JP2010091343A - 微小突起物検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速，かつ高精度に試料上の微小突起物の高さ検査を行えるようにする。
【解決手段】光源201からの光は第１のハーフミラー221、偏光器202、結像レンズ203,204、折り返しミラー205、対物レンズ206を介して試料2001に入射する。試料2001からの反射光は同一の経路を逆に通り、第１のハーフミラー221で反射し、第２のハーフミラー222で2本の検出ビームに分割される。2本の検出ビームは各々第１の検出側結像レンズ2081における第１のナイフエッジ2071と第２の検出側結像レンズ2082における第２のナイフエッジ2072によって半円状の光ビームに整形され、各々第１の光センサ2101と第２の光センサ2102によって検出される。第１のナイフエッジ2071と第２のナイフエッジ2072は直角方向となっているので、試料2001への入射ビームの偏向方向によらず均一な感度で，試料上の微小突起物の検査を高速で行うことが可能となる。
【選択図】図７

Description

本発明は、ウエハバンプ（角柱バンプ，ボールバンプ），ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ），液晶表示装置（ＬＣＤ）基板やフィルタに使用されるスペーサなどのような微小突起物の高さの測定を行い，その欠陥を検出する微小突起物検査装置に関する。

近年のデジタル情報機器の小型化，高機能化，高速化に対応するため，半導体チップの接続においては，入出力端子を高密度に実装可能で，高周波特性にも優れた構造として，バンプを用いたフリップチップ実装の適用が拡大している。

この際，チップに形成されたバンプの大きさにばらつきが生じた場合には，実装基板への接続不良や，バンプ間の短絡などの不良を引き起こす可能性がある。

このため，実装前の検査により，チップに形成されたバンプの良否判定を行うことが重要であるが，バンプの個数は1チップあたり数千になる場合もあり，目視で検査することは非常に困難である。このため，これを自動検査する装置が必要とされており，そのための技術が公開されている。

ここではいずれも光学式の検査技術について述べるが，たとえば特許文献1には白色干渉法による高さ計測に関する技術が公開されている。また，特許文献２には共焦点法による高さ計測に関する技術が公開されている。また，特許文献３には三角測量法による高さ計測に関する技術が公開されている。また，特許文献４にはナイフエッジ法による高さ計測に関する技術が公開されている。

特開２００１−０６６１２２号公報 特許０３３０６８５８号公報 特開３１８０１９８号公報 特開２００２−２２４１５号公報

しかしながら，上記特許文献１および２の方式では，高さ検出において焦点位置を変化させた複数の画像を取る必要があり，その分検査スループットが低下するという課題が存在する。上記特許文献３および４の方式では，検出時に焦点位置を変化させる必要が無く，検査スループット面で有利である。しかし近年の実装高密度化の進展とともに，バンプサイズ（ピッチ）の微細化も進展し，角柱バンプではバンプ幅15〜10μm(ピッチ30〜20μm)に，ボールバンプではバンプ直径50〜30μm(ピッチ100〜60μm)に達しており，上記特許文献３および４の方式では，これら微細バンプの計測が困難となる状況が生じてきた。以下，これについて説明する。

ここでは，上記従来技術のうち，ナイフエッジ方式に関して，その検出原理とバンプ微細化対応への課題について詳細を説明する。ナイフエッジ光学系は，光ディスクドライブにおけるディスク基板高さ位置変動検出のための光学系としても用いられている方式である。図１はその原理について説明する図である。なお，図１では照明光学系については省略し，検出光学系についてのみ説明する。

被検査試料100の表面からの反射ビーム110を検出集光手段101で集光して検出光ビーム111を形成する。これを結像集光手段103で光センサ104上に集光して検出光スポット113を形成するが，この際検出集光手段103の直後に設置したビーム遮蔽手段102により，検出光ビームを遮蔽して半円状光ビーム112を形成するようにする。

図１(a)のように被検査試料100の高さ位置(z方向位置)が検出光学系の焦点位置にある場合は，検出光スポットの焦点位置113aも光センサ104の位置となり，光センサ104面上の検出光スポット114aが光センサ104のxy方向中央に形成される。

一方，図１(b)のように被検査試料100がz位置のプラス方向に移動した場合は，検出光スポットの焦点位置113bも図１(a)の場合と比較してz位置のプラス方向に移動することになる。そしてこのとき光センサ104面上の検出光スポット114bは，焦点が外れた状態となり，ビーム遮蔽手段102の効果によりx方向マイナス側に移動した状態で形成される。

さらに，図１(c)のように被検査試料100がz位置のマイナス方向に移動した場合は，検出光スポットの焦点位置113cも図１(a)の場合と比較してz位置のマイナス方向に移動することになる。そしてこのとき光センサ104面上の検出光スポット114cは焦点が外れた状態となり，ビーム遮蔽手段102の効果によりx方向プラス側に移動した状態で形成される。

図１(b)，図１(c)における光センサ104上の検出光スポット114b，114cの移動量は，被検査試料100の高さ方向(z方向)の移動量を反映したものとなる。このようにして，被検査試料の高さ方向の移動方向（プラス/マイナス）とその移動量を，光センサ面上の検出光スポット114の移動方向と移動量として検出することが可能となる。光センサ面上の検出光スポットの移動方向と移動量の検出は，たとえば光センサ104に2分割センサを用いて，その第1領域104aからの出力Aと，第2領域104bからの出力Bとを比較することにより可能となる。ここで被検査試料の高さ方向の移動量を△zとした時，
△z∝(A−B)/(A＋B)…式(1)
と表わすことができる。図1(a)では，被検査試料の高さ方向の移動量△z＝0であり，これに対応した2分割センサの出力はA＝Bであり，式(1)の右辺も0である。

また図１(b)では，被検査試料の高さ方向の移動量△z＞０であり，これに対応した2分割センサの出力はA＞Bであり，式(1)の右辺＞０である。図１(c) ，被検査試料の高さ方向の移動量△z＜０であり，これに対応した2分割センサの出力はA＜Bであり，式(1)の右辺＜０である。また移動量は(A−B)の絶対値と関連して表現される。

また，ここで式(1)の右辺における分母(A＋B)は光センサ104に達する全光量によるスポット移動量の規格化を意味しており，これにより，被検査試料の反射率の影響を低減して，被検査試料の移動量のみを検出することが可能となる。

図２は，このナイフエッジ光学系を用いたバンプ高さ検査装置の従来技術について説明する。図２におけるバンプ高さ検査装置は，レーザ光源201，ポリゴンミラー202，fθレンズ203，照明側結像レンズ204，ハーフミラー205，対物レンズ206により，被検査試料100の表面に照明光スポットを形成する照明光学系と，対物レンズ206，ハーフミラー205，ナイフエッジ 207，検出側結像レンズ208，シリンドリカルレンズ209，光センサ210により，被検査試料100表面からの反射光を集光して光センサ210上に検出光スポットを形成する検出光学系からなる。また，被検査試料100はステージ250に載置され，x,y,z方向に移動が可能な構成となっている。

ここで，照明光学系においてレーザ光源201は照明光ビーム発生手段であり，所定の照明光ビームを発生する。ポリゴンミラー202はこの照明光ビームがy方向に往復するように偏向するビーム偏向手段である。fθレンズ203，照明側結像レンズ204は，被検査試料100の検出領域2001の各位置において，照明光スポットを均一に形成するように機能するものである。照明光ビームはハーフミラー205により折り返し反射されて，対物レンズ206を介して，被検査試料100に照明スポットを形成する。

また，検出光学系において，対物レンズ206は被検査試料100からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出集光手段であり，検出光ビームはハーフミラー205を透過して，ビーム遮蔽手段であるナイフエッジ207，および結像集光手段である検出側結像レンズ208により半円状光ビームが形成され，これを集光して光センサ201上に検出光スポットを形成する。

この際，被検査試料100上で照明光スポットを走査しているので，ナイフエッジ207および検出側結像レンズ208の位置でもビーム走査が行われることとなり，その走査方向と，ナイフエッジ207のエッジ方向を一致させるように配置する必要がある。また，シリンドリカルレンズ209は走査する検出光ビームを光センサ210上に集めるように機能する。シリンドリカルレンズ209がない場合，光センサ210は走査する検出光ビームをすべて受光できるだけの大きさが必要となるが，図２のようにシリンドリカルレンズで集光することにより，小型の光センサを用いることが可能となる。

図２の様に光学系を構成し，光学系の検出領域2001が被検査試料100の検査領域をカバーするように被検査試料100をステージ250で移動させることにより，高速で被検査試料上に形成されたバンプの検査が可能となる。

しかし，図２で説明した従来方式では光学系の制約により，近年のバンプ微細化 への対応が困難という問題が生じてきた。以下，これについて説明する。

まず，検査対象であるウエハバンプの構造について説明する。図３には角柱バンプ
の構造を示す。角柱バンプは液晶ディスプレイ，またはプラズマディスプレイといった，フラットパネルディスプレイのドライバICチップにおいて多く用いられる方式である。

図３(a)の301は半導体ウエハであり，この上にICチップ302が複数形成される。図３(b)は一つのチップ302における角柱バンプ303の配置を示す図である。図３(c)はバンプの断面構造を示す図であり，半導体チップ302（断面構造の図示は省略）の最上部に形成された配線パターン304の上に電極層（UMB＝Under Bump Metal) 305を形成し，その上に角柱バンプ303が形成される。306は絶縁体で形成される保護層である。角柱バンプの形成はチップに切断する前のウエハの状態で，金めっきプロセスで行われる。近年，実装の高密度化およびドライバICの量産性向上のため，チップの小型化が進んでおり，それとともにバンプ幅3031，バンプピッチ3032の微細化が進展している。

図４にはボールバンプの構造を示す。ボールバンプはマイクロプロセッサや画像処理用LSIなど，高性能ICの実装において多く用いられる方式である。図４(a)の401は半導体ウエハであり，この上にICチップ402が複数形成される。図４(b)は一つのチップ402におけるボールバンプ403の配置を示す図である。ボールバンプはチップ全面に形成され，高性能ICに必要な多数の入出力端子を形成することが可能な構造である。

図４(c)はバンプの断面構造を示す図であり，半導体チップ402（断面構造の図示省略）の最上部に形成された再配線パターン404の上に電極層（UMB＝Under Bump Metal) 405を形成し，その上にボールバンプ303が形成される。306は絶縁体で形成される保護層である。ボールバンプの形成はチップに切断する前のウエハの状態で，はんだリフロープロセスで形成される。近年，マイクロプロセッサおよび画像処理用ICの高性能化に伴い，入出力端子の多数化も進んでおり，それとともにバンプ幅4031，バンプピッチ4032の微細化が進展している。

図５には，従来の方式における角柱バンプ高さ検査時の問題点について示す。図５で100は被検査試料，303は被検査試料上に形成された角柱バンプ，101は検出集光手段，102はビーム遮蔽手段，103は結像集光手段である。ビーム遮蔽手段102のエッジ方向はy方向に伸びるものとして示した。

図５(a)は複数の角柱バンプがy方向に配列されている場合の検出状態について説明する図である。この場合，被検査試料100の表面からの反射ビーム110はそのまま検出集光手段101に入射し，検出集光手段103およびビーム遮蔽手段102に到達するので，図１で説明したナイフエッジ方式による高さ検出は問題なく行われる。

一方，図５(b)は複数の角柱バンプがx方向に配列されている場合の検出状態について説明する図である。図中の符号は図５(a)と同様である。この場合，被検査試料からの反射光ビーム110は角柱バンプ303の側壁で反射して検出集光手段101に到達するため，被検査試料100の上面の高さ位置を正しく検出することが出来ず，これをたとえば501の位置に誤検出する可能性がある。

図２で説明した通り，従来技術ではビーム遮蔽手段102のエッジ方向をビーム走査方向と一致させる必要があるため，図５で説明したような角柱バンプの方向性による計測精度の差は必然的に発生してしまう。このような従来技術における角柱バンプのxy方向性の違いによる検出精度の相違は，近年の角柱バンプの微細化に伴い，角柱バンプのスペース部が狭小化することにより，発生する可能性が高まる傾向にある。光学系の方式を変えずにこれを解決するためには，たとえば被検査試料を90°回転させて再度検査する2回検査方式で対応する必要があり，ナイフエッジ方式の長所である検査スループットの高さを犠牲にしなければならないという問題が生じる。

また従来技術においては，ボールバンプの検査時にも方向性による計測精度の差
が発生する。これを図６により説明する。図６(a)で100は被検査試料，403は被検査試料上に形成されたボールバンプ，101は検出集光手段，102はビーム遮蔽手段，103は結像集光手段である。ビーム遮蔽手段102のエッジ方向は，図５と同様にy方向に伸びているものとして示した。

図６(b)はボールバンプ403の頂部6031を検出する場合の照明ビーム6021，反射ビーム6041の光線の方向を示したものである。照明ビーム6021はボールバンプ403に垂直方向に入射し，反射ビーム6041も垂直方向に反射する。一方図６(c)はボールバンプ403の斜面6032を検出する場合の照明ビーム6022，反射ビーム6042の光線の方向を示したものである。照明ビーム6022はボールバンプ403に垂直に入射するが，反射ビーム6042は斜め方向に出射する。

図６(d)はボールバンプ上の検出点をy方向に取った例を図示したものであり，603a1〜603a5までの5点を，バンプ頂部603a3を中心に均等に取ったものである。同様に 図６(e)はボールバンプ上の検出点をx方向に取った例を図示したものであり，603b1〜603b5までの5点を，バンプ頂部603b3を中心に均等に取ったものである。ここで図６(d)および図６(e)の各検出点の間隔は同一であるものとする。この場合の間隔は直径上に射影した間隔である。

図６(f)は図６(d)で示した各検出点からの反射光ビームが，検出集光手段101を経て検出光ビームとなり，ビーム遮蔽手段102および結像集光手段103の位置まで到達した際の位置を示すものである。バンプ頂部603a3からの反射光は結像集光手段103の中央の605a3に到達し，バンプ斜面603a2および603a4から斜方に出射した反射光ビームは，y方向に移動した605a2および605a4に到達する。

605a3はもちろん，605a2，605a4もビーム位置移動はあるもののいずれもy軸上にあるので，ビーム遮蔽手段102で部分的に遮蔽されることが可能であり，それぞれに対応する検出点603a2，603a3，603a4の高さ検出を行うことが可能である。ただし，ある程度以上に傾きが大きくなった検出点603a1，603a5からの反射光は検出集光手段101あるいは結像集光手段103に入射することが出来ず(605a5，605a5)，その位置での高さ検出は不可能である。

図６(g)は図６(e)で示した各検出点からの反射光ビームが，検出集光手段101を経て検出光ビームとなり，ビーム遮蔽手段102および結像集光手段103の位置まで到達した際の位置を示すものである。バンプ頂部603b3からの反射光は結像集光手段103の中央の605b3に到達し，バンプ斜面603b2および603b4から斜方に出射した反射光ビームは，x方向に移動した605b2および605b4に到達する。

図６(f)の場合と異なり，ビーム遮蔽手段102で部分的に遮蔽されることが可能であるのは605b3だけであり，x方向にビーム移動した605b2はビーム遮蔽手段102で全く遮蔽されず，また605b4はビーム遮蔽手段102で完全に遮蔽され，これに対応する検出点603b2，603b4の高さ検出は不可能である。さらに，ある程度以上に傾きが大きくなった検出点603b1，603b5からの反射光は検出集光手段101あるいは結像集光手段103に入射することが出来ず(605b1，605b5)，その位置での高さ検出も不可能である。

図２で説明した通り，従来技術ではビーム遮蔽手段102のエッジ方向をビーム走査方向と一致させる必要があるため，図６で説明したようなボールバンプの方向性による計測精度の差は必然的に発生してしまう。このような従来技術におけるボールバンプのxy方向性の違いによる検出精度の相違は，近年のボールバンプの微細化に伴い，バンプ表面の曲率が大きくなる（曲率半径が小さくなる）ことにより，発生する可能性が高まる傾向にある。光学系の方式を変えずにこれを解決するためには，たとえば被検査試料を90°回転させて再度検査する2回検査方式で対応する必要があり，ナイフエッジ方式の長所である検査スループットの高さを犠牲にしなければならないという問題が生じる

本発明は、上記課題を解決して，高スループットで高精度なバンプ高さ検査を実施する目的を達成するために次のような構成をとる。

すなわち請求項１に記載の発明は，被検査試料の表面を照明する照明光ビーム発生手段と，その照明光ビームを集光して被検査試料の表面に照明光スポットを形成する照明集光手段と，形成される照明光スポットが被検査試料の表面を走査するように照明光ビームを偏向するビーム偏向手段とを持つ照明光学系手段と，被検査試料表面からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出集光手段と，これを部分的に遮蔽して半円状光ビームを形成するビーム遮蔽手段と，および前記半円状光ビームを集光して検出光スポットを形成する結像集光手段とを持つ検出光学系手段と，前記検出光スポットが形成される位置に設置された光センサ手段と，光センサから出力される出力信号から光センサ面上での検出光スポットの移動量を検知して，それに基づき被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出・出力する信号処置手段と，前記被検査試料を載置して，前記被検査試料を前記照明光学系および前記検出光学系に対し相対的に移動させるステージ手段と，前記ステージ手段を駆動制御するとともに動作状態の検知を行うステージ制御手段と，前記ビーム偏向手段を駆動制御するとともに動作状態の検知を行うビーム偏向制御手段とを持つ微小突起物検査装置において，検出光学系は，被検査試料表面からの検出光ビームを分割して2本の検出光ビームを形成する手段と，形成された第１および第２の検出光ビームに対し，これらを夫々部分的に遮蔽して第１および第２の半円状光ビームを形成する第１および第２の遮蔽手段と，前記第１および第２の半円状光ビームを集光して第１および第２の検出光スポットを形成する結像集光手段と，第１および第２の検出光スポットが形成される位置に設置された第１および第２の光センサ手段と，第１および第２の光センサから出力される第１および第２の出力信号から第１および第２の光センサ面上での第１および第２の検出光スポットの移動量を検知して，被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力する信号処置手段とを持ち，第１の遮蔽手段により形成された第１の半円状光ビームの直線部分の方向と第２の遮蔽手段により形成された第２の半円状光ビームの直線部分の方向が直交する様に構成することを特徴とする微小突起物検査装置である。

これにより方向によらず均一な感度で，被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となる。

また，請求項２に記載の発明は，請求項１において，検出光学系手段に設置されるビーム遮蔽手段は，プリズムの頂辺が前記検出光ビームの直径を横切り，プリズムの頂辺から分かれる両斜面により，互いに異なる領域が遮蔽された2本の半円状光ビームを形成するように配置されたナイフエッジプリズムであり，前記第１の検出光ビームから第１，第３の半円状光ビームを形成する第１のナイフエッジプリズムと，前記第１，第３の半円状光ビームを集光して第１および第３の検出光スポットを形成する第１の結像集光手段と，前記第２の検出光ビームから第２，第４の半円状光ビームを形成する第２のナイフエッジプリズムと，第２，第４の前記半円状光ビームを集光して第２および第４の検出光スポットを形成する第２の結像集光手段と，前記第１〜第4の検出光スポットが形成される位置に設置された第１〜第4の光センサ手段と，前記第１〜第4の光センサから出力される第１〜第4の出力信号から第１〜第4の光センサ面上での第１〜第4の検出光スポットの移動量を検知して被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力する信号処置手段とを持ち，前記第１および第２のナイフエッジプリズムの頂辺の方向を直交する様に構成することを特徴とする微小突起物検査装置である。

これによりこれにより方向によらず均一な感度で，被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となると同時に，熱変動や振動などの外乱の影響を小さくして，高精度の検査を行うことが可能となる。

また，請求項３に記載の発明は，請求項１および２において，前記ビーム偏向手段はポリゴンミラーであることを特徴とする微小突起物検査装置である。

また，請求項４に記載の発明は，請求項１および２において，前記ビーム偏向手段はガルバノミラーであることを特徴とする微小突起物検査装置である。

また，請求項５に記載の発明は，請求項１および２において，前記光センサ手段は2分割センサであることを特徴とする微小突起物検査装置である。

また，請求項６に記載の発明は，請求項１および２において，前記光センサ手段はポジションセンサであることを特徴とする微小突起物検査装置。

また，請求項７に記載の発明は，請求項１および２において，前記照明光学系手段は，照明光ビームのビーム径を変化させる照明光ビーム径制御手段を併せて持つことを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより，検査対象に応じた検出範囲と感度を柔軟に設定することが可能となる。

また，請求項８に記載の発明は，請求項７において，前記照明光ビーム径制御手段は，検査対象となる微小突起の大きさに応じて照明光ビームのビーム径を変化させる様に動作することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより，検査対象に応じた検出範囲と感度を柔軟に設定することが可能となる。

また，請求項９に記載の発明は，請求項１および２において，前記検出光学系手段は，検出光ビームのビーム径を変化させる検出光ビーム径制御手段を併せて持つことを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより，検査対象に応じた検出範囲と感度を柔軟に設定することが可能となる。

また，請求項１０に記載の発明は，請求項９において，前記検出光ビーム径制御手段は，検査対象となる微小突起の大きさに応じて検出光ビームのビーム径を変化させる様に動作することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより，検査対象に応じた検出範囲と感度を柔軟に設定することが可能となる。

また，請求項１１に記載の発明は，請求項９および１０において，前記検出光ビーム径制御手段はケプラー式のビームエキスパンダであり，ビームエキスパンダ内の集光点にピンホールを設置したことを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより，被検査試料からの迷光の影響を低減して，高精度な検出が可能となる。

また，請求項１２に記載の発明は，請求項１および２において，照明光ビーム発生手段はレーザー光源であることを特徴とする微小突起物検査装置である。

また，請求項１３に記載の発明は，請求項１および２において，照明光ビーム発生手段は複数波長の光源であることを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより，照明光の干渉性よるスペックルなどに起因する誤差を低減して，高精度な検出が可能となる。

また，請求項１４に記載の発明は，請求項１において，前記信号処理手段は第１および第２の光センサから出力される第１および第２の出力信号を所定の値と比較して正常/異常判定を行い，正常信号のみを高さ情報として出力することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより方向によらず均一な感度で，被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となる。

また，請求項１５に記載の発明は，請求項２において，前記信号処理手段は第１〜第４の光センサから出力される第１〜第４の出力信号を所定の値と比較して正常/異常判定を行い，正常信号のみを高さ情報として出力することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより方向によらず均一な感度で，被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となる。

また，請求項１６に記載の発明は，請求項１において，前記微小突起物検査装置は前記被検査試料の設計情報を保存する情報格納手段を持ち，前記信号処理系は，前記ビーム偏向制御手段とステージ制御手段から得られる被検査試料の検査位置情報と，前記被検査試料の設計情報との比較に基づいて，第１および第２の出力信号から高さ情報として出力する信号を選択することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより方向によらず均一な感度で，被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となる。

また，請求項１７に記載の発明は，請求項２において，前記微小突起物検査装置は前記被検査試料の設計情報を保存する情報格納手段を持ち，前記信号処理系は，前記ビーム偏向制御手段とステージ制御手段から得られる被検査試料の検査位置情報と，前記被検査試料の設計情報との比較に基づいて，第１〜第４の出力信号から高さ情報として出力する信号を選択することを特徴とする微小突起物検査装置である。これにより方向によらず均一な感度で，被検査試料上の微小突起物の高さ検査を高速で行うことが可能となる。

本発明によれば，上記に述べた構成とすることにより，微細バンプにおいても方向によらず均一な感度で，高速にバンプ高さ検査を実施することが可能となる。

以下本発明の内容を実施例にしたがって詳細に説明する。

図７に基づいて第１の実施形態の内容を説明する。図７におけるバンプ高さ検査装置は，レーザ光源201，第１のハーフミラー221，ポリゴンミラー202，fθレンズ203，照明側結像レンズ204，折り返しミラー205，対物レンズ206により，被検査試料100の表面に光スポットを形成する照明光学系と，被検査試料100表面からの反射光を集光する対物レンズ206，折り返しミラー205，照明側結像レンズ204，fθレンズ203，ポリゴンミラー202，第１のハーフミラー221を経て，第１のハーフミラー221で反射した検出光ビームを第２のハーフミラー222で分割して，第１のナイフエッジ2071，第１の検出側結像レンズ2081により，第１の光センサ2101に検出光スポットを形成し，あわせて第２のナイフエッジ2072，第２の検出側結像レンズ2082により，第２の光センサ2102上に検出光スポットを形成する検出光学系からなる。また，被検査試料100はステージ250に載置され，x,y,z方向に移動が可能な構成となっている。

ここで，照明光学系においてレーザ光源201は照明光発生手段であり，所定の照明光ビームを発生する。ポリゴンミラー202はビーム偏向手段であり，照明光ビームがy方向に往復するように偏向する。fθレンズ203，照明側結像レンズ204は，被検査試料100の検出領域2001の各位置において，照明光スポットを均一に形成するように機能する照明光集光手段の一部である。照明光ビームは折り返しミラー205により折り返し反射されて，対物レンズ206を介して，被検査試料100に照明スポットを形成する。ここで対物レンズ206も照明光集光手段の一部である。

また，検出光学系において，対物レンズ206は被検査試料100からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出光ビーム形成手段の一部であり，検出光ビームは折り返しミラー205で反射して，照明側結像レンズ204，fθレンズ203，ポリゴンミラー202を経て，第１のハーフミラー221に到達する。 ここで照明側結像レンズ204，fθレンズ203，ポリゴンミラー202も検出光ビーム形成手段の一部である。このように検出光ビームを照明光学系と同一の光路に戻すことにより，図２で説明した従来技術とは異なり，ナイフエッジ位置においては偏向しない検出光ビームの形成が可能となる。これによりビーム遮蔽手段を，ビーム偏向の方向に制約を受けることなく設置することが可能になる。

第１のハーフミラー221を反射した検出光ビームは第２のハーフミラー222で分割されて2本の検出光ビームが形成され，第１の検出光ビームは第１のビーム遮蔽手段である第１のナイフエッジ2071と第１の結像集光手段である第１の結像集光レンズ2081により第１の半円状光ビームを形成・集光して第１の光センサである第１の２分割センサ201上に検出光スポットを形成する。

また，第２の検出光ビームは第２のビーム遮蔽手段である第２のナイフエッジ2072と第２の結像集光手段である第２の結像集光レンズ2082により第２の半円状光ビームを形成・集光して第２の光センサである第２の２分割センサ2012上に検出光スポットを形成する。そして，この際，第１のナイフエッジ2071と第２のナイフエッジ2072のエッジ方向を直角になるように配置する。このような，xyナイフエッジ光学系を構成することにより，図５および図６で説明した，単独でのナイフエッジ光学系の計測精度のｘｙ方向差を互いに補い合い，方向性に依存しないバンプ高さ検査が可能となる。

なお，図７に示す実施例では，ビーム偏向手段をポリゴンミラーとして説明したが，これをたとえばガルバノミラー等で構成しても良いことは言うまでも無い。

また，図７に示す実施例では，光センサを2分割センサとして説明したが，これをたとえば光ポジションセンサ，あるいは1次元CCD受光素子，または2次元のCCD受光素子やCMOS受光素子で構成しても良いことは言うまでも無い。

また，図７に示す実施例では，第２のハーフミラー222で分割された２本の検出光ビームを互いに直交した第１および第２のビーム遮蔽手段によって遮蔽する場合について説明したが，ここにさらに第３第４のハーフミラーを設置して４本の検出光ビームを形成し，第１および第２のビーム遮蔽手段と結像レンズ/光センサに加えて，第１および第２のビーム遮蔽手段に対して45°方向の傾きを持つ第３および第４のビーム遮蔽手段と結像レンズ/光センサを設置することにより，さらに計測精度の方向差の解消が可能となることは言うまでもない。

図７の様に光学系を構成し，光学系の検出領域2001が被検査試料100の検査領域をカバーするように被検査試料100をステージ250で移動させることにより，高速で被検査試料上に形成されたバンプの検査が可能となる。この際，ステージ駆動手段701はステージ250を任意の方向に駆動するとともに，ステージの状態（ｘ，ｙ，ｚの現在位置/速度等）を検知するように機能する。また，偏向機駆動手段702はポリゴンミラーを任意の回転数で駆動するとともに，ポリゴンミラーの状態（回転速度，回転角度等）を検知するように機能する。

また信号処理手段703は光センサ2101，2102からの出力信号を取り込んでこれをA/D変換し，式(1)で説明したような処理式に基づいて被検査試料の各点の高さ情報を算出する。これら制御および信号処理は，全体制御手段700にて総合的に制御され，被検査試料100の種類ごと最適な状態で検査を行えるようにする。また，記憶装置710は試料の大きさ，試料上のチップ配列/バンプ配列など被検査試料の情報や，被検査試料に対して実行する検査レシピ，および各被検査試料の検査結果などの情報を保管するものである。

本発明に関る検査装置の第２の実施形態について図8〜10を用いて説明する。これらの図において，先に示した図と同符号のものについては，先の説明と同じものであるため，ここでの説明は省略する。

図８は２つのナイフエッジで高さを検出する構成を示したものである。図８(a)のビーム遮蔽手段1021で光を遮蔽する部分を，図８(b)のビーム遮蔽手段1022では透過し，図８(a)のビーム遮蔽手段1021で光を透過する部分を，図８(b)のビーム遮蔽手段1022では遮蔽するように構成し，それぞれの結像集光レンズ1031および1032により，それぞれの光センサ1041，1042に検出光スポット1061，1062を形成する。
このとき，たとえば光センサに2分割センサを用いて，第１の光センサの第1領域104aからの出力Aおよび第2領域104bからの出力Bと，第２の光センサの第1領域104cからの出力Cおよび第2領域104dからの出力Dとを比較することで，被検査試料100の高さ方向の移動方向（プラス/マイナス）とその移動量を，光センサ面上の検出光スポット114の移動方向と移動量として検出することが可能となる。たとえば被検査試料100の高さ方向への移動量を△zとした時，
△z∝｛(A−B)＋(D−C)/｛(A＋B)＋（C＋D）｝…式(2)
と表わすことができる。図８(a)(b)は△z＞０の状態を示しており，第１の光センサではA＞B，第２の光センサではD＞Cである。

このように，相異なるビーム遮蔽位置を持つ２つのビーム遮蔽手段と２つの光センサで構成する２系統ナイフエッジ光学系にすることの利点について，次の図９で説明する。図９は被検査試料100からの反射光ビーム110が傾いたときのナイフエッジ光学系の検出状態を示したものである。実際の検査装置において，被検査試料100からの反射光ビーム110が傾く外乱要因としては，熱変動や振動，あるいはポリゴンミラー自体の各面の製作誤差などさまざまなものがある。図８の構成にすることによりこれらの外乱要因の影響を軽減することが可能になる。これを以下に説明する。

図９(a)は，図８(a)の状態から反射光ビーム110が傾いた場合を示している。この時，光センサ1041上に形成される検出光スポット1061は，反射光ビーム110の傾きを反映して片寄る。このため，第１の光センサの第1領域104aからの出力Aおよび第2領域104bからの出力Bだけを用いて，被検査試料100の高さを検出しようとしても，検出光スポット1061は，被検査試料100の高さの影響と，検出光ビーム110の傾きの影響の両方を受けており，これのみで被検査試料100の高さを検出しようとすると，大きな検出誤差を持つことになってしまう。

ここで図９(b)の構成を併せて持ち，第１の光センサの第1領域104aからの出力Aおよび第2領域104bからの出力Bと，第２の光センサの第1領域104cからの出力Cおよび第2領域104dからの出力Dから，先に説明した式（２）に基づいて高さ検出を行うことを考えた場合，検出光ビーム110の傾きの影響は，検出光スポット1061の片寄りに起因した第１の光センサの第1領域104aからの出力A の増大と，検出光スポット1062の片寄りに起因した第２の光センサの第２領域104dからの出力D の減少となって現れるため，式（２）に示した被検査試料100の高さ情報算出式の分子｛(A−B)＋(D−C)｝において検出光ビーム110の傾きの影響は小さく，被検査試料100の高さ情報を有効に検出することが可能となる。

図１０は，上記図８，図９で説明した２系統ナイフエッジ光学系構成を実現するための光学系の構成の一例である。被検査試料からの反射光ビーム110を検出集光手段101で集光して，検出光ビーム111を形成し，結像集光手段103の直後に，その両斜面が反射面であるようなプリズム1020を設置して，プリズムの両斜面で反射して形成された二つの半円状ビーム1121，1122から，第１の光センサ1041および第２の光センサ1042上に検出光スポットを形成するものである。このようにすることにより，簡素な構成で２系統ナイフエッジ光学系を実現することが可能となる。

図１１は図１０に説明した，プリズムによる２系統ナイフエッジ光学系を実装した本発明の実施例について説明する図である。図中，先に示した図（主に図７）と同符号のものについては，先の説明と同じものであるため，ここでの説明は省略する。第２のハーフミラー222で分割された2本の検出光ビームのうち，第１の検出光ビームは第１の結像集光レンズ2081の後方に設置された第１のプリズム231により，2つの半円状光ビームを形成・集光して第１の光センサ2101および第3の光センサ2103上に検出光スポットを形成する。

また第２の検出光ビームは第２の結像集光レンズ2082の後方に設置された第２のプリズム232により，2つの半円状光ビームを形成・集光して第２の光センサ2102および第４の光センサ2104上に検出光スポットを形成する。そして，この際，第１のプリズム231と第２のプリズム232のエッジ方向が直角になるように配置する。このように構成することにより，図５および図６で説明した，ナイフエッジ光学系の計測精度のｘｙ方向差を互いに補い合うと同時に，図９で説明した反射光ビームの傾きの影響の小さい高さ検出光学系を構成することが可能となる。

本発明に関る検査装置の第３の実施形態について図１２，１３，１４を用いて説明する。これらの図において，先に示した図と同符号のものについては，先の説明と同じものであるため，ここでの説明は省略する。

図１２は検出光ビーム111のビーム径と，計測範囲および感度について説明する図である。図１２(a)は検出光ビーム111のビーム径が大きい場合を，図１２(b)は検出光ビーム111のビーム径が小さい場合を示す。図１２(a)における検出光ビーム111のビーム径φaと図１２(b)における検出光ビーム111のビーム径φbの関係はφa＞φbである。

図１２(a)に示すように，検出光ビーム111のビーム径が大きい場合は，結像集光手段103で光センサ104上に，大きな集光角度（θa）で集光されるため，形成される検出光スポット114は小さくなる。これにより，被検査試料100（図示せず）の高さ変化に伴う検出光スポット114の移動の検出を，光センサ104に2分割センサを用いて，その第1領域104aからの出力Aおよび第2領域104bからの出力Bの比較で行った場合，検出光スポット114のわずかな移動で，出力AおよびBは大きく変化することになり，被検査試料100の高さ変化を高感度で検出可能になる一方で，被検査試料100のわずかな高さ変化でも検出光スポット114の全体が2分割センサの第1領域104aあるいは第２領域104bに入ってしまい，計測範囲は狭いものとなってしまう。

一方，図１２(b)に示すように，検出光ビーム111のビーム径が小さい場合は，結像集光手段103で光センサ104上に，小さな集光角度（θb）で集光されるため，形成される検出光スポット114は大きくなる。これにより，被検査試料100（図示せず）の高さ変化に伴う検出光スポット114の移動の検出を，光センサ104に2分割センサを用いて，その第1領域104aからの出力Aおよび第2領域104bからの出力Bの比較で行った場合，検出光スポット114の移動に対して，出力AおよびBの変化は緩やかになる。これにより被検査試料100の高さ変化の検出感度は図１２(a)の場合より低くなるが，計測範囲を広くすることが可能となる。

検査対象となるバンプの大きさは数10μmの微小なものだけとは限らず，製品によっては数100μmの大きさを持つものもあるため，検査装置としては検出感度と検出範囲を柔軟に変化させる構成にして，さまざまな製品に対応可能とすることが重要である。これを実現する構成を図13および14で説明する。

図13は，図７に示した実施例において，照明光学系に照明光ビーム径制御手段1302を設置した構成を説明する図である。照明光ビーム径制御手段1302はたとえばモーター駆動のズーム式のビームエキスパンダであり，ビーム径調整機構制御手段1301により任意に倍率を変化させることが可能な構成とする。照明光ビームのビーム径を制御することにより，結果として検出光ビームのビーム径を制御することが可能となり，検査対象に応じて最適な検出感度/範囲を設定することが可能となる。このとき，検査対象に応じた最適な検出感度/範囲とビーム径の関係に関する情報は記憶装置710に保管され，被検査試料に対して実行する検査レシピの設定に反映されて，全体制御手段700にて被検査試料100の種類ごと最適な状態で検査を行えるよう総合的に制御される。

また，図14は，図７に示した実施例において，検出光学系に，検出光ビーム径制御手段1303を設置した構成を説明する図である。検出光ビーム径制御手段1303はたとえばモーター駆動のズーム式のビームエキスパンダであり，ビーム径調整機構制御手段1301により任意に倍率を変化させることが可能な構成とする。検出光ビームのビーム径を直接制御することにより，検査対象に応じて最適な検出感度/範囲を設定することが可能となる。このとき，検査対象に応じた最適な検出感度/範囲とビーム径の関係に関する情報は記憶装置710に保管され，被検査試料に対して実行する検査レシピの設定に反映されて，全体制御手段700にて被検査試料100の種類ごと最適な状態で検査を行えるよう総合的に制御される。

本発明に関る検査装置の第４の実施形態について図１５，１６を用いて説明する。これらの図において，先に示した図と同符号のものについては，先の説明と同じものであるため，ここでの説明は省略する。

図１５(a)および(b)は，ボールバンプの検査を例に，検査における迷光の発生について説明する図である。バンプを形成した基板の表面は複雑な構造を持つため，それぞれの構造からの反射光が迷光となって発生し，検出誤差の原因となる場合がある。図１５(a)において，110はボールバンプの表面のみで反射した反射光ビームであり，バンプの高さ情報を正しく伝達するものであるが，110aは複数のバンプ間で多重反射して発生した迷光の反射光ビームであり，検出誤差の原因となるものである。また，図１５(b)に示すように，複数のバンプ間に加えて，基板でも多重反射した迷光の反射光ビーム110bも発生し，やはり検出誤差の原因となる。

図16はこの迷光による検出誤差を低減する実施例について説明する図である。これは図14で説明した検出光検出光ビーム径制御手段1303をケプラー式のビームエキスパンダで構成し，ビームエキスパンダ内の集光点にピンホールを設置したものである。ケプラー式のビームエキスパンダは焦点距離f1を持つ第１の凸レンズ130aと，焦点距離f2を持つ第２の凸レンズ130bを距離(f1＋f2)だけ離して設置したものであり,ビームエキスパンダに入射するビーム径がφ１である場合，出射するビーム径がφ２がφ２＝f2／f1×φ１となるように機能する光学素子である。また，第１および第２の凸レンズの中間に集光点が形成される。

本実施例においては，ビームエキスパンダ前の検出光ビームは，正常な反射光1111および迷光成分1112から成る。これを第１の凸レンズ130aで集光し，集光点にピンホール130cを設置する。これにより，正常な反射光1111はピンホールを透過するが，乱れをもつ迷光成分1112は遮光され，ビームエキスパンダから射出された検出光ビーム1113は正常な反射光成分からなるものと出来る。このように構成することにより，迷光成分の影響を小さくすることができ，高精度の検出が可能となる。

本発明に関る検査装置の第５の実施形態について図１７を用いて説明する。図において，先に示した図と同符号のものについては，先の説明と同じものであるため，ここでの説明は省略する。

図７に示した実施例では，一つのレーザ光源201で照明光を発生させる構成について説明したが，単波長のレーザ照明は干渉性が大きく，たとえばバンプ表面のラフネスに起因するスペックルパターンによる誤差が発生することが考えられる。

これを解消するための構成について図１７で説明する。波長λ１のレーザ光を発生するレーザ光源2011および波長λ２のレーザ光を発生する2012を設置し，波長λ１の光を透過して波長λ２の光を反射する波長分離ミラー223により2つのレーザ光を一つの照明光ビームとして検査を行う。これにより照明光の干渉性を低減でき，干渉に起因する誤差を低減することが可能となる。なお，図７および図１７の実施例では光源をレーザ光として説明したが，光源としてはこれに限らず，白色光などを用いても良いことは言うまでも無い。

本発明に関る検査装置の第６の実施形態について説明する。本発明における第１の実施形態（図７）および第２の実施形態（図１１）はビーム遮光手段のエッジ方向を直交させた２つのナイフエッジ光学系を持つものであるが，図５および図６で説明したように，検査対象の状態によっては個々の光学系で検出異常が発生する場合がある。安定な検査のためには，これら異常値を判定/除去して，正常な出力信号だけを抽出する必要がある。これを実施するにおいては，光センサ（図１における104）の出力信号を，信号処理手段703において，所定の値と比較することで正常/異常判定を行って，正常信号のみを取り出す構成が考えられる。

所定の値と比較して正常/異常判定を行う具体例について以下説明する。光センサ104を２分割センサと想定し，第1領域104aからの出力をAおよび第2領域104bからの出力をBとしたとき，
(1)光センサへの検出光ビームの入射の有無を判定する判定値iを設定し
A＋B＜i であれば検出光ビームの光センサへの入射無し＝異常と判定して出力信号を除外する。これは図６(f)の605a1，605a5，図６(g)の605b1，605b5に示したような，検出光ビームが光学系から外れたことを判定するものである。
(2) 光センサへの検出光ビームの入射の片寄りの異常を判定する判定値jを設定し A−B＞j ，あるいはB−A＞j であれば検出光ビームの光センサへの入射の片寄り異常と判定して出力信号を除外する。これは図６(g)の605b2，605b4に示したような，ナイフエッジが機能しないような検出光ビームの片寄りを判定するものである。

これは図７における２つの光センサ1041，1042，および図１１における４つの光センサ1041，1042，1043，1044のそれぞれに適用可能である。このようにして，各々の光センサからの出力の正常/異常判定を行って，正常信号のみを取り出して検査を行うことが可能となる。

本発明に関る検査装置の第７の実施形態について説明する。前記第6の実施形態は，各々の光センサからの出力信号の選択を，出力信号そのものを用いて行った
例であるが，予め被検査試料の構造に基づいて出力信号の選択を行うことも可能である。これについて以下に説明する。

図３および４に示した様に，被検査試料（この場合は半導体ウエハ基板）上の構造，すなわち，基板上のチップやバンプの配列，バンプの高さや大きさ等は，被検査試料の設計情報に基づき予めわかっているものである。これら設計情報，および設計情報から決定した出力信号の選択条件を記憶装置710に保存し，検査中にはステージ制御手段701および偏向機制御手段から得られるステージ位置および偏向器の偏向角から得られる現在の検査位置とを比較して，出力信号の選択を行う。これにより，
設計情報に基づいて取り出された正常信号によって，検査を行うことが可能となる。

なお，第６および第７の実施形態ではそれぞれの方式による信号選択の実施例について説明したが，この両者を併用しても良いことは言うまでも無い。

以上の説明においては，半導体チップ上に形成したバンプの検査に関して述べたが，本発明は，液晶表示装置（ＬＣＤ）基板やフィルタに使用されるスペーサや，プラズマディスプレイの隔壁などのような，その他電子デバイス製品等における微小突起物の高さの測定を行い，その欠陥を検出する微小突起物検査にも適用可能であることは言うまでも無い。

ナイフエッジ方式による光学的高さ検出の原理を示す図。 微小突起物検査装置における従来技術の構成を示す図。 半導体ウエハ上に形成された角柱バンプを説明する図。 半導体ウエハ上に形成されたボールバンプを説明する図。 角柱バンプを検査する場合の従来技術の課題を示す図。 ボールバンプを検査する場合の従来技術の課題を示す図。 本発明の微小突起物検査装置の第１の概略構成を示す図。 本発明の２系統ナイフエッジ方式の構成を示す図 本発明の２系統ナイフエッジ方式において，外乱等に起因して光軸が傾いた場合の検出状態を示す図 本発明のプリズムを用いた２系統ナイフエッジ方式の構成を示す図 本発明の微小突起物検査装置の第２の構成を示す図。 本発明において，検出光ビーム径と，計測範囲，感度の関係を説明する図。 本発明の照明光ビーム径制御手段を設けた構成を示す図。 本発明の検出光ビーム径制御手段を設けた構成を示す図。 ボールバンプを照明する際に発生する迷光を説明する図。 本発明の検出光ビーム径制御手段における，ピンホールを設置したケプラー式ビームエキスパンダの構成を示す図。 本発明の照明光ビーム発生手段において，波長の異なる複数の光源を設置した構成を示す図。

符号の説明

100…被検査試料，101…検出集光レンズ，102…ビーム遮蔽手段，103…結像集光レンズ，104…光センサ，110…反射光ビーム，111…検出光ビーム，112…半円状ビーム，114…検出光スポット，201…レーザ光源，202…ポリゴンミラー（ビーム偏向手段），203…fθレンズ，204…照明側結像レンズ，205…ハーフミラー，206…対物レンズ，2001…光学系検出領域，208…検出側結像レンズ，207…ナイフエッジ（ビーム遮蔽手段），209…シリンドリカルレンズ，210…光センサ，250…ステージ，301，401…半導体ウエハ，303…角柱バンプ，403…ボールバンプ，700…全体制御手段，701…ステージ制御手段，702…偏向器制御手段，703…信号処理手段，231，232…プリズム，1301…ビーム径調整機構制御手段，1302…照明側ビーム径調整機構，1303…検出側ビーム径調整機構，110…正常反射光，110a，110b…迷光（異常反射光），1111…正常検出ビーム，1112…異常検出ビーム，130c…ピンホール，2012…第２のレーザ光源。

Claims (14)

1. 照明光ビーム発生手段からの照明光ビームを集光して被検査試料の表面に照明光スポットを形成する照明集光手段と，前記照明光スポットが被検査試料の表面を走査するように前記照明光ビームを偏向するビーム偏向手段とを持つ照明光学系手段と，
   前記被検査試料表面からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出集光手段を有する検出光学系手段と，
   前記光センサから出力される出力信号に基づいて前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力する信号処置手段と，
   前記被検査試料を載置して，前記照明光学系および前記検出光学系に対し相対的に移動させるステージ手段と，前記ステージ手段を駆動制御するとともに動作状態の検知を行うステージ制御手段と，前記ビーム偏向手段を駆動制御するとともに動作状態の検知を行うビーム偏向制御手段とを持つ微小突起物検査装置において，
   前記検出光学系は，前記検出光ビームを分割して第１の検出光ビームと第２の検出光ビームを形成する手段と，
   前記第１の検出光ビームを部分的に遮蔽して第１の半円状ビームを形成する第１のビーム遮蔽手段と、前記第１の半円状ビームを集光して第１の検出光スポットを形成する第１の結像集光手段と、前記第１の検出光スポットを検出する第１の光センサと、
   前記第２の検出光ビームを部分的に遮蔽して第２の半円状ビームを形成する第２のビーム遮蔽手段と、前記第２の半円状ビームを集光して第２の検出光スポットを形成する第２の結像集光手段と、前記第２の検出光スポットを検出する第１の光センサと、
   前記第１の光センサからの出力信号と前記第２の光センサからの出力信号から前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力する信号処置手段とを有し、
   前記第１のビーム遮蔽手段はエッジを有し、前記第２のビーム遮蔽手段はエッジを有し、前記第１のビーム遮蔽手段のエッジと前記第２のビーム遮蔽手段のエッジは前記第１の半円状ビームの直線部と前記第２の半円状ビームの直線部が直交するように配置されていることを特徴とする微小突起物検査装置。
2. 照明光ビーム発生手段からの照明光ビームを集光して被検査試料の表面に照明光スポットを形成する照明集光手段と，前記照明光スポットが被検査試料の表面を走査するように前記照明光ビームを偏向するビーム偏向手段とを持つ照明光学系手段と，
   前記被検査試料表面からの反射光を集光して検出光ビームを形成する検出集光手段を有する検出光学系手段と，
   前記光センサから出力される出力信号に基づいて前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力する信号処置手段と，
   前記被検査試料を載置して，前記照明光学系および前記検出光学系に対し相対的に移動させるステージ手段と，前記ステージ手段を駆動制御するとともに動作状態の検知を行うステージ制御手段と，前記ビーム偏向手段を駆動制御するとともに動作状態の検知を行うビーム偏向制御手段とを持つ微小突起物検査装置において，
   前記検出光学系は，前記検出光ビームを分割して第１分割光と第２分割光を形成する手段と，
   前記第１分割光を半円状の第１の検出光ビームと半円状の第２の検出光ビームに分割する斜面が反射面である第１のプリズムと、前記第１の検出光ビームを集光して第１の検出光スポットを形成する第１の結像集光手段と、前記第２の検出光ビームを集光して第２の検出光スポットを形成する第２の結像集光手段と前記第１の検出光スポットを検出する第１の光センサと、第２の検出光スポットを検出する第２の光センサと、
   前記第２分割光を半円状の第３の検出光ビームと半円状の第４の検出光ビームに分割する斜面が反射面である第２のプリズムと、前記第３の検出光ビームを集光して第３の検出光スポットを形成する第３の結像集光手段と、前記第４の検出光ビームを集光して第４の検出光スポットを形成する第４の結像集光手段と前記第３の検出光スポットを検出する第３の光センサと、第４の検出光スポットを検出する第４の光センサと、
   前記第１の光センサ、第２の光センサ、第３の光センサ、および、第４の光センサからの出力信号から前記被検査試料上の微小突起物の高さ情報を算出して出力する信号処置手段とを有し、
   前記第１のプリズムの頂辺と前記第２のプリズムの頂辺は直交していることを特徴とする微小突起物検査装置。
3. 請求項１または２において，前記ビーム偏向手段はポリゴンミラーであることを特徴とする微小突起物検査装置。
4. 請求項１または２において，前記ビーム偏向手段はガルバノミラーであることを特徴とする微小突起物検査装置。
5. 請求項１または２において，前記光センサは2分割センサであることを特徴とする微小突起物検査装置。
6. 請求項１または２において，前記光センサは光ポジションセンサであることを特徴とする微小突起物検査装置。
7. 請求項１または２において，前記照明光学系手段は，前記照明光ビームのビーム径を変化させる照明光ビーム径制御手段を有することを特徴とする微小突起物検査装置。
8. 請求項１または２において，前記検出光学系手段は，前記検出光ビームのビーム径を変化させる検出光ビーム径制御手段を有することを特徴とする微小突起物検査装置。
9. 請求項１または２において，前記照明光ビーム発生手段はレーザー光源であることを特徴とする微小突起物検査装置。
10. 請求項１または２において，照明光ビーム発生手段は複数波長の光源であることを特徴とする微小突起物検査装置。
11. 請求項１において，前記信号処理手段は前記第１および第２の光センサから出力される第１および第２の出力信号を所定の値と比較して正常/異常判定を行い，正常信号のみに基づいて高さ情報を算出して出力することを特徴とする微小突起物検査装置。
12. 請求項２において，前記信号処理手段は前記第１〜第４の光センサから出力される第１〜第４の出力信号を所定の値と比較して正常/異常判定を行い，正常信号のみに基づいて高さ情報を算出して出力することを特徴とする微小突起物検査装置。
13. 請求項１において，前記微小突起物検査装置は前記被検査試料の設計情報を保存する記憶手段を持ち，前記信号処理系は，前記ビーム偏向制御手段と前記ステージ制御手段から得られる前記被検査試料の検査位置情報と，前記被検査試料の設計情報との比較に基づいて，前記第１および第２の出力信号のいずれかを選択して高さ情報を算出して出力することを特徴とする微小突起物検査装置。
14. 請求項２において，前記微小突起物検査装置は前記被検査試料の設計情報を保存する記憶手段を持ち，前記信号処理系は，前記ビーム偏向制御手段とステージ制御手段から得られる被検査試料の検査位置情報と，前記被検査試料の設計情報との比較に基づいて，第１〜第４の出力信号のいずれかを選択して高さ情報を算出して出力することを特徴とする微小突起物検査装置。

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