(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を保持し回転及び揺動させるよう駆動制御される回転揺動手段と、
前記検査対象物の回転角度及び揺動角度を検出する角度検出手段と、
前記検査対象物に検査用照明光を照射する照明手段と、
前記検査用照明光を照射しながら前記検査対象物を回転及び揺動させてマクロ観察した欠陥箇所を指示する指示手段と、
この指示手段の指示データ及び前記角度検出手段の検出データに基づいて、前記欠陥箇所の平面座標データを求めるデータ処理手段と、
このデータ処理手段で求められた前記検査対象物上の各欠陥箇所の平面座標データを保存する座標データ保存手段と、
を備え、
前記回転揺動手段は、前記マクロ観察中に前記検査対象物上の欠陥を確認した際に、前記指示手段により欠陥箇所を指示するために、一時的に停止可能である、
ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記回転揺動手段はコンピュータに接続された制御ユニットによって駆動制御されることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記検査対象物は、前記照明手段による目視観察後に電動ステージにセットされ、前記電動ステージは、前記座標データ保存手段に保存された各欠陥箇所の前記平面座標データに基づき指定された各欠陥が観察視野内に位置決めされるように自動的に移動制御されることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記指示手段は、前記検査対象物の欠陥箇所に指示用レーザー光をスポット照明可能な手持ちタイプのレーザースポットペンと、前記指示用レーザー光の出射タイミングを制御するレーザー光出射用スイッチと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項５】
前記データ処理手段は、前記指示用レーザー光がスポット照射された欠陥箇所からの像光を前記検査対象物の画像と共に取込み可能なＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラから出力された画像データ及び前記角度検出手段から出力された検出データに基づいて、前記欠陥箇所の位置関係を座標データとして取込み可能な画像処理装置を備えていることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記検査対象物は、外周部にノッチを有する半導体ウエハであって、この半導体ウエハを回転させてノッチの位置を検出する検出センサを備え、前記データ処理手段は、前記検出センサにより検出された前記ノッチの回転角度位置に基づき前記欠陥箇所の原点位置に対するＸ軸揺動角度及びＹ軸揺動角度を算出することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウェハ上に存する損傷や異物等の欠陥箇所を検査するための検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の検査装置では、以下のような手順で半導体ウェハの検査が行われている。
まず、半導体ウェハをマクロ台にセットした後、この半導体ウェハに検査用照明光を照射しながら半導体ウェハを回転及び揺動させる。
【０００３】
このとき、半導体ウェハから反射する光は、半導体ウェハに形成された微小パターンからの回折光、半導体ウェハに積層された回路パターンからの干渉光、半導体ウェハ上に存する損傷や異物等の欠陥箇所からの散乱光等の光学現象が複雑に絡み合ったものとなっている。
【０００４】
この場合、検査者は、上記光学現象が複雑に絡み合った光の中から、半導体ウェハ上に存する損傷や異物等に起因して生じる光学的変化を目視観察（マクロ観察）する。そして、欠陥箇所を確認した場合には、その半導体ウェハを顕微鏡にセットした後、欠陥箇所に対する顕微鏡観察を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の検査装置には、以下のような問題点が存在している。
半導体ウェハを回転及び揺動させながら（具体的には、半導体ウェハをある程度傾斜させながら）で欠陥箇所を確認している状態と、この半導体ウェハを顕微鏡にセットしている状態との間には、ある程度の角度差があるため、欠陥箇所の位置関係を正規化して考えることが困難である。
【０００６】
また、上述したような角度差があるため、欠陥箇所から発生する光の光学的特性は、半導体ウェハを回転及び揺動している状態と顕微鏡にセットした状態との間で相違したものとなる。即ち、マクロ観察時に用いる検査用照明光の下で発生する欠陥箇所からの光は、顕微鏡観察時に用いる通常の白色光の下では発生しない場合がある。この場合、マクロ観察時に発見した欠陥箇所を顕微鏡観察時に見失ってしまう場合がある。
【０００７】
更に、検査者の目視観察によって欠陥箇所を特定している関係上、一度に複数の欠陥箇所が発見された場合、その全ての欠陥箇所の位置関係を正確に記憶して、顕微鏡の観察視野内に順次位置付けることは困難である。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされており、その目的は、検査対象物上に存する欠陥箇所の位置関係を正規化された座標データとして取り込むことが可能な検査装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の検査装置は、検査対象物を保持し回転及び揺動させるよう駆動制御される回転揺動手段と、前記検査対象物の回転角度及び揺動角度を検出する角度検出手段と、前記検査対象物に検査用照明光を照射する照明手段と、前記検査用照明光を照射しながら前記検査対象物を回転及び揺動させてマクロ観察した欠陥箇所を指示する指示手段と、この指示手段の指示データ及び前記角度検出手段の検出データに基づいて、前記欠陥箇所の平面座標データを求めるデータ処理手段と、このデータ処理手段で求められた前記検査対象物上の各欠陥箇所の平面座標データを保存する座標データ保存手段と、を備え、前記回転揺動手段は、前記マクロ観察中に前記検査対象物上の欠陥を確認した際に、前記指示手段により欠陥箇所を指示するために、一時的に停止可能である、ことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係る検査装置について、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態の検査装置は、検査対象物を回転及び揺動させる回転揺動手段と、検査対象物の回転角度及び揺動角度を検出する角度検出手段と、検査対象物に検査用照明光を照射する照射手段と、検査用照明光を照射しながら検査対象物を回転及び揺動させている際に確認した欠陥箇所を指示する指示手段と、この指示手段の指示データ及び角度検出手段の検出データに基づいて、欠陥箇所の位置関係を座標データとして取り込み可能なデータ処理手段とを備えている。
【００１１】
検査対象物としては、半導体ウェハや所定の回路が印刷された回路基板等があるが、以下の説明では、その一例として、半導体ウェハ２を検査対象物とした場合について説明する。
【００１２】
回転揺動手段は、半導体ウェハ２を保持しながら回転及び揺動自在なマクロ台４と、このマクロ台４を回転させる回転パルスモータ６と、マクロ台４を揺動させる揺動モータとを備えている。また、揺動モータは、マクロ台４を直交する２軸（具体的には、Ｘ軸及びＹ軸）に沿って揺動させるＸ軸揺動パルスモータ８とＹ軸揺動パルスモータ１０とから構成されている。
【００１３】
回転パルスモータ６とＸ軸及びＹ軸揺動パルスモータ８，１０とは、夫々、コンピュータ１２に接続された制御ユニット１４によって駆動制御されており、夫々のパルスモータ６，８，１０に回転パルス信号Ｓ１、Ｘ軸及びＹ軸揺動パルス信号Ｓ２，Ｓ３を出力することによって、半導体ウェハ２を任意に回転及び揺動させることができる。
【００１４】
制御ユニット１４は、角度検出手段としての機能を有しており、回転パルス信号Ｓ１やＸ軸及びＹ軸揺動パルス信号Ｓ２，Ｓ３の回転及び揺動パルス数をカウントすることによって、回転角度やＸ軸及びＹ軸揺動角度を検出することができるように構成されている。また、角度検出手段には、制御ユニット１４に接続され且つ半導体ウェハ２の回転量の基準位置を検出する検出センサ１６が設けられている。なお、基準位置としては、例えば、半導体ウェハ２に形成されているオリフラやノッチ等を適用することができるが、以下の説明では、その一例として、ノッチ２ａを基準位置とする。従って、本実施の形態に適用した検出センサ１６は、ノッチ２ａの有無を検出して、その検出信号を制御ユニット１４に出力するように構成されている。
【００１５】
照射手段は、マクロ台４に保持された半導体ウェハ２に対して検査用照明光を照射する照明装置１８を備えている。なお、照明装置１８から出射する検査用照明光は、顕微鏡観察時に用いる通常の白色光とは光学的性質の異なる光である。
【００１６】
指示手段は、半導体ウェハ２の欠陥箇所Ａに指示用レーザー光をスポット照射可能な手持ちタイプのレーザースポットペン２０を備えており、このレーザースポットペン２０には、指示用レーザー光の出射タイミングを制御するレーザー光出射用スイッチ２２が設けられている。従って、レーザースポットペン２０を手で持った検査者Ｈが半導体ウェハ２の欠陥箇所Ａに照準を合わせた後、例えば指先（図示しない）でレーザー光出射用スイッチ２２を操作することによって、レーザースポットペン２０から欠陥箇所Ａに指示用レーザー光をスポット照射させることができる。
【００１７】
データ処理手段は、指示用レーザー光がスポット照射された欠陥箇所Ａからの像光を半導体ウェハ２の画像と共に取り込み可能なＣＣＤカメラ２４と、このＣＣＤカメラ２４から出力された画像データ及び上記角度検出手段（即ち、制御ユニット１４）から出力された検出データに基づいて、欠陥箇所Ａの位置関係を座標データとして取り込み可能な画像処理装置２６とを備えている。
【００１８】
なお、欠陥箇所Ａとしては、例えば半導体ウェハ２表面に存する損傷や異物、膜斑、レジスト残査、ショットズレ等が想定される。
次に、本実施の形態の動作について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１９】
まず、検査対象物としての半導体ウェハ２をマクロ台４に保持させる。
この後、コンピュータ１２からの指令を制御ユニット１４に出力することによって、制御ユニット１４から回転パルスモータ６並びにＸ軸及びＹ軸揺動パルスモータ８，１０に、適宜、回転パルス信号Ｓ１、Ｘ軸及びＹ軸揺動パルス信号Ｓ２，Ｓ３を出力させる。この結果、マクロ台４が所定の角度で回転及び揺動するため、このマクロ台４に保持されている半導体ウェハ２も所定の角度で回転及び揺動することになる。
【００２０】
同時に、照明装置１８から検査用照明光が半導体ウェハ２表面に照射されると、半導体ウェハ２の表面状態に応じて回折光や干渉光及び散乱光等の光学現象が複雑に絡み合った像光が半導体ウェハ２表面から発生する。
【００２１】
この場合、検査者Ｈは、コンピュータ１２を介して半導体ウェハ２の回転角度及び揺動角度を適宜調節しながら、上記光学現象が複雑に絡み合った光の中から半導体ウェハ上に存する欠陥箇所Ａに起因して生じる光学的変化を目視観察（マクロ観察）する。
【００２２】
マクロ観察中に、半導体ウェハ２上に存する欠陥箇所Ａが確認された際、半導体ウェハ２の回転及び揺動を一時的に停止させる。そして、レーザースポットペン２０の照準を欠陥箇所Ａに合わせた後、レーザー光出射用スイッチ２２を操作することによって、レーザースポットペン２０から欠陥箇所Ａに指示用レーザー光をスポット照射させる。なお、レーザー光出射用スイッチ２２を操作すると、その操作信号が制御ユニット１４を介してコンピュータ１２に出力され、コンピュータ１２は、操作信号に基づいて画像処理装置２６を動作制御する。
【００２３】
このとき、欠陥箇所Ａからの像光は、半導体ウェハ２の画像と共にＣＣＤカメラ２４に取り込まれた後、画像データとして画像処理装置２６に入力される。
同時に、回転パルスモータ６を駆動させた回転パルス信号Ｓ１の回転パルス数が制御ユニット１４からコンピュータ１２を介して画像処理装置２６に入力される。
【００２４】
画像処理装置２６は、回転パルス数に基づいて、半導体ウェハ２即ちマクロ台４の回転角度を算出すると共に、検出センサ１６によって検出されたノッチ２ａの角度位置とマクロ台４の原点位置との間の回転角度差を算出する。そして、これら算出値に基づいて、ＣＣＤカメラ２４から取り込まれた画像上におけるノッチ２ａの回転角度位置を算出する。
【００２５】
また同時に、Ｘ軸及びＹ軸揺動パルスモータ８，１０を駆動させたＸ軸及びＹ軸揺動パルス信号Ｓ２，Ｓ３のＸ軸及びＹ軸揺動パルス数が制御ユニット１４からコンピュータ１２を介して画像処理装置２６に入力される。
【００２６】
画像処理装置２６は、Ｘ軸及びＹ軸揺動パルス数に基づいて、マクロ台４の原点位置（水平位置）に対するＸ軸及びＹ軸揺動パルスモータ８，１０のＸ軸及びＹ軸揺動角度を算出する。
【００２７】
例えば、図２（ａ），（ｂ）に示すように、レーザースポットペン２０によって指示された欠陥箇所Ａ（ｘ，ｙ）の画像データがＣＣＤカメラ２４を介して画像処理装置２６に取り込まれたとする。
【００２８】
ここで、欠陥箇所Ａの回転角度をψ、ノッチ２ａの回転角度位置をγ、Ｘ軸揺動角度をα、Ｙ軸揺動角度をβ、欠陥箇所Ａと半導体ウェハ２の中心を結ぶ線分Ａ１，Ａ２上をＺ平面に沿って断面した場合において、ＸＹ平面（水平面）に対する半導体ウェハ２の傾きをθ（図２（ｂ）参照）とすると、傾きθは、回転角度ψに応じて以下のように規定される。
【００２９】
θ＝（α＋β）ψ／９０                  ［    ０°≦ψ＜  ９０°］
θ＝（−α＋β）（ψ−９０）／９０      ［  ９０°≦ψ＜１８０°］
θ＝（−α−β）（ψ−１８０）／９０    ［１８０°≦ψ＜２７０°］
θ＝（α−β）（ψ−２７０）／９０      ［２７０°≦ψ＜３６０°］
また、画像処理装置２６に取り込まれた画像データに基づいて認識される欠陥箇所Ａと半導体ウェハ２の中心と間の距離をａ、欠陥箇所Ａと半導体ウェハ２の中心と間の実際の距離をｂとすると、実際の距離ｂは、
ｂ＝ａ／ｃｏｓθ＝（ｘ2 ＋ｙ2 ）1/2 ／ｃｏｓθ
なる関係を満足する（図２（ｂ）参照）。
【００３０】
そして、このような設定条件は、画像処理装置２６の記憶部（図示しない）に一旦保存される。
欠陥箇所Ａが確認された半導体ウェハ２は、通常、顕微鏡（図示しない）にセットされて欠陥箇所Ａに対する顕微鏡観察が行われる。
【００３１】
この場合、半導体ウェハ２は、画像処理装置２６によって制御可能な顕微鏡ステージ（図示しない）に水平面状（ＸＹ平面状）にセットされることになる（図２（ｃ）参照）。
【００３２】
半導体ウェハ２が顕微鏡ステージ上にセットされた状態において、目視観察  （マクロ観察）によって画像処理装置２６に取り込まれた欠陥箇所Ａの顕微鏡ステージ上の平面座標ＡS （ｘs ，ｙs ）は、平面座標ＡS とノッチ２ａとの間の回転角度差がψ−γであるから、
ｘs ＝ｂ・ｃｏｓ（ψ−γ）  …  （１）
ｙs ＝ｂ・ｓｉｎ（ψ−γ）  …  （２）
となる。
【００３３】
従って、半導体ウェハ２に存する複数の欠陥箇所Ａに対して上述した処理を施すことによって、画像処理装置２６には、上式（１），（２）によって規定される複数の平面座標データＡS が保存されることになる。
【００３４】
この場合、検査者が指示した平面座標データＡS に基づいて画像処理装置２６から所定の制御信号を出力して、顕微鏡ステージを所定方向へ所定量だけ移動させることによって、目視観察（マクロ観察）時に保存した欠陥箇所Ａが顕微鏡観察視野内に高精度且つ自動的に位置付けられる。
【００３５】
このように本実施の形態によれば、目視観察（マクロ観察）時に確認した欠陥箇所Ａの位置関係を平面座標データＡS として取り込むことができる。この結果、目視観察（マクロ観察）時に保存した欠陥箇所Ａを顕微鏡観察視野内に高精度且つ自動的に位置付けることが可能となる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態では、検査者が指示した平面座標データＡS に基づいて欠陥箇所Ａを顕微鏡観察視野内に位置付けているが、コンピュータ１２によって画像処理装置２６を制御して、保存した複数の欠陥箇所Ａを自動的に順次顕微鏡観察視野内に位置付けることも可能である。
【００３７】
また、具体的な例として、フロッピーディスク等の記録媒体や通信手段を介して、上記の平面座標データＡS を電動ステージ付き顕微鏡装置（図示しない）に転送することによって、目視観察（マクロ観察）時に保存した欠陥箇所Ａを顕微鏡観察視野内に高精度且つ自動的に位置付けることが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、検査対象物上に存する欠陥箇所の位置関係を正規化された座標データとして取り込むことが可能な検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る検査装置の構成を示す図。
【図２】（ａ）は、目視観察（マクロ観察）で確認された欠陥箇所とノッチとの間の回転角度差を示す図、（ｂ）は、欠陥箇所と半導体ウェハの中心を結ぶ線分上をＺ平面に沿って断面した図、（ｃ）は、半導体ウェハが顕微鏡ステージに水平面状（ＸＹ平面状）にセットされた状態を示す平面。
【符号の説明】
２  半導体ウェハ
４  マクロ台
６  回転パルスモータ
８  Ｘ軸揺動パルスモータ
１０  Ｙ軸揺動パルスモータ
１８  照明装置
２０  レーザースポットペン
２４  ＣＣＤカメラ
２６  画像処理装置
Ａ  欠陥箇所
【図１】
0003722564.tif 000002
【図２】
0003722564.tif 000003