JP2005266083A

JP2005266083A - 観察装置及び観察方法

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Publication number: JP2005266083A
Application number: JP2004076267A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Kurata; 俊輔倉田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-09-29
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Abstract

【課題】基板を拡大して観察する観察装置に対物レンズと半導体ウエハとの接触を回避できると共に、製造コストの削減を図ることができるようにする。
【解決手段】倍率の異なる複数の対物レンズ２５を装着したレボルバ５と、レボルバ５を動作させて観察光路内に挿入する対物レンズ２５を切り換える対物レンズ切換手段２７と、観察光路内に挿入された対物レンズ２５に対向して設けられ、基板Ｓを載置する載置ステージ９と、観察光路内に挿入された対物レンズ２５の倍率を検出する対物レンズ検出手段３１と、観察光路の光軸Ｌ１方向及び光軸Ｌ１の直交方向に対物レンズ２５と載置ステージ９とを相対的に移動させる移動手段１１，１３，１５と、対物レンズ検出手段３１が高倍率の対物レンズ２５を検出した際に、直交方向に関して移動手段１３，１５による対物レンズ２５と載置ステージ９との相対移動を規制する移動制御手段３３とを備える観察装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体ウエハや液晶等のデバイス等の基板を拡大して観察する観察装置に関するものである。

半導体デバイスの製造工程において、半導体ウエハ（基板）の表面にデバイスパターンを形成する際には、異物の付着、パターンの欠陥や寸法異常等の欠陥が発生することがあるため、その欠陥内容を識別する必要がある。具体的には、基板全体を目視で行う外観検査や、ラインセンサを用いた検査が行われ、欠陥箇所を検出する。そして、この欠陥内容の識別には、半導体ウエハの表面を拡大観察する機能を備えた検査装置（観察装置）が用いられる。
この検査装置には、倍率が異なる複数の対物レンズが設けられている。半導体ウエハの表面に形成された回路パターンを拡大観察する際には、任意の対物レンズを観察光路内に挿入し、半導体ウエハの表面の観察位置に対向させて配する。ここで、対物レンズの焦点距離は、対物レンズの倍率が高くなる程小さくなるため、高倍率の対物レンズを使用する際には、対物レンズと半導体ウエハとの隙間が小さくなる。すなわち、例えば、光源に紫外線を用いて高倍率、高分解能の拡大観察を行う場合には、紫外線用の対物レンズを使用するが、この対物レンズのワーキングディスタンス（ＷＤ、作動距離）は０．２〜０．３ｍｍである。なお、半導体ウエハ表面の拡大観察位置を変更する場合には、対物レンズを半導体ウエハの表面に沿う方向に移動させる。

ところで、半導体デバイスを製造する工程においては、半導体ウエハに反りや撓みが発生する。このため、対物レンズを半導体ウエハの表面に沿って移動させた際には、対物レンズと半導体ウエハとの隙間が、対物レンズのＷＤよりも狭くなる場合がある。
そこで、従来の検査装置としては、対物レンズと半導体ウエハとの接触を回避するために、対物レンズから半導体ウエハまでの距離を測定する距離センサ等を各対物レンズ設けて、対物レンズと半導体ウエハとの隙間を一定に保持するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、従来の検査装置には、半導体ウエハを載置する載置ステージとして半導体ウエハの裏面全体を真空吸着させる全面吸着プレートを使用し、この吸着力により半導体ウエハの反りや撓みを矯正するように構成したものもある。
特開２００１−１３４７６０号公報

しかしながら、上記従来の検査装置には、複雑で高価な距離センサ、全面吸着プレートを設けていたため、検査装置の製造コストが高くなるという問題がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、対物レンズと半導体ウエハとの接触を回避できると共に、製造コストの削減を図ることができる検査装置及び検査方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、対物レンズを用いて基板の表面を拡大して観察を行う観察装置であって、倍率の異なる複数の対物レンズを装着したレボルバと、前記レボルバを動作させて観察光路内に挿入する前記対物レンズを切り換える対物レンズ切換手段と、前記観察光路内に挿入された前記対物レンズに対向して設けられ、前記基板の表面が前記観察光路の光軸に略直交するように前記基板を載置する載置ステージと、前記観察光路内に挿入された前記対物レンズの倍率を検出する対物レンズ検出手段と、前記観察光路の光軸方向及び該光軸の直交方向に前記対物レンズと前記載置ステージとを相対的に移動させる移動手段と、前記レンズ検出手段が所定倍率よりも高い倍率の対物レンズを検出した際に、前記直交方向に関して前記移動手段による前記対物レンズと前記載置ステージとの相対移動を規制する移動制御手段とを備えることを特徴とする観察装置を提供する。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の観察装置において、前記移動制御手段が、前記対物レンズと前記載置ステージとの相対的な移動範囲を限定することを特徴とする観察装置を提供する。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の観察装置において、前記移動制御手段が、前記対物レンズと前記載置ステージとの相対的な移動速度を所定の速度よりも遅い速度に限定することを特徴とする観察装置を提供する。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の観察装置において、前記移動制御手段が、前記対物レンズと前記載置ステージとの相対的な移動を禁止することを特徴とする観察装置を提供する。

請求項５に係る発明は、倍率の異なる複数の対物レンズを適宜選択して基板の表面の拡大観察を行う基板の観察方法であって、前記基板の表面を前記対物レンズの焦点位置に配するように、前記基板の表面に略直交する前記対物レンズの光軸方向に前記対物レンズと前記基板とを相対的に移動させるピント合わせ工程と、前記光軸の直交方向に前記対物レンズと前記基板とを相対的に移動させて、前記基板表面の拡大観察位置を変更する観察位置移動工程とを備え、所定倍率よりも高い倍率の前記対物レンズを用いて前記基板の拡大観察を行う際に、前記観察位置移動工程における前記対物レンズと前記基板との相対的な移動を規制することを特徴とする基板の観察方法を提供する。

本発明の観察装置及び観察方法によれば、所定倍率よりも高い倍率の対物レンズ、すなわち焦点距離が所定長さよりも小さい高倍率の対物レンズを選択して基板の拡大観察を行う場合には、光軸の直交方向に関する対物レンズと基板との相対的な移動、特に、光軸の直交方向の移動範囲や移動速度が規制されるため、基板の反りや撓みに基づいて対物レンズと基板とが接触することを回避できる。

また、対物レンズと基板との接触を防止するために、対物レンズと基板との距離を測定する距離センサや、基板の反り・撓みを矯正する全面吸着プレート等を新たに設ける必要が無いため、観察装置の製造コストの削減を図ることができる。
さらに、本発明の観察装置によれば、移動制御手段が移動手段による対物レンズと載置ステージとの相対的な移動を禁止する場合には、高い倍率の対物レンズを選択して基板の拡大観察を行う際に、対物レンズと基板との接触を確実に防止できる。

図１から図４は本発明に係る一実施形態を示しており、ここで説明する実施の形態は、この発明を半導体ウエハの表面に形成されたパターンの欠陥を拡大観察して検査を行うウエハ検査装置に適用した場合のものである。図１に示すように、この検査装置（観察装置）１は、半導体ウエハＳの表面Ｓａを観察するための可視光線やＤＵＶ等の紫外線が通過する観察光路の光軸Ｌ１方向に順次配された試料ステージ部３、レボルバ部５及びフィルターユニット７を備えている。
なお、レボルバ部５及びフィルターユニット７を順次通過した可視光線や紫外線は、半導体ウエハＳの表面Ｓａを観察する領域の画像を取得するＣＣＤカメラや、この観察領域を視認する接眼レンズ等の観察部（図示せず）に入射される。

試料ステージ部３は、半導体ウエハＳを載置する吸着プレート（載置ステージ）９と、吸着プレート９を光軸Ｌ１方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺステージ（移動手段）１１と、吸着プレート９を光軸Ｌ１方向に直交する一方向（Ｘ軸方向）に移動させるＸステージ（移動手段）１３と、吸着プレート９をＺ軸方向及びＸ軸方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に移動させる吸着プレート９をＹステージ（移動手段）１５と、吸着プレート９をＺ軸に沿う中心軸線Ｌ２回りに回転させる回転ステージ１７とを備えている。
吸着プレート９は、その表面９ａに半導体ウエハＳを載置した状態において、半導体ウエハＳの表面が光軸Ｌ１に略直交するように、真空吸着により保持するものである。半導体ウエハＳに接触する吸着プレート９の表面９ａは、半導体ウエハＳの表面Ｓａよりも小さく形成されており、半導体ウエハＳの裏面Ｓｂの一部のみを吸着保持している。

回転ステージ１７は、半導体ウエハＳの回転位置を調整するものである、すなわち、検査装置１に対する半導体ウエハＳの向きをオリエンテーションフラットやノッチを基準に一定方向に揃える役割を果たしている。
Ｚステージ１１は、レボルバ部５に装着された対物レンズ２５と半導体ウエハＳとの距離を変化させて、拡大観察する半導体ウエハＳの表面Ｓａの位置を対物レンズ２５の焦点位置に合わせる役割を果たしている。なお、ここでは図示していないが、検査装置１はオートフォーカス（ＡＦ）機構を備えており、このＡＦ機構によりＺステージ１１の動作を制御して前述の焦点位置を検出している。
Ｘステージ１３及びＹステージ１５は、観察光路内に配される半導体ウエハＳの表面Ｓａの位置を変更する、すなわち、半導体ウエハＳの表面Ｓａの拡大観察領域の位置を変更する役割を果たしている。また、これらＸステージ１３及びＹステージ１５は、速い速度の高速モード及び、高速モードよりも遅い速度の低速モードからなる２種類の移動速度で吸着プレート９を移動させるように構成されている。特に、高速モードは、半導体ウエハＳ上の１つの回路パターンから別の回路パターンに移動して観察する際に用いられ、低速モードは、１つの回路パターン内において移動して観察する際に用いられる。

フィルターユニット７は、観察に使用する光源の種類や半導体ウエハＳの観察方法に応じた複数種類のフィルターキューブを備えており、キューブ切換手段１９により観察光路内に配されるフィルターキューブの変更が行われる。なお、各種フィルターキューブは、円盤状に形成されたキューブ取付部材（図示せず）の円周部に取り付けられており、このキューブ取付部材を回転させることにより、観察光路内に挿脱される。また、キューブ切換手段１９は、例えば、電動モータから構成されている。
前述のフィルターキューブとしては、例えば、光源が紫外線である場合に使用する紫外光観察キューブがある。また、光源として可視光線を使用する観察方法には、例えば、明視野観察、暗視野観察、微分干渉観察があり、これら各観察方法に応じたフィルターキューブとして、明視野キューブ、暗視野キューブ、微分干渉キューブがある。
このフィルターユニット７には、キューブ検出手段２１が接続されており、観察光路中に配されているフィルターキューブの種類を検出するようになっている。

レボルバ部５は、回転軸線Ｌ３を中心に回転可能なレボルバ本体２３と、レボルバ本体２３に取り付けられた倍率の異なる複数の対物レンズ２５とを備えている。レボルバ本体２３は、レボルバ駆動手段（対物レンズ切換手段）２７により回転軸線Ｌ３を中心に回転させて任意の対物レンズ２５を観察光路内に挿入するように構成されている。なお、レボルバ駆動手段２７は、例えば、電動モータから構成されている。このレボルバ本体２３には、図２に示すように、回転軸線Ｌ３回りに各対物レンズ２５を着脱可能に取り付ける複数（図示例では６つ）の取付部２９ａ〜２９ｆが均等に設けられている。

複数の対物レンズ２５は、これらレボルバ本体２３の取付部２９ａ〜２９ｆにそれぞれ１つずつ装着されている。すなわち、最低倍率である可視光線用の対物レンズ２５ａ（以下、可視光対物レンズ２５ａと呼ぶ）が取付部２９ａに装着され、回転軸線Ｌ３を中心として半時計回りに順次倍率が高くなる可視光対物レンズ２５ｂ〜２５ｅが取付部２９ｂ〜２９ｅに装着されている。また、２つの取付部２９ａ，２９ｅの間に配された取付部２９ｆには、紫外線用の対物レンズ２５ｆ（以下紫外光対物レンズ２５ｆと呼ぶ）が装着されている。なお、一般に倍率が高い程ＷＤが短くなり、紫外光対物レンズ２５ｆは、いずれの可視光対物レンズ２５ａ〜２５ｅの倍率よりも高いため、そのＷＤ（半導体ウエハＳとの隙間）が最も小さくなる。これら各取付部２９ａ〜２９ｆと対物レンズ２５の倍率や種類とを対応づけたデータは、後述する制御ＰＣのメモリ部に予め記憶されている。
このレボルバ部５には、図１に示すように、対物レンズ検出手段３１が接続されており、どの取付部２９ａ〜２９ｆが観察光路内に配されているかを検出するように構成されている。そして、この対物レンズ検出手段３１は、上述の検出結果とメモリ部に記憶されたデータとに基づいて、観察光路内に挿入された対物レンズ２５の倍率・種類を検出するように構成されている。

また、この検査装置１は、試料ステージ部３、キューブ切換手段１９及びレボルバ駆動手段２７の動作を制御する制御ＰＣ３３と、制御ＰＣ３３、キューブ切換手段１９、キューブ検出手段２１、レボルバ駆動手段２７及び対物レンズ検出手段３１の間で、相互に情報のやりとりを行うためのＣＰＵ制御手段３５とを備えている。そして、制御ＰＣ３３は、モニタ３７、操作部３９及びメモリ部４１を備えている。
モニタ３７は、半導体ウエハＳに関する各種情報を表示するものである。すなわち、モニタ３７の画面上には、図３に示すように、前述したＣＣＤカメラにおいて取得した半導体ウエハＳの観察領域の画像を表示するメイン画面３７ｂと、メイン画面３７ｂがどの回路パターンを表示しているかを表示するウエハマップ３７ｄと、メイン画面３７ｂが回路パターン内のどの位置を表示しているかを表示するショットマップ３７ｅとが表示されている。また、この画面上には、回路単位やステップ単位若しくは連続的に吸着プレート９をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるための８方向移動ボタン３７ｆや、メイン画面３７ｂの倍率、座標等の各種情報表示や、検査結果や倍率、座標を変更するための各種操作ボタンを表示する情報表示領域３７ｇが表示されている。また、８方向移動ボタン３７ｆの操作によって吸着プレート９を移動させる速度モードの切り換えを行うための移動速度モード切換ボタン３８も表示されている。

操作部３９は、検査装置１の操作者が各種情報を入力するためのキーボード、吸着プレート９をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるためのジョグハンドルノブ、及びモニタ３７の画面の任意位置をクリックして各種情報を入力するマウス（いずれも図示せず）を備えている。
キーボードにおいて入力する情報には、観察に使用する光源の切り換え及びフィルターキューブの切り換え、観察光路内に挿入する対物レンズ２５の切り換え等の切換情報がある。したがって、例えば、フィルターキューブの切換情報を入力した際には、この切換情報及びキューブ検出手段２１からの検出結果に基づいてキューブ切換手段１９が観察光路に配するフィルターキューブを変更する。また、例えば、対物レンズ２５の切り換え情報を入力した際には、この切換情報及び対物レンズ検出手段３１からの検出結果に基づいてレボルバ駆動手段２７が観察光路内に挿入する対物レンズ２５を切り換える。
また、キーボードにより光源又はフィルターキューブのいずれか一方の切換情報を入力した際には、この切換情報の内容に合致するように、光源、フィルターキューブ、対物レンズ２５の他の切り換えが連動して行われる。すなわち、例えば、観察に使用する光源を可視光線から紫外線に切り換える情報を入力した際には、この切り換えと同時に、紫外光観察用キューブが観察光路内に配され、紫外光対物レンズ２５ｆが挿入される。

ジョグハンドルノブを操作した際には、その操作方向に応じて制御ＰＣ３３からＸステージ１３及びＹステージ１５に、吸着プレート９をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる情報が出力される。この際には、モニタ３７に表示される画像の観察領域が、ジョグハンドルノブの操作方向に移動することになる。なお、ジョグハンドルノブの操作による吸着プレート９の移動は、高速モード及び低速モードの２種類の移動速度で行うことができ、キーボードのキー操作により２つのモードのいずれかに切り換えることができる。この速度モードの切り換えは、例えば、モニタ３７の画面に表示されるポインタ３７ａを移動速度モード切換ボタン３８上に配して、クリックすることで実行される。

マウスにおいては、例えば、キーボードの代わりに、モニタ３７の画面に表示される各種ボタンをクリックして各種情報を入力することができる。また、例えば、ジョグハンドルノブの代わりに吸着プレート９を移動させることができる。すなわち、図３（ａ）に示すように、モニタ３７の画面に表示されるポインタ３７ａを半導体ウエハの観察領域３７ｂ中の所望位置に配してクリック動作を行うことにより、図３（ｂ）に示すように、前述の所望位置がメイン画面３７ｂの中心３７ｃに位置するように、吸着プレート９が移動することになる。また、ポインタ３７ａをウエハマップ３７ｄ、ショットマップ３７ｅ上の所定位置に配してクリック動作を行うことでも、同様に吸着プレート９を移動させることができる。さらに、ポインタ３７ａを８方向移動ボタン３７ｆ上の所定位置に配してクリック動作を行うことでも、吸着プレート９を移動させることができる。なお、このマウスのクリック動作による吸着プレート９の移動は、その移動距離、倍率等により予め設定された速度のモードで行われる。

また、この検査装置１において、半導体ウエハＳ上の欠陥の位置座標が予め分かっている場合には、観察領域を半導体ウエハＳの表面Ｓａに点在する欠陥を順次モニタ３７のメイン画面３７ｂに表示するように、複数の欠陥の間で吸着プレート９を移動させるスキャン動作ができるようになっている。このスキャン動作は、操作部３９において所定の操作を行うことにより実行される。なお、このスキャン動作に伴う吸着プレート９の移動は高速モードで行われる。また、スキャン動作における吸着プレート９の移動範囲は、半導体ウエハＳの表面Ｓａ全体となっている。

メモリ部（移動制御手段）４１には、高い倍率でＷＤが短く、半導体ウエハＳとの干渉の発生の虞のある紫外光対物レンズ２５ｆが観察光路内に挿入された状態において、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関する吸着プレート９の移動を規制する規制情報が記憶されている。この規制情報には、スキャン動作の禁止、移動範囲の限定、移動速度の限定がある。
移動範囲の限定とは、観察光路内に挿入する対物レンズを紫外光対物レンズ２５ｆに切り換えた際にモニタ３７の画面に表示される観察領域３７ｂの中心３７ｃの位置を基準として、操作部３９の操作による吸着プレート９の移動範囲を観察領域の約１０倍に限定することを示している。また、移動速度の限定とは、ジョグハンドルノブや８方向移動ボタン３７ｆの操作による吸着プレート９の移動を低速モードでの移動のみに限定することを示している、すなわち、キーボードのキー操作や移動速度モード切換ボタン３８による２つの速度モードの切り換えができないことを示している。
そして、紫外光対物レンズ２５ｆが観察光路内に挿入された状態においては、制御ＰＣ３３が、メモリ部４１の規制情報に基づいて吸着プレート９の移動を規制する移動制御手段として機能する。

なお、この検査装置１においては、レボルバ駆動手段２７により対物レンズ２５の切り換えを行う前に、Ｚステージ１１により半導体ウエハＳを対物レンズ２５から離すようにＺ軸方向に吸着プレート９を移動させて、対物レンズ２５と半導体ウエハＳとが接触することを防止している。
また、この検査装置１においては、観察光路内に挿入する対物レンズ２５の切り換えを行った後に、対物レンズ２５と半導体ウエハＳの表面Ｓａとの隙間が挿入した対物レンズ２５のＷＤ（作動距離）に等しくなるように、Ｚステージ１１により吸着プレート９を光軸Ｌ１方向に移動させるオートフォーカス（ＡＦ）動作を行うようになっている。
なお、具体的なＡＦ動作は、可視光対物レンズ２５ａ〜２５ｅを用いる場合と紫外光対物レンズ２５ｆを用いる場合とで異なる。すなわち、可視光対物レンズ２５ａ〜２５ｅを用いる場合のピント合わせは、周知のナイフエッジ法などで自動的に行う。
また、紫外光対物レンズ２５ｆのＷＤは予め分かっている。このため、紫外光対物レンズを用いる場合のピント合わせは、予め可視光対物レンズ２５ａ〜２５ｅを用いて合焦させた後に、この合焦位置を基準として、紫外光対物レンズ２５ｆと半導体ウエハＳの表面Ｓａとの隙間が紫外光対物レンズ２５ｆのＷＤと等しくなるように、吸着プレート９を自動的に移動させて行う。

次に、上記のように構成された検査装置１の動作について説明する。
半導体ウエハＳの表面Ｓａに存在する欠陥の拡大観察を行う際には、はじめに、観察する半導体ウエハＳを吸着プレート９に載置し、半導体ウエハＳの裏面Ｓｂを吸着プレート９に吸着させる。次いで、図４に示すように、操作部３９において所定の対物レンズ２５に切り換える指示を入力する（ステップＳ１）。この際には、レボルバ駆動手段２７がレボルバ本体２３を回転させて、所定の対物レンズ２５を観察光路内に挿入する。そして、制御ＰＣ３３は、対物レンズ検出手段３１の検出結果に基づいて所定の対物レンズ２５の種類を認識し、所定の対物レンズ２５が紫外光対物レンズ２５ｆであるか否かを判別する（ステップＳ２）。

ここで、所定の対物レンズ２５が可視光対物レンズ２５ａ〜２５ｅである場合には、制御ＰＣ３３が、所定の可視光対物レンズ２５ａ〜２５ｅの種類を確認し（ステップＳ３）、可視光対物レンズ２５ａ〜２５ｅのＷＤに合わせて、ＡＦ機構により合焦位置を算出し、Ｚステージ１１により吸着プレート９をＺ軸方向に移動させてＡＦ動作（ピント合わせ工程）を行う（ステップＳ４）。その後、操作部３９を操作して、吸着プレート９をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる観察位置移動工程を行い（ステップＳ５）、観察領域を半導体ウエハＳの欠陥位置に移動させて欠陥の拡大観察を行う。なお、ステップＳ５における吸着プレート９の移動は、低速モード及び高速モードの２種類の移動速度で行うことができ、吸着プレート９の移動範囲も限定されない。また、ステップＳ５においてはスキャン動作も可能となっている。

また、ステップＳ２において、所定の対物レンズ２５が紫外光対物レンズ２５ｆであることを制御ＰＣ３３が認識した場合には、ステップＳ４と同様に、可視光用対物レンズのＡＦ動作時の値をもとに、半導体ウエハＳを紫外光対物レンズ２５ｆの焦点に合わせるＡＦ動作（ピント合わせ工程）を行い（ステップＳ６）、メモリ部４１から規制情報が読み出される（ステップＳ７）。その後、操作部３９を操作して、吸着プレート９をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる観察位置移動工程を行い（ステップＳ８）、観察領域を半導体ウエハＳの欠陥位置に移動させて欠陥の拡大観察を行う。
このステップＳ８における吸着プレート９の移動は、前述の規制情報に基づいて規制される。すなわち、ジョイスティックや８方向移動ボタン３７ｆの操作による吸着プレート９の移動が、低速モードでの移動のみに限定される。また、ジョグハンドルノブ及びマウスの操作による吸着プレート９の移動範囲が、観察領域の約１０倍に限定され、スキャン動作も禁止される。
なお、ステップＳ５及びステップＳ８における吸着プレート９の移動は、ステップＳ１の情報入力を再度行うまで、若しくは、半導体ウエハＳの欠陥の観察を終了する（ステップＳ９）まで行うことができる。

上記のように、この検査装置１によれば、可視光対物レンズ２５ａ〜２５ｅよりもＷＤ（作動距離）が小さい高倍率の紫外光対物レンズ２５ｆを選択して半導体ウエハＳの拡大観察を行う場合には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関して紫外光対物レンズ２５ｆと吸着プレート９の移動範囲及び移動速度が規制されるため、吸着プレート９に載置した半導体ウエハＳの反りや撓みに基づいて紫外光対物レンズ２５ｆと半導体ウエハＳとが接触することを回避できる。
また、紫外光対物レンズ２５ｆと半導体ウエハＳとの接触を防止するために、紫外光対物レンズ２５ｆと半導体ウエハＳとの距離を測定する距離センサや、半導体ウエハＳの反り・撓みを矯正する全面吸着プレート等を新たに設ける必要が無いため、検査装置１の製造コストの削減を図ることができる。

なお、上記の実施の形態においては、紫外光対物レンズ２５ｆが観察光路内に配された場合に、メモリ部に記憶された規制情報に基づいて吸着プレート９の移動範囲及び移動速度を限定するとしたが、これに限ることはなく、例えば、Ｘステージ１３及びＹステージ１５による吸着プレート９の移動を禁止するとしても構わない。この構成の場合には、紫外光対物レンズ２５ｆを選択して半導体ウエハＳの拡大観察を行う際に、紫外光対物レンズ２５ｆと半導体ウエハＳとの接触を確実に防止できる。
また、吸着プレート９の移動規制は、紫外光対物レンズ２５ｆが観察光路内に配された場合に限ることはなく、少なくとも半導体ウエハＳの反りや撓みの大きさよりも小さなＷＤ（作動距離）の対物レンズを選択した場合に行われればよい。すなわち、例えば、半導体ウエハＳの反りや撓みが最高倍率の可視光対物レンズ２５ｅのＷＤ（作動距離）よりも大きい場合には、紫外光対物レンズ２５ｆに加えてＷＤが短く、干渉の虞のあるの可視光対物レンズ２５ｅを選択した際にも、吸着プレート９の移動規制が行われることが好ましい。

さらに、ＡＦ動作により半導体ウエハＳの表面Ｓａを対物レンズ２５の焦点位置に合わせるとしたが、これに限ることはなく、例えば、操作部３９の操作に基づいてＺステージ１１による吸着プレート９の光軸と平行な方向への移動（マニュアルフォーカス動作）を行い、半導体ウエハＳの表面Ｓａを対物レンズ２５の焦点位置に合わせるとしてもよい。
また、試料ステージ部３が吸着プレート９をＺ軸方向に移動させるＺステージ１１を備えるとしたが、これに限ることはなく、少なくともＺ軸方向に関して対物レンズ２５と吸着プレート９との相対的な移動が可能であればよい。すなわち、試料ステージ部３にＺステージ１１を設けずに、例えば、図５に示すように、レボルバ部５を光軸Ｌ１方向に移動させるＺステージ１２を設けるとしても構わない。この構成においては、レボルバ部５の光軸Ｌ１方向の位置情報やレボルバ部５を移動させる情報等、Ｚステージ１２と制御ＰＣ３３との間でやりとりされる各種情報の伝達がＣＰＵ制御手段を介して行われる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

この発明の一実施形態に係る検査装置の概略構成を示す側面図である。図１の検査装置において、レボルバ部の概略構成を示す平面図である。図１の検査装置において、モニタに表示される観察領域を示しており、（ａ）は、クリック動作前の表示状態を示す図であり、（ｂ）は、クリック動作後の表示状態を示す図である。図１の検査装置の動作を説明するためのフローチャートである。この発明の他の実施形態に係る検査装置の概略構成を示す側面図である。

符号の説明

１検査装置（観察装置）
９吸着プレート（載置ステージ）
１１，１２Ｚステージ（移動手段）
１３Ｘステージ（移動手段）
１５Ｙステージ（移動手段）
２３レボルバ本体
２５対物レンズ
２７レボルバ駆動手段（対物レンズ切換手段）
３１対物レンズ検出手段
３３制御ＰＣ（移動制御手段）
Ｓ半導体ウエハ（基板）
Ｓａ表面

Claims

対物レンズを用いて基板の表面を拡大して観察を行う観察装置であって、
倍率の異なる複数の対物レンズを装着したレボルバと、
前記レボルバを動作させて観察光路内に挿入する前記対物レンズを切り換える対物レンズ切換手段と、
前記観察光路内に挿入された前記対物レンズに対向して設けられ、前記基板の表面が前記観察光路の光軸に略直交するように前記基板を載置する載置ステージと、
前記観察光路内に挿入された前記対物レンズの倍率を検出する対物レンズ検出手段と、
前記観察光路の光軸方向及び該光軸の直交方向に前記対物レンズと前記載置ステージとを相対的に移動させる移動手段と、
前記レンズ検出手段が所定倍率よりも高い倍率の対物レンズを検出した際に、前記直交方向に関して前記移動手段による前記対物レンズと前記載置ステージとの相対移動を規制する移動制御手段とを備えることを特徴とする観察装置。
前記移動制御手段が、前記対物レンズと前記載置ステージとの相対的な移動範囲を限定することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
前記移動制御手段が、前記対物レンズと前記載置ステージとの相対的な移動速度を所定の速度よりも遅い速度に限定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の観察装置。
前記移動制御手段が、前記対物レンズと前記載置ステージとの相対的な移動を禁止することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
倍率の異なる複数の対物レンズを適宜選択して基板の表面の拡大観察を行う基板の観察方法であって、
前記基板の表面を前記対物レンズの焦点位置に配するように、前記基板の表面に略直交する前記対物レンズの光軸方向に前記対物レンズと前記基板とを相対的に移動させるピント合わせ工程と、
前記光軸の直交方向に前記対物レンズと前記基板とを相対的に移動させて、前記基板表面の拡大観察位置を変更する観察位置移動工程とを備え、
所定倍率よりも高い倍率の前記対物レンズを用いて前記基板の拡大観察を行う際に、前記観察位置移動工程における前記対物レンズと前記基板との相対的な移動を規制することを特徴とする基板の観察方法。