JP4085538B2 - 検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定のデバイスパターンが形成された半導体ウェハ等の検査に用いられる検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスは、半導体ウェハ上に微細なデバイスパターンを形成することにより作製される。このようなデバイスパターンを形成するときに、半導体ウェハ上に塵埃等が付着したり、傷が付いたりして、欠陥が生じることがある。このような欠陥が生じた半導体デバイスは、不良デバイスとなり、歩留まりを低下させる。
【０００３】
したがって、製造ラインの歩留まりを高い水準で安定させるためには、塵埃や傷等によって発生する欠陥を早期に発見し、その原因を突き止め、製造設備や製造プロセスに対して有効な対策を講じることが好ましい。
【０００４】
そこで、欠陥が発見された場合には、検査装置を用いて、その欠陥が何であるかを調べて分類分けを行い、その欠陥の原因となった設備やプロセスを特定するようにしている。ここで、欠陥が何であるかを調べる検査装置は、いわば光学顕微鏡のようなものであり、欠陥を拡大して見ることで、その欠陥が何であるかを識別するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような検査を行う際に半導体ウェハ上に塵埃等が付着すると、適切な検査を行うことができない。したがって、半導体ウェハの検査は、クリーンな環境の中で行う必要がある。
【０００６】
半導体ウェハの検査を行う環境をクリーンに保つ方法としては、検査装置の本体部分をクリーンボックスで覆い、このクリーンボックスの内部を高いクリーン度に保つ方法が有効である。この場合、検査対象である半導体ウェハを密閉式の容器に入れて搬送し、この容器を介して半導体ウェハをクリーンボックス内に移送するようにすれば、検査装置が設置される環境全体を高いクリーン度に保たなくとも、半導体ウェハ上に塵埃等が付着することを有効に抑制して、半導体ウェハの検査を適切に行うことが可能となる。
【０００７】
ところで、検査対象である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、近年では線幅が０．１８μｍ以下にまでなってきている。このような微細なパターンの検査を行う上では、従来あまり問題とされていなかったような非常に微細な塵埃等も適切な検査を阻害する要因となる。したがって、このような微細なパターンの検査を適切に行うために、検査を行う環境を更に高いクリーン度に保ち、検査の過程で非常に微細な塵埃等が生じても、これが半導体ウェハ上に付着することを有効に防止する必要が生じてきている。
【０００８】
本発明は、以上のような実情に鑑みて創案されたものであり、高いクリーン環境を実現し、微細なパターンの検査を適切に行う検査装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、クリーンボックス内に清浄な空気を供給し、このクリーンボックス内に供給された清浄な空気の気流を適切にコントロールすることによって、微細な塵埃等が被検査物に付着することを有効に防止して、微細なパターンの検査を適切に行うことができることを見出すに至った。
【００１０】
本発明に係る検査装置は、以上のような知見に基づいて創案されたものであって、被検査物の検査を行う装置本体部と、この装置本体部を内部に収容するクリーンボックスと、このクリーンボックスの内部に清浄なエアを供給するエア供給部とを備え、装置本体部には、被検査物が設置される検査用ステージが設けられていると共に、クリーンボックスには、検査用ステージの下端部と略等しい高さ位置に、装置本体側に向かって張り出す所定の開口率のパンチングメタルよりなる張出部が設けられ、この検査用ステージの側方に位置するクリーンボックスの側面部の少なくとも一部に、空気供給源からクリーンボックスの内部に供給された清浄な空気を、検査用ステージ上を通過させて、クリーンボックスの外部に排出させるためのパンチングメタルがはめ込まれた開口領域が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
この検査装置によれば、装置本体部を収容するクリーンボックスの内部は、空気供給部からの清浄な空気が供給されることにより、クリーンな環境に保たれる。そして、この検査装置においては、装置本体部に設けられた検査用ステージの側方に位置するクリーンボックスの側面部の少なくとも一部にパンチングメタルがはめ込まれた開口領域が設けられ、空気供給部からクリーンボックスの内部に供給された清浄な空気を、被検査物が設置された検査用ステージ上を通過させて、クリーンボックスの外部に排出させるようになされているので、クリーンボックス内で発生した塵埃等が検査テーブル上に設置された被検査物に付着することを有効に防止して、装置本体による被検査物の検査を適切に行うことができる。
【００１２】
また、この検査装置においては、クリーンボックスの検査用ステージの下端部と略等しい高さ位置に、装置本体側に向かって張り出す所定の開口率のパンチングメタルよりなる張出部が設けられている。このように、クリーンボックスの検査用ステージの下端部と略等しい高さ位置に所定の開口率のパンチングメタルよりなる張出部を設けておけば、空気供給部からクリーンボックス内に供給された清浄な空気を検査用ステージ上に適切に導くことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
本発明を適用した検査装置の外観を図１に示す。この検査装置１は、所定のデバイスパターンが形成された半導体ウェハの検査を行うためのものであり、半導体ウェハに形成されたデバイスパターンに欠陥が発見された場合に、その欠陥が何であるかを調べて分類分けを行うものである。
【００１５】
図１に示すように、この検査装置１は、半導体ウェハの検査を行う環境をクリーンに保つためのクリーンユニット２を備えている。このクリーンユニット２は、ステンレス鋼板等が折り曲げ加工され、中空の箱状に形成されてなるクリーンボックス３と、このクリーンボックス３の上部に一体に設けられたクリーンエアユニット４とを備えている。
【００１６】
クリーンボックス３には、所定の箇所に窓部３ａが設けられており、検査者がこの窓部３ａからクリーンボックス３の内部を視認できるようになされている。
【００１７】
クリーンエアユニット４は、クリーンボックス３内に清浄な空気を供給するためのものであり、クリーンボックス３の上部の異なる位置にそれぞれ配設された２つの送風機５ａ，５ｂと、これら送風機５ａ，５ｂとクリーンボックス３との間に配設された図示しないエアフィルタとを備えている。エアフィルタは、例えば、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）やＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low 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し、清浄な空気として、クリーンボックス３の内部に供給するようになされている。
【００１８】
本発明を適用した検査装置１では、このクリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量を、２つの送風機５ａ，５ｂ毎に個別に制御することによって、クリーンボックス３内の気流を適切にコントロールすることができるようになされているが、これについては詳細を後述する。なお、ここでは、クリーンエアユニット４が２つの送風機５ａ，５ｂを備える例を説明するが、送風機の数はクリーンボックス３の大きさや形状に合わせて決定すればよく、３つ以上の送風機を備える構成とされていてもよい。この場合には、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量が、各送風機毎に個別に制御されることになる。
【００１９】
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。そして、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、主にこのクリーンボックス３の下端部からクリーンボックス３の外部に排出されるようになされている。また、クリーンボックス３の側面部には、詳細を後述するが、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からも外部に排出されるようになされている。
【００２０】
クリーンユニット２は、以上のように、クリーンボックス３内にクリーンエアユニット４からの清浄な空気を常時供給し、クリーンボックス３内を気流となって循環した空気をクリーンボックス３の外部に排出させる。これによって、クリーンボックス３内にて発生した塵埃等をこの空気と共にクリーンボックス３の外部に排出させ、クリーンボックス３の内部環境を、例えばクラス１程度の非常に高いクリーン度に保つようにしている。
【００２１】
また、クリーンボックス３は、外部から塵埃等を含んだ空気が内部に進入する事を防止するために、内部の気圧が常に陽圧に保たれている。
【００２２】
そして、この検査装置１は、図２に示すように、クリーンボックス３の内部に装置本体１０が収容され、クリーンボックス３の中で、この装置本体１０によって、所定のデバイスパターンが形成された半導体ウェハの検査が行われるようになされている。ここで、被検査物となる半導体ウェハは、所定の密閉式の容器７に入れて搬送され、この容器７を介して、クリーンボックス３の内部に移送される。なお、図２は、クリーンボックス３の内部を図１中矢印Ａ１方向から見た様子を示している。
【００２３】
容器７は、底部７ａと、この底部７ａに固定されたカセット７ｂと、底部７ａに着脱可能に係合されてカセット７ｂを覆うカバー７ｃとを有している。被検査物となる半導体ウェハは、複数枚が所定間隔を存して重ね合わされるようにカセット７ｂに装着され、底部７ａとカバー７ｃとで密閉される。
【００２４】
そして、半導体ウェハの検査を行う際は、先ず、半導体ウェハが入れられた容器７がクリーンボックス３の所定の位置に設けられた容器設置スペース８に設置される。この容器設置スペース８には、後述するエレベータ２２の昇降台２２ａ上面がクリーンボックス３の外部に臨むように配されており、容器７は、その底部７ａがこのエレベータ２２の昇降台２２ａ上に位置するように、容器設置スペース８に設置される。
【００２５】
容器７が容器設置スペース８に設置されると、容器７の底部７ａとカバー７ｃとの係合が解除される。そして、エレベータ２２の昇降台２２ａが図２中矢印Ｂ方向に下降操作されることによって、容器７の底部７ａ及びカセット７ｂが、カバー７ｃから分離してクリーンボックス３の内部に移動する。これにより、被検査物である半導体ウェハが、外気に晒されることなくクリーンボックス３の内部に移送されることになる。
【００２６】
半導体ウェハがクリーンボックス３内に移送されると、後述する搬送用ロボット２３により、検査対象の半導体ウェハがカセット７ｂから取り出されて検査が行われる。
【００２７】
検査装置１は、以上のように、高いクリーン度に保たれたクリーンボックス３の内部で半導体ウェハの検査を行うようにしているので、検査時に半導体ウェハに塵埃等が付着して適切な検査が阻害されるといった不都合を有効に回避することができる。しかも、被検査物となる半導体ウェハを密閉式の容器７に入れて搬送し、この容器７を介して半導体ウェハをクリーンボックス３の内部に移送するようにしているので、クリーンボックス３の内部と容器７の内部だけを十分なクリーン度に保っておけば、検査装置１が設置される環境全体のクリーン度を高めなくても、半導体ウェハへの塵埃等の付着を有効に防止することができる。
【００２８】
このように必要な場所のクリーン度だけを局所的に高めるようにすることで、高いクリーン度を実現しつつ、且つ、クリーン環境を実現するためのコストを大幅に抑えることができる。なお、密閉式の容器７とクリーンボックス３との機械的なインターフェースとしては、いわゆるＳＭＩＦ（standard mechanical 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。
【００２９】
また、この検査装置１は、図１に示すように、装置本体１０を操作するためのコンピュータ等が配される外部ユニット５０を備えている。この外部ユニット５０は、クリーンボックス３の外部に設置されている。この外部ユニット５０には、半導体ウェハを撮像した画像等を表示するための表示装置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等も配されている。そして、半導体ウェハの検査を行う検査者は、外部ユニット５０に配された表示装置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。
【００３０】
次に、クリーンボックス３の内部に配設された装置本体１０について、詳細に説明する。
【００３１】
装置本体１０は、図２に示すように、支持台１１を備えている。この支持台１１は、装置本体１０の各機構を支持するための台である。この支持台１１の底部には支持脚１２が取り付けられており、支持台１１及び支持台１１上に設けられた各機構は、この支持脚１２によってクリーンボックス３とは独立に床板上に支持される構造となっている。
【００３２】
支持台１１上には、除振台１３を介して、被検査物となる半導体ウェハが載置される検査用ステージ１４が設けられている。
【００３３】
除振台１３は、床からの振動や、検査用ステージ１４を移動操作した際に生じる振動等を抑制するためのものであり、検査用ステージ１４が設置される石定盤１３ａと、この石定盤１３ａを支える複数の可動脚部１３ｂとを備えている。そして、この除振台１３は、振動が生じたときにその振動を検知して可動脚部１３ｂを駆動し、石定盤１３ａ及びこの石定盤１３ａ上に設置された検査用ステージ１４の振動を速やかに打ち消すようにしている。
【００３４】
この検査装置１では、微細なデバイスパターンが形成された半導体ウェハの検査を行うため、僅かな振動でも検査の障害となる場合がある。特に、この検査装置１では、紫外光を用いて高分解能での検査を行うため、振動の影響が大きく現れやすい。そこで、この検査装置１では、除振台１３上に検査用ステージ１４を設置することによって、検査用ステージ１４に僅かな振動が生じた場合であっても、この振動を速やかに打ち消し、振動の影響を抑えて、紫外光を用いて高分解能での検査を行う際の検査能力を向上させるようにしている。
【００３５】
なお、除振台１３上に検査用ステージ１４を安定的に設置するには、除振台１３の重心がある程度低い位置にあることが望ましい。そこで、この検査装置１においては、石定盤１３ａの下端部に切り欠き部１３ｃを設け、可動脚部１３ｂがこの切り欠き部１３ｃにて石定盤１３ａを支えるようにして、除振台１３の重心を下げるようにしている。
【００３６】
なお、検査用ステージ１４を移動操作した際に生じる振動等は、事前にある程度予測することができる。このような振動を事前に予測して除振台１３を動作させるようにすれば、検査用ステージ１４に生じる振動を未然に防止することが可能である。したがって、検査装置１は、検査用ステージ１４を移動操作した際に生じる振動等を事前に予測して除振台１３を動作させるようになされていることが望ましい。
【００３７】
検査用ステージ１４は、被検査物となる半導体ウェハを支持するためのステージである。この検査用ステージ１４は、被検査物となる半導体ウェハを支持するとともに、この半導体ウェハを所定の検査対象位置へと移動させる機能も備えている。
【００３８】
具体的には、検査用ステージ１４は、除振台１３上に設置されたＸステージ１５と、Ｘステージ１５上に設置されたＹステージ１６と、Ｙステージ１６上に設置されたθステージ１７と、θステージ１７上に設置されたＺステージ１８と、Ｚステージ１８上に設置された吸着プレート１９とを備えている。
【００３９】
Ｘステージ１５及びＹステージ１６は、水平方向に移動するステージであり、Ｘステージ１５とＹステージ１６とで、被検査物となる半導体ウェハを互いに直交する方向に移動させ、検査対象のデバイスパターンを所定の検査位置へと導くようにしている。
【００４０】
θステージ１７は、いわゆる回転ステージであり、半導体ウェハを回転させるためのものである。半導体ウェハの検査時には、θステージ１７により、例えば、半導体ウェハ上のデバイスパターンが画面に対して水平又は垂直となるように、半導体ウェハを回転させる。
【００４１】
Ｚステージ１８は、鉛直方向に移動するステージであり、ステージの高さを調整するためのものである。半導体ウェハの検査時には、Ｚステージ１８により、半導体ウェハの検査面が適切な高さとなるように、ステージの高さを調整する。
【００４２】
吸着プレート１９は、検査対象の半導体ウェハを吸着して固定するためのものである。半導体ウェハの検査時に、検査対象の半導体ウェハは、この吸着プレート１９上に載置され、この吸着プレート１８により吸着されて、不要な動きが抑制される。
【００４３】
また、除振台１２上には、検査用ステージ１４上に位置するように支持部材２０によって支持された光学ユニット２１が配されている。この光学ユニット２１は、半導体ウェハの検査時に、半導体ウェハの画像を撮像するためのものである。そして、この光学ユニット２１は、検査対象の半導体ウェハの画像の撮像を可視光を用いて低分解能にて行う機能と、検査対象の半導体ウェハの画像の撮像を紫外光を用いて高分解能にて行う機能とを兼ね備えている。
【００４４】
また、支持台１１上には、図２及び図３に示すように、被検査物となる半導体ウェハが装着されたカセット７ｂを容器７から取り出してクリーンボックス３内に移動させるエレベータ２２が設けられている。さらに、支持台１１上には、図３に示すように、半導体ウェハを搬送するための搬送用ロボット２３と、半導体ウェハを検査用ステージ１４上に載置する前にそのセンター出しと位相出しとを行うプリアライナ２４とが設けられている。なお、図３は装置本体１０を上側から見た様子を模式的に示す平面図である。
【００４５】
エレベータ２２は、上昇及び下降動作される昇降台２２ａを有しており、容器７がクリーンボックス３の容器設置スペース８に設置されて容器７の底部７ａとカバー７ｃとの係合が解除されたときに、昇降台２２ａ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。
【００４６】
搬送用ロボット２３は、先端部に吸着機構２３ａが設けられた操作アーム２３ｂを有しており、この操作アーム２３ｂを移動操作して、その先端部に設けられた吸着機構２３ａにより半導体ウェハを吸着し、クリーンボックス３内における半導体ウェハの搬送を行うようになされている。
【００４７】
プリアライナ２４は、半導体ウェハに予め形成されているオリエンテーションフラット及びノッチを基準として、半導体ウェハの位相出し及びセンター出しを行うものである。検査装置１は、半導体ウェハを検査用ステージ１４上に載置する前に、プリアライナ２４によってその位相出し等を行うことにより、検査の効率を向上させるようになされている。
【００４８】
半導体ウェハを検査用ステージ１４上に設置する際は、先ず、エレベータ２２により容器７の底部７ａ及びカセット７ｂがクリーンボックス３の内部に移動される。そして、カセット７ｂに装着された複数枚の半導体ウェハの中から検査対象の半導体ウェハが選択され、選択された半導体ウェハが搬送用ロボット２３によりカセット７ｂから取り出される。
【００４９】
カセット７ｂから取り出された半導体ウェハは、搬送用ロボット２３によりプリアライナ２４へと搬送される。プリアライナ２４へ搬送された半導体ウェハは、このプリアライナ２４によって位相出しやセンター出しが行われる。そして、位相出しやセンター出しが行われた半導体ウェハが、搬送用ロボット２３により検査用ステージ１４へと搬送され、吸着プレート１９上に載置されて検査が行われる。
【００５０】
検査対象の半導体ウェハが検査用ステージ１４へと搬送されると、搬送用ロボット２３によって次に検査する半導体ウェハがカセット７ｂから取り出され、プリアライナ２４へと搬送される。そして、先に検査用ステージ１４へと搬送された半導体ウェハの検査が行われている間に、次に検査する半導体ウェハの位相出しやセンター出しが行われる。そして、先に検査用ステージ１４へと搬送された半導体ウェハの検査が終了すると、次に検査する半導体ウェハが検査用ステージ１４へと速やかに搬送される。
【００５１】
検査装置１は、以上のように、検査対象の半導体ウェハを検査用ステージ１４へ搬送する前に、予めプリアライナ２４により位相出しやセンター出しを行っておくことにより、検査用ステージ１４による半導体ウェハの位置決めに要する時間を短縮することができる。また、検査装置１は、先に検査用ステージ１４へと搬送された半導体ウェハの検査が行われている時間を利用して、次に検査する半導体ウェハをカセット７ｂから取り出し、プリアライナ２４による位相出しやセンター出しを行うことにより、全体での時間の短縮を図ることができ、効率よく検査を行うことができる。
【００５２】
ところで、この検査装置１において、エレベータ２２と、搬送用ロボット２３と、プリアライナ２４とは、図３に示すように、それぞれが直線上に並ぶように支持台１１上に設置されている。そして、エレベータ２２と搬送用ロボット２３との間の距離Ｌ１と、搬送用ロボット２３とプリアライナ２４との間の距離Ｌ２とが略等しい距離となるように、それぞれの設置位置が決定されている。さらに、搬送用ロボット２３から見て、エレベータ２２やプリアライナ２４が並ぶ方向と略直交する方向に、検査用ステージ１４が位置するような配置とされている。
【００５３】
検査装置１は、各機構が以上のような配置とされていることにより、被検査物である半導体ウェハの搬送を迅速且つ正確に行うことができる。
【００５４】
すなわち、この検査装置１では、エレベータ２２と搬送用ロボット２３との間の距離Ｌ１と、搬送用ロボット２３とプリアライナ２４との間の距離Ｌ２とが略等しい距離となっているので、搬送用ロボット２３のアーム２３ｂの長さを変えることなく、カセット７ｂから取り出した半導体ウェハをプリアライナ２４に搬送することがでる。したがって、この検査装置１では、搬送用ロボット２３のアーム２３ｂの長さを変えたときに生じる誤差等が問題とならないので、半導体ウェハをプリアライナ２４へと搬送する動作を正確に行うことができる。また、エレベータ２２と搬送用ロボット２３とプリアライナ２４とが直線上に並んでいるので、搬送用ロボット２３は直線的な動きのみにより、カセット７ｂから取り出した半導体ウェハをプリアライナ２４に搬送することがでる。したがって、この検査装置１では、半導体ウェハをプリアライナ２４へと搬送する動作を極めて正確に且つ迅速に行うことができる。
【００５５】
さらに、この検査装置１では、搬送用ロボット２３から見て、エレベータ２２やプリアライナ２４が並ぶ方向と略直交する方向に、検査用ステージ１４が位置するような配置とされているので、搬送用ロボット２３が直線的な動きをすることで、半導体ウェハを検査用ステージ１４へ搬送することができる。したがって、この検査装置１では、半導体ウェハを検査用ステージ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できる。特に、この検査装置１では、微細なデバイスパターンが形成された半導体ウェハの検査を行うため、被検査物である半導体ウェハの搬送及び位置決めを極めて正確に行う必要があるので、以上のような配置が非常に有効である。
【００５６】
次に、上記検査装置１について、図４のブロック図を参照して更に詳細に説明する。
【００５７】
図４に示すように、検査装置１の外部ユニット５０には、表示装置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とが配されている。なお、前掲した図１では、画像処理用コンピュータ６０に接続された入力装置５３ａと、制御用コンピュータ６１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。
【００５８】
画像処理用コンピュータ６０は、半導体ウェハを検査するときに、光学ユニット２１の内部に設置されたＣＣＤ（charge-coupled device）カメラ３０，３１により半導体ウェハを撮像した画像を取り込んで処理するコンピュータである。すなわち、この検査装置１は、光学ユニット２１の内部に設置されたＣＣＤカメラ３０，３１により撮像した半導体ウェハの画像を、画像処理用コンピュータ６０により処理して解析することにより、半導体ウェハの検査を行う。
【００５９】
なお、画像処理用コンピュータ６０に接続された入力装置５３ａは、ＣＣＤカメラ３０，３１から取り込んだ画像の解析等に必要な指示を、画像処理用コンピュータ３０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３０，３１から取り込んだ画像の解析結果等を表示するためのものであり、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる。
【００６０】
制御用コンピュータ６１は、半導体ウェハを検査するときに、検査用ステージ１４、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４、並びに光学ユニット１２の内部の各機器等を制御するためのコンピュータである。すなわち、この検査装置１は、半導体ウェハの検査を行う際に、検査対象の半導体ウェハの画像が、光学ユニット２１の内部に設置されたＣＣＤカメラ３０，３１により撮像されるように、制御用コンピュータ６１により、検査用ステージ１４、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４、並びに光学ユニット２１の内部の各機器等を制御する。
【００６１】
また、制御用コンピュータ６１は、クリーンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂを制御する機能を有する。すなわち、この検査装置１は、クリーンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂを制御用コンピュータ６１が制御することによって、半導体ウェハの検査を行う際に、クリーンボックス３内に清浄な空気を常時供給し、また、クリーンボックス３内の気流をコントロールできるようにしている。
【００６２】
なお、制御用コンピュータ６１に接続された入力装置５３ｂは、検査用ステージ１４、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４、光学ユニット２１の内部の各機器、並びにクリーンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂ等を制御するのに必要な指示を、制御用コンピュータ６１に対して入力するためのものであり、例えば、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等からなる。また、制御用コンピュータ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。
【００６３】
また、画像処理用コンピュータ６０と制御用コンピュータ６１とは、メモリリンク機構により、互いにデータのやり取りが可能とされている。すなわち、画像処理用コンピュータ６０と制御用コンピュータ６１は、それぞれに設けられたメモリリンクインターフェース６０ａ，６１ａを介して互いに接続されており、画像処理用コンピュータ６０と制御用コンピュータ５１との間で、互いにデータのやり取りが可能となっている。
【００６４】
一方、検査装置１のクリーンボックス３の内部には、密閉式の容器７に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを、この容器７のカセット７ｂから取り出して検査用ステージ１４に設置する機構として、上述したように、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４が配されている。これらは、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、ロボット制御インターフェース６１ｂを介して接続されている。そして、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４には、制御用コンピュータ６１からロボット制御インターフェース６１ｂを介して、制御信号が送られる。
【００６５】
すなわち、密閉式の容器７に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを、この容器７のカセット７ｂから取り出して検査用ステージ１４に設置する際は、制御用コンピュータ６１からロボット制御インターフェース６１ｂを介して、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４に制御信号が送出される。そして、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４がこの制御信号に基づいて動作し、上述したように、密閉式の容器７に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを、この容器７のカセット７ｂから取り出して、プリアライナ２５による位相出し及びセンター出しを行い、検査用ステージ１４に設置する。
【００６６】
また、検査装置１のクリーンボックス３の内部には除振台１３が配されており、この除振台１３上に、上述したように、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート１９を備えた検査用ステージ１４が設置されている。
【００６７】
ここで、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート１９は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、ステージ制御インターフェース６１ｃを介して接続されている。そして、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート１９には、制御用コンピュータ６１からステージ制御インターフェース６１ｃを介して、制御信号が送られる。
【００６８】
すなわち、半導体ウェハの検査を行う際は、制御用コンピュータ６１からステージ制御インターフェース６１ｃを介して、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート１９に制御信号が送出される。そして、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート１９が、この制御信号に基づいて動作し、吸着プレート１９により検査対象の半導体ウェハを吸着して固定するとともに、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７及びＺステージ１８により、半導体ウェハを所定の位置、角度及び高さとなるように移動する。
【００６９】
また、除振台１３上には、上述したように、光学ユニット２１も設置されている。この光学ユニット２１は、半導体ウェハの検査時に半導体ウェハの画像を撮像するためのものであり、上述したように、検査対象の半導体ウェハの画像の撮像を可視光を用いて低分解能にて行う機能と、検査対象の半導体ウェハの画像の撮像を紫外光を用いて高分解能にて行う機能とを兼ね備えている。
【００７０】
この光学ユニット２１の内部には、可視光にて半導体ウェハの画像を撮像するための機構として、可視光用ＣＣＤカメラ３０と、ハロゲンランプ３２と、可視光用光学系３３と、可視光用対物レンズ３４と、可視光用オートフォーカス制御部３５とが配されている。
【００７１】
そして、可視光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、ハロゲンランプ３２を点灯させる。ここで、ハロゲンランプ３２の駆動源は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、光源制御インターフェース６１ｄを介して接続されている。そして、ハロゲンランプ３２の駆動源には、制御用コンピュータ６１から光源制御インターフェース６１ｄを介して制御信号が送られる。ハロゲンランプ３２の点灯／消灯は、この制御信号に基づいて行われる。
【００７２】
そして、可視光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、ハロゲンランプ３２を点灯させ、このハロゲンランプ３２からの可視光を、可視光用光学系３３及び可視光用対物レンズ３４を介して半導体ウェハにあてて、半導体ウェハを照明する。そして、可視光により照明された半導体ウェハの像を可視光用対物レンズ３４により拡大し、その拡大像を可視光用ＣＣＤカメラ３０により撮像する。
【００７３】
ここで、可視光用ＣＣＤカメラ３０は、外部ユニット５０に配された画像処理用コンピュータ６０に、画像取込インターフェース６０ｂを介して接続されている。そして、可視光用ＣＣＤカメラ３０により撮像された半導体ウェハの画像は、画像取込インターフェース６０ｂを介して画像処理用コンピュータ６０に取り込まれる。
【００７４】
また、上述のように可視光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、可視光用オートフォーカス制御部３５により、自動焦点位置合わせを行う。すなわち、可視光用オートフォーカス制御部３５により、可視光用対物レンズ３４と半導体ウェハの間隔が可視光用対物レンズ３４の焦点距離に一致しているか否かを検出し、一致していない場合には、可視光用対物レンズ３４又はＺステージ１８を動かして、半導体ウェハの検査対象面が可視光用対物レンズ３４の焦点面に一致するようにする。
【００７５】
ここで、可視光用オートフォーカス制御部３５は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、オートフォーカス制御インターフェース６１ｅを介して接続されている。そして、可視光用オートフォーカス制御部３５には、制御用コンピュータ６１からオートフォーカス制御インターフェース６１ｅを介して制御信号が送られる。可視光用オートフォーカス制御部３５による可視光用対物レンズ３４の自動焦点位置合わせは、この制御信号に基づいて行われる。
【００７６】
また、光学ユニット２１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３１と、紫外光レーザ光源３６と、紫外光用光学系３７と、紫外光用対物レンズ３８と、紫外光用オートフォーカス制御部３９とが配されている。
【００７７】
そして、紫外光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、紫外光レーザ光源３６を点灯させる。ここで、紫外光レーザ光源３６の駆動源は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、光源制御インターフェース６１ｄを介して接続されている。そして、紫外光レーザ光源３６の駆動源には、制御用コンピュータ６１から光源制御インターフェース６１ｄを介して制御信号が送られる。紫外光レーザ光源３６の点灯／消灯は、この制御信号に基づいて行われる。
【００７８】
なお、紫外光レーザ光源３６には、波長が２６６ｎｍ程度の紫外光レーザを出射するものを用いることが好ましい。波長が２６６ｎｍ程度の紫外光レーザは、ＹＡＧレーザの４倍波として得られる。また、レーザ光源としては、発振波長が１６６ｎｍ程度のものも開発されており、そのようなレーザ光源を上記紫外光レーザ光源３６として用いてもよい。
【００７９】
紫外光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、紫外光レーザ光源３６を点灯させ、この紫外光レーザ光源３６からの紫外光を、紫外光用光学系３７及び紫外光用対物レンズ３８を介して半導体ウェハにあてて、半導体ウェハを照明する。そして、紫外光により照明された半導体ウェハの像を紫外光用対物レンズ３８により拡大し、その拡大像を紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像する。
【００８０】
ここで、紫外光用ＣＣＤカメラ３１は、外部ユニット５０に配された画像処理用コンピュータ６０に、画像取込インターフェース６０ｃを介して接続されている。そして、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像された半導体ウェハの画像は、画像取込インターフェース６０ｃを介して画像処理用コンピュータ６０に取り込まれる。
【００８１】
また、上述のように紫外光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、紫外光用オートフォーカス制御部３９により、自動焦点位置合わせを行う。すなわち、紫外光用オートフォーカス制御部３９により、紫外光用対物レンズ３８と半導体ウェハの間隔が紫外光用対物レンズ３８の焦点距離に一致しているか否かを検出し、一致していない場合には、紫外光用対物レンズ３８又はＺステージ１８を動かして、半導体ウェハの検査対象面が紫外光用対物レンズ３８の焦点面に一致するようにする。
【００８２】
ここで、紫外光用オートフォーカス制御部３９は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、オートフォーカス制御インターフェース６１ｅを介して接続されている。そして、紫外光用オートフォーカス制御部３９には、制御用コンピュータ６１からオートフォーカス制御インターフェース６１ｅを介して制御信号が送られる。紫外光用オートフォーカス制御部３９による紫外光用対物レンズ３８の自動焦点位置合わせは、この制御信号に基づいて行われる。
【００８３】
また、クリーンエアユニット４には、上述したように、２つの送風機５ａ，５ｂが設けられている。これらの送風機５ａ，５ｂは、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、風量制御インターフェース６１ｆを介して接続されている。そして、クリーンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂには、制御用コンピュータ６１から風量制御インターフェース６１ｆを介して、制御信号が送られる。送風機５ａ，５ｂの回転数の制御やオン／オフの切り替え等は、この制御信号に基づいて行われる。
【００８４】
次に、上記検査装置１の光学ユニット２１の光学系について、図５を参照して更に詳細に説明する。なお、ここでは、オートフォーカス制御部３５，３９についての説明は省略し、検査対象の半導体ウェハを照明する光学系と、検査対象の半導体ウェハを撮像する光学系とについて説明する。
【００８５】
図５に示すように、光学ユニット２１は、可視光にて半導体ウェハの画像を撮像するための光学系として、ハロゲンランプ３２と、可視光用光学系３３と、可視光用対物レンズ３４とを備えている。
【００８６】
ハロゲンランプ３２からの可視光は、光ファイバ４０によって可視光用光学系３３へと導かれる。可視光用光学系３３へと導かれた可視光は、先ず、２つのレンズ４１，４２を透過してハーフミラー４３に入射する。そして、ハーフミラー４３に入射した可視光は、ハーフミラー４３によって可視光用対物レンズ３４へ向けて反射され、可視光用対物レンズ３４を介して半導体ウェハに入射する。これにより、半導体ウェハが可視光により照明される。
【００８７】
そして、可視光により照明された半導体ウェハの像は、可視光用対物レンズ３４により拡大され、ハーフミラー４３及び撮像用レンズ４４を透過して、可視光用ＣＣＤカメラ３０により撮像される。すなわち、可視光により照明された半導体ウェハからの反射光が、可視光用対物レンズ３４、ハーフミラー４３及び撮像用レンズ４４を介して可視光用ＣＣＤカメラ３０に入射し、これにより、半導体ウェハの拡大像が可視光用ＣＣＤカメラ３０によって撮像される。そして、可視光用ＣＣＤカメラ３０によって撮像された半導体ウェハの画像（以下、可視画像と称する。）は、画像処理用コンピュータ６０へと送られる。
【００８８】
また、光学ユニット２１は、紫外光にて半導体ウェハの画像を撮像するための光学系として、紫外光レーザ光源３６と、紫外光用光学系３７と、紫外光用対物レンズ３８とを備えている。
【００８９】
紫外光レーザ光源３６からの紫外光は、光ファイバ４５によって紫外光用光学系３７へ導かれる。紫外光用光学系３７へと導かれた紫外光は、先ず、２つのレンズ４６，４７を透過してハーフミラー４８に入射する。そして、ハーフミラー４８に入射した可視光は、ハーフミラー４８によって紫外光用対物レンズ３８へ向けて反射され、紫外光用対物レンズ３８を介して半導体ウェハに入射する。これにより、半導体ウェハが紫外光により照明される。
【００９０】
そして、紫外光により照明された半導体ウェハの像は、紫外光用対物レンズ３８により拡大され、ハーフミラー４８及び撮像用レンズ４９を透過して、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像される。すなわち、紫外光により照明された半導体ウェハからの反射光が、紫外光用対物レンズ３８、ハーフミラー４８及び撮像用レンズ４９を介して紫外光用ＣＣＤカメラ３１に入射し、これにより、半導体ウェハの拡大像が紫外光用ＣＣＤカメラ３１によって撮像される。そして、紫外光用ＣＣＤカメラ３１によって撮像された半導体ウェハの画像（以下、紫外画像と称する。）は、画像処理用コンピュータ６０へと送られる。
【００９１】
以上のような検査装置１では、可視光よりも短波長の光である紫外光により、半導体ウェハの画像を撮像して検査することができるので、可視光を用いて欠陥の検出や分類分けを行う場合に比べて、より微細な欠陥の検出や分類分けを行うことができる。
【００９２】
しかも、上記検査装置１では、可視光用の光学系と紫外光用の光学系とを兼ね備えており、可視光を用いた低分解能での半導体ウェハの検査と、紫外光を用いた高分解能での半導体ウェハの検査との両方を行うことができる。したがって、上記検査装置１では、可視光を用いた低分解能での半導体ウェハの検査により、大きい欠陥の検出や分類分けを行い、且つ、紫外光を用いた高分解能での半導体ウェハの検査により、小さい欠陥の検出や分類分けを行うといったことも可能である。
【００９３】
なお、上記検査装置１において、紫外光用対物レンズ４０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４０として、開口数ＮＡの大きなレンズを用いることで、より微細な欠陥の検出が可能となる。
【００９４】
ところで、半導体ウェハの欠陥が、引っ掻き傷のように色情報が無く凹凸だけからなる場合、可干渉性を持たない光では、その欠陥を見ることは殆どできない。これに対して、レーザ光のように可干渉性に優れた光を用いた場合には、引っ掻き傷のように色情報が無く凹凸だけからなる欠陥であっても、凹凸の段差近辺で光が干渉することにより、当該欠陥をはっきりと見ることができる。そして、上記検査装置１では、紫外光の光源として紫外域のレーザ光を出射する紫外光レーザ光源３６を用いている。したがって、上記検査装置１では、引っ掻き傷のように色情報が無く凹凸だけからなる欠陥であっても、当該欠陥をはっきりと検出することができる。すなわち、上記検査装置１では、ハロゲンランプ３２からの可視光（インコヒーレント光）では検出が困難な位相情報を、紫外光レーザ光源３６からの紫外光レーザ（コヒーレント光）を用いて、容易に検出することができる。
【００９５】
次に、上記検査装置１で半導体ウェハを検査するときの手順の一例を、図６のフローチャートを参照して説明する。なお、図６のフローチャートでは、検査対象の半導体ウェハが検査用ステージ１４に設置された状態以降の処理の手順を示している。また、図６に示すフローチャートは、半導体ウェハ上の欠陥の位置が予め分かっている場合に、その欠陥を上記検査装置１により検査して分類分けを行うときの手順の一例を示している。また、ここでは、半導体ウェハ上に同様なデバイスパターンが多数形成されているものとし、欠陥の検出や分類分けは、欠陥がある領域の画像（欠陥画像）と、その他の領域の画像（参照画像）とを撮像し、それらを比較することで行うものとする。
【００９６】
先ず、ステップＳ１−１に示すように、制御用コンピュータ６１に欠陥位置座標ファイルを読み込む。ここで、欠陥位置座標ファイルは、半導体ウェハ上の欠陥の位置に関する情報が記述されたファイルであり、欠陥検出装置等により、半導体ウェハ上の欠陥の位置を予め計測して作成しておく。そして、ここでは、その欠陥位置座標ファイルを制御用コンピュータ６１に読み込む。
【００９７】
次に、ステップＳ１−２において、制御用コンピュータ６１によりＸステージ１５及びＹステージ１６を駆動させ、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの検査対象領域が可視光用対物レンズ３４の視野内に入るようにする。
【００９８】
次に、ステップＳ１−３において、制御用コンピュータ６１により可視光用オートフォーカス制御部３５を駆動させ、可視光用対物レンズ３４の自動焦点位置合わせを行う。
【００９９】
次に、ステップＳ１−４において、可視光用ＣＣＤカメラ３０により半導体ウェハの画像を撮像し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ６０に送る。なお、ここで撮像される可視画像は、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち、欠陥があるとされる領域の画像（以下、欠陥画像と称する。）である。
【０１００】
次に、ステップＳ１−５において、制御用コンピュータ６１によりＸステージ１５及びＹステージ１６を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させて、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３４の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半導体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されている領域である。
【０１０１】
次に、ステップＳ１−６において、制御用コンピュータ６１により可視光用オートフォーカス制御部３５を駆動させ、可視光用対物レンズ３４の自動焦点位置合わせを行う。
【０１０２】
次に、ステップＳ１−７において、可視光用ＣＣＤカメラ３０により半導体ウェハの画像を撮像し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ６０に送る。なお、ここで撮像される可視画像は、半導体ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されている領域の画像（以下、参照画像と称する。）である。
【０１０３】
次に、ステップＳ１−８において、画像処理用コンピュータ６０により、ステップＳ１−４で取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ１−７で取り込んだ参照画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。そして、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ１−９へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ１−１１へ進む。
【０１０４】
ステップＳ１−９では、画像処理用コンピュータ６０により、検出された欠陥が何であるかを調べて分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた場合には、ステップＳ１−１０へ進み、欠陥の分類分けができなかった場合には、ステップＳ１−１１へ進む。
【０１０５】
ステップＳ１−１０では、欠陥の分類結果を保存する。ここで、欠陥の分類結果は、例えば、画像処理用コンピュータ６０や制御用コンピュータ６１に接続された記憶装置に保存する。なお、欠陥の分類結果は、画像処理用コンピュータ６０や制御用コンピュータ６１にネットワークを介して接続された他のコンピュータに転送して保存するようにしてもよい。
【０１０６】
ステップＳ１−１０での処理が完了したら、半導体ウェハの欠陥の分類分けが完了したこととなるので、これで処理を終了する。ただし、半導体ウェハ上に複数の欠陥がある場合には、ステップＳ１−２へ戻って、他の欠陥の検出及び分類分けを行うようにしてもよい。
【０１０７】
一方、ステップＳ１−８で欠陥検出ができなかった場合や、ステップＳ１−９で欠陥の分類分けができなかった場合には、ステップＳ１−１１以降へ進み、紫外光を用いて高分解能での撮像を行って欠陥の検出や分類分けを行う。
【０１０８】
その場合は、先ず、ステップＳ１−１１において、制御用コンピュータ６１によりＸステージ１５及びＹステージ１６を駆動させ、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置座標へ半導体ウェハを移動させて、半導体ウェハの検査対象領域が紫外光用対物レンズ３８の視野内に入るようにする。
【０１０９】
次に、ステップＳ１−１２において、制御用コンピュータ６１により紫外光用オートフォーカス制御部３９を駆動させ、紫外光用対物レンズ３８の自動焦点位置合わせを行う。
【０１１０】
次に、ステップＳ１−１３において、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により半導体ウェハの画像を撮像し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ６０に送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち欠陥画像である。また、ここでの欠陥画像の撮像は、可視光よりも短波長の光である紫外光を用いて、可視光を用いた場合の撮像よりも高分解能にて行う。
【０１１１】
次に、ステップＳ１−１４において、制御用コンピュータ６１によりＸステージ１５及びＹステージ１６を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させて、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ３８の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半導体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されている領域である。
【０１１２】
次に、ステップＳ１−１５において、制御用コンピュータ６１により紫外光用オートフォーカス制御部３９を駆動させ、紫外光用対物レンズ３８の自動焦点位置合わせを行う。
【０１１３】
次に、ステップＳ１−１６において、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により半導体ウェハの画像を撮像し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ６０に送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、半導体ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されている領域の画像、すなわち参照画像である。また、ここでの参照画像の撮像は、可視光よりも短波長の光である紫外光を用いて、可視光を用いた場合よりも高分解能にて行う。
【０１１４】
次に、ステップＳ１−１７において、画像処理用コンピュータ６０により、ステップＳ１−１３で取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ１−１６で取り込んだ参照画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。そして、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ１−１８へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ１−１９へ進む。
【０１１５】
ステップＳ１−１８では、画像処理用コンピュータ６０により、検出された欠陥が何であるかを調べて分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた場合には、ステップＳ１−１０へ進み、上述したように、欠陥の分類結果を保存する。一方、欠陥の分類分けができなかった場合には、ステップＳ１−１９へ進む。
【０１１６】
ステップＳ１−１９では、欠陥の分類分けができなかったことを示す情報を保存する。ここで、欠陥の分類分けができなかったことを示す情報は、例えば、画像処理用コンピュータ６０や制御用コンピュータ６１に接続された記憶装置に保存する。なお、この情報は、画像処理用コンピュータ６０や制御用コンピュータ６１にネットワークを介して接続された他のコンピュータに転送して保存するようにしてもよい。
【０１１７】
以上のような手順により、先ず、可視光用ＣＣＤカメラ３０により撮像された画像を処理して解析することで低分解能にて半導体ウェハの検査を行い、可視光での欠陥の検出や分類分けができなかった場合に、次に、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像された画像を処理して解析することで高分解能にて半導体ウェハの検査を行う。
【０１１８】
ここで、ＣＣＤカメラ３０，３１によって撮像された参照画像及び欠陥画像から欠陥を検出する手法について、図７を参照して説明する。
【０１１９】
図７（ａ）は、検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されている参照領域の画像、すなわち参照画像の一例を示している。また、図７（ｂ）は、欠陥があるとされる検査対象領域の画像、すなわち欠陥画像の一例を示している。
【０１２０】
このような参照画像及び欠陥画像から欠陥を検出する際は、参照画像から色情報や濃淡情報などに基づいて、図７（ｃ）に示すようにデバイスパターンを抽出する。また、参照画像と欠陥画像から差の画像を求め、差の大きな部分を図７（ｄ）に示すように欠陥として抽出する。
【０１２１】
そして、図７（ｅ）に示すように、図７（ｃ）に示したデバイスパターン抽出結果の画像と、図７（ｄ）に示した欠陥抽出結果の画像とを重ね合わせた画像を得て、欠陥がデバイスパターンに存在する割合などを、欠陥に関する特徴量として抽出する。
【０１２２】
以上のような手法により、ＣＣＤカメラ３０，３１によって撮像された参照画像及び欠陥画像を画像処理用コンピュータ６０で処理し解析することで欠陥を検出し、半導体ウェハの検査を行うことができる。
【０１２３】
検査装置１は、上述したように、先ず、可視光用ＣＣＤカメラ３０により撮像された画像を処理して解析することで低分解能にて半導体ウェハの検査を行い、可視光での欠陥の検出や分類分けができなかった場合に、次に、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像された画像を処理して解析することで高分解能にて半導体ウェハの検査を行うようにしているので、可視光だけを用いて欠陥の検出や分類分けを行う場合に比べて、より微細な欠陥の検出や分類分けを行うことができる。
【０１２４】
ただし、可視光を用いて低分解能にて撮像した方が、一度に撮像できる領域が広いので、欠陥が十分に大きい場合には、可視光を用いて低分解能にて半導体ウェハの検査を行った方が効率が良い。したがって、最初から紫外光を用いて欠陥の検査や分類分けを行うのではなく、上述のように、最初に可視光を用いて欠陥の検査や分類分けを行うようにすることで、より効率良く半導体ウェハの検査を行うことができる。
【０１２５】
ところで、この検査装置１では、上述したように、半導体ウェハの検査を行う装置本体１０をクリーンボックス３の内部に設置し、クリーンボックス３の内部に清浄な空気を供給して高いクリーン度に保つことによって、検査が行われる環境のクリーン度のみを局所的に高め、クリーンな環境の中で検査が行えるようにしている。
【０１２６】
しかしながら、このような構造の検査装置１では、半導体ウェハの検査を行う際に、検査用ステージ１４や搬送用ロボット２３等が動作されることに伴って、クリーンボックス３内に摩耗粉等の塵埃が発生する場合がある。そして、この湯にクリーンボックス３内に発生した塵埃等が検査用ステージ１４上に設置された半導体ウェハや、容器７を介してクリーンボックス３内に搬送されてきた半導体ウェハに付着すると、適切な検査が阻害されてしまう。したがって、検査装置１においては、クリーンボックス３内で発生した塵埃等を半導体ウェハに付着させることなく速やかにクリーンボックス３の外部に排出することが重要である。
【０１２７】
特に、この検査装置１では、紫外光レーザ光源３６や紫外光用ＣＣＤカメラ３１等を用いて、例えば、線幅が０．１８μｍ以下とされた非常に微細なデバイスパターンを高分解能にて検査するようになされているので、これまであまり問題とならなかったような微細な塵埃等も適切な検査を阻害する要因となる。
【０１２８】
そこで、この検査装置１では、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によって、クリーンボックス３内で発生した塵埃等を、非常に微細なものも含めてクリーンボックス３の外部に効果的に排出し、半導体ウェハに付着させないようにしている。
【０１２９】
具体的には、この検査装置１では、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量を、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内の気流を自在にコントロールできるようにしている。
【０１３０】
クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量を、送風機５ａ，５ｂ毎に個別に制御する方法としては、例えば、送風機５ａ，５ｂの回転数を個別に調整することが考えられる。検査装置１では、上述したように、送風機５ａ，５ｂが、風量制御インターフェース６１ｆを介して制御用コンピュータ６１に接続されている。そして、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を介して送風機５ａ，５ｂに制御信号を送出することによって、送風機５ａ，５ｂの回転数を制御することができるようになされている。
【０１３１】
したがって、この検査装置１では、検査者が入力装置５３ｂを介して制御用コンピュータ６１に必要な指示を入力することによって、送風機５ａ，５ｂの回転数を個別に調整し、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量を、送風機５ａ，５ｂ毎に個別に制御することができる。
【０１３２】
送風機５ａ，５ｂから送風される空気は、高性能エアフィルタを通過することによって塵埃等が除去された清浄な空気とされ、これら送風機５ａ，５ｂの下方に位置するクリーンボックス３内の各領域に、ダウンフローとしてそれぞれ送られることになる。ここで、送風機５ａ，５ｂからの空気の風量がそれぞれ同じであるとすると、これら送風機５ａ，５ｂの下方に位置するクリーンボックス３内の各領域における風速が、クリーンボックス３の形状やクリーンボックス３内における装置本体１０の配置等に依存する各領域の広さに応じてそれぞれ異なったものとなる。そして、この各領域における風速の違いに起因して、予期しない乱気流が生じ、クリーンボックス３内に発生した塵埃等を巻き上げて半導体ウェハに付着させてしまう場合がある。
【０１３３】
検査装置１では、送風機５ａ，５ｂの回転数を個別に調整して、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量を、送風機５ａ，５ｂ毎に個別に制御することによって、例えば、クリーンボックス３内の各領域における風速を均一にすることができるので、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。
【０１３４】
また、半導体ウェハへの塵埃等の付着を防止するには、クリーンボックス３内に供給された清浄な空気を、半導体ウェハが設置される検査用ステージ１４上や半導体ウェハが装着されたカセット７ｂ内に導くことが非常に有効である。このように、半導体ウェハが設置される検査用ステージ１４上や半導体ウェハが装着されたカセット７ｂ内に清浄な空気を導くようにすれば、塵埃等を巻き上げた乱気流が検査用ステージ１４上やカセット７ｂ内に進入してくることを有効に防止することができるばかりでなく、仮に、検査ステージ１４上に設置された半導体ウェハやカセット７ｂ内に装着された半導体ウェハに塵埃等が付着した場合にも、これを除去して、クリーンボックス３の外部に効果的に排出することができる。
【０１３５】
検査装置１では、送風機５ａ，５ｂの回転数を個別に調整し、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量を、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できるので、清浄な空気を半導体ウェハが設置される検査用ステージ１４上や半導体ウェハが装着されたカセット７ｂ内に導いて、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。
【０１３６】
なお、クリーンボックス３内の気流は、気流可視化装置を用いれば目視により確認することができる。したがって、検査者は、クリーンボックス３内の気流を目視により確認しながら、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量を、送風機５ａ，５ｂ毎に個別に制御して、クリーンボックス３内の気流が適切なものとなるようにコントロールすることができる。
【０１３７】
また、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量を、送風機５ａ，５ｂ毎に個別に制御する方法としては、図８に示すように、クリーンエアユニット４のクリーンボックス３と対向する側に、開口部を有する仕切板７０を設け、この仕切板７０の開口部の開口率を、送風機５ａ，５ｂに対応した位置毎に個別に調整することが考えられる。換言すると、送風機５ａに対応した位置の仕切板７０の開口部の開口率と、送風機５ｂに対応した位置の仕切板７０の開口部の開口率とを個別に調整するようにすれば、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量を、送風機５ａ，５ｂ毎に個別に制御することができる。
【０１３８】
クリーンエアユニット４とクリーンボックス３とを仕切る仕切板７０は、例えば、所定の開口率を有するパンチングメタル７１，７２が重ね合わされてなる。仕切板７０は、これらパンチングメタル７１，７２の重ね方を変えることにより、その開口率を変化させることができる。検査装置１では、これら２枚のパンチングメタル７１，７２の重ね方を、送風機５ａに対応した位置と送風機５ｂに対応した位置とでそれぞれ個別に調整し、仕切板７０の開口部の開口率を、送風機５ａ，５ｂに対応した位置毎に個別に調整するようにしている。
【０１３９】
なお、送風機５ａに対応した位置からクリーンボックス３内に供給する清浄な空気の風量の好ましい値と、送風機５ｂに対応した位置からクリーンボックス３内に供給する清浄な空気の風量の好ましい値とが予め分かっている場合には、送風機５ａに対応した位置と送風機５ｂに対応した位置とに、それぞれ好ましい風量が確保できる開口率のパンチングメタルを配設し、これを仕切板７０としてもよい。
【０１４０】
なお、以上は、クリーンエアユニット４が２つの送風機５ａ，５ｂを備える例を説明したが、送風機の数はクリーンボックス３の大きさや形状に合わせて決定すればよく、３つ以上の送風機を備える構成とされていてもよい。この場合には、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量が、各送風機毎に個別に制御されることになる。
【０１４１】
また、この検査装置１では、クリーンボックス３内に供給された清浄な空気を半導体ウェハが設置される検査用ステージ１４上に導くために、図２及び図９に示すように、検査用ステージ１４の側方に位置するクリーンボックス３の側面部に開口領域８０が設けられている。なお、図９は、クリーンユニット２を図２中矢印Ａ２方向から見た様子を示す側面図である。
【０１４２】
具体的には、例えば、検査用ステージ１４の側方に位置するクリーンボックス３の側面部に所定の開口率を有するパンチングメタルがはめ込まれ、このパンチングメタルがはめ込まれた部分が開口領域８０とされている。検査装置１は、以上のように、検査用ステージ１４の側方に位置するクリーンボックス３の側面部に開口領域８０が設けられることにより、クリーンエアユニット４からダウンフローとしてクリーンボックス３内に供給された清浄な空気の一部を、検査用ステージ１４上を通過させて、その側方に設けられた開口領域８０に導き、この開口領域８０からクリーンボックス３の外部に排出させることができる。
【０１４３】
また、この検査装置１では、クリーンボックス３内に供給された清浄な空気を半導体ウェハが設置される検査用ステージ１４上に適切に導くために、図２及び図９に示すように、クリーンボックス３の側面部に内方に向かって張り出す張出部８１が設けられ、クリーンボックス３内の気室が、検査用ステージ１４の下端部を境に分離されている。この張出部８１は、所定の開口率のパンチングメタルよりなり、クリーンユニット４からダウンフローとしてクリーンボックス３内に供給された清浄な空気の一部をクリーンボックス３の下端部に導くと共に、他の一部を横方向に流し、検査テーブル１４上に導く。なお、この張出部８１の先端部は、装置本体１０から僅かな隙間を存して離間した状態とされている。これは、クリーンボックス３に生じた振動を装置本体１０に伝えないためである。この検査装置１では、上述したように、僅かな振動も検査の障害となるので、このような振動対策が非常に有効である。
【０１４４】
以上のように、クリーンエアユニット４から供給された清浄な空気を半導体ウェハが設置される検査用ステージ１４上に導き、この検査用ステージ１４上を通過させるようにすれば、クリーンボックス３内の塵埃等を巻き上げた乱気流が検査用ステージ１４上に進入してくることを有効に防止することができる。
【０１４５】
また、クリーンエアユニット４から供給された清浄な空気を半導体ウェハが設置される検査用ステージ１４上に導き、この検査用ステージ１４上を通過させるようにすれば、検査ステージ１４上に設置された半導体ウェハに塵埃等が付着した場合であっても、清浄な空気によってこの塵埃等を半導体ウェハから除去し、開口領域８０を介してクリーンボックス３の外部に適切に排出させることができる。
【０１４６】
なお、この検査装置１において、検査用ステージ１４の側方に設けられた開口領域８０及び張出部８１は、上述した仕切板７０と同様に、２枚のパンチングメタルを重ね合わせ、一方のパンチングメタルを可動にした構成とされていてもよい。この場合には、開口領域８０及び張出部８１の開口率を自在に変化させることができるので、クリーンボックス３内の気流をコントロールする上で非常に有利である。
【０１４７】
また、この検査装置１では、クリーンボックス３内に供給された清浄な空気を半導体ウェハが装着されたカセット７ｂ内に導くために、図１に示すように、クリーンボックス３のカセット７ｂが収容される箇所の側方に位置する側面部に、開口領域９０が設けられている。
【０１４８】
具体的には、例えば、クリーンボックス３のカセット７ｂが収容される箇所の側方に位置する側面部に所定の開口率を有するパンチングメタルがはめ込まれ、このパンチングメタルがはめ込まれた部分が開口領域９０とされている。検査装置１は、以上のように、クリーンボックス３のカセット７ｂが収容される箇所の側方に位置する側面部に開口領域９０が設けられることにより、クリーンエアユニット４からダウンフローとしてクリーンボックス３内に供給された清浄な空気の一部を、クリーンボックス３内に移送されたカセット７ｂ内を通過させて、その側方に設けられた開口領域９０に導き、この開口領域９０からクリーンボックス３の外部に排出させることができる。
【０１４９】
また、この検査装置１では、クリーンボックス３内に供給された清浄な空気を半導体ウェハが装着されたカセット７ｂ内に適切に導くために、図１０に示すように、クリーンボックス３内のカセット７ｂが収容される箇所の近傍に、カセット７ｂが収容される箇所に向かって傾斜する傾斜ガイド部９１が設けられている。
【０１５０】
具体的には、装置本体１０の支持台１１上に、搬送用ロボット２３やプリアライナ２４が設置される設置板９２が、クリーンボックス３に設けられた張出部８１と同じ高さ位置で設けられ、この設置板９２の一端側に、カセット７ｂが収容される箇所に向かって傾斜する傾斜ガイド部９１が設けられている。なお、図１０は、クリーンボックス３内の装置本体１０を、エレベータ２２や搬送用ロボット２３、プリアライナ２４等が配設された側から見た様子を示す斜視図である。
【０１５１】
このように、クリーンボックス３内のカセット７ｂが収容される箇所の近傍に、カセット７ｂが収容される箇所に向かって傾斜する傾斜ガイド部９１が設けられることにより、クリーンボックス３内に供給された清浄な空気を傾斜ガイド部９１により案内し、半導体ウェハが装着されたカセット７ｂ内に適切に導くことができる。
【０１５２】
以上のように、クリーンエアユニット４から供給された清浄な空気を半導体ウェハが装着されたカセット７ｂ内に導き、このカセット７ｂ内を通過させるようにすれば、クリーンボックス３内の塵埃等を巻き上げた乱気流がカセット７ｂ内に進入してくることを有効に防止することができる。
【０１５３】
また、クリーンエアユニット４から供給された清浄な空気を半導体ウェハが装着されたカセット７ｂ内に導き、このカセット７ｂ内を通過させるようにすれば、カセット７ｂ内に装着された半導体ウェハに塵埃等が付着した場合であっても、清浄な空気によってこの塵埃等を半導体ウェハから除去し、開口領域９０を介してクリーンボックス３の外部に適切に排出させることができる。
【０１５４】
なお、この検査装置１において、クリーンボックス３のカセット７ｂが収容される箇所の側方に設けられた開口領域９０は、上述した仕切板７０と同様に、２枚のパンチングメタルを重ね合わせ、一方のパンチングメタルを可動にした構成とされていてもよい。この場合には、開口領域９０の開口率を自在に変化させることができるので、クリーンボックス３内の気流をコントロールする上で非常に有利である。
【０１５５】
また、この検査装置１では、図１０に示すように、装置本体１０の検査用ステージ１４が配設された領域と、エレベータ２２や搬送用ロボット２３、プリアライナ２４等が配設された領域との間に、これらの領域を仕切る仕切壁９３が設けられている。
【０１５６】
この仕切壁９３は、検査用ステージ１４が配設された領域に生じた微細な塵埃等が、エレベータ２２や搬送用ロボット２３、プリアライナ２４等が配設された領域に進入することを防止するためのものであり、具体的には、光学ユニット２１を支持する支持部材２０の下端部に、所定の高さで上側に立ち上げられた立ち上げ片が一体形成され、この立ち上げ片が仕切壁９３とされている。
【０１５７】
検査装置１は、以上のように、装置本体１０の検査用ステージ１４が配設された領域と、エレベータ２２や搬送用ロボット２３、プリアライナ２４等が配設された領域との間に、これらの領域を仕切る仕切壁９３が設けられることにより、クリーンエアユニット４から供給された清浄な空気を半導体ウェハが装着されたカセット７ｂ内に導くときに、検査用ステージ１４が配設された領域に生じた微細な塵埃等が清浄な空気と共にカセット７内に進入してしまうといった不都合を有効に防止することができる。
【０１５８】
なお、以上の説明では、本発明を適用した検査装置１を、半導体ウェハの欠陥が何であるかを調べるために用いるものとしてきた。しかし、本発明に係る検査装置１の用途は、半導体ウェハの欠陥識別以外の用途にも使用可能である。すなわち、本発明に係る検査装置１は、例えば、半導体ウェハ上に形成したデバイスパターンが、所望するパターン通りに適切な形状に形成されているか否かを検査するのに用いることもできる。更に、本発明に係る検査装置１の用途は、半導体ウェハの検査に限定されるものでもなく、本発明に係る検査装置１は、微細パターンの検査に対して広く適用可能であり、例えば、微細なパターンが形成されたフラットパネルディスプレイの検査などにも有効である。
【０１５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る検査装置では、装置本体部に設けられた検査用ステージの側方に位置するクリーンボックスの側面部の少なくとも一部にパンチングメタルがはめ込まれた開口領域が設けられると共に、検査用ステージの下端部と略等しい高さ位置に、装置本体側に向かって張り出す所定の開口率のパンチングメタルよりなる張出部が設けられ、空気供給部からクリーンボックスの内部に供給された清浄な空気を、被検査物が設置された検査用ステージ上を通過させて、クリーンボックスの外部に排出させるようになされているので、クリーンボックス内の塵埃等を巻き上げた乱気流が検査用ステージ上に進入してくることを有効に防止することができる。また、クリーンボックス内で発生した塵埃等が検査用ステージ上に設置された被検査物に付着することを有効に防止して、装置本体部による被検査物の検査を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した検査装置の外観を示す斜視図である。
【図２】上記検査装置のクリーンボックスの内部に配設された装置本体を図１中矢印Ａ１方向から見た様子を示す図である。
【図３】上記検査装置の装置本体を上側から見た様子を模式的に示す平面図である。
【図４】上記検査装置の一構成例を示すブロック図である。
【図５】上記検査装置の光学ユニットの光学系の一構成例を示す図である。
【図６】上記検査装置で半導体ウェハの検査を行うときの手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】参照画像と欠陥画像とから欠陥を検出する手法を説明するための図である。
【図８】上記検査装置のクリーンボックスとクリーンエアユニットとを分離した状態を模式的に示す斜視図である。
【図９】上記検査装置のクリーンボックスを図２中矢印Ａ２方向から見た様子を示す側面図である。
【図１０】上記検査装置の装置本体の斜視図である。
【符号の説明】
１ 検査装置、２ クリーンユニット、３ クリーンボックス、４ クリーンエアユニット、５ａ，５ｂ 送風機、１０ 装置本体、１４ 検査用ステージ、２１ 光学ユニット、２２ エレベータ、２３ 搬送用ロボット、２４ プリアライナ、３０ 可視光用ＣＣＤカメラ、３１ 紫外光用ＣＣＤカメラ、３２ ハロゲンランプ、３３ 可視光用光学系、３４ 可視光用対物レンズ、３６ 紫外光レーザ光源、３７ 紫外光用光学系、３８ 紫外光用対物レンズ、５０ 外部ユニット、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 仕切板、７１，７２ パンチングメタル、８０ 開口領域、８１ 張出部、９０ 開口領域、９１ 傾斜ガイド部、９２ 設置板、９３ 仕切壁

Claims (2)

1. 被検査物の検査を行う装置本体部と、
   上記装置本体部を内部に収容するクリーンボックスと、
   上記クリーンボックスの内部に清浄な空気を供給する空気供給部とを備え、
   上記装置本体部には、上記被検査物が設置される検査用ステージが設けられていると共に、上記クリーンボックスには、上記検査用ステージの下端部と略等しい高さ位置に、装置本体側に向かって張り出す所定の開口率のパンチングメタルよりなる張出部が設けられ、
   上記検査用ステージの側方に位置する上記クリーンボックスの側面部の少なくとも一部に、上記空気供給源から上記クリーンボックスの内部に供給された清浄な空気を、上記検査用ステージ上を通過させて、上記クリーンボックスの外部に排出させるためのパンチングメタルがはめ込まれた開口領域が設けられていること
   を特徴とする検査装置。
2. 上記装置本体部には、上記被検査物に対して紫外光を照射し、その反射光を検出することで、上記被検査物の検査を行う検査部が設けられていること
   を特徴とする請求項１記載の検査装置。

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