔７５を通してレン
ズ保持部材７１のネジ孔７４に螺合されることによっ
て、レンズ保持部材７１に取り付けられている。

【０１１２】また、第１のスライド部材７２には、後述
する支持部材８０と対向する主面から紫外光用対物レン
ズ４１の光軸方向と直交する方向に向かってカムピン７
７が突出して設けられている。このカムピン７７は、雄
ネジ部７７ａを有し、第１のスライド部材７２に形成さ
れた雌ネジ部７８に捻じ込まることにより取り付けられ
ている。また、このカムピン７７の先端部には、ベアリ
ング７９が取り付けられており、このベアリング７９の
内周部にカムピン７７の先端部が挿通されることによっ
て、ベアリング７９の外周部が回転可能となっている。

【０１１３】第１のスライド部材７２は、支持部材８０
に一対のクロスローラガイド８１を介して鉛直方向にス
ライド可能に支持されている。この支持部材８０と第１
のスライド部材７２との間に介在される一対のクロスロ
ーラガイド８１は、スライド方向（この場合、鉛直方
向）にローラを交互に直交させて配列した構造を有する
スライド機構であり、このような構造により支持部材８
０と第１のスライド部材７２との間に作用するＸ軸方
向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向からの荷重を均等に負荷する
ことが可能となっている。そして、一対のクロスローラ
ガイド８１は、複数のネジにより第１のスライド部材７
２及び支持部材８０に取り付けられている。また、支持
部材８０は、上述した光学ユニット１５に固定支持され
ている。したがって、第１のスライド部材７２は、一対
のクロスローラガイド８１によって支持部材８０に対し
て鉛直方向にスライド可能となっている。

【０１１４】また、支持部材８０には、上述したカムピ
ン７７の先端部に取り付けられたベアリング７９と、後
述するカム部材８５のカム部８６とが進入し、互いに摺
接するのに十分な空間を有する開口部８２が形成されて
いる。

【０１１５】また、支持部材８０には、一対のクロスロ
ーラガイド８３を介して第２のスライド部材８４が水平
方向にスライド可能に支持されている。この支持部材８
０と第２のスライド部材８４との間に介在される一対の
クロスローラガイド８３は、上述したクロスローラガイ
ド８１と同様に、スライド方向（この場合、水平方向）
にローラを交互に直交させて配列した構造を有するスラ
イド機構であり、このような構造により支持部材８０と
第２のスライド部材８４との間に作用するＸ軸方向、Ｙ
軸方向及びＺ軸方向からの荷重を均等に負荷することが
可能となっている。そして、一対のクロスローラガイド
８３は、複数のネジにより支持部材８０及び第２のスラ
イド部材８４に取り付けられている。したがって、第２
のスライド部材８４は、一対のクロスローラガイド８３
によって支持部材８０に対して水平方向にスライド可能
となっている。

【０１１６】また、第２のスライド部材８４には、カム
部材８５が取り付けられている。このカム部材８５は、
上述した先端部にベアリング７９が取り付けられたカム
ピン７７と摺接されるカム部８６が形成されており、こ
のカム部８６は、厚みが大となる半導体ウェハの高さ位
置Ｈ_１に対応した第１の水平面部８６ａと、厚みが小と
なる半導体ウェハの高さ位置Ｈ_２に対応した第２の水平
面部８６ｂと、これら第１の水平面部８６ａと第２の水
平面部８６ｂとを連続させる傾斜面部８６ｃとを有して
いる。一方、第２のスライド部材８４には、このカム部
材８５が収納されるカム収納凹部８７と、このカム収納
凹部８７の底面部に位置して、カム部材８５のカム部８
６を挿通させる挿通孔８８が形成されている。そして、
このカム部材８５は、第２のスライド部材８４の挿通孔
８８にカム部８６が挿通された状態で、カム収納凹部８
７の底面部に一対のネジ８９によって取り付けられてい
る。

【０１１７】そして、このカム部材８５が取り付けられ
た第２のスライド部材８４は、一対のクロスローラガイ
ド８３を介して支持部材８０に取り付けられる際に、上
述した支持部材８０の開口部８２にカム部材８５のカム
部８６が進入し、この開口部８２内において、上述した
先端部にベアリング７９が取り付けられたカムピン７７
と、カム部材８５のカム部８６とが当接された状態とな
っている。

【０１１８】また、第２のスライド部材８４は、駆動手
段であるエアシリンダ９０により水平方向に変位駆動さ
れる。このエアシリンダ９０は、上述した光学のユニッ
ト１５に支持部９１を介して固定支持されると共に、ピ
ストン９０ａの先端部が第２のスライド部材８４の一端
に取り付けられた構造を有している。したがって、エア
シリンダ９０は、その内部に導入される空気量を制御す
ることで、ピストン９０ａに押圧される第２のスライド
部材８４のスライド量を調節することが可能となってい
る。

【０１１９】ここで、支持部材８０の第２のスライド部
材８４と対向する主面には、ガイドピン９２が突出して
設けられている。一方、第２のスライド部材８４には、
このガイドピン９２が係合されるガイド孔９３が水平方
向に所定の長さで形成されている。したがって、第２の
スライド部材８４は、ガイド孔９３内をガイドピン９２
が相対移動する範囲内で水平方向にスライド可能となっ
ている。

【０１２０】以上のように構成されるレンズ駆動機構７
０では、エアシリンダ９０が第２のスライド部材８４を
水平方向にスライドさせると、先端部にベアリング７９
が取り付けられたカムピン７７がカム部材８５のカム部
８６と摺接しながら、第１の水平面部８６ａと第２の水
平面部８６ｂとの間を相対移動する。これに伴って、第
１のスライド部材７２が鉛直方向にスライドされる。

【０１２１】これにより、レンズ保持部材７１に保持さ
れた紫外光用対物レンズ４１を、厚みが大となる半導体
ウェハの高さ位置Ｈ_１と、厚みが小となる半導体ウェハ
の高さ位置Ｈ_２との間で、図８及び図９中矢印Ａで示す
光軸方向に変位駆動することができる。なお、紫外光用
対物レンズ４１は、検査前に初期位置Ｈ_０に位置してお
り、検査時に検査用ステージ１４の載置面１９ａ上に載
置された半導体ウェハの厚みに対応した高さ位置Ｈ_１，
Ｈ_２へと下降する一方、検査後は上昇し、再び初期位置
Ｈ_０に戻ることになる。

【０１２２】したがって、この検査装置１では、上述し
た検査用ステージ１４を鉛直方向に移動操作することに
よって、この検査用ステージ１４の載置面１９ａ上に載
置された半導体ウェハと紫外光用対物レンズ４１との間
の距離を調整し、更にレンズ駆動機構７０が紫外光用対
物レンズ４１を光軸方向に変位駆動することによって、
厚みが異なる半導体ウェハを検査する際でも、その厚み
の変化に対応して半導体ウェハと紫外光用対物レンズ４
１との間の距離を容易に調整することが可能となってい
る。

【０１２３】なお、上述したレンズ駆動機構７０では、
カム部８６の第１の水平面部８６ａと第２の水平面部８
６ａとの高さ位置を変更したカム部材８５と交換するだ
けで、被検査物の厚みの変化に容易に対応することが可
能である。

【０１２４】また、本発明を適用した検査装置１では、
図１０及び図１１に示すレボルバ１００を備え、このレ
ボルバ１００に同倍率の可視光用対物レンズ３３とし
て、厚みが大となる半導体ウェハに対応した対物レンズ
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃと、厚みが小となる半導
体ウェハに対応した対物レンズ１０２ａ，１０２ｂ，１
０２ｃとを一対で保持させることによって、被検査物で
ある半導体ウェハの厚みの変化に対応して半導体ウェハ
の検査面と可視光用対物レンズ３３との間の距離を容易
に調節することを可能としている。

【０１２５】なお、ここでは、可視光用対物レンズ３３
のうち、対物レンズ１０１ａ，１０２ａを低倍率レンズ
とし、対物レンズ１０１ｂ、１０２ｂを中倍率レンズと
し、対物レンズ１０１ｃ，１０２ｃを高倍率レンズと
し、各倍率のレンズ同士が同倍率となるように設定され
ている。

【０１２６】レボルバ１００は、各レンズ１０１ａ，１
０１ｂ，１０１ｃ，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃが保
持されるレンズ保持部１０３を有し、このレンズ保持部
１０３を回転可能に支持する回転支持部１０４を介し
て、上述した光学ユニット１５に取り付けられている。

【０１２７】レンズ保持部１０３は、略円錐状又は略半
球面状に形成されており、その回転軸が鉛直方向に対し
て所定の角度で傾けられた状態で回転支持部１０４に軸
支されている。また、このレンズ保持部１０３には、そ
の回転軸に対して光軸が所定の角度で傾けられた状態
で、各レンズ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０２
ａ，１０２ｂ，１０２ｃが同心円状に並ぶように取り付
けられている。また、このレンズ保持部１０３は、図示
を省略する駆動モータにより図１１中矢印Ｂ方向に回転
駆動される。

【０１２８】したがって、このレボルバ１００は、レン
ズ保持部１０３を回転させることによって、このレンズ
保持部１０３に保持された対物レンズ１０１ａ，１０１
ｂ，１０１ｃ，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを選択的
に被検査物の像を拡大する位置へと移動させ、このとき
選択された可視光用対物レンズ３３の光軸方向を検査用
ステージ１４の載置面１９ａと直交する方向、すなわち
鉛直方向と一致させる。これにより、選択された可視光
用対物レンズ３３の倍率に応じて、検査用ステージ１４
の載置面１９ａ上に載置された半導体ウェハの像を拡大
することができ、この拡大された半導体ウェハの像を可
視光用ＣＣＤカメラ３４により撮像することができる。

【０１２９】ここで、レンズ保持部１０３における各レ
ンズ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０２ａ，１０２
ｂ，１０２ｃの配置については、レンズ保持部１０３の
回転によって各レンズの倍率が順に切り替わる配置とす
ることが好ましく、更にレンズ保持部１０３の回転方向
によって厚みが大となる半導体ウェハに対応した対物レ
ンズ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃと、厚みが小となる
半導体ウェハに対応した対物レンズ１０２ａ，１０２
ｂ，１０２ｃとが順に並ぶ配置とすることが好ましい。
これにより、レンズ保持部１０３の回転方向に合わせ
て、厚みが大となる半導体ウェハに対応した対物レンズ
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの倍率と、厚みが小とな
る半導体ウェハに対応した対物レンズ１０２ａ，１０２
ｂ，１０２ｃの倍率とを効率良く切り替えることが可能
である。

【０１３０】以上のように、この検査装置１では、上述
した検査用ステージ１４を鉛直方向に移動操作すること
によって、この検査用ステージ１４の載置面１９ａ上に
載置された半導体ウェハと紫外光用対物レンズ４１との
間の距離を調整し、更にレボルバ１００が同倍率の可視
光用対物レンズ３３として、厚みが大となる半導体ウェ
ハに対応した対物レンズ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ
と、厚みが小となる半導体ウェハに対応した対物レンズ
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃとを一対で保持している
ことから、厚みが異なる半導体ウェハを検査する際に、
その厚みの変化に対応した可視光用対物レンズ３３を選
択することによって、半導体ウェハと紫外光用対物レン
ズ４１との間の距離を容易に調整することが可能となっ
ている。

【０１３１】また、この検査装置１には、図１２に示す
ように、上述したレンズ駆動機構７０による紫外光用対
物レンズ４１の光軸方向への変位駆動を制御するレンズ
制御部９４が設けられている。

【０１３２】このレンズ制御部９４は、レンズ制御イン
ターフェース６１ｇを介して制御用コンピュータ６１と
接続されており、この制御用コンピュータ６１からレン
ズ制御インターフェース６１ｇを介して送られる制御信
号に基づいて、レンズ駆動機構７０を駆動制御する。具
体的には、上述した紫外光用オートフォーカス制御部４
８による自動焦点位置合わせを行いながら、紫外光用対
物レンズ４１が半導体ウェハの厚みに対応した高さ位置
となるように、レンズ駆動機構７０による紫外光用対物
レンズ４１の光軸方向への変位駆動を制御する。これに
より、光軸方向に変位駆動される紫外光用対物レンズ４
１と、検査用ステージ１４の載置面１９ａ上に載置され
た半導体ウェハとの干渉や衝突等を防ぎつつ、紫外光用
対物レンズ４１を半導体ウェハの厚みに対応した高さ位
置に設定することが可能である。

【０１３３】また、この検査装置１には、上述したレボ
ルバ１００を回転駆動する駆動モータ１０５と、この駆
動モータ１０５によるレボルバ１００の回転駆動を制御
するモータ制御部１０６とが設けられている。

【０１３４】このモータ制御部１０６は、モータ制御イ
ンターフェース６１ｈを介して制御用コンピュータ６１
と接続されており、この制御用コンピュータ６１からモ
ータ制御インターフェース６１ｈを介して送られる制御
信号に基づいて、駆動モータ１０５を駆動制御する。具
体的には、半導体ウェハの厚みに対応した可視光用対物
レンズ３３を選択するように、駆動モータ１０５による
レボルバ１００の回転駆動を制御する。この場合、レボ
ルバ１００に保持された可視光用対物レンズ３３を低倍
率レンズ１０１ａ，１０２ａ、中倍率レンズ１０１ｂ，
１０２ｂ、高倍率レンズ１０１ｃ，１０２ｃの順に半導
体ウェハの像を拡大する位置へと移動させることが好ま
しい。これにより、選択された可視光用対物レンズ３３
と、検査用ステージ１４の載置面１９ａ上に載置された
半導体ウェハの干渉や衝突等を防ぎつつ、半導体ウェハ
の厚みに対応した可視光用対物レンズ３３を選択するこ
とが可能である。

【０１３５】ところで、この検査装置１では、上述した
可視光用オートフォーカス制御部４７による自動焦点位
置合わせを利用したシーケンス制御を行うことで、検査
用ステージ１４の載置面１９ａ上に載置された半導体ウ
ェハの厚みの大小の確認を行うことが可能である。

【０１３６】具体的に、検査用ステージ１４の載置面１
９ａ上に載置された半導体ウェハの厚みの大小の確認を
行う手順について、図１３に示すフローチャートを参照
して説明する。

【０１３７】先ず、ステップＳ２−１において、検査用
ステージ１４の載置面１９ａ上に載置される半導体ウェ
ハの厚みの設定を行う。すなわち、検査者が入力装置５
３ｂを操作し、検査される半導体ウェハの厚みの大小を
示す厚みデータを制御用コンピュータ６１に入力する。

【０１３８】次に、ステップＳ２−２において、制御用
コンピュータ６１からモータ制御インターフェース６１
ｈを介して送られる制御信号に基づいて、モータ制御部
１０６が駆動モータ１０５を駆動制御する。そして、半
導体ウェハの厚みに対応した可視光用対物レンズ３３の
うち、一の対物レンズ（ここでは、最も低倍率である低
倍率レンズ１０１ａ又は低倍率レンズ１０２ａ）を選択
し、被検査物の像を拡大する位置へと移動させる。

【０１３９】次に、ステップＳ２−３において、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を介して送られる制御信号に基づいて、可
視光用オートフォーカス制御部４７がＺステージ２３を
駆動制御し、この最も低倍率となる対物レンズの自動焦
点位置合わせを行う。

【０１４０】次に、ステップＳ２−４において、制御用
コンピュータ６１が可視光用オートフォーカス制御部４
７によるオートフォーカスがかかるか否かを判別する。
そして、オートフォーカスがかからない場合には、ステ
ップＳ２−５に進み、オートフォーカスがかかる場合に
は、ステップＳ２−６に進む。

【０１４１】ステップＳ２−５では、半導体ウェハの厚
みの設定が違うことを検査者に警告するため、制御用コ
ンピュータ６１が表示装置５２にその旨を表示した後、
作業を中止する。

【０１４２】一方、ステップＳ２−６では、制御用コン
ピュータ６１が可視光用オートフォーカス制御部４７に
よるオートフォーカスが所定の範囲内でかかるか否かを
判別する。すなわち、検査用ステージ１４の載置面１９
ａ上に載置された被検査物と対物レンズとの間の距離が
適切であるかを判別する。そして、所定の範囲内でオー
トフォーカスがかからない場合には、上述したステップ
Ｓ２−５に進み、制御用コンピュータ６１が表示装置５
２にその旨を表示した後、作業を中止する。

【０１４３】一方、所定の範囲内でオートフォーカスが
かかる場合には、ステップＳ２−７に進む。そして、ス
テップＳ２−７では、検査用ステージ１４の載置面１９
ａ上に載置された半導体ウェハの厚みの大小の確認が完
了したと判断して、検査のための半導体ウェハの位置決
め作業へと移る。

【０１４４】以上のように、この検査装置１では、例え
ば半導体ウェハの厚みデータを誤って入力したり、半導
体ウェハの厚みの大小が分からない場合でも、上述した
可視光用オートフォーカス制御部４７による自動焦点位
置合わせを利用したシーケンス制御を行うことで、検査
用ステージ１４の載置面１９ａ上に載置された半導体ウ
ェハの厚みの大小の確認を容易に行うことが可能であ
る。

【０１４５】一方、この検査装置１において、紫外光用
対物レンズ４１は、検査前に初期位置Ｈ_０に位置してお
り、上述した半導体ウェハの厚みデータを利用して制御
用コンピュータ６１からレンズ制御インターフェース６
１ｇを介して送られる制御信号に基づいて、レンズ制御
部９４がレンズ駆動機構７０を駆動制御する。そして、
レンズ駆動機構７０は、紫外光対物レンズ４１を下方へ
と移動させ、この紫外光対物レンズ４１を半導体ウェハ
の厚みに対応した高さ位置Ｈ_１，Ｈ_２に位置決めする。
その後、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を介して送られる制御信号
に基づいて、紫外光用オートフォーカス制御部４８がＺ
ステージ２３を駆動制御し、紫外光用対物レンズ４１の
自動焦点位置合わせを行う。

【０１４６】以上のように、この検査装置１４では、検
査用ステージ１４の載置面１９ａ上に載置された半導体
ウェハと、可視光用対物レンズ３３及び紫外光用対物レ
ンズ４１との干渉や衝突等を防ぎつつ、半導体ウェハの
厚み対応した可視光用対物レンズ３３を選択し、且つ紫
外光用対物レンズ４１を半導体ウェハの厚み対応した高
さ位置に設定することが可能である。

【０１４７】なお、検査装置１では、上述したステップ
Ｓ２−６において、制御用コンピュータ６１が検査用ス
テージ１４の載置面１９ａ上に載置された被検査物と対
物レンズとの間の距離から半導体ウェハの厚みを算出
し、この算出結果に基づいて、上述したステップＳ２−
１へと戻り、制御用コンピュータ６１に入力された半導
体ウェハの厚みデータを修正するフィードバック制御を
行うようにしてもよい。この場合、上述したステップＳ
２−５において、半導体ウェハの厚みの設定が違うこと
を検査者に警告した後、自動的に本来の半導体ウェハの
厚み対応した可視光用対物レンズ３３を選択し、且つ紫
外光用対物レンズ４１を本来の半導体ウェハの厚み対応
した高さ位置に設定することが可能である。

【０１４８】さらに、検査装置１では、上述したフィー
ドバック制御と共に、ステップＳ２−１において、半導
体ウェハの厚みデータを対物レンズ３３，４１との干渉
を防ぐ最大厚みデータに設定しておけば、検査者が半導
体ウェハの厚みデータを入力することなく、自動的に半
導体ウェハの厚み対応した可視光用対物レンズ３３を選
択し、且つ紫外光用対物レンズ４１を半導体ウェハの厚
み対応した高さ位置に設定することも可能である。

【０１４９】以上のように、この検査装置１では、上述
したレンズ駆動機構７０により紫外光用対物レンズ４１
を光軸方向に変位駆動する、また、上述したレボルバ１
００により被検査物に対応した可視光用対物レンズ３３
を選択することによって、厚みの異なる被検査物を検査
する際に、その厚みの変化に対応して半導体ウェハと対
物レンズ３３，４１との間の距離を容易に調整すること
が可能である。そして、更に上述した電気機械変換素子
を用いたＺステージ２３により検査用ステージ２３を鉛
直方向に精密に移動操作することが可能なことから、こ
の検査用ステージ１４の載置面１９ａ上に載置された半
導体ウェハと対物レンズ３３，４１との間の距離を高精
度に調整することが可能である。したがって、この検査
装置１では、厚みの異なる被検査物を検査する際でも、
半導体ウェハを所定の高さ位置に正確に位置決めするこ
とが可能であり、半導体ウェハを高分解能で検査するこ
とが可能である。

【０１５０】なお、上述した検査装置１は、半導体ウェ
ハの欠陥が何であるかを調べる場合に限らず、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。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
望のパターンどお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可能である。

【０１５１】また、本発明を適用した検査装置は、上述
した半導体ウェハの検査を行うものに限定されず、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
イの検査に用いることも可能である。

【０１５２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る検査装置によれば、厚みの異なる被検査物を検査する
際でも、その厚みの変化に対応して被検査物と対物レン
ズとの間の距離を容易に調整することが可能なことか
ら、被検査物を所定の位置に正確に位置決し、被検査物
を高分解能で検査することが可能である。

【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】上記検査装置を構成する装置本体を示す側面図
である。

【図３】上記検査装置を構成する装置本体を示す平面図
である。

【図４】上記検査装置を構成する光学ユニットを示す模
式図である。

【図５】上記検査装置の内部構成を示すブロック図であ
る。

【図６】上記検査装置を用いて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
を説明するための模式図である。

【図８】上記検査装置を構成するレンズ駆動機構を示す
側面図である。

【図９】上記検査装置を構成するレンズ駆動機構を示す
断面図である。

【図１０】上記検査装置を構成するレボルバを示す側面
図である。

【図１１】上記検査装置を構成するレボルバを示す平面
図である。

【図１２】上記検査装置を構成するレンズ駆動機構及び
レボルバの駆動制御を説明するためのブロック図であ
る。

【図１３】検査用ステージに載置された半導体ウェハの
厚みの大小の確認を行う手順の一例を示すフローチャー
トである。

【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、１１ エレベータ、１２搬送用ロ
ボット、１３ プリアライナ、１４ 検査用ステージ、
１５ 光学ユニット、１９ 載置部、１９ａ 載置面、
２０ Ｘステージ、２１ Ｙステージ、２２ θステー
ジ、２３ Ｚステージ、２３ａ 上部ステージ、２３ｂ
下部ステージ、２３ｃ 外周面部、３１ ハロゲンラ
ンプ、３２ 可視光用光学系、３３ 可視光用対物レン
ズ、３４ 可視光用ＣＣＤカメラ、３９ 紫外光レーザ
光源、４０ 紫外光用光学系、４１ 紫外光用対物レン
ズ、４２ 紫外光用ＣＣＤカメラ、４７ 可視光用オー
トフォーカス制御部、４８ 紫外光用オートフォーカス
制御部、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 対物レンズ駆動機構、７
１ レンズ保持部材、７２ 第１のスライド部材、７７
カムピン、７９ ベアリング、８０ 支持部材、８
１，８３ クロスローラガイド、８４第２のスライド部
材、８５ カム部材、８６ カム部、８６ａ 第１の水
平面部、８６ｂ 第２の水平面部、８６ｃ 傾斜面部、
９０ エアシリンダ、９２ガイドピン、９３ ガイド
孔、９４ レンズ制御部、１００ レボルバ、１０１
ａ，１０１ｂ，１０１ｃ 厚み大に対応した対物レン
ズ、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ 厚み小に対応した
対物レンズ、１０３ レンズ保持部、１０４ 回転支持
部、１０５ 駆動モータ、１０６ モータ制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 丈人 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB01 AB02 AB07 AC19 BA01 BA08 BA10 BB17 CA04 CA07 DA03 EA11 EA12 EA14 EC01 ED21 4M106 AA01 AA02 BA07 CA38 CA70 DB04 DB12 DB30 DJ03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物が載置される載置面を有し、当
   該載置面に対して水平方向及び鉛直方向に移動操作され
   る検査用ステージと、 上記検査用ステージの上方に位置して、上記載置面上に
   載置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被検査物の像を撮像す
   る撮像手段と、 上記対物レンズを光軸方向に変位駆動するレンズ駆動手
   段とを備え、 上記レンズ駆動手段は、上記対物レンズを保持する保持
   部材と、上記保持部材に取り付けられ、上記対物レンズ
   の光軸方向と略直交する方向に突出されたカムピンを有
   する第１のスライド部材と、上記カムピンが摺接される
   カム部を有する第２のスライド部材と、上記第１のスラ
   イド部材を鉛直方向にスライド可能に支持すると共に、
   上記第２のスライド部材を水平方向にスライド可能に支
   持する支持部材と、上記第２のスライド部材を水平方向
   に変位駆動する駆動手段とを有し、 上記カム部は、厚みが大となる被検査物の高さ位置に対
   応した第１の水平面部と、厚みが小となる被検査物の高
   さ位置に対応した第２の水平面部と、上記第１の水平面
   部と上記第２の水平面部とを連続させる傾斜面部とを有
   し、 上記駆動手段により上記第２のスライド部材が水平方向
   にスライドされることによって、上記カムピンが上記カ
   ム部と摺接しながら上記第１の水平面部と上記第２の水
   平面部との間を相対移動し、上記第１のスライド部材が
   鉛直方向にスライドされることによって、上記対物レン
   ズが光軸方向に変位駆動されることを特徴とする検査装
   置。
2. 【請求項２】 上記レンズ駆動手段による上記対物レン
   ズの光軸方向への変位駆動を制御するレンズ制御手段
   と、 上記検査用ステージの載置面上に載置された被検査物と
   上記対物レンズとの間の距離が上記対物レンズの焦点距
   離と一致するように、上記検査用ステージの鉛直方向へ
   の移動を制御し、上記対物レンズの自動焦点位置合わせ
   を行うオートフォーカス制御手段とを備え、 上記レンズ制御手段は、上記オートフォーカス制御手段
   による自動焦点位置合わせを行いながら、上記対物レン
   ズが上記被検査物の厚みに対応した高さ位置となるよう
   に、上記対物レンズ駆動手段による上記対物レンズの光
   軸方向への変位駆動を制御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】 上記レンズ駆動手段により変位駆動され
   る対物レンズとは別に、倍率の異なった複数の対物レン
   ズを保持し、保持された対物レンズを選択的に上記被検
   査物の像を拡大する位置へと移動させるレボルバを備
   え、 上記レボルバは、同倍率の対物レンズとして、厚みが大
   となる被検査物に対応した対物レンズと、厚みが小とな
   る被検査物に対応した対物レンズとを一対で保持してい
   ることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
4. 【請求項４】 上記レボルバに保持された対物レンズを
   上記被検査物の像を拡大する位置へと移動させるレボル
   バ駆動手段と、 上記レボルバ駆動手段による上記レボルバの駆動を制御
   するレボルバ制御手段と、 上記検査用ステージの載置面上に載置された被検査物と
   上記レボルバに保持された対物レンズとの間の距離が上
   記対物レンズの焦点距離と一致するように、上記検査用
   ステージの鉛直方向への移動を制御し、上記レボルバに
   保持された対物レンズの自動焦点位置合わせを行うオー
   トフォーカス制御手段とを備え、 上記レボルバ制御手段は、上記オートフォーカス制御手
   段による自動焦点位置合わせを行いながら、上記被検査
   物の厚みに対応した対物レンズを選択するように、上記
   レボルバ駆動手段による上記対物レンズの光軸方向への
   変位駆動を制御す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】 上記レボルバに保持された対物レンズを
   上記被検査物の像を拡大する位置へと移動させるレボル
   バ駆動手段と、 上記レボルバ駆動手段による上記レボルバの駆動を制御
   するレボルバ制御手段と、 上記検査用ステージの載置面上に載置された被検査物と
   上記レボルバに保持された対物レンズとの間の距離が上
   記対物レンズの焦点距離と一致するように、上記検査用
   ステージの鉛直方向への移動を制御し、上記レボルバに
   保持された対物レンズの自動焦点位置合わせを行うオー
   トフォーカス制御手段とを備え、 上記レボルバ制御手段が上記レボルバ駆動手段を駆動制
   御し、上記被検査物の厚みに対応した対物レンズのう
   ち、一の対物レンズを上記被検査物の像を拡大する位置
   へと移動させた後に、上記オートフォーカス制御手段が
   自動焦点位置合わせを行うことによって、上記被検査物
   の厚みの大小の確認を行うことを特徴とする請求項３記
   載の検査装置。
6. 【請求項６】 被検査物が載置される載置面を有し、当
   該載置面に対して水平方向及び鉛直方向に移動操作され
   る検査用ステージと、 上記検査用ステージの上方に位置して、上記載置面上に
   載置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被検査物の像を撮像す
   る撮像手段と、 倍率の異なる複数の対物レンズを保持し、保持された対
   物レンズを選択的に上記被検査物の像を拡大する位置へ
   と移動させるレボルバとを備え、 上記レボルバは、同倍率の対物レンズとして、厚みが大
   となる被検査物に対応した対物レンズと、厚みが小とな
   る被検査物に対応した対物レンズとを一対で保持してい
   ることを特徴とする検査装置。
7. 【請求項７】 上記レボルバに保持された対物レンズを
   上記被検査物の像を拡大する位置へと移動させるレボル
   バ駆動手段と、 上記レボルバ駆動手段による上記レボルバの駆動を制御
   するレボルバ制御手段と、 上記検査用ステージの載置面上に載置された被検査物と
   上記レボルバに保持された対物レンズとの間の距離が上
   記対物レンズの焦点距離と一致するように、上記検査用
   ステージの鉛直方向への移動を制御し、上記レボルバに
   保持された対物レンズの自動焦点位置合わせを行うオー
   トフォーカス制御手段とを備え、 上記レボルバ制御手段は、上記オートフォーカス制御手
   段による自動焦点位置合わせを行いながら、上記被検査
   物の厚みに対応した対物レンズを選択するように、上記
   レボルバ駆動手段による上記対物レンズの光軸方向への
   変位駆動を制御することを特徴とする請求項６記載の検
   査装置。
8. 【請求項８】 上記レボルバに保持された対物レンズを
   上記被検査物の像を拡大する位置へと移動させるレボル
   バ駆動手段と、 上記レボルバ駆動手段による上記レボルバの駆動を制御
   するレボルバ制御手段と、 上記検査用ステージの載置面上に載置された被検査物と
   上記レボルバに保持された対物レンズとの間の距離が上
   記対物レンズの焦点距離と一致するように、上記検査用
   ステージの鉛直方向への移動を制御し、上記レボルバに
   保持された対物レンズの自動焦点位置合わせを行うオー
   トフォーカス制御手段とを備え、 上記レボルバ制御手段が上記レボルバ駆動手段を駆動制
   御し、上記被検査物の厚みに対応した対物レンズのう
   ち、一の対物レンズを上記被検査物の像を拡大する位置
   へと移動させた後に、上記オートフォーカス制御手段が
   自動焦点位置合わせを行うことによって、上記被検査物
   の厚みの大小の確認を行うことを特徴とする請求項６記
   載の検査装置。