(57)【要約】  精度の高い評価または検査が可能な装置を提供する。ウェハＷを保持するウェハホルダ１０と、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷに、ウェハＷを構成する材料に対して浸透性を有する照明光を照射する照明部と、照明光が照射されたウェハＷからの光を検出する光検出部と、光検出部に検出された光の検出信号に基づいてウェハＷにおける異常の有無を検査する検査部とを備え、ウェハＷに対するウェハホルダ１０（アーム部１２ａ〜１２ｈ）の保持位置を変えるアーム駆動部１３ａ〜１３ｈが設けられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを有する基板の第１の保持位置で基板を保持し、
前記パターンを所定の姿勢として検査光で照明して、前記パターンで回折した光を受光して検出信号を出力する第１の検出を行い、
前記基板の前記第１の保持位置とは異なる第２の保持位置で前記基板を保持し、
前記パターンを前記所定の姿勢として前記検査光で照明して、前記パターンからの光を受光して検出信号を出力する第２の検出を行い、
前記第１の検出の結果と前記第２の検出の結果とに基づいて前記パターンの評価を行うことを特徴とするパターンの評価方法。
【請求項２】
前記第１の保持位置での保持と、前記第２の保持位置での保持との切替を行うことを特徴とする請求項１に記載のパターンの評価方法。
【請求項３】
前記所定の姿勢は、前記第１の検出と前記第２の検出との少なくとも一方の前記受光の方向と前記検査光の進行方向とに基づいて決められていることを特徴とする請求項１または２に記載のパターンの評価方法。
【請求項４】
前記受光では、前記パターンで０次回折した前記検査光を受光することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のパターンの評価方法。
【請求項５】
前記第１の検出及び第２の検出の少なくとも一方において、前記パターンで回折した光のうち、前記基板を透過した光を受光することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のパターンの評価方法。
【請求項６】
前記第１の検出及び第２の検出の少なくとも一方において、前記検査光は、前記基板のパターンが形成された面と反対側の面から照明されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のパターンの評価方法。
【請求項７】
前記第１の保持位置と前記第２の保持位置とは、ともに前記基板の前記パターンの設けられていない面にあり、お互いに重複しないことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のパターンの評価方法。
【請求項８】
前記検査光が７００ｎｍ以上の波長の光を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のパターンの評価方法。
【請求項９】
前記評価は、前記検査光で照明された前記パターンを撮像した撮像結果に基づいて行われることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のパターンの評価方法。
【請求項１０】
前記第１の検出で撮像した像と、前記第２の検出で撮像した像とを合成することを特徴とする請求項９に記載のパターンの評価方法。
【請求項１１】
前記評価は予め記憶された参照パターンの検出結果との比較に基づいて行われることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のパターンの評価方法。
【請求項１２】
前記検査光が１１００ｎｍの波長の光を含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のパターンの評価方法。
【請求項１３】
半導体装置の製造方法であって、
基板の表面にエッチング用パターンを露光することと、
前記露光が行われた前記エッチング用パターンに応じて基板の表面にエッチング加工を行うことと、
前記エッチング加工された基板の検査を行うこととを備え
前記検査において請求項１から１２のいずれか一項に記載のパターンの評価方法を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
基板に形成されたパターンを評価するパターン評価装置であって、
所定の姿勢のパターンからの光を受光して検出信号を出力する検出部と、
前記パターンを有する基板の第１の保持部を保持して前記パターンが前記所定の姿勢となる第１の保持状態と、前記基板の第１の保持部とは異なる第２の保持部を保持して前記パターンが前記所定の姿勢となる第２の保持状態とで前記基板を保持可能な保持部材と、
前記第１の保持状態で保持された時の検出信号と前記第２の保持状態とで保持された時の検出信号とに基づいて前記パターンを評価する評価部とを備えることを特徴とするパターン評価装置。
【請求項１５】
前記パターンを照明する照明部をさらに有し、
前記照明された前記所定の姿勢のパターンからの回折光を前記検出部が検出可能なことを特徴とする請求項１４に記載のパターン評価装置。
【請求項１６】
前記照明部が７００ｎｍ以上の波長を含む光で前記パターンを照明可能なことを特徴とする請求項１５に記載のパターン評価装置。
【請求項１７】
前記パターンの姿勢を調整可能な調整部をさらに有し、
前記調整部で前記所定の姿勢に調整された前記パターンからの光を前記検出部が受光することを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載のパターン評価装置。
【請求項１８】
前記調整部は前記基板の表面と略平行な軸を中心に、前記基板を傾動可能なことを特徴とする請求項１７に記載のパターン評価装置。
【請求項１９】
前記検出部に対して前記保持部材を移動して、前記第１の保持状態と前記第２の保持状態とを切り替える切替部をさらに有することを特徴とする請求項１４から１８のいずれか一項に記載のパターン評価装置。
【請求項２０】
前記パターンを撮像する撮像部と、
前記第１の保持状態の前記パターンを撮像した像と、前記第２の保持状態の前記パターンを撮像した像とを合成する処理部とを備え、
前記合成された結果に基づいて前記パターンを評価することを特徴とする請求項１４から１９のいずれか一項に記載のパターン評価装置。
【請求項２１】
前記評価の結果を出力する出力部をさらに有することを特徴とする請求項１４から２０のいずれか一項に記載のパターン評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の評価方法および評価装置、さらには半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＳＶ（Through Silicon Via：シリコン貫通電極）を用いたWafer-to-Waferの接合による３次元実装において、ＴＳＶ形成過程での検査が求められている。一方、一般的な回折検査は、ウェハの表面側からウェハ表面を照明し、ウェハ表面から射出された回折光を検出して検査（以降、表面回折検査と称する）を行うものである（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６６４６７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ウェハを保持するには、ウェハホルダによりウェハの裏面を全面的に真空吸着するのが一般的である。このようなウェハホルダに保持されたウェハの表面に赤外線を照射し、ウェハの検査画像としてウェハ表面から射出された回折光に基づく画像を取得した場合、照射した赤外線の一部がウェハの反対側まで透過し、ウェハホルダ（例えば、吸着溝のエッジ部等）によって反射又は散乱される可能性がある。そのため、検査対象であるウェハからの回折光の他に、ウェハホルダ（例えば、吸着溝のエッジ部等）からの反射散乱光が受光系のカメラに到達して、検査画像におけるノイズとなり、検査精度が低下するおそれがある。【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、精度の高い評価または検査が可能な評価方法、評価装置、および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、本発明に係るパターンの評価方法は、パターンを有する基板の第１の保持位置で基板を保持し、前記パターンを所定の姿勢として検査光で照明して、前記パターンで回折した光を受光して検出信号を出力する第１の検出を行い、前記基板の前記第１の保持位置とは異なる第２の保持位置で前記基板を保持し、前記パターンを前記所定の姿勢として前記検査光で照明して、前記パターンからの光を受光して検出信号を出力する第２の検出を行い、前記第１の検出の結果と前記第２の検出の結果とに基づいて前記パターンの評価を行うようになっている。【０００７】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板の表面にエッチング用パターンを露光することと、前記露光が行われた前記エッチング用パターンに応じて基板の表面にエッチング加工を行うことと、前記エッチング加工された基板の検査を行うこととを含み、前記検査において本発明に係るパターンの評価方法を用いて行われるようになっている。【０００８】
また、本発明に係るパターン評価装置は、所定の姿勢のパターンからの光を受光して検出信号を出力する検出部と、前記パターンを有する基板の第１の保持部を保持して前記パターンが前記所定の姿勢となる第１の保持状態と、前記基板の第１の保持部とは異なる第２の保持部を保持して前記パターンが前記所定の姿勢となる第２の保持状態とで前記基板を保持可能な保持部材と、前記第１の保持状態で保持された時の検出信号と前記第２の保持状態とで保持された時の検出信号とに基づいて前記パターンを評価する評価部とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、精度の高いパターンの評価または検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る検査装置の概略図である。
【図２】（ａ）は第１実施形態に係るウェハホルダの底面図であり、（ｂ）は（ａ）に対してウェハホルダの保持位置を変えた状態を示す底面図である。
【図３】第１実施形態に係る裏面回折検査を説明するためのフローチャートである。
【図４】三角形状の保持部を有するウェハホルダの底面図である。
【図５】（ａ）はウェハを上から見たときの拡大図であり、（ｂ）はウェハの断面拡大図である。
【図６】（ａ）は穴の途中が膨らんでしまった状態のウェハの断面拡大図であり、（ｂ）は穴の深いところが先細りになってしまった状態のウェハの断面拡大図である。
【図７】（ａ）は第２実施形態に係るウェハホルダの平面図であり、（ｂ）は第２実施形態に係るウェハホルダの部分断面図である。
【図８】（ａ）は第２実施形態に係るウェハホルダの平面図であり、（ｂ）は（ａ）に対してウェハホルダの保持位置を変えた状態を示す平面図である。
【図９】（ａ）は第２実施形態に係るウェハホルダの底面図であり、（ｂ）は（ａ）に対してウェハホルダの保持位置を変えた状態を示す底面図である。
【図１０】第２実施形態に係るウェハホルダの側断面図である。
【図１１】（ａ）は第３実施形態に係るウェハホルダの平面図であり、（ｂ）は第３実施形態に係るウェハホルダの部分断面図である。
【図１２】第４実施形態に係る検査装置の概略図である。
【図１３】半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の１つの実施形態について説明する。第１実施形態の検査装置を図１に示しており、この装置によりシリコン基板であるウェハＷの表面もしくは裏面全体を検査（または評価）する。なお、図１では紙面に平行な面内における上下方向、左右方向をそれぞれＺ軸、Ｘ軸と定義し、紙面に垂直な方向をＹ軸と定義している。第１実施形態の検査装置１は、略円盤形に形成されたウェハＷを保持するウェハホルダ１０を備え、ウェハＷは、ウェハホルダ１０の上に載置されるとともに真空吸着によって固定保持される。ウェハホルダ１０に設けられたチルト機構１９により、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷを、ウェハＷの表面と平行な軸（Ｙ軸方向に延在する軸）を中心に傾動（すなわち、照明光の入射面と垂直な軸回りの傾動、以降適宜チルトと称する）させることが可能であり、照明光の入射角を調整できるようになっている。
【００１２】
検査装置１はさらに、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの表面に照明光（検査光）を平行光として照射する第１照明部２０と、第１照明部２０からの照明光の照射を受けたときのウェハＷの表面（及び表面に設けられたパターン）で反射した光（０次を含む回折光）を検出する第１検出部３０と、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの裏面に照明光（検査光）を平行光として照射する第２照明部４０と、第２照明部４０からの照明光の照射を受けたときのウェハＷの裏面で反射した光（０次を含む回折光）を検出する第２検出部５０と、装置の制御を行う制御部６０と、画像処理を行う画像処理部６１と、画像表示を行う表示部６２と、画像処理部６１の処理結果を外部コンピュータ等へ出力する出力部６３とを備えて構成される。なお、チルト機構１９は、ウェハＷの傾動角度を、第２照明部４０からの照明光の照射を受けたときのウェハＷを透過して回折（０次を含む）した光が第１検出部３０の入射するように調整することができる。このような状態で、第１検出部３０はウェハＷで透過して回折した光を検出することもできる。同様に、第２検出部５０は第１照明部２０からの照明光の照射を受けたときのウェハＷを透過して回折（０次を含む）した光を検出することもできる。第１照明部２０は、照明光を射出する第１照明ユニット２１と、第１照明ユニット２１から射出された照明光をウェハＷの表面に向けて反射させる第１照明側凹面鏡２５とを有して構成される。第１照明ユニット２１は、メタルハライドランプや水銀ランプ、ハロゲンランプ等の第１光源部２２と、第１光源部２２からの光のうち所定の波長を有する光を透過させる波長選択フィルタおよび透過光の強度を調節する透過率可変ＮＤ（ニュートラルデンシティー）フィルタを備えた第１調光部２３と、第１調光部２３からの光を照明光として第１照明側凹面鏡２５へ導く第１導光ファイバ２４とを有して構成される。
【００１３】
そして、第１光源部２２からの光は第１調光部２３を通過し、第１調光部２３で設定された波長と強度の照明光が第１導光ファイバ２４から第１照明側凹面鏡２５へ射出され発散光となる。第１導光ファイバ２４の射出部が第１照明側凹面鏡２５の焦点面に配置されているため、第１導光ファイバ２４から第１照明側凹面鏡２５へ射出された照明光（発散光）は、第１照明側凹面鏡２５により平行な（テレセントリックな）光となってウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの表面全体に照射される。なお、ウェハＷに対する照明光の入射角と射出角は、ウェハホルダ１０をチルトさせてウェハＷの載置角度を変化させることにより調整可能である。
【００１４】
ウェハＷ表面からの射出光（回折光や正反射光等）は第１検出部３０に検出される。第１検出部３０は、ウェハホルダ１０の上方に対向して配設された第１受光側凹面鏡３１と第１撮像部３５を主体に構成され、第１受光側凹面鏡３１により集光された射出光が第１撮像部３５の撮像面上に達し、ウェハＷの像が結像される。第１撮像部３５は、図示しない対物レンズやイメージセンサ等から構成され、イメージセンサの撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号（検出信号）を生成し、生成した画像信号を、制御部６０を介して画像処理部６１に出力する。
【００１５】
第２照明部４０は、照明光を射出する第２照明ユニット４１と、第２照明ユニット４１から射出された照明光をウェハＷの裏面に向けて反射させる第２照明側凹面鏡４５とを有して構成される。第２照明ユニット４１は、第１照明ユニット２１と同様の構成であり、第２光源部４２と、第２調光部４３と、第２導光ファイバ４４とを有して構成される。
【００１６】
そして、第２光源部４２からの光は第２調光部４３を通過し、第２調光部４３で調整された波長と強度の照明光が第２導光ファイバ４４から第２照明側凹面鏡４５へ射出され発散光となる。第２導光ファイバ４４の射出部が第２照明側凹面鏡４５の焦点面に配置されているため、第２導光ファイバ４４から第２照明側凹面鏡４５へ射出された照明光は、第２照明側凹面鏡４５により平行な（テレセントリックな）光となってウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの裏面全体に照射される。なお、ウェハＷに対する照明光の入射角と射出角は、ウェハホルダ１０をチルトさせてウェハＷの載置角度を変化させることにより調整可能である。
【００１７】
ウェハＷ裏面からの射出光（回折光や正反射光等）は第２検出部５０に検出される。第２検出部５０は、ウェハホルダ１０の下方に対向して配設された第２受光側凹面鏡５１と第２撮像部５５を主体に構成され、ウェハＷ裏面で反射した平行な射出光は第２受光側凹面鏡５１により集光されて第２撮像部５５の撮像面上に達し、ウェハＷの像が結像される。第２撮像部５５は、図示しない対物レンズやイメージセンサ等から構成され、イメージセンサの撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号（検出信号）を生成し、生成した画像信号を、制御部６０を介して画像処理部６１に出力する。
【００１８】
制御部６０は、ウェハホルダ１０およびチルト機構１９、第１および第２照明ユニット２１，４１、第１および第２撮像部３５，５５等をそれぞれ制御する。画像処理部６１は、第１撮像部３５または第２撮像部５５からの画像信号に基づいて、ウェハＷの画像（デジタル画像）を生成する。
【００１９】
次に、第１実施形態に係るウェハホルダ１０について、図２（ａ）および図２（ｂ）を参照しながら説明する。第１実施形態のウェハホルダ１０は、円環状の枠部１１と、ウェハＷを支持可能な板状に形成されウェハＷを吸着保持する８つのアーム部１２ａ〜１２ｈと、枠部１１に配設されて８つのアーム部１２ａ〜１２ｈをそれぞれ回動可能に保持する８つのアーム駆動部１３ａ〜１３ｈとを有して構成される。枠部１１は、ウェハＷよりも径が大きい円環状に形成され、チルト機構１９（図１を参照）により、８つのアーム部１２ａ〜１２ｈおよびアーム駆動部１３ａ〜１３ｈとともにチルト可能に構成される。なお、８つのアーム部１２ａ〜１２ｈと８つのアーム駆動部１３ａ〜１３ｈとは、アルファベット符号が同じ物同士が対をなし、枠部１１の周方向に沿って等間隔に（４５度間隔で）配設される。また、以降アーム部１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇをまとめて第１のアーム部群と称し、アーム部１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｈをまとめて第２のアーム部群と称することがある。同様にアーム駆動部１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇをまとめて第１のアーム駆動部群と称し、アーム駆動部１３ｂ，１３ｄ，１３ｆ，１３ｈをまとめて第２のアーム駆動部群と称することがある。
【００２０】
また、８つのアーム部１２ａ〜１２ｈは、８つのアーム駆動部１３ａ〜１３ｈにより枠部１１の内径側へ伸びるように配設されて、ウェハＷを枠部１１に囲まれた領域で吸着保持するようになっている。そのため、各アーム部１２ａ〜１２ｈにおけるウェハＷと接触する部分には、真空吸着のための溝（図示せず）が形成されている。
【００２１】
第１のアーム部群と第２のアーム部群は、枠部１１の内径側に位置してウェハＷを吸着保持可能な吸着位置と、枠部１１の外径側に位置する退避位置とに回動変位することができる。例えば、第１のアーム部群と第２のアーム部群のいずれかが退避位置から吸着位置に回動変位する場合、退避位置に位置して枠部１１の外側に延びるアーム部は、当該退避位置から枠部１１の内側に向けて回動し、枠部１１の内径側に位置する吸着位置に向けて回動する。一方、第１のアーム部群と第２のアーム部群のいずれかが吸着位置から退避位置に回動変位する場合、退避位置から吸着位置に回動変位する場合と逆の動作を行う。なお、第１のアーム部群と第２のアーム部群が吸着位置にある時に、各アーム部のウェハＷと接触する面は同一平面上に位置する。そのため、第１のアーム部群で吸着保持されたウェハＷと、第２のアーム部群で吸着保持されたウェハＷは、枠部１１に対して同じ位置に平面度を保った状態で保持される。
【００２２】
なお、各アーム駆動部は、例えば、サーボモータを用いて構成されてもよく、ロータリーアクチュエータを用いて構成されてもよい。あるいは、必要に応じて他の構成を採用することもできる。また、各アーム駆動部は、制御部６０に内蔵された記憶部に記憶されたレシピ（ウェハＷの検査の種類に応じて記憶されたシーケンス）に基づいて制御部６０の指令を受けて駆動される。なお、以降特に説明がない場合は、各駆動及び各処理は、制御部６０に内蔵された記憶部に記憶されたレシピに基づいて行われる。また、制御部６０は不図示の入力装置と接続されており、操作者が入力装置を使ってウェハＷの表面回折検査および裏面回折検査のいずれか一方もしくは両方を選択してレシピに登録できるように構成されている。また、レシピに基づかない手動動作も可能となっている。
【００２３】
なお図１では、第１検出部３０および第２検出部５０を同一面内に記載しているため、退避位置に揺動した各アーム部１２ａ〜１２ｈと干渉するように見える。これに対し、例えば、第１撮像部３５が紙面奥になるように第１受光側凹面鏡３１を紙面垂直方向に傾けて配置し、第２撮像部５５が紙面手前になるように第２受光側凹面鏡５１を紙面垂直方向に傾けて配置すれば、両者の干渉が無くなり各アーム部１２ａ〜１２ｈの揺動が可能となる。
【００２４】
以上のように構成される検査装置１を用いたウェハＷの検査・評価方法について説明する。なお予め、不図示の搬送装置により、検査対象となるウェハＷを表面（検査対象のパターンが設けられた面）が上方を向くようにウェハホルダ１０上に搬送しておく（図３のＳ１１参照）。また、搬送の途中で、不図示のアライメント機構によりウェハＷのパターンもしくは外縁部に設けられた基準マーク（ノッチやオリエンテーションフラット等）を基準としてウェハＷのアライメントが行われ、ウェハＷをウェハホルダ１０上の所定の位置（枠部１１に囲まれた領域と重なる位置）に所定の方向で載置することができる。このとき、ウェハホルダ１０は、図２（ａ）に示すように、第１のアーム駆動部群と第２のアーム駆動部群の作動により、第１のアーム部群を吸着位置に回動変位させるとともに、第２のアーム部群を退避位置に回動変位させた状態（以降、便宜的に第１保持状態と称する）で、第１のアーム部群によりウェハＷを吸着保持する（図３のＳ１２参照）。なお、検査装置の各部（ウェハホルダ１０、第１アーム駆動部群、第２アーム駆動部群、チルト機構１９、第１および第２照明ユニット２１，４１、第１および第２撮像部３５，５５等）は、制御部６０の指令を受けて駆動される。
【００２５】
ウェハＷの表面回折検査を行う場合、まず、所定の波長（例えば、５４６ｎｍの波長）を有する照明光が第１照明ユニット２１から第１照明側凹面鏡２５へ射出され、第１照明側凹面鏡２５で反射した照明光が平行光となって第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの表面全体に照射される。このとき、第１照明ユニット２１から射出される照明光の波長に基づき、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷのチルト角（傾き角）を調整することにより、規則的に形成された所定ピッチの繰り返しパターンからの回折光を第１検出部３０で受光しウェハＷの像を形成することができる。以下の説明において、ウェハＷの繰り返しパターンからの回折光を受光できるように、（第１）照明ユニット２１から射出される照明光の波長と、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの回転角度およびチルト角を調整することを回折条件を合わせるという。具体的には、不図示のアライメント機構と予め入力・記憶された繰り返しパターンＡの情報を利用してウェハＷ上の繰り返しパターンＡの繰り返し方向を求め、ウェハＷの表面上における照明方向（第１照明部２０から第１検出部３０へ向かう方向）とパターンＡの繰り返し方向とが一致するようにウェハＷを配置しておく。そして、チルト機構１９によりウェハＷをチルト（傾動）させて、パターンＡのピッチをＰとし、ウェハＷの表面に照射する照明光の波長をλとし、照明光の入射角をθ１とし、ｎ次回折光の出射角をθ２としたとき、次の数式１を満足するように設定を行う。
【００２６】
【数１】
2013002179.tif 000003
【００２７】
ウェハＷの繰り返しパターンＡで発生して、ウェハＷの表面側から射出された回折光は、第１受光側凹面鏡３１により集光されて第１撮像部３５の撮像面上に達し、ウェハＷの像（回折光による像）が結像される。このようにウェハＷのチルト角とパターンの繰り返し方向を、照明光に対して所定の姿勢とすることでウェハＷの像を得ることができる。このとき、第１撮像部３５のイメージセンサは、撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を、制御部６０を介して画像処理部６１に出力する。
【００２８】
画像処理部６１は、第１撮像部３５から入力された画像信号に基づいて、ウェハＷの画像（デジタル画像）を生成する。また、画像処理部６１は、ウェハＷの画像（デジタル画像）を生成すると、生成したウェハＷの画像データとデータベース（図示せず）に記憶された（表面回折検査における）良品ウェハの画像データ（参照パターン）とを比較して、ウェハＷにおける異常（欠陥）の有無の検査またはパターンの評価をする。なお、ウェハＷの検査は、チップ領域（製品となる半導体装置１個分の領域）ごとに行われ、検査対象となるウェハＷの信号強度（輝度値）と良品ウェハの信号強度（輝度値）との差が所定の閾値よりも大きい場合に、異常と判定する。一方、信号強度（輝度値）の差が閾値よりも小さければ、正常と判定する。なお、本教示はこれには限られず、必要に応じて、複数のチップ領域ごとに上記検査を行ってもよい。または、１つのチップ領域よりも狭い領域を指定して、その領域について上記検査を行ってもよい。そして、画像処理部６１による表面回折検査の結果およびそのときのウェハＷの画像が表示部６２で出力表示されるとともに、出力部６３により外部コンピュータ等へ出力される。
【００２９】
本実施形態の検査装置１を用いてウェハＷ全面からの回折光に基づく画像を取得すると、取得した画像は回折光の強度に応じた明るさを有する画像（以降、回折画像と称する）となる。回折光の強度は回折効率の分布に応じて変化し、規則的に形成されたパターンＡが均一にできていれば、回折効率の局所的な変化は生じない。これに対し、一部領域のパターンＡの形状が変化していると、その領域の回折効率が変化し、結果として対応する領域の回折画像の明るさが変化するので、対応する領域におけるパターンの変化を検出することができる。なお、パターンの変化とは、パターンＡの線幅（穴径）や穴形状、断面形状の変化などである。
【００３０】
第１撮像部３５（もしくは第２撮像部５５）により撮像取得した回折画像の１画素に相当するウェハＷ上の距離（ピクセルサイズ）は、例えば３００μｍであって、パターンＡの寸法や繰り返しピッチよりもはるかに大きいが、回折画像における各画素の明るさは、ウェハＷ上の該当する領域のパターンからの回折光の平均的な強度に対応したものとなる。パターンを形成する露光装置やエッチング装置等の不具合により、ウェハＷのパターンＡが正常に形成されない場合、ある面積を持った領域のパターン全体が同じように変形するので、ピクセルサイズがパターンＡの寸法や繰り返しピッチより大きくても、該当する領域の異常（不良）を検出することが可能である。
【００３１】
例えば、制御部６０からの指令により第１照明ユニット２１から波長５４６ｎｍ（ｅ線）の光（照明光）が射出されるように設定し、回折条件を合わせると、第１撮像部３５により回折画像を取得することができる。この回折画像から、上述したように、パターンＡの異常（不良）を検出することができる。ただし、波長５４６ｎｍの光はシリコンで形成されたウェハＷを透過しないので、検出できる異常はウェハＷ表面付近の異常のみである。すなわち、検出できる異常は、ウェハＷ表面付近の穴径の異常や穴形状の異常及び、ウェハＷ表面付近の穴の断面形状の異常などである。
【００３２】
一方、検査対象となるパターンを加工する加工処理（例えば、露光・現像・エッチング処理）の後、不図示の加工装置（例えば、エッチング装置）から搬送装置によって搬送されてくるウェハＷの表面には、例えば図５に示すような繰り返しパターン（ホールパターン）が形成されている。このパターンＡは、シリコン（Ｓｉ）からなるベアウェハに規則的な配置で穴（ビア又はホール）が形成された構造となっている。ここで、図５（ａ）はウェハＷを上から見たときの一部を拡大したものであり、図５（ｂ）はウェハＷの断面図を拡大したものである。一例として、穴の直径は２μｍ、穴のピッチは４μｍ、穴の深さは２０μｍである。なお、ウェハＷの厚さは７２５μｍであり、図５ではウェハＷの厚さを省略して記載している。また、図５では、シリコンの部分を斜線（ハッチング）で、穴の部分を白色で示している。
【００３３】
パターンＡを構成する穴が正常に形成されなかった場合の例を図６に示す。ここで、図６（ａ）は穴の途中が膨らんでしまった場合を示し、図６（ｂ）は穴の深いところが先細りになってしまった場合を示している。このような形状になってしまうと、その後の形成プロセスおよび出来上がったＴＳＶの機能に支障をきたすので、検査により発見しなければならない。ここで、表面回折検査において、第１照明ユニット２１から、シリコンに対して浸透性を有する赤外域の照明光（例えば波長１１００ｎｍの光）を用いれば、第１撮像部３５で検出する回折光には穴の深い部分からの回折光も含まれるために、穴の深い部分の異常（不良）を検出することが可能である。
【００３４】
さらに、照明波長を変えることにより、ウェハＷにおいて照明光が到達する深さを変えることができる。このようにしてウェハＷにおいて照明光が到達する深さを変えた複数の条件で検査を行い、各照明波長における検査結果を組み合わせることで、ウェハＷにおける異常（欠陥）の種類を判別することができる。例えば、赤外域の照明波長が比較的短い（すなわち、照明光の到達する深さが比較的浅い）場合において、検査結果が異常である場合は、ウェハＷの浅い部分に異常があることがわかる。また、赤外域の照明波長が比較的短い（すなわち、照明光の到達する深さが比較的浅い）場合に異常が検出されず、赤外域の照明波長が比較的長い（すなわち、照明光の到達する深さが比較的深い）場合に異常が検出される場合は、ウェハＷの深い部分に異常があることがわかる。例えば図６（ｂ）に示すように、穴の深いところが先細りになった異常（欠陥）などが考えられる。
【００３５】
穴の深い部分、特に穴底の異常の検出に対しては、ウェハＷの裏面側から第２照明部４０を用いてウェハＷ裏面を照明し、ウェハＷ裏面から射出された回折光を第２検出部５０で検出して行う検査（以降、裏面回折検査と称する）が効果的である。すなわち、シリコンに対して浸透性を有する照明光（波長７００ｎｍ以上の赤外線が好ましく、例えば１１００ｎｍの光）を用いてウェハＷの裏面回折検査を行えば、穴の奥深い部分の異常（不良）を検出することができる。シリコンに対して浸透性を有する照明光を用いた場合には、照明光がウェハＷの裏面側のシリコンを透過し、ウェハＷのシリコンの部分と穴の部分の境界部（面）で、回折光（回折現象）が生じるためである。なお、ウェハＷの表裏面のうち一方の面から第２照明部４０で照明し回折した光は、一方の面方向に反射する成分と他方の面方向に透過（この場合パターンは回折格子のように作用する）する成分が発生する。なお、他方の面へ透過し回折した光を第１検出部３０で検出して行う検査（以降、透過回折検査と称する）も効果的である。なお、１１００ｎｍの赤外線を用いる場合、一般にＣＣＤなどの固体撮像素子の感度が低下するため撮像時間が長くなってしまうが、冷却カメラを用いることでＳ／Ｎの悪化を低減することができる。
【００３６】
ウェハＷの裏面回折検査について、図３に示すフローチャートを参照しつつ説明する。ウェハＷの裏面回折検査を行う場合、まず、所定の波長（例えば、１１００ｎｍの波長）を有する照明光が第２照明ユニット４１から第２照明側凹面鏡４５へ射出され、第２照明側凹面鏡４５で反射した照明光が平行光となって第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの裏面全体に照射される（Ｓ１３）。このとき、第２照明ユニット４１から射出される照明光の波長に基づき、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの傾動角度を調整することにより、規則的に形成された所定ピッチの繰り返しパターンからの回折光を第２検出部５０で受光しウェハＷの像を形成することができる（Ｓ１４）。具体的には、不図示のアライメント機構と予め入力・記憶された繰り返しパターンＡの情報を利用してウェハＷ上の繰り返しパターンＡの繰り返し方向を求め、ウェハＷの裏面上における照明方向（第２照明部４０から第２検出部５０へ向かう方向）とパターンＡの繰り返し方向とが一致するようにウェハＷを配置しておき、チルト機構１９によりウェハＷをチルト（傾動）させて、前述の数式１を満足するように設定を行う（回折条件を合わせる）。
【００３７】
ウェハＷの繰り返しパターンＡで発生して裏面側から射出（反射）された回折光は、第２受光側凹面鏡５１により集光されて第２撮像部５５の撮像面上に達し、第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像（回折光による像）が結像される。このとき、第２撮像部５５のイメージセンサは、撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を、制御部６０を介して画像処理部６１に出力する（Ｓ１５）。
【００３８】
第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像を撮像すると、ウェハホルダ１０は、図２（ｂ）に示すように、第１のアーム駆動部群により第１のアーム部群を退避位置に回動変位させるとともに、第２のアーム駆動部群により第２のアーム部群を吸着位置に回動変位させた状態（以降、便宜的に第２保持状態と称する）で、第２のアーム部群によりウェハＷを吸着保持する（Ｓ１６）。このとき、第２のアーム駆動部群により第２のアーム部群を待避位置から吸着位置に回動変位させてから、第１のアーム駆動部群によって第１のアーム部群を吸着位置から待避位置へ回動変位させる。このように、第１のアーム部群と第２のアーム部群の両方で一時的にウェハＷを保持した後に、第１のアーム部群の吸着保持を解除して待避位置へ回動変位させている。そのため、ウェハＷを動かすことなく（姿勢を保ったまま）、ウェハＷに対するウェハホルダ１０の保持位置を（枠部１１の回転対称軸回りに４５度だけ回転した位置に）変えることができる。
【００３９】
次に、第１保持状態でウェハＷが保持された場合と同じ波長の照明光が第２照明ユニット４１から第２照明側凹面鏡４５へ射出され、第２照明側凹面鏡４５で反射した照明光が平行光となって第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの裏面全体に照射される（Ｓ１７）。このとき、ウェハＷに対するウェハホルダ１０の保持位置（吸着位置に変位させるアーム部）が変わるだけで、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷのチルト角（傾き角）及び照明光と繰り返しパターンの繰り返し方向のとの関係は変わらない（ウェハＷ上のパターンの姿勢が保たれる）ので、第１保持状態でウェハＷが保持された場合と同じ条件の回折光を第２検出部５０で受光しウェハＷの像を形成することができる。
【００４０】
また、第１保持状態と第２保持状態とのいずれの場合にも、ウェハＷの非保持部にたわみが発生すると、たわみの部分で前述の数式１の条件（回折条件）を満たさなくなってしまうおそれがある。つまり、ウェハＷのたわみが発生した部分（撓み部分）では回折画像を得られなくなってしまう。また、ウェハＷの撓み部分はアーム部で支持されていない領域に発生するが、透過回折検査ではその部分の画像を使って検査をしているのでたわみが発生すると大きな支障となる。しかし、第１アーム部群と第２アーム部群の各アーム部１２ａ〜１２ｈは、それぞれ４５度間隔で配置されており、第１保持状態、第２保持状態のいずれにおいても、ウェハＷを４カ所で保持しているためたわみが発生しない。また、ウェハＷの厚さが上述の例（７２５μｍ）よりも薄い場合（例えば１００μｍ）は、一部又は全部のアーム部の、ウェハＷと当接する部分（保持部）の面積を大きくすることにより、ウェハＷに発生するたわみを抑えることができる。例えば、図４に示すように、各アーム部１２ａ’〜１２ｈ’の保持部３１２ａ〜３１２ｈを三角形形状にすることによりたわみの発生を抑制することができる。
【００４１】
ウェハＷの繰り返しパターンＡで発生して裏面側から射出された回折光は、第２受光側凹面鏡５１により集光されて第２撮像部５５の撮像面上に達し、第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像（回折光による像）が結像される。このとき、第２撮像部５５のイメージセンサは、撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を、制御部６０を介して画像処理部６１に出力する（Ｓ１８）。
【００４２】
第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像を撮像すると、画像処理部６１は、第１保持状態および第２保持状態においてそれぞれ第２撮像部５５から入力された画像信号に基づいて、ウェハＷの画像（デジタル画像）を生成する。このとき、第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの画像において、第１アーム部群に吸着保持された部分およびその近傍は、これらのアームの影になるので検査対象領域から除外する。また、第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの画像において、第２アーム部群に吸着保持された部分およびその近傍は、これらのアームの影になるので検査対象領域から除外する。
【００４３】
そこで、第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷにおいて各アーム部に保持される部分（およびその近傍）を除いた非保持部分の画像信号と、第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷにおいて各アーム部に保持される部分（およびその近傍）を除いた非保持部分の画像信号とを合成して、ウェハＷの画像（デジタル画像）を生成する（Ｓ１９）。なおこのとき、第１保持状態から第２保持状態への切り替えはウェハＷの姿勢を保ったまま行われているので、第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの画像と第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの画像とは、相対的な位置ずれは基本的に無いが、必要に応じて第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの非保持部分の画像と第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの非保持部分の画像との重複領域に存在するパターンを基準に位置合わせを行ってもよい。なお、合成にあたっては、一方の画像において保持部分（及びその近傍）に該当する部分は他方の非保持部分の画像を採用し、非保持部分の重複領域では、２つの画像の平均値を採用する。（なお、非保持部分の重複領域では、いずれか一方の画像のみを採用してもよい。）非保持部分の重複領域では、さらに２つの画像の重み付き平均値を採用してもよい。例えば、一方の画像の保持部分に近いところではその画像の重みを小さく（他方の重みを大きく）して、一方の画像の保持部分から遠いところで重みを大きく（他方を小さく）するような緩やかな重みの変化をつければ、撮像ノイズなどに起因する２枚の画像の微妙な明るさの違いに基づく不自然な信号変化のないウェハＷの画像とすることができる。
【００４４】
これにより、第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域と、第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域とが重複しないように構成されるため、各アーム部１２ａ〜１２ｈが映らずにウェハＷの裏面側全体が映る合成画像を取得することができる。
【００４５】
画像処理部６１は、ウェハＷの合成画像を生成すると、表面回折検査の場合と同様に、生成したウェハＷの画像データとデータベース（図示せず）に記憶された（裏面回折検査における）良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハＷにおける異常（欠陥）の有無の検査またはパターンの評価をする（Ｓ２０）。そして、画像処理部６１による裏面回折検査の結果およびそのときのウェハＷの画像が表示部６２で出力表示されるとともに、出力部６３により外部コンピュータ等へ出力される。なお、裏面回折検査においても、表面回折検査と同様に、照明波長を変えることにより、ウェハＷにおいて照明光が到達する深さを変えた複数の条件で検査を行い、各照明波長における検査結果を組み合わせることで、ウェハＷにおける異常（欠陥）の種類を判別することが可能である。ただし、裏面研削により薄くされたウェハ（例えば１００μｍ厚）以外では、穴の上部と底部の判別は難しい。上述の例のように、ウェハの厚さが７２５μｍであって、穴の深さが２０μｍである場合には、ウェハ裏面から穴の開口付近までの距離が７２５μｍであるのに対して、ウェハ裏面から穴底までの距離が７０５μｍとなり、その差が、２０μｍ程度となってしまうからである。その場合、より精密な波長コントロール（例えば±１μｍの精度）を行うことにより、検査が可能となる。
【００４６】
このように、第１実施形態によれば、ウェハＷに対するウェハホルダ１０の保持位置を変える第１〜第８アーム駆動部１３ａ〜１３ｈ（保持位置変更部）が設けられるため、ウェハホルダ１０の保持位置を変えたウェハＷの画像を取得することができ、ウェハＷの裏面側全体に亘る裏面回折検査が可能になる。一方、ウェハＷのエッジ部を挟持してウェハを保持する所謂エッジグリップにより保持することにより、略ウェハ全体の裏面回折検査を行うことは可能であるが、この方法ではウェハＷをエッジ部だけで保持しているためウェハＷの自重による「たわみ」が生ずるために回折検査の精度が悪化してしまう。第１実施形態によれば、前述のように第１アーム部群と第２アーム部群のアーム部が、それぞれ４５度間隔で配置されており、第１保持状態、第２保持状態のいずれにおいても、ウェハＷを４カ所を外周部から中心に向かって保持しているため、エッジグリップの場合のようなウェハＷの自重による「たわみ」が生じない。そのため、ウェハ面内における照明角度および受光角度の均一性が低下することなく、ウェハＷに対し浸透性を有する照明光を用いた精度の高い裏面回折検査が可能になる。また、ウェハホルダ１０の保持位置を変える際にウェハＷを回転させないため、第２照明部４０および第２検出部５０に対するパターンＡの繰り返し方向（姿勢）を一定に保つことができ、ウェハホルダ１０の保持位置に拘わらず同じ条件での回折光を検出して精度の高い裏面回折検査（ウェハＷの検査または評価）を行うことが可能である。
【００４７】
また、画像処理部６１は、第１保持状態および第２保持状態（すなわち、複数の基板保持条件）においてそれぞれ第２撮像部５５から入力された画像信号のうち、ウェハＷにおいて各アーム部に保持される部分を除いた非保持部分の画像信号に基づいて、ウェハＷにおける非保持部分の異常（欠陥）の有無を検査するため、ウェハＷの裏面側全体に亘る裏面回折検査をより確実に行うことができる。
【００４８】
また、第１〜第８アーム部１２ａ〜１２ｈのうち、第１〜第８アーム駆動部１３ａ〜１３ｈにより吸着位置に変位させるアーム部を替えることで、ウェハＷの姿勢を変えることなくウェハＷに対するウェハホルダ１０の保持位置を変えるように構成されるため、ウェハＷの表面側（被吸着面と反対側の面）を吸着することなく保持位置を変えることができる。これにより、ウェハＷの表面側に損傷を与えることなく保持位置を変えることができる。
【００４９】
なお、上述の第１実施形態において、ウェハＷの表面回折検査および裏面回折検査に限らず、透過回折検査を行うことも可能である。ウェハＷの透過回折検査を行う場合、まず、所定の波長（例えば、１１００ｎｍの波長）を有する照明光が第１照明ユニット２１から第１照明側凹面鏡２５へ射出され、第１照明側凹面鏡２５で反射した照明光が平行光となって第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの表面全体に照射される。
【００５０】
このとき、第１照明ユニット２１から射出される照明光の波長に基づき、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷのチルト角（傾き角）を調整することにより、ウェハＷの繰り返しパターンＡで回折して照明光で照明された側とは反対側の裏面側に透過した回折光（以降、透過回折光と称する）を第２検出部５０で受光しウェハＷの像を形成することができる。なお、チルト機構１９によりウェハＷをチルト（傾動）させるとともに、不図示の回転装置によりウェハＷの表面を通る軸を中心に第２検出部５０全体を回転（傾動）させて、照明光の入射角および透過回折光の出射角（検出角度）を変化させることにより、所望の入射角での所望の特定次数の透過回折光を第２検出部５０に導くことができる。なお、チルト機構１９のチルト軸と第２検出部５０を回動させる回動軸は平行となっている。また、載置されるウェハＷに設けられている繰り返しパターンの繰り返し方向は、チルト機構１９のチルト軸および第２検出部５０を回動させる回動軸と略直交している。
【００５１】
ウェハＷの裏面側に透過した透過回折光は、第２受光側凹面鏡５１により集光されて第２撮像部５５の撮像面上に達し、第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像（回折光による像）が結像される。このとき、第２撮像部５５のイメージセンサは、撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を、制御部６０を介して画像処理部６１に出力する。
【００５２】
第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像を撮像すると、ウェハホルダ１０は、第１〜第８アーム駆動部１３ａ〜１３ｈの作動により、第２保持状態でウェハＷを吸着保持する。第１保持状態から第２保持状態への切り替えは、上述の第１実施形態の場合と同様にして行われる。
【００５３】
次に、第１保持状態でウェハＷが保持された場合と同じ波長の照明光が第１照明ユニット２１から第１照明側凹面鏡２５へ射出され、第１照明側凹面鏡２５で反射した照明光が平行光となって第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの表面全体に照射される。このとき、ウェハＷに対するウェハホルダ１０の保持位置（吸着位置に変位させるアーム部）が変わるだけで、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷのチルトの量（傾き角）は変わらないので、第１保持状態でウェハＷが保持された場合と同じ条件の透過回折光を第２検出部５０で受光しウェハＷの像を形成することができる。
【００５４】
ウェハＷの裏面側に透過した透過回折光は、第２受光側凹面鏡５１により集光されて第２撮像部５５の撮像面上に達し、第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像（回折光による像）が結像される。このとき、第２撮像部５５のイメージセンサは、撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を、制御部６０を介して画像処理部６１に出力する。
【００５５】
第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像を撮像すると、画像処理部６１は、上述の第１実施形態の場合と同様にして、ウェハＷの合成画像（デジタル画像）を生成し、ウェハＷにおける異常（欠陥）の有無の検査またはパターンの評価をする。そして、画像処理部６１による透過回折検査の結果およびそのときのウェハＷの画像が表示部６２で出力表示されるとともに、出力部６３により外部コンピュータ等へ出力される。これにより、各アーム部１２ａ〜１２ｈが映らずにウェハＷの裏面側全体が映る合成画像を取得することができ、裏面回折検査の場合と同様に、精度の高い透過回折検査が可能になる。なお、第２照明部４０によりウェハＷの裏面に照明光を照射し、ウェハＷの表面側に透過した透過回折光を第１検出部３０で検出するようにしてもよい。
【００５６】
また、上述の第１実施形態において、画像処理部６１は、第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷにおいて各アーム部に保持される部分（およびその近傍）を除いた非保持部分の画像信号と、第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷにおいて各アーム部に保持される部分（およびその近傍）を除いた非保持部分の画像信号とを合成して、ウェハＷの画像（デジタル画像）を生成し、ウェハＷにおける異常（欠陥）の有無を検査している。しかしながら、本教示はこれに限られるものではない。例えば、第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷにおける非保持部分の画像信号に基づいて、ウェハＷにおける非保持部分の異常（欠陥）の有無を検査するとともに、第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷにおける非保持部分の画像信号に基づいて、ウェハＷにおける非保持部分の異常（欠陥）の有無を検査し、２つの検査結果を合わせる（具体的には、異常と判断された検査結果の論理和（ＯＲ）をとる）ようにしてもよい。
【００５７】
また、上述の第１実施形態において、８つのアーム部１２ａ〜１２ｈが設けられているが、本教示はこれに限られるものではない。アーム部の数および形状は、第１保持状態のウェハホルダに保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域と、第２保持状態のウェハホルダに保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域とが重複しないように構成された２組のアーム部群であって、それぞれの組のアーム部群に含まれるアーム部でウェハＷを安定して真空吸着できるものであればよい。また、必ずしも２組のアーム部群によって２種類の保持状態を実現しなければならないわけではなく、３種類以上の保持状態を実現するように、３組以上のアーム部群が設けられていてもよい。この場合には、ウェハホルダに保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域が、全ての複数の保持状態において重複してしまうことが無いように、３組以上のアーム部群が構成されていればよい。なお、保持状態を３種類以上とする場合には、全ての複数の保持状態において重複してしまうことが無い限り、検査対象領域から除外される部分を重複させることもできる。なお、回折検査では、ウェハＷが保持された状態で歪んでいると回折画像に影響が出るので、各アーム部には、ウェハＷを歪ませずに保持するための平面度の精度が必要である。
【００５８】
また、上述の第１実施形態において、第１〜第８アーム駆動部１３ａ〜１３ｈはそれぞれ、第１〜第８アーム部１２ａ〜１２ｈを個別に、吸着位置と退避位置とに揺動変位させているが、これに限られるものではなく、検査に用いる光を遮らないように退避させる構成であれば任意の方式で移動（変位）させることができる。例えば、吸着位置と退避位置とにスライド移動させるようにしてもよい。スライド移動の場合、ウェハＷを傷つけないように、各アーム部をウェハＷから微小量だけ離してスライド移動させる構成であることが好ましい。なお、第１保持状態から第２保持状態への切り替えは検査時間に含まれるので、短時間で行うことができるように構成する。
【００５９】
また、上述の第１実施形態において、各アーム部１２ａ〜１２ｈにおけるウェハＷと接触する部分に、真空吸着のための溝（図示せず）が形成されているが、本教示はこれに限られるものではない。例えば、いわゆるピンチャック方式（後述の第３実施形態を参照）によりウェハＷの真空吸着を行うようにしてもよく、また、いわゆる静電チャックにより、静電気力を利用してウェハＷの吸着保持を行うようにしてもよい。
【００６０】
次に、検査装置の第２実施形態について図７〜図１０を参照しながら説明する。第２実施形態の検査装置は、ウェハホルダおよび保持位置変更部を除いて第１実施形態の検査装置１と同様の構成であり、各部に第１実施形態の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第２実施形態のウェハホルダ１１０は、図７（ａ）に示すように、円環状の枠部１１１と、ウェハＷを吸着保持する３つのアーム部１１２ａ〜１１２ｃとを有して構成され、各アーム部１１２ａ〜１１２ｃの吸着面（吸着部）における平面度の精度を確保するため、枠部１１１および各アーム部１１２ａ〜１１２ｃが一体的に形成される。枠部１１１は、ウェハＷよりも径が大きい円環状に形成され、チルト機構１３９（図１０を参照）により、詳細は後述する回転駆動部１３１とともにチルト可能に構成される。
【００６１】
３つのアーム部１１２ａ〜１１２ｃはそれぞれ、互いに枠部１１１の回転対称軸ＡＸ１を中心に回転対称な略扇形に形成され、枠部１１１の内周部に沿って等間隔に（１２０度間隔で）配設される。すなわち、３つのアーム部１１２ａ〜１１２ｃは、枠部１１１の内径側へ伸びるように配設されて、ウェハＷを枠部１１１に囲まれた領域で吸着保持するようになっている。また、枠部１１１の回転対称軸ＡＸ１近傍にある、３つのアーム部１１２ａ〜１１２ｃの先端部に囲まれた領域を開口領域Ｈ１と称する。本実施形態において、３つのアーム部１１２ａ〜１１２ｃをそれぞれ、図７（ａ）の右方から時計回りの順に、第１アーム部１１２ａ、第２アーム部１１２ｂ、第３アーム部１１２ｃと称することにする。
【００６２】
第１アーム部１１２ａの表面には、第１アーム部１１２ａの先端側から順に、ウェハＷを吸着するための内側吸着部１１３ａと、中間吸着部１１４ａと、外側吸着部１１５ａとが形成される。内側吸着部１１３ａは、図７（ｂ）に示すように、第１アーム部１１２ａの先端部近傍、すなわち枠部１１１の回転対称軸ＡＸ１寄りに設けられ、ウェハＷを吸着する際にウェハＷと接触する凸状の内側支持部１１６ａおよび外側支持部１１６ｂと、内側支持部１１６ａと外側支持部１１６ｂとの間に形成されてウェハＷから離れる（離間する）吸着溝１１７とを有して構成される。
【００６３】
内側支持部１１６ａは、楕円状に繋がって延びるように形成され、枠部１１１の周方向に沿って延在するように配置される。外側支持部１１６ｂは、内側支持部１１６ａの周囲を楕円状に囲んで延びるように形成され、枠部１１１の周方向に沿って延在するように配置される。吸着溝１１７は、内側支持部１１６ａと外側支持部１１６ｂとの間に楕円状に繋がって延びるように形成される。内側支持部１１６ａと外側支持部１１６ｂは同じ高さとなっている。そのため、ウェハＷが内側支持部１１６ａおよび外側支持部１１６ｂに支持された状態で、吸着溝１１７において、吸着溝１１７の両側に位置する支持部１１６ａ，１１６ｂとウェハＷとに囲まれた減圧空間が形成され、当該減圧空間から気体を吸引し減圧空間内の気圧を減圧することで、ウェハＷが内側吸着部１１３ａに吸着保持される。なお、内側支持部１１６ａおよび外側支持部１１６ｂがそれぞれ楕円状に形成されるため、内側支持部１１６ａと外側支持部１１６ｂとの間に形成される減圧空間は閉じている。
【００６４】
また、吸着溝１１７の底面には、減圧空間から気体を吸引するための吸引穴１１８が形成される。吸引穴１１８は、吸着溝１１７の底面から下方へ延びるように形成され、吸引穴１１８の下端部は、ウェハホルダ１１０（第１アーム部１１２ａ）の内部に形成された内部通路１１９に繋がっている（図１０を参照）。この内部通路１１９は、図１０に示すように、各アーム部１１２ａ〜１１２ｃから枠部１１１の外周部まで延びて開口するように形成され、枠部１１１の外周部を支持する回転支持部１３２に形成された溝部１３３および真空用通路１３４を介して不図示の真空源（例えば生産ラインの共用減圧ライン）に繋がっている。
【００６５】
中間吸着部１１４ａは、図７（ａ）に示すように、第１アーム部１１２ａの中間部、すなわち回転対称軸ＡＸ１と枠部１１１との中間に設けられ、詳細な図示を省略するが、内側吸着部１１３ａと同様に、内側支持部および外側支持部と、吸着溝等を有して構成される。外側吸着部１１５ａは、第１アーム部１１２ａの基端部寄り、すなわち枠部１１１の内周部寄りに設けられ、詳細な図示を省略するが、内側吸着部１１３ａと同様に、内側支持部および外側支持部と、吸着溝等を有して構成される。
【００６６】
第２アーム部１１２ｂの表面にも、第２アーム部１１２ｂの先端側から順に、ウェハＷを吸着するための内側吸着部１１３ｂと、中間吸着部１１４ｂと、外側吸着部１１５ｂとが形成される。第２アーム部１１２ｂの内側吸着部１１３ｂ、中間吸着部１１４ｂ、および外側吸着部１１５ｂは、第１アーム部１１２ａの内側吸着部１１３ａ、中間吸着部１１４ａ、および外側吸着部１１５ａと同様の構成であり、詳細な説明を省略する。
【００６７】
第３アーム部１１２ｃの表面にも、第３アーム部１１２ｃの先端側から順に、ウェハＷを吸着するための内側吸着部１１３ｃと、中間吸着部１１４ｃと、外側吸着部１１５ｃとが形成される。第３アーム部１１２ｃの内側吸着部１１３ｃ、中間吸着部１１４ｃ、および外側吸着部１１５ｃは、第１アーム部１１２ａの内側吸着部１１３ａ、中間吸着部１１４ａ、および外側吸着部１１５ａと同様の構成であり、詳細な説明を省略する。
【００６８】
内側吸着部１１３ａ〜１１３ｃと、中間吸着部１１４ａ〜１１４ｃと、外側吸着部１１５ａ〜１１５ｃはそれぞれ、枠部１１１の回転対称軸ＡＸ１を中心とした同心円状に形成される。なお、各吸着部に形成される吸着溝の幅は、真空吸着によるウェハＷの局所的な歪が検査画像に影響を及ぼさない程度の小さな幅に設定される。このように、各吸着部は、真空吸着によるウェハＷの局所的な歪が検査画像に影響を及ぼさないように構成される。
【００６９】
また、図７（ａ）に示すように、略扇形に形成された第１〜第３アーム部１１２ａ〜１１２ｃの開き角（枠部１１１の回転対称軸ＡＸ１を中心とした角度範囲）αは、（円周３６０度を６で割った）６０度未満であることが好ましい。これにより、第１〜第３アーム部１１２ａ〜１１２ｃの周方向の幅がそれぞれ当該アーム部１１２ａ〜１１２ｃ同士の間隙部よりも小さくなるため、保持位置変更部１２０（図１０を参照）を用いて、ウェハＷにおいて各アーム部１１２ａ〜１１２ｃに吸着保持されていた部分と重複しない位置に、ウェハホルダ１１０を枠部１１１の回転対称軸ＡＸ１中心に回転（例えば、６０度だけ回転）させることができる。ただし、第１〜第３アーム部１１２ａ〜１１２ｃには、ウェハＷの自重による「たわみ」が生じることなくウェハＷを保持できるだけの大きさ（開き角α）が必要である。
【００７０】
保持位置変更部１２０は、図１０に示すように、ウェハＷを枠部１１１の内径側において保持可能な仮保持部１２１と、仮保持部１２１を変位させる仮保持部駆動部１２５と、ウェハホルダ１１０を枠部１１１の回転対称軸ＡＸ１中心に回転させる回転駆動部１３１とを有して構成される。仮保持部１２１は、ウェハＷを吸着保持するステージ１２２と、ステージ１２２を支持する支持シャフト１２３と、支持シャフト１２３を支持する昇降ベース１２４とを有して構成される。なお、図１０では紙面に平行な面内における上下方向、左右方向をそれぞれＺ軸、Ｙ軸と定義し、紙面に垂直な方向をＸ軸と定義している。
【００７１】
ステージ１２２は、ウェハホルダ１１０の開口部Ｈ１を通過可能な円板状に形成され、ウェハホルダ１１０の吸着部と同様に、支持部や吸着溝等を有してウェハＷを吸着可能に構成される。支持シャフト１２３は、ウェハホルダ１１０の開口部Ｈ１に挿通させることが可能な上下に伸びる棒状に形成され、上端部がステージ１２２の下端部に連結されるとともに、下端部が昇降ベース１２４の上端部に連結される。昇降ベース１２４は、略水平に伸びる板状に形成され、仮保持部駆動部１２５に設けられたボールねじ部１２８ａのナット１２８ｂ（昇降部１２６に設けられた不図示の直動ガイドとボールねじ部１２８ａに係合しボールねじ１２８ａの回動によりＺ軸方向に移動可能）に連結される。これにより、仮保持部１２１が仮保持部駆動部１２５と連結される。
【００７２】
仮保持部駆動部１２５は、仮保持部１２１を上下移動（昇降）させる昇降部１２６と、昇降部１２６とともに仮保持部１２１を水平移動（Ｙ軸方向に移動）させる水平移動部１２９とを有して構成される。昇降部１２６は、昇降用モータ１２７と、昇降用モータ１２７の回転力を受けて昇降ベース１２４を上下に移動させるボールねじ部１２８ａとナット１２８ｂとを有し、昇降ベース１２４および支持シャフト１２３とともにステージ１２２を上下移動（昇降）可能に構成される。水平移動部１２９は、詳細な図示を省略するが、水平移動用モータやボールねじ等を有し、昇降部１２６および仮保持部１２１を略水平方向にスライド移動可能に構成される。
【００７３】
そして、水平移動部１２９は、昇降部１２６によりウェハホルダ１１０の下方まで下降した仮保持部１２１を、ウェハホルダ１１０の枠部１１１の外径側に位置する待機位置（図１０の実線を参照）と、ウェハホルダ１１０の開口部Ｈ１の直下に位置する直下位置（図１０の一点鎖線を参照）との間で、略水平方向にスライド移動させることができる。また、昇降部１２６は、水平移動部１２９により上述の直下位置までスライド移動した仮保持部１２１を、ウェハホルダ１１０の開口部Ｈ１に挿通させて、ウェハＷを各アーム部１１２ａ〜１１２ｃから上方に離して保持可能な仮保持位置（図１０の二点鎖線を参照）まで上昇させることができる。
【００７４】
回転駆動部１３１は、チルト機構１３９にチルト可能に取り付けられてウェハホルダ１１０を回転自在に支持する回転支持部１３２と、回転支持部１３２に取り付けられてウェハホルダ１１０を回転駆動するダイレクトドライブモータ１３６とを有して構成される。回転支持部１３２は、ウェハホルダ１１０の周囲を囲む円環状に形成され、回転支持部１３２の内周部に取り付けられたベアリング１３５を介して、ウェハホルダ１１０の枠部１１１の外周部を回転自在に支持する。ダイレクトドライブモータ１３６は、回転支持部１３２および枠部１１１の形状に合わせた円環状に形成され、回転支持部１３２の下端部に取り付けられて枠部１１１を回転駆動する。これにより、ウェハホルダ１１０の枠部１１１が各アーム部１１２ａ〜１１２ｃとともに枠部１１１の回転対称軸ＡＸ１を中心に回転可能となる。
【００７５】
回転支持部１３２の内周部には、枠部１１１の内部通路１１９と連通するように溝部１３３が形成され、この溝部１３３に繋がって回転支持部１３２の内部に真空用通路１３４が形成されている。真空用通路１３４は、回転支持部１３２の溝部１３３から外周部まで延びて開口するように形成され、真空用通路１３４の開口部に不図示の真空源と繋がる配管等が接続される。ベアリング１３５は、不図示のシール部材を有して構成されており、回転支持部１３２の内周部の上下端部に取り付けられて、枠部１１１と溝部１３３とに囲まれた空間内に外部から気体が流入するのを防止している。
【００７６】
第２実施形態の検査装置を用いたウェハＷの検査・評価方法について説明する。なお予め、不図示の搬送装置により、検査対象となるウェハＷを表面（検査対象が設けられている面）が上方を向くようにウェハホルダ１１０の上方に搬送しておく。また、搬送の途中で、不図示のアライメント機構によりウェハＷのパターンもしくは外縁部に設けられた基準マーク（ノッチやオリエンテーションフラット等）を基準としてウェハＷのアライメントが行われ、ウェハＷをウェハホルダ１１０上の所定の位置（枠部１１１に囲まれた領域と重なる位置）に所定の方向で載置することができる。
【００７７】
不図示の搬送装置により搬送されたウェハＷをウェハホルダ１１０上に載置するには、保持位置変更部１２０（仮保持部駆動部１２５）の作動により、仮保持部１２１を略水平に保持されたウェハホルダ１１０の開口部Ｈ１へ挿通させて、前述の仮保持位置まで上昇させておき、一旦、不図示の搬送装置により仮保持部１２１のステージ１２２上にウェハＷを載置する。載置後、ウェハＷはステージ１２２に吸着保持される。次に、仮保持部駆動部１２５の昇降部１２６により、仮保持部１２１のステージ１２２上に吸着保持されたウェハＷを当該仮保持部１２１とともにウェハホルダ１１０上まで下降させ、仮保持部１２１によるウェハＷの裏面の吸着を解除すると同時に、ウェハホルダ１１０によるウェハＷの裏面の吸着を行う。なお、仮保持部１２１によるウェハＷの裏面の吸着の解除と、ウェハホルダ１１０によるウェハＷの吸着を（ほぼ）同時に行わなければならないわけではなく、ウェハＷをウェハホルダ１１０に接触する直前まで降下させたところで仮保持部１２１によるウェハＷの裏面の吸着を解除した後に緩やかにウェハＷを降下させ、ウェハホルダ１１０とウェハＷが接触した後にウェハホルダ１１０によるウェハＷの裏面の吸着を行ってもよい。そして、仮保持部駆動部１２５の昇降部１２６により仮保持部１２１をウェハホルダ１１０の開口部Ｈ１から抜去させて前述の直下位置まで下降させるとともに、直下位置まで下降した仮保持部１２１を水平移動部１２９により前述の待機位置までスライド移動させる。
【００７８】
これにより、ウェハホルダ１１０上にウェハＷが保持されるとともに、チルト機構１３９によりウェハホルダ１１０を回転駆動部１３１とともにチルトさせることが可能になる。なおこのとき、ウェハホルダ１１０は、回転駆動部１３１の作動により、図８（ａ）および図９（ａ）に示すように第１〜第３アーム部１１２ａ〜１１２ｃを回転した状態（以降、便宜的に第１保持状態と称する）で、ウェハＷを吸着保持する。
【００７９】
第２実施形態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの表面回折検査は、第１実施形態の場合と同様にして行われる。なお、第２実施形態において、検査装置の各部（ウェハホルダ１１０、保持位置変更部１２０、チルト機構１３９、第１および第２照明ユニット２１，４１、第１および第２撮像部３５，５５等）は、制御部６０の指令を受けて駆動される。
【００８０】
一方、ウェハＷの裏面回折検査を行う場合、まず、調光部で設定された波長（例えば、１１００ｎｍの波長）を含む照明光が第２照明ユニット４１から第２照明側凹面鏡４５へ射出され、第２照明側凹面鏡４５で反射した照明光が平行光となって第１保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの裏面全体に照射される。このとき、第１実施形態の場合と同様に、ウェハＷの繰り返しパターンＡで発生した回折光を第２検出部５０で受光できるように設定（チルト）を行う。この状態で、ウェハＷの上のパターンの繰り返し方向が照明光の入射面と平行となり、回折光を第２検出部で受光できるチルト角の姿勢となっている。
【００８１】
ウェハＷの繰り返しパターンＡで発生して裏面側から射出（反射）された回折光は、第２受光側凹面鏡５１により集光されて第２撮像部５５の撮像面上に達し、第１保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの像（回折光による像）が結像される。このとき、第２撮像部５５のイメージセンサは、撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を、制御部６０を介して画像処理部６１に出力する。
【００８２】
第１保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの像を撮像すると、ウェハホルダ１１０は、保持位置変更部１２０の作動により、図８（ｂ）および図９（ｂ）に示すように、第１保持状態から回転対称軸ＡＸ１を中心に６０度だけ回転変位した状態（以降、便宜的に第２保持状態と称する）で、第１〜第３アーム部１１２ａ〜１１２ｃによりウェハＷを吸着保持する。このように、ウェハホルダ１１０を回転させることで、ウェハＷに対するウェハホルダ１１０の保持位置を（枠部１１１の回転対称軸ＡＸ１回りに６０度だけ回転した位置に）変えることができる。
【００８３】
ウェハＷに対するウェハホルダ１１０の保持位置を回転変位させるには、まず、チルト機構１３９の作動により、ウェハホルダ１１０を回転駆動部１３１とともに略水平となるようにチルトさせる。次に、保持位置変更部１２０の作動により、待機位置に位置する仮保持部１２１を水平移動部１２９により直下位置までスライド移動させるとともに、直下位置までスライド移動した仮保持部１２１を昇降部１２６によりウェハＷの裏面に接触するまで上昇させる。このとき、ウェハホルダ１１０によるウェハＷの裏面の吸着を解除すると同時に、仮保持部１２１によるウェハＷの裏面の吸着を行う。なお、ウェハホルダ１１０によるウェハＷの裏面の吸着を解除した後に、仮保持部１２１によるウェハＷの裏面の吸着を行うようにしてもよい。次に、ウェハＷを吸着保持した仮保持部１２１を昇降部１２６により仮保持位置まで上昇させて、各アーム部１１２ａ〜１１２ｃがウェハＷを保持することなく仮保持部１２１がウェハＷを保持した状態で、回転駆動部１３１のダイレクトドライブモータ１３６により枠部１１１を各アーム部１１２ａ〜１１２ｃとともに回転させる。このとき、ウェハホルダ１１０を枠部１１１の回転対称軸ＡＸ１を中心に６０度だけ回転させる。回転方向は時計回りでも反時計回りでよく、回転量は１８０度でも３００度でもよい。
【００８４】
仮保持部１２１がウェハＷを保持した状態で枠部１１１および各アーム部１１２ａ〜１１２ｃを回転させると、昇降部１２６により、仮保持部１２１のステージ１２２上に吸着保持されたウェハＷを当該仮保持部１２１とともにウェハホルダ１１０上まで下降させ、仮保持部１２１によるウェハＷの裏面の吸着を解除すると同時に、ウェハホルダ１１０によるウェハＷの裏面の吸着を行う。（なお、ウェハＷをウェハホルダ１１０に接触する直前まで降下させたところで仮保持部１２１によるウェハＷの裏面の吸着を解除した後に緩やかにウェハＷを降下させ、ウェハホルダ１１０とウェハＷが接触した後にウェハホルダ１１０によるウェハＷの裏面の吸着を行ってもよい。）次に、仮保持部１２１を昇降部１２６により直下位置まで下降させるとともに、直下位置まで下降した仮保持部１２１を水平移動部１２９により待機位置までスライド移動させる。そして、チルト機構１３９の作動により、第１保持状態でウェハＷが保持された場合と同じ（第１保持状態で第２検出部５０が回折光を受光したのと同じ）チルト角（傾き角）へ戻すようにウェハホルダ１１０をチルトさせる。この姿勢でウェハＷ上のパターンの繰り返し方向は照明光の入射面と平行となっている。
【００８５】
次に、第１保持状態でウェハＷが保持された場合と同じ波長の照明光が第２照明ユニット４１から第２照明側凹面鏡４５へ射出され、第２照明側凹面鏡４５で反射した照明光が平行光となって第２保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの裏面全体に照射される。このとき、ウェハＷに対するウェハホルダ１１０の保持位置（各アーム部１１２ａ〜１１２ｃの位置）が変わるだけで、ウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷのチルト角（傾き角）およびパターンの繰り返し方向と入射面の関係（平行）は変わらないので、第１保持状態でウェハＷが保持された場合と同じ条件の回折光を第２検出部５０で受光しウェハＷの像を形成することができる。
【００８６】
ウェハＷの繰り返しパターンＡで発生して裏面側から射出された回折光は、第２受光側凹面鏡５１により集光されて第２撮像部５５の撮像面上に達し、第２保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの像（回折光による像）が結像される。このとき、第２撮像部５５のイメージセンサは、撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を、制御部６０を介して画像処理部６１に出力する。
【００８７】
第２保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの像を撮像すると、画像処理部６１は、第１保持状態および第２保持状態においてそれぞれ第２撮像部５５から入力された画像信号に基づいて、ウェハＷの画像（デジタル画像）を生成する。このとき、第１保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの画像において、第１〜第３アーム部１１２ａ〜１１２ｃに吸着保持された部分およびその近傍は、これらのアームの影になるので検査対象領域から除外する。また、第２保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの画像において、第１〜第３アーム部１１２ａ〜１１２ｃに吸着保持された部分およびその近傍は、これらのアームの影になるので検査対象領域から除外する。なお、アームの影になる部分を考慮して各アーム部の開き角を設定することが望ましい。
【００８８】
そこで、第１保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷにおいて各アーム部１１２ａ〜１１２ｃに保持される部分（およびその近傍）を除いた非保持部分の画像信号と、第２保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷにおいて各アーム部１１２ａ〜１１２ｃに保持される部分（およびその近傍）を除いた非保持部分の画像信号とを合成して、ウェハＷの画像（デジタル画像）を生成する。なおこのとき、第１保持状態から第２保持状態への切り替えはウェハＷの姿勢を保ったまま行われているので、第１保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの画像と第２保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの画像とは、相対的な位置ずれは基本的に無いが、必要に応じて第１保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの非保持部分の画像と第２保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの非保持部分の画像との重複領域に存在するパターンを基準に位置合わせを行ってもよい。なお、合成にあたっては、一方の画像において保持部分（及びその近傍）に該当する部分は他方の非保持部分の画像を採用し、非保持部分の重複領域では、２つの画像の平均値を採用する。（なお、非保持部分の重複領域では、いずれか一方の画像のみを採用してもよい。）非保持部分の重複領域では、さらに２つの画像の重み付き平均値を採用してもよい。例えば、一方の画像の保持部分に近いところではその画像の重みを小さく（他方の重みを大きく）して、遠いところで重みを大きく（他方を小さく）するような緩やかな重みの変化をつければ、撮像ノイズなどに起因する２枚の画像の微妙な明るさの違いに基づく不自然な信号変化のないウェハＷの画像とすることができる。
【００８９】
これにより、第１保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域と、第２保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域とが重複しないように構成されるため、各アーム部１１２ａ〜１１２ｃが映らずにウェハＷの裏面側全体が映る合成画像を取得することができる。
【００９０】
画像処理部６１は、ウェハＷの合成画像を生成すると、第１実施形態の場合と同様に、生成したウェハＷの画像データとデータベース（図示せず）に記憶された（裏面回折検査における）良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハＷにおける異常（欠陥）の有無の検査またはパターンの評価をする。そして、画像処理部６１による裏面回折検査の結果およびそのときのウェハＷの画像が表示部６２で出力表示されるとともに、出力部６３により外部コンピュータ等へ出力される。なお、表面回折検査及び裏面回折検査において、照明波長を変えることにより、ウェハＷにおいて照明光が到達する深さを変えた複数の条件で検査や評価を行い、各照明波長における検査結果を組み合わせることで、第１実施形態の場合と同様に、ウェハＷにおける異常（欠陥）の種類を判別することができるのは、第１実施形態と同様である。
【００９１】
このように、第２実施形態によれば、ウェハＷに対するウェハホルダ１１０の保持位置を変える保持位置変更部１２０が設けられるため、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
また、第１〜第３アーム部１１２ａ〜１１２ｃがウェハＷを保持することなく仮保持部１２１がウェハＷを保持した状態で、回転駆動部１３１が枠部１１１および第１〜第３アーム部１１２ａ〜１１２ｃを一体的に回転させることにより、ウェハＷに対するウェハホルダ１１０の保持位置を変えるように構成されるため、ウェハＷの表面側（被吸着面と反対側の面）を吸着することなく保持位置を変えることができる。これにより、ウェハＷの表面側に損傷を与えることなく保持位置を変えることができる。なお、このような構成によっても、ウェハホルダ１１０の保持位置を変える際にウェハＷを回転させないため、第２照明部４０および第２検出部５０に対するパターンＡの繰り返し方向を一定に保つことができ、ウェハホルダ１１０の保持位置に拘わらず同じ条件での回折光を検出して精度の高い裏面回折検査（ウェハＷの検査または評価）を行うことが可能である。
【００９３】
また、仮保持部１２１がウェハホルダ１１０の開口部Ｈ１に挿通された仮保持位置でウェハＷを保持した状態で、回転駆動部１３１が枠部１１１および第１〜第３アーム部１１２ａ〜１１２ｃを一体的に回転させる構成であるため、仮保持部１２１によるウェハＷの保持を容易に行うことができる。
【００９４】
なお、上述の第２実施形態において、３つのアーム部１１２ａ〜１１２ｃが設けられているが、これに限られるものではなく、例えば４つであってもよく、ウェハＷを安定して保持可能に複数設けられていればよい。なおこのとき、アーム部の数をｎとしたとき、略扇形のアーム部の開き角（中心角）が（１８０／ｎ）度未満であることが好ましい。これにより、各アーム部がそれぞれ当該アーム部同士の間隙部よりも小さくなるため、第１保持状態のウェハホルダに保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域と、第２保持状態のウェハホルダに保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域とが重複しないように、枠部および各アーム部を回転させることができる。そのため、最小限の２回の撮像を行うだけで、ウェハＷの裏面回折検査を短時間で行うことが可能になる。なお、薄ウェハ（厚さ１００μｍ）の場合は非常にたわみやすいので、アームの開き角が（１８０／ｎ）度以上にする必要がある、この場合は、その開き角度に応じて、例えば３回の撮像を行うなどすればよい。
【００９５】
また、上述の第２実施形態において、３つのアーム部１１２ａ〜１１２ｃが略扇形に形成されているが、これに限られるものではなく、例えば、長方形に形成されてもよく、ウェハＷを安定して保持可能な形状であればよい。
【００９６】
また、上述の第２実施形態において、ウェハＷの表面回折検査および裏面回折検査に限らず、透過回折検査を行うことも可能である。なお、第２実施形態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷの透過回折検査は、第１実施形態で述べた透過回折検査の場合と同様にして行われる。
【００９７】
また、上述の第２実施形態において、画像処理部６１は、第１保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷにおいて各アーム部１１２ａ〜１１２ｃに保持される部分（およびその近傍）を除いた非保持部分の画像信号と、第２保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷにおいて各アーム部１１２ａ〜１１２ｃに保持される部分（およびその近傍）を除いた非保持部分の画像信号とを合成して、ウェハＷの画像（デジタル画像）を生成し、ウェハＷにおける異常（欠陥）の有無を検査しているが、これに限られるものではない。例えば、第１保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷにおける非保持部分の画像信号に基づいて、ウェハＷにおける非保持部分の異常（欠陥）の有無を検査するとともに、第２保持状態のウェハホルダ１１０に保持されたウェハＷにおける非保持部分の画像信号に基づいて、ウェハＷにおける非保持部分の異常（欠陥）の有無を検査し、２つの検査結果を合わせる（具体的には、異常と判定された検査結果の論理和（ＯＲ）をとる）ようにしてもよい。
【００９８】
また、上述の第２実施形態において、仮保持部駆動部１２５の昇降部１２６および水平移動部１２９は、モータとボールねじを用いて構成されているが、本教示はこれに限られるものではなく、必要に応じて適宜別の構成を採用することができる。例えば、リニアモータを用いて構成されてもよい。
【００９９】
また、上述の第２実施形態において、水平移動部１２９を用いて、仮保持部１２１（および昇降部１２６）を待機位置と直下位置との間でスライド移動させているが、本教示はこれに限られるものではなく、スライド移動以外の移動方式を採用することができる。例えば、ターンテーブルを用いて、仮保持部１２１（および昇降部１２６）を待機位置と直下位置との間で回転移動させるようにしてもよい。
【０１００】
また、上述の第２実施形態において、ダイレクトドライブモータ１３６を用いてウェハホルダ１１０を回転させているが、本教示はこれに限られるものではなく、必要に応じて任意の回転機構を採用することができる。例えば、サーボモータを用いてウェハホルダ１１０を回転させるようにしてもよい。
【０１０１】
また、上述の第２実施形態において、真空吸着を利用してウェハＷの吸着保持を行っているが、本教示はこれに限られるものではなく、いわゆる静電チャックにより、静電気力を利用してウェハＷの吸着保持を行うようにしてもよい。
【０１０２】
次に、検査装置の第３実施形態について図１１を参照しながら説明する。第３実施形態の検査装置は、ウェハホルダを除いて第２実施形態の検査装置と同様の構成であり、各部に第２実施形態の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第３実施形態のウェハホルダ１６０は、いわゆるピンチャック方式によりウェハＷの真空吸着を行うものであり、第２実施形態のウェハホルダ１１０と同様に、円環状の枠部１６１と、ウェハＷを吸着保持する３つのアーム部１６２ａ〜１６２ｃとを有して構成される。枠部１６１は、ウェハＷよりも径が大きい円環状に形成され、第２実施形態のウェハホルダ１１０と同様に、チルト機構１３９により回転駆動部１３１とともにチルト可能に構成される。
【０１０３】
３つのアーム部１６２ａ〜１６２ｃはそれぞれ、互いに枠部１６１の回転対称軸ＡＸ２を中心に回転対称な略扇形に形成され、枠部１６１の内周部に沿って等間隔に（１２０度間隔で）配設される。すなわち、３つのアーム部１６２ａ〜１６２ｃは、枠部１６１の内径側へ伸びるように配設されて、ウェハＷを枠部１６１に囲まれた領域で吸着保持するようになっている。また、枠部１６１の回転対称軸ＡＸ２近傍にある、３つのアーム部１６２ａ〜１６２ｃの先端部に囲まれた領域を開口部Ｈ２と称し、第２実施形態のウェハホルダ１１０と同様に、仮保持部１２１が挿通可能に構成される。本実施形態において、３つのアーム部１６２ａ〜１６２ｃをそれぞれ、図１１（ａ）の右方から時計回りの順に、第１アーム部１６２ａ、第２アーム部１６２ｂ、第３アーム部１６２ｃと称することにする。
【０１０４】
第１アーム部１６２ａの表面には、ウェハＷを吸着保持する吸着部１６３ａが形成される。吸着部１６３ａは、第１アーム部１６２ａのほぼ表面全体に亘り形成され、図１１（ｂ）に示すように、ウェハＷを吸着する際にウェハＷを支持する複数の突起部１６６と、複数の突起部１６６を囲むように形成されてウェハＷを支持する外壁部１６７とを有して構成される。各突起部１６６は、円柱状または半球状に形成されている。しかしながら、本教示はこのような構成には限られず、必要に応じて突起部１６６の形状を任意の形状にしうる。なお、各突起部１６６と外壁部１６７の高さは同じになるように設計されており、これらの高さを精度よく揃えることで、各突起部１６６および外壁部１６７に支持されるウェハＷの平面度の精度を確保することができる。なお、各突起部１６６の配置間隔を小さくした方がウェハＷの平面度は高くなる。また、吸着部１６３ａが大きいほど吸着保持力が大きく安定する。そのため、回転対称軸ＡＸ２とウェハＷの中心を一致させて保持する時に、ウェハＷの周縁部付近と外壁部１６７とが当接するようになっている。
【０１０５】
ウェハＷが各突起部１６６および外壁部１６７に支持された状態で、外壁部１６７より内側の領域には、外壁部１６７および各突起部１６６とウェハＷとに囲まれた減圧空間が形成され、当該減圧空間から気体を吸引し減圧空間内の気圧を減圧することで、ウェハＷが吸着部１６３ａに吸着保持される。また、吸着部１６３ａにおける各突起部１６６同士の間の部分には、第２実施形態のウェハホルダ１１０と同様に、減圧空間から気体を吸引するための吸着穴１６８が形成される。
【０１０６】
第２アーム部１６２ｂおよび第３アーム部１６２ｃの表面にも、ウェハＷを吸着保持する吸着部１６３ｂ，１６３ｃがそれぞれ形成される。第２アーム部１６２ｂおよび第３アーム部１６２ｃの吸着部１６３ｂ，１６３ｃは、第１アーム部１６２ａの吸着部１６３ａと同様の構成であり、詳細な説明を省略する。また、第２実施形態のウェハホルダ１１０と同様に、略扇形に形成された第１〜第３アーム部１６２ａ〜１６２ｃの開き角（枠部１６１の回転対称軸ＡＸ２を中心とした角度範囲）βは、（３６０／６＝）６０度未満であることが好ましい。
【０１０７】
第３実施形態のウェハホルダ１６０を用いても、第２実施形態の場合と同様の検査（すなわち、ウェハＷの表面回折検査および裏面回折検査）を行うことができる。そのため、第３実施形態によれば、第２実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。また、第３実施形態のウェハホルダ１６０を用いて、透過回折検査を行うことも可能である。
【０１０８】
なお、上述の第３実施形態において、第２実施形態の場合と同様に、アーム部の数は４つであってもよく、ウェハＷを安定して保持可能に複数設けられていればよい。なおこのとき、アーム部の数をｎとしたとき、略扇形のアーム部の開き角（中心角）が（１８０／ｎ）度未満であることが好ましい。
【０１０９】
また、上述の第３実施形態において、第２実施形態の場合と同様に、アーム部が長方形に形成されてもよく、ウェハＷを安定して保持可能な形状であればよい。
【０１１０】
また、上述の第３実施形態において、第２実施形態の場合と同様に、第１保持状態のウェハホルダ１６０に保持されたウェハＷにおける非保持部分の画像信号に基づいて、ウェハＷにおける異常（欠陥）の有無を検査するとともに、第２保持状態のウェハホルダ１６０に保持されたウェハＷにおける非保持部分の画像信号に基づいて、ウェハＷにおける異常（欠陥）の有無を検査し、２つの検査結果を合わせるようにしてもよい。
【０１１１】
また、上述の第３実施形態において、第２実施形態の場合と同様に、サーボモータを用いてウェハホルダ１６０を回転させるようにしてもよい。
【０１１２】
次に、検査装置の第４実施形態について図１２を参照しながら説明する。第４実施形態の検査装置２０１は、第１実施形態と同様のウェハホルダ１０を備えており、ウェハホルダ１０については第１実施形態の場合と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。なお、第４実施形態においては、ウェハホルダ１０に設けられたチルト機構２１９により、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷを、ウェハＷの表面と平行な軸（Ｘ軸方向に延在する軸）を中心に回動（すなわち、照明光の入射面と垂直な軸回りに回動）させることができるようになっている。なお、図１２では紙面上下方向がＺ軸、紙面左右方向がＹ軸、紙面に垂直な方向がＸ軸となっている。
【０１１３】
検査装置２０１はさらに、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの表面もしくは裏面に照明光（検査光）を平行光として照射する照明部２２０と、照明光の照射を受けたときのウェハＷの表面もしくは裏面からの光を検出する検出部２３０と、装置の制御を行う制御部２６０と、画像処理を行う画像処理部２６１と、画像表示を行う表示部２６２と、画像処理部２６１の処理結果を外部コンピュータ等へ出力する出力部２６３を備えて構成される。照明部２２０は、照明光を射出する照明ユニット２２１と、照明ユニット２２１から射出された照明光をウェハＷの表面もしくは裏面に向けて反射させる照明側凹面鏡２２５とを有して構成される。照明ユニット２２１は、第１実施形態における第１照明ユニット２１と同様の構成であり、光源部２２２と、調光部２２３と、導光ファイバ２２４とを有している。
【０１１４】
そして、光源部２２２からの光は調光部２２３を通過し、所定の波長を有する所定の強度の照明光が導光ファイバ２２４から照明側凹面鏡２２５へ射出され発散光となる。導光ファイバ２２４から照明側凹面鏡２２５へ射出された照明光（発散光）は、導光ファイバ２２４の射出部が照明側凹面鏡２２５の焦点面に配置されているため、照明側凹面鏡２２５により平行な（テレセントリックな）光となってウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの表面もしくは裏面全体に照射される。なお、ウェハＷに対する照明光の入射角と射出角は、ウェハホルダ１０を回動させてウェハＷの載置角度を変化させることにより調整可能である。
【０１１５】
ウェハＷからの射出光（回折光や正反射光等）は検出部２３０に検出される。検出部２３０は、ウェハホルダ１０の上方に対向して配設された受光側凹面鏡２３１と撮像部２３５を主体に構成され、受光側凹面鏡２３１により集光された射出光が撮像部２３５の撮像面上に達し、ウェハＷの像が結像される。撮像部２３５は、図示しない対物レンズやイメージセンサ等から構成され、イメージセンサの撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号（検出信号）を生成し、生成した画像信号を、制御部２６０を介して画像処理部２６１に出力する。
【０１１６】
制御部２６０は、ウェハホルダ１０およびチルト機構２１９、照明ユニット２２１、撮像部２３５等の作動をそれぞれ制御する。画像処理部２６１は、撮像部２３５から入力された画像信号に基づいて、ウェハＷの画像（デジタル画像）を生成する。画像処理部２６１と電気的に接続されたデータベース（図示せず）には、良品ウェハの画像データが予め記憶されており、画像処理部２６１は、ウェハＷの画像を生成すると、生成したウェハＷの画像データとデータベースに記憶された良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハＷにおける異常（欠陥）の有無を検査する。なお、画像処理部２６１とデータベースとは必ずしも電気的に接続されていなくてもよく、有線（光回線も含む）又は無線で通信可能に接続されていればよい。そして、画像処理部２６１による検査結果およびそのときのウェハＷの画像が表示部２６２で出力表示される。
【０１１７】
以上のように構成される検査装置２０１を用いたウェハＷの検査・評価方法について説明する。なお予め、不図示の搬送装置により、検査対象となるウェハＷを表面（検査対象が設けられている面）が上方を向くようにウェハホルダ１０上に搬送しておく。また、搬送の途中で、第１実施形態の場合と同様にウェハＷのアライメントが行われ、ウェハＷをウェハホルダ１０上の所望の位置に所望の方向で載置することができる。このとき、ウェハホルダ１０は、第１実施形態の場合と同様に、第１保持状態でウェハＷを吸着保持する。
【０１１８】
第４実施形態におけるウェハＷの表面回折検査は、第１実施形態の場合と同様に行われる。なお、第４実施形態において、検査装置の各部（ウェハホルダ１０、第１〜第８アーム駆動部１３ａ〜１３ｈ、チルト機構２１９、照明ユニット２２１、撮像部２３５等）は、制御部２６０の指令を受けて駆動される。
【０１１９】
一方、ウェハＷの裏面回折検査を行う場合、検査対象となるウェハＷを表面が上方を向くようにウェハホルダ１０上に搬送した後、チルト機構２１９の作動により、ウェハＷの裏面が上方を向くようにウェハホルダ１０を回動させる。次に、制御部２６０の指令に基づいて所定の波長（例えば、１１００ｎｍの波長）を有する照明光が照明ユニット２２１から照明側凹面鏡２２５へ射出され、照明側凹面鏡２２５で反射した照明光が平行光となって第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの裏面全体に照射される。このとき、ウェハＷの裏面が上方を向いているため、表面回折検査の場合と同様にして、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷのチルト角（傾き角）を調整することにより、ウェハＷに浸透しパターンで回折して裏面側から射出された回折光を検出部２３０で受光し像を形成することができる。
【０１２０】
ウェハＷの繰り返しパターンＡで発生して裏面側から射出された回折光は、受光側凹面鏡２３１により集光されて撮像部２３５の撮像面上に達し、第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像（回折光による像）が結像される。このとき、撮像部２３５のイメージセンサは、撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を、制御部２６０を介して画像処理部２６１に出力する。
【０１２１】
第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像を撮像すると、ウェハホルダ１０は、第１〜第８アーム駆動部１３ａ〜１３ｈの作動により、第２保持状態でウェハＷを吸着保持する。第１保持状態から第２保持状態への切り替えは、ウェハＷの裏面が上方を向いたまま、第１実施形態の場合と同様にして行われる。第２保持状態となった時に不図示の真空センサにより吸着保持を確認した後に、第１保持状態で使用したアーム部の吸着保持を解除することで、ウェハＷの落下を防止することができる。なお、一旦ウェハＷを反転して表面を上とした状態で、第１保持状態から第２保持状態への切り替えを行っても良い。
【０１２２】
次に、第１保持状態でウェハＷが保持された場合と同じ波長の照明光が照明ユニット２２１から照明側凹面鏡２２５へ射出され、照明側凹面鏡２２５で反射した照明光が平行光となって第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの裏面全体に照射される。このとき、ウェハＷに対するウェハホルダ１０の保持位置（吸着位置に変位させるアーム部）が変わるだけで、ウェハホルダ１０に保持されたウェハＷのチルト角（傾き角）は変わらないので、第１保持状態でウェハＷが保持された場合と同じ条件の回折光を検出部２３０で受光しウェハＷの像を形成することができる。
【０１２３】
ウェハＷの繰り返しパターンＡで発生して裏面側から射出（反射）された回折光は、受光側凹面鏡２３１により集光されて撮像部２３５の撮像面上に達し、第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像（回折光による像）が結像される。このとき、撮像部２３５のイメージセンサは、撮像面上に形成されたウェハＷの像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を、制御部２６０を介して画像処理部２６１に出力する。
【０１２４】
第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷの像を撮像すると、画像処理部２６１は、第１保持状態および第２保持状態においてそれぞれ撮像部２３５から入力された画像信号に基づいて、第１実施形態の場合と同様に、ウェハＷの合成画像（デジタル画像）を生成して、ウェハＷにおける異常（欠陥）の有無の検査またはパターンの評価をする。そして、画像処理部２６１による裏面回折検査の結果およびそのときのウェハＷの画像が表示部２６２で出力表示されるとともに、出力部２６３により外部コンピュータ等へ出力される。なお、表面回折検査及び裏面回折検査において、照明波長を変えることにより、ウェハＷにおいて照明光が到達する深さを変えた複数の条件で検査や評価を行い、各照明波長における検査結果を組み合わせることで、第１実施形態の場合と同様に、ウェハＷにおける異常（欠陥）の種類を判別することができるは、第１実施形態と同様である。
【０１２５】
このように、第４実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。また、表面回折検査と裏面回折検査において、同じ照明部２２０および検出部２３０を用いることができるため、検査装置２０１を小型にすることができる。
【０１２６】
なお、上述の第４実施形態において、第１実施形態の場合と同様に、第１保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷにおける非保持部分の画像信号に基づいて、ウェハＷにおける非保持部分の異常（欠陥）の有無を検査するとともに、第２保持状態のウェハホルダ１０に保持されたウェハＷにおける非保持部分の画像信号に基づいて、ウェハＷにおける非保持部分の異常（欠陥）の有無を検査し、２つの検査結果を合わせるようにしてもよい。
【０１２７】
また、上述の第４実施形態において、第１実施形態の場合と同様に、アーム部の数および形状は、第１保持状態のウェハホルダに保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域と、第２保持状態のウェハホルダに保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域とが重複しないように構成された２組のアーム部群であって、それぞれの組のアーム部群に含まれるアーム部でウェハＷを安定して真空吸着できるものであればよい。また、必ずしも２組のアーム部群によって２種類の保持状態を実現しなければならないわけではなく、３種類以上の保持状態を実現するように、３組以上のアーム部群が設けられていてもよい。この場合には、ウェハホルダに保持されたウェハＷの画像において検査対象領域から除外される領域が、全ての複数の保持状態において重複してしまうことが無いように、３組以上のアーム部群が構成されていればよい。
【０１２８】
また、上述の第４実施形態において、第１実施形態の場合と同様に、アーム駆動部は、アーム部を吸着位置と退避位置とにスライド移動させる構成であってもよく、検査に用いる光を遮らないように退避させる構成であればよい。
【０１２９】
また、上述の第４実施形態において、第１実施形態の場合と同様に、いわゆるピンチャック方式によりウェハＷの真空吸着を行うようにしてもよく、また、いわゆる静電チャックにより、静電気力を利用してウェハＷの吸着保持を行うようにしてもよい。
【０１３０】
また、上述の第４実施形態において、第１実施形態と同様のウェハホルダ１０を備えているが、これに限られるものではなく、第２実施形態と同様のウェハホルダ１１０（および保持位置変更部１２０）を備えるようにしてもよく、第３実施形態と同様のウェハホルダ１６０（および保持位置変更部１２０）を備えるようにしてもよい。これにより、第２実施形態（もしくは第３実施形態）の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１３１】
なお、第２実施形態と同様のウェハホルダ１１０（もしくは、第３実施形態と同様のウェハホルダ１６０）を用いてウェハＷの裏面回折検査を行う場合、第２実施形態の場合と同様にして、検査対象となるウェハＷを表面が上方を向くようにウェハホルダ１１０上に搬送した後、チルト機構２１９の作動により、ウェハＷの裏面が上方を向くようにウェハホルダ１１０を回動させる。また、第１保持状態から第２保持状態への切り替えは、チルト機構２１９の作動により、ウェハＷの表面が上方を向いて略水平となるようにウェハホルダ１１０を回動させた後、第２実施形態の場合と同様にして行われる。
【０１３２】
なお、第４実施形態においては、ウェハホルダの上方に設けた照明部２２０及び撮像部２３０を用いてウェハＷの裏面回折検査を行うために、ウェハＷの表面が上を向くようにウェハホルダに保持した後、チルト機構を用いてウェハ裏面が上を向くようにウェハホルダ及びウェハを回転し、なおかつ同じチルト機構を用いて所定のピッチの回折光を撮像部２３０で受光するようにチルト角度を調整している。この構成は、装置構成を単純にして装置サイズを小さく出来るメリットがあるが、これに限定されるものではなく、ウェハ裏面が上を向くようにウェハホルダ及びウェハＷを回転する機構を、チルト機構と別に設けてもよい。
【０１３３】
また、上述の各実施形態において、照明部および検出部に凹面鏡を用いているが、これに限られるものではなく、レンズで置き換えることも可能である。また、上述の各実施形態では光源を内蔵しているが、これに限られるものではなく、外部で発生した光をファイバ等で取り込むようにしてもよい。
【０１３４】
また、上述の各実施形態において、パターンＡの一例としてホールパターンを例に挙げて説明を行ったが、検査対象はこれに限るものではなく、基板の表面から該表面と直交する方向に向かう深さを有するパターンであればよい。例えば、ホールパターンに限らず、ライン・アンド・スペースパターンであってもよい。また、上述の各実施形態では検査対象としてシリコンウェハに設けられたＴＳＶの検査を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、ガラス基板上に液晶回路が設けられた液晶基板にも適用可能である。
【０１３５】
また、上述の各実施形態において、表面回折検査はウェハＷの保持状態を変えずに１回の撮像で検査するとしている。しかし、表面回折検査においては、例えば波長１１００ｎｍの照明光を用いる場合は、透過率が高いためウェハホルダのアームなどに光が到達して反射しその反射光が画像に写りこんで検査のノイズとなってしまう可能性がある。そこで、裏面回折検査と同様に、第１保持状態、第２保持状態で検査して、両画像のアームなどが写りこんでいない部分を合成して、ウェハＷ全体の画像として、検査すればよい。この時、アームのない部分のウェハホルダを透過する光が、装置のカバーなどで反射して回りこみ画像に写り混む可能性がある。そのため、装置の、アームのない部分のウェハホルダを透過する光が当たる箇所には、ウェハホルダを透過した光を吸収する部材などを配置するのが好ましい。
【０１３６】
また、上述の各実施形態において、ウェハで反射又は回折した光のうち検査に用いない光が検査画像に写り込む可能性がある。例えば、ウェハＷで回折（０次を含む）した光が装置カバーなどで反射して回り込み、画像に写り込む可能性がある。そのため、装置内部表面に光を吸収する部材を配置することが望ましい。
【０１３７】
続いて、上述した検査装置によりウェハＷの検査が行われる半導体装置の製造方法について、図１３に示すフローチャートを参照しながら説明する。図１３のフローチャートは、３次元積層型の半導体装置におけるＴＳＶ形成プロセスを示している。このＴＳＶ形成プロセスにおいて、まず、ウェハ（ベアウェハなど）の表面にレジストを塗布する（ステップＳ１０１）。このレジスト塗布工程では、レジスト塗布装置（図示せず）を用いて、例えば、ウェハを回転支持台に真空チャック等で固定し、ノズルから液状のフォトレジストをウェハの表面に滴下した後、ウェハを高速回転させて薄いレジスト膜を形成する。
【０１３８】
次に、レジストが塗布されたウェハの表面に、所定のパターン（ホールパターン）を投影露光する（ステップＳ１０２）。この露光工程では、露光装置を用いて、例えば、所定のパターンが形成されたフォトマスクを通して、所定波長の光線（例えば、紫外線などのエネルギー線）をウェハ表面のレジストに照射し、マスクパターンをウェハ表面に転写する。
【０１３９】
次に、現像を行う（ステップＳ１０３）。この現像工程では、現像装置（図示せず）を用いて、例えば、露光部のレジストを現像液で溶かし、未露光部のレジストパターンを残す処理を行う。これにより、ウェハ表面のレジストにホールパターンが形成されることになる。
【０１４０】
次に、レジストパターン（ホールパターン）が形成されたウェハの表面検査を行う（ステップＳ１０４）。現像後の検査工程では、表面検査装置（図示せず）を用いて、例えば、ウェハの表面全体に照明光を照射して、レジストパターンで生じた回折光によるウェハの像を撮像し、撮像したウェハの画像からレジストパターン等の異常の有無を検査する。この検査工程において、レジストパターンの良否を判定し、不良の場合はレジストを剥離してレジスト塗布工程からやり直すアクション、すなわちリワークを行うか否かの判断を行う。リワークが必要な異常（欠陥）が検出された場合、レジストを剥離し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３までの工程をやり直す。なお、表面検査装置による検査結果は、レジスト塗布装置、露光装置、および現像装置にそれぞれフィードバックされる。
【０１４１】
現像後の検査工程で異常が無いことを確認すると、エッチングを行う（ステップＳ１０６）。このエッチング工程では、エッチング装置（図示せず）を用いて、例えば、残っているレジストをマスクにして、下地のベアウェハのシリコンの部分をエッチングし、ＴＳＶ形成用の穴を形成する。これにより、ウェハＷの表面にＴＳＶ用ホールパターンが形成される。
【０１４２】
次に、エッチングによりパターンＡが形成されたウェハＷの検査を行う（ステップＳ１０７）。エッチング後の検査工程は、上述したいずれかの実施形態に係る検査装置を用いて行われる。この検査工程において、異常が検出された場合、判別された異常の深さを含む異常の種類及び異常の程度に応じて、露光装置の露光条件（変形照明条件・フォーカスオフセット条件等）やエッチング装置のどのパラメータを調整するのか、そのウェハＷを廃棄するかどうか、もしくは、そのウェハＷを割って断面観察するなどの詳細な解析が必要かどうか、が判断される。エッチング後のウェハＷに重大かつ広範囲な異常が発見された場合、リワークできないので、そのウェハＷは廃棄されるか、もしくは断面観察などの解析に回される（ステップＳ１０８）。
【０１４３】
エッチング後の検査工程で異常が無いことを確認すると、穴の側壁に絶縁膜（あるいはバリアメタル）を形成し（ステップＳ１０９）、絶縁膜を形成した穴の部分にＣｕを充填する（ステップＳ１１０）。これにより、ウェハ（ベアウェハ）に３次元実装用貫通電極が形成される。
【０１４４】
なお、ＴＳＶ形成プロセスにおけるエッチング工程では、アスペクト比（深さ／直径）が高い（例えば、１０〜２０となる）穴を形成しなければならないので、技術的に難易度が高く、フィードバックによる調整は重要である。このように、エッチング工程では、垂直に近い角度で深い穴を形成することが要求され、近年では、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）という方式が広く採用されている。エッチング後の検査の場合、エッチング装置に異常がないかを監視して、異常を検出したらエッチング装置を止めて調整するというフィードバック運用が主に行われる。エッチング装置を調整するためのパラメータとして、例えば、縦方向と横方向のエッチングレート比を制御するパラメータや、エッチング時間などの穴の深さを制御するパラメータ、ウェハ面内での均一性を制御するパラメータなどが考えられる。
【０１４５】
なお、現像後の検査工程が実施されていれば、レジスト塗布装置、露光装置、および現像装置の異常は基本的に現像後の検査工程で検出されるが、現像後の検査工程が実施されていない場合や、エッチングしてみて初めて分かるこれらの装置の問題が発見された場合には、各装置へのフィードバック（各装置の調整）が行われる。
【０１４６】
一方、エッチング後の検査工程における検査結果を、以降の工程にフィードフォワードすることも可能である。例えば、エッチング後の検査工程でウェハＷの一部チップが異常（不良）と判定された場合、その情報は、前述の検査装置からオンラインを通じてプロセスを管理するホストコンピュータ（図示せず）に伝えられて記憶され、以降のプロセスにおける検査・測定でその異常部分（チップ）を用いないなどの管理に使われたり、また最終的にデバイスが完成した段階で無駄な電気的テストを行わないことなどに活用される。また、エッチング後の検査工程における検査結果から、異常部分の面積が大きいときは、それに応じて絶縁膜形成やＣｕ充填のパラメータを調整して良品部分への影響を軽減する、などして用いることができる。
【０１４７】
本実施形態による半導体装置の製造方法によれば、エッチング後の検査工程が上述したいずれかの実施形態に係る検査装置を用いて行われるため、パターンＡの深さ方向の形状変化を検出することが可能となり、検査精度が向上することから、半導体装置の製造効率や性能の均一性を向上させることができる。
【０１４８】
なお、上述のＴＳＶ形成プロセスにおいて、ウェハ上に素子を形成する前の最初の段階でＴＳＶを形成しているが、本教示はこれに限られるものではなく、素子を形成してからＴＳＶを形成してもよく、素子形成の途中でＴＳＶを形成してもよい。なおこの場合、素子形成過程でイオンの打ち込みなどがされる結果、赤外線に対する透明度が低下するが、完全に不透明になるわけではないので、透明度の変化分を考慮して波長選択や照明光量の調整をすればよい。イオンの打ち込みなどにより素子を形成した部分が赤外線を全く透過しない状態になってしまった場合でも、裏面回折検査による穴形状の検査は可能である。また、このような方式の生産ラインであっても、ラインの条件出し及びＱＣ目的として、ベアウェハにＴＳＶを形成し検査を行うようにすれば、イオンの打ち込みによる透明度の低下に影響されない検査が可能である。
【０１４９】
上述の各実施形態の説明で、シリコンへの浸透性のある、可視光より波長の長い、概ね７００ｎｍ以上の波長を持つ光、例えば波長１１００ｎｍの光を「赤外光」と称したが、この付近の波長の光は「近赤外光」と呼ばれる場合がある。これら呼び方の違いは、上記各実施形態の効果や構成になんら影響を与えるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明は、半導体装置の製造において、エッチング後の検査工程で用いられる検査装置に適用することができる。これにより、検査装置の検査精度の向上させることができ、半導体装置の製造効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１５１】
１  検査装置（第１実施形態；評価装置）
１０  ウェハホルダ（保持部材）
１１  枠部
１２ａ  第１アーム部                    １２ｂ  第２アーム部
１２ｃ  第３アーム部                    １２ｄ  第４アーム部
１２ｅ  第５アーム部                    １２ｆ  第６アーム部
１２ｇ  第７アーム部                    １２ｈ  第８アーム部
１３ａ  第１アーム駆動部                １３ｂ  第２アーム駆動部
１３ｃ  第３アーム駆動部                １３ｄ  第４アーム駆動部
１３ｅ  第５アーム駆動部                １３ｆ  第６アーム駆動部
１３ｇ  第７アーム駆動部                １３ｈ  第８アーム駆動部
１９  チルト機構（調整部）
２０  第１照明部                        ３０  第１検出部
４０  第２照明部                        ５０  第２検出部
６０  制御部                            ６１  画像処理部（評価部または検査部）
６３  出力部
１１０  ウェハホルダ（第２実施形態）
１１１  枠部
１１２ａ  第１アーム部                  １１２ｂ  第２アーム部
１１２ｃ  第３アーム部
１２０  保持位置変更部
１２１  仮保持部                        １２５  仮保持部駆動部
１３１  回転駆動部                      １３９  チルト機構
１６０  ウェハホルダ（第３実施形態）
１６１  枠部
１６２ａ  第１アーム部                  １６２ｂ  第２アーム部
１６２ｃ  第３アーム部
２０１  検査装置（第４実施形態）
２２０  照明部                          ２３０  検出部
２６０  制御部                          ２６１  画像処理部（評価部または検査部）２６３  出力部
Ｗ  ウェハ
ＡＸ１，ＡＸ２  回転対称軸          Ｈ１，Ｈ２  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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