(57)【要約】    【課題】  パターンの超微細化に対応した高感度欠陥検査方法及びその装置並びに高感度欠陥検査システムを提供する。    【解決手段】  本発明は、試料を薬液洗浄してリンスする洗浄槽３３０と、試料１と光学系の対物レンズ３０の間を液体で満たす液浸手段を備えた欠陥検査装置２０と、前記試料を乾燥させる乾燥槽３０５とを備え、前記洗浄槽３３０から前記欠陥検査装置の液浸手段を経由して前記乾燥槽に戻すまで試料を液体で浸した状態で搬送する液浸搬送手段１５６、３４２を設けた欠陥検査システムである。【選択図】  図６
2005338027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の光学像をイメージセンサで検出して試料の欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
前記試料と前記光学像を形成する光学系の間を液浸することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
試料を照明して前記試料の像を結像する光学系と前記試料の像を検出するイメージセンサと前記イメージセンサで検出した画像を用いて欠陥を検出する画像処理部とを備え、少なくとも前記試料の像を検出する際、前記試料と前記光学系の対物レンズの間を液体で満たす液浸手段を設けたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項３】
試料を薬液洗浄してリンスする洗浄槽と、
試料を照明して前記試料の像を結像する光学系と前記試料の像を検出するイメージセンサと前記イメージセンサで検出した画像を用いて欠陥を検出する画像処理部と少なくとも前記試料の像を検出する際、前記試料と前記光学系の対物レンズの間を液体で満たす液浸手段とを備えた欠陥検査装置と、
前記試料を乾燥させる乾燥槽とを備え、
前記洗浄槽から前記欠陥検査装置の液浸手段を経由して前記乾燥槽に戻すまで前記試料を液体で浸した状態で搬送する液浸搬送手段を設けたことを特徴とする欠陥検査システム。
【請求項４】
前記液浸搬送手段としては、液体を満たしたコンベアで構成したことを特徴とする請求項３記載の欠陥検査システム。
【請求項５】
前記液浸搬送手段としては、液体を満たしたカートリッジ内に前記試料を収納し、該カートリッジを搬送するように構成したことを特徴とする請求項３記載の欠陥検査システム。
【請求項６】
試料を照明して前記試料の像を結像する光学系と、
前記試料の像を検出するイメージセンサと、
前記イメージセンサで検出した画像を用いて欠陥を検出する画像処理部と、
少なくとも前記試料の像を検出する際、液体を局所的に供給して排出して前記試料と前記光学系の対物レンズとの間を局所的に液浸させる局所的液浸手段と、
該局所的液浸手段で局所的に液浸させた試料を乾燥させる乾燥手段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項７】
前記局所的液浸手段において、前記試料の走査方向に応じて液体の供給側と液体の排出側を切り替えて構成することを特徴とする請求項６記載の欠陥検査装置。
【請求項８】
前記局所的液浸手段として、前記対物レンズの先端レンズの外周部分に、前記液体としてアルコール系液体を供給する供給窓とアルコール系液体を排出する排出窓とを設けて構成することを特徴とする請求項６記載の欠陥検査装置。
【請求項９】
前記乾燥手段として、温風窓から温風を噴射するように構成したことを特徴とする請求項６または７または８記載の欠陥検査装置。
【請求項１０】
前記局所的液浸手段として、前記対物レンズの先端レンズの外周部分のフランジ内に、前記液体として純水を供給する純水供給窓と純水を排出する純水排出窓とを設けて前記フランジ内を純水で局所的に液浸させるように構成し、
前記乾燥手段として、前記フランジの外周に試料に残された純水を蒸発させるアルコール系液体供給窓と、その外側に乾燥させる温風を噴射する温風窓とを設けて構成したことを特徴とする請求項６または７記載の欠陥検査装置。
【請求項１１】
前記試料を保持するチャックの外周部に前記試料の外周から漏れた液体を排出する排出手段を設けたことを特徴とする請求項６記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程やフラットパネルディスプレイの製造工程に代表される薄膜プロセスを経て基板上に形成された微小パターンの欠陥や異物欠陥などの検査や観察に用いる欠陥検査方法及び欠陥検査装置並びに欠陥検査システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の高集積化やフラットパネルディスプレイの高精細化に伴い、フォトリソグラフィ工程で形成されるパターンは微細化が進展している。製造工程においては、歩留まり向上を図るためパターン形成後にパターンの欠陥検査等を行っている。欠陥検査では光学系等によりパターンを画像として検出し、隣接するダイ（あるいはセル）の画像を比較して欠陥を抽出する。しかし、パターン寸法がサブ１００ｎｍの世代になると、光学系の解像度が不足し、パターン像を忠実に検出することが困難となる。このため、欠陥検査用光学系の分野では、解像度向上技術として、短波長化や高ＮＡ（Numerical Aperture)化及び偏光を利用した超解像検出技術として、特開２０００−１５５０９９号公報（特許文献１）が知られている。
【０００３】
また、リソグラフィ分野においても技術ノードの微細化に対応して、短波長化や高ＮＡ化が進展している。現在は、ＡｒＦレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた露光装置が実用化されており、さらなる短波長化を行う場合、光源はＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）が有力視されている。しかし、Ｆ２レーザ光による露光では、光学系の構成が複雑になるため装置コストが高くなる問題や、露光時の焦点深度が浅くなることによる露光マージンの低下の課題などがある。そこで、ＷＯ９９／４９５０４号公報（特許文献２）には、例えばＡｒＦレーザ光を露光光とした液浸露光技術により、解像度向上と露光マージンの低下を抑えた露光技術が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１５５０９９号公報
【０００５】
【特許文献２】ＷＯ９９／４９５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
背景技術に記載の偏光を利用した超解像検出技術では、特定の偏光を乾燥系対物レンズを介して試料に落射照明し、反射・回折した光を同じ対物レンズで捕捉して、試料の像をイメージセンサで検出するものである。反射・回折した光のうち、特定の偏光成分のみを用いて試料の像を検出することにより、試料の光学像を高コントラストに検出できる特徴を有していた。しかし、半導体ウェハに代表される薄膜プロセスを経た試料では、層間絶縁膜としてＳｉＯ２などの透明膜が形成されている。この透明膜は、ウェハ内に膜厚むらがある。この膜厚むらは、デバイスにとって致命性がないため検査上検出すべきではないが、乾燥系対物レンズでは透明膜での薄膜干渉の影響により、検出した像に明るさむらとなって現れる。例えば、隣接ダイの比較検査を行う場合、隣接ダイで透明膜の膜厚むらがあると検出画像の明るさに違いが生じるため欠陥として誤検出してしまう。この誤検出を防止するため、検査しきい値を大きくすると、検査全体の検査感度が低下してしまう課題がある。
【０００７】
また、欠陥検査ではエッチング後のパターンが検査対象となる機会が多い。このように欠陥検査においては、半導体プロセスに用いられるパターンの材質や段差は、多種多様であり、この点について十分考慮する必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、実行ＮＡを大きくして解像度を向上させ、サブ１００ｎｍ程度以下のパターンよりも超微細な欠陥の検査や観察を光学的に可能にした欠陥検査方法及びその装置並びに欠陥検査システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、光学系で拡大投影した試料の光学像をイメージセンサで検出し、試料の欠陥を検出する欠陥検査方法であって、対物レンズと試料の間を液で満たして、実効ＮＡ（Numerical Aperture）を大きくすることにより、光学系の解像度を向上させることにある。
【００１０】
さらに、本発明は、試料表面に透明な層間絶縁膜が形成されている場合においても、対物レンズと試料の間を層間絶縁膜に近い屈折率（理想的には、１．３〜１．７）の液体で浸すことにより、液体と絶縁膜界面での振幅分割が抑制され、薄膜干渉による明るさむらを低減できるように構成したことにある。
【００１１】
また、本発明は、試料上の微小なパターン段差などに付着した気泡を防止するため、対物レンズと試料の間に満たす液としてアルコール系を用いることにある。
【００１２】
また、本発明は、特に純水を用いた液浸検査の場合は、試料上への液残りによるウォータマークを防止するため、液浸による検査後乾燥させるまでは空気に触れさせないように構成したことにある。
【００１３】
また、本発明は、検査装置で検査した試料を純水中に浸したまま洗浄装置に搬送し、試料と純水と空気の３層界面ができないようにし、乾燥手段として洗浄装置の乾燥機能を用いることを特徴とする。
【００１４】
即ち、本発明は、試料を薬液洗浄してリンスする洗浄槽と、試料を照明して前記試料の像を結像する光学系と前記試料の像を検出するイメージセンサと前記イメージセンサで検出した画像を用いて欠陥を検出する画像処理部と少なくとも前記試料の像を検出する際、前記試料と前記光学系の対物レンズの間を液体で満たす液浸手段とを備えた欠陥検査装置と、前記試料を乾燥させる乾燥槽とを備え、前記洗浄槽から前記欠陥検査装置の液浸手段を経由して前記乾燥槽に戻すまで前記試料を液体で浸した状態で搬送する液浸搬送手段を設けたことを特徴とする欠陥検査システムである。
【００１５】
また、本発明は、前記液浸搬送手段としては、液体を満たしたコンベアで構成したことを特徴とする。また，本発明は、前記液浸搬送手段としては、液体を満たしたカートリッジ内に前記試料を収納し、該カートリッジを搬送するように構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、試料を照明して前記試料の像を結像する光学系と、前記試料の像を検出するイメージセンサと、前記イメージセンサで検出した画像を用いて欠陥を検出する画像処理部と、少なくとも前記試料の像を検出する際、液体を局所的に供給して排出して前記試料と前記光学系の対物レンズとの間を局所的に液浸させる局所的液浸手段と、該局所的液浸手段で局所的に液浸させた試料を乾燥させる乾燥手段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置である。
【００１７】
また、本発明は、前記局所的液浸手段として、前記対物レンズの先端レンズの外周部分に、前記液体としてＩＰＡ（アルコール系液体）を供給する供給窓とＩＰＡを排出する排出窓とを設けて構成することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記局所的液浸手段として、前記対物レンズの先端レンズの外周部分のフランジ内に、前記液体として純水を供給する純水供給窓と純水を排出する純水排出窓とを設けて前記フランジ内を純水で局所的に液浸させるように構成し、前記乾燥手段として、前記フランジの外周に試料に残された純水を蒸発させるアルコール系液体供給窓と、その外側に乾燥させる温風を噴射する温風窓とを設けて構成したことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、試料外周部の検査を行う場合、試料と対物レンズ間に保持した液滴が試料端面から側面に漏れ出る液滴を試料チャック側で吸い込み排出する排出手段を設け、試料裏面への液の流れ込みを防止することにある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、対物レンズと試料間を液浸することにより、（１）解像度向上が可能となり（液の屈折率ｎに比例して解像度が向上し）、（２）薄膜干渉による隣接ダイあるいは隣接セルの画像の明るさむらを抑制することが可能となるため検査しきい値を低減することが可能となり、それぞれ検査感度の向上に効果がある。
また、本発明によれば、液浸によるリスクである試料へのダメージを防止することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る液浸方式の欠陥検査についての実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
本発明に係る液浸技術の内全面液浸手法を半導体ウェハの光学式外観検査装置に適用した第１の実施の形態について図１を用いて説明する。検査対象となるウェハは、カセット８０に格納されており、ウェハ搬送ロボット８５で検査準備室９０に搬送され、ウェハのノッチ（あるいはオリエンテーションフラット）検出部９５に搭載される。このノッチ検出部９５でウェハの方位をプリアライメントする。このウェハを検査ステーション３に搬入する。この検査ステーション３では、ウェハ１がチャック２で固定されており、ウェハ１は液槽７に満たされた液体５の中に全面液浸されている。この液槽７は、液体供給・排出機構１０とパイプ１５により配管されており、ウェハ１のローディング後に液体５の供給、アンローディング前に液体５の排出を実施する。このチャック２及び液槽７は、Ｚ方向ステージ２００、θ（回転）方向ステージ２０５、Ｘ方向ステージ２１０、Ｙ方向ステージ２１５に搭載されている。これらのステージとウェハ１の像を形成する光学系２０は、石定盤２２０に搭載されている。
【００２３】
光学系２０の光源２２で発した照明光２４は、ビームスプリッタ４０で反射する。反射した照明光は、対物レンズ３０及び液体５を介してウェハ１を落射照明する。ウェハ１上を反射・回折した光は、再び液体５及び対物レンズ３０を介してビームスプリッタ４０に到達する。このビームスプリッタ４０を透過した光は、焦点検出光路４５と像検出光路４６を分岐するビームスプリッタ４１に入射し、ビームスプリッタ４１を透過した光がイメージセンサ４４上にウェハ１の像を形成する。このイメージセンサ４４は、短波長側に高い量子効率を有する裏面照射タイプのＣＣＤ（Charge Coupled Device）アレイを用いても良い。また、ビームスプリッタ４１を反射した光は、ウェハ１と対物レンズ３０の焦点のズレ量を検出する光であり、焦点検出用センサ４３に入射する。焦点検出方式の一例として、照明光路に配置したストライプパターン４７をウェハ１上に投影し、ウェハ１で反射したストライプパターン４７の像を焦点検出用センサ４３で検出する。このストライプパターン４７の像は、イメージセンサ４４で検出する視野と空間的に分離していることが望ましい。即ち、ストライプパターン４７の像は、ウェハ１上においてイメージセンサ４４で検出する視野の周囲に該視野を跨いで投影される。このストライプパターン４７の像のコントラストをメカニカルコントローラ部５８で算出し、デフォーカスが生じている場合は例えばＺステージ２００を駆動してフォーカシングする。これにより、イメージセンサ４４上に形成される光学像のフォーカスを合わせる。尚、液浸法による焦点検出方式は、ＴＴＬ方式で焦点検出することにより、液表面の形状不均一性や温度による焦点位置変動の影響を受けない高精度な焦点検出精度を得ることが可能となる。尚、焦点検出に用いる光は、イメージセンサ４４に結像する波長域と同等あるいは、対物レンズ３０で色収差補正された光が望ましい。
【００２４】
また、イメージセンサ４４で検出された画像は、Ａ／Ｄ変換回路５０にてデジタル画像に変換され、画像処理部５４に転送される。この画像処理部５４で、隣接するダイ（あるいはセル）の画像を比較し、欠陥を抽出する。イメージセンサ４４が、リニアイメージセンサタイプ（ＴＤＩ（Time Delay Integration）タイプを含む）の場合は、ウェハ１を定速走査させながら、画像を検出する。このステージ類の制御やウェハ搬送ロボット８５及び液体５の供給・排出機構１０等の制御は、メカニカルコントローラ５８で行われる。このメカニカルコントローラ５８は、装置全体を制御するオペレーティングコントローラ６０の指令により、機構系を制御する。また、画像処理部５４で検出した欠陥は、データサーバ６２に欠陥情報として格納される。格納される欠陥情報としては、欠陥座標、欠陥サイズ、欠陥分類情報などがある。この欠陥情報は、オペレーティングコントローラ６０で表示・検索が可能である。
【００２５】
なお、上記説明では、照明光学系として落射照明系（明視野照明方式）として説明したが、斜方照明系（オフアクシス照明系：暗視野照明方式）で構成してもよい。
【００２６】
次に、液浸検査による（１）解像度向上、（２）薄膜干渉の抑制効果について説明する。
【００２７】
（１）解像度向上効果
光学系の解像度Ｒを求める一般式として、（１）式が知られている。
【００２８】
Ｒ＝λ／（２ＮＡ）                    （１）
ここで、λは照明波長、ＮＡは対物レンズの開口数を示す。
【００２９】
ＮＡとは、対物レンズとウェハ間の屈折率ｎであり、次の（２）式で求まる。
【００３０】
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθ                      （２）
ここで、θはウェハ１上の１点で回折・散乱した光のうち、対物レンズ３０で捕捉できる角度範囲を示す。
【００３１】
通常の乾燥系対物レンズの場合は、対物レンズとウェハ間は空気であり、屈折率は１となる。これに対して、対物レンズとウェハ間を屈折率ｎが１よりも大きい液体で満たすことにより、実効ＮＡが大きくなる。
【００３２】
例えば、対物レンズ３０とウェハ１間を純水で満たした場合は、純水の屈折率が１．３５（波長３６５ｎｍの時）となるため、乾燥系対物レンズに対してＮＡが１．３５倍となり、解像度もこれに対応して１．３５倍向上する。
【００３３】
尚、液浸対物レンズ３０による高ＮＡ化の上限は、対物レンズ３０と液体５が接触する境界の全反射角が関係する。対物レンズ３０の先端部の硝材が石英であった場合、波長３６５ｎｍの屈折率ｎ１は１．４８となる。これに対して、液体５として純水を用いた場合、屈折率ｎは１．３５（波長３６５ｎｍの時）となる。ここでは、対物レンズ３０の先端部の石英の表面形状が、対向するウェハ１と平行であるとする。光源２２側から対物レンズ３０に光が入射した場合、先端部の石英を全反射する入射角は、石英の屈折率ｎ１と液体５（ここでは、純水）の屈折率ｎで求まる臨界角θc（次の（３）式）で定義される。
【００３４】
θc≧ｓｉｎ-1（ｎ１／ｎ）                        （３）
この臨界角θｃは、入射角６６°となる。この臨界角では、液体５側に透過する光がなくなる。実用的には、対物レンズ３０の先端部の石英から液体５側に透過する光が９０％以上（ランダム偏光の時）必要であり、この入射角（石英側から液体側への入射角）は５６°程度となる。この５６°はウェハ１上において、６５°の入射角となる。このため、液体５でのＮＡは０．９１に対応する（液体５中のＮＡ）。このＮＡ０．９１は、乾燥系対物レンズの場合に換算するとＮＡ１．２３である。従って、実用的には、乾燥系に換算時のＮＡ１．２３が上限値となる（波長３６５ｎｍの時）。この液浸対物レンズ３０による高ＮＡ化効果により、乾燥系対物レンズでは解像しない微細な欠陥を、液浸系対物レンズ３０では高コントラストな像として解像することが可能となり、欠陥検出感度を向上することが可能となる。
【００３５】
（２）薄膜干渉抑制効果
図２を用いて薄膜干渉抑制効果を示す。図２（ａ）に乾燥系対物レンズを用いた場合の比較例を示す。対物レンズ３０を介してウェハ１を照明する。ウェハ１は、下地層Ｓｉ（１ａ）の上に絶縁膜１ｂ（例えば、ＳｉＯ２）が膜付けされている。絶縁膜１ｂは、光学的には透明であり、照明光２４は絶縁膜１ｂの表層で反射した光４６ａと絶縁膜１ｂを透過する光に振幅分割される。絶縁膜１ｂを透過した光は、さらに下地層１ａで反射して空気と絶縁膜の界面を透過する光４６ｂと界面を反射する光に分割される。空気と絶縁膜１ａの界面を反射した光は、多重反射を繰返して空気中に抜けてくる光４６ｃ…が生じる。対物レンズにより形成される光学像は、空気中に抜けてきた光４６ａ、４６ｂ、４６ｃ…の干渉強度で決定する。これが薄膜干渉である。この薄膜干渉強度は、絶縁膜１ａの膜厚ｄの関数であるため、膜厚ｄが異なると光学像の明るさも異なってくる。この膜厚むらは、デバイスにとって致命性はないため、欠陥として検出するべきものではない。しかし、ダイ比較方式による欠陥検査を行う場合、隣接するダイ間で絶縁膜１ａの膜厚むらがあると、画像の明るさが異なってしまうため、欠陥として誤検出してしまう可能性が大きくなる。この誤検出を防ぐためには、欠陥検査しきい値を大きくする必要があるが、しきい値を大きくすると検査感度が低下してしまうことが発生する。
【００３６】
そこで、薄膜干渉を抑制し、検査感度を向上する手法が望まれていた。この手法を図２（ｂ）に示す。対物レンズ３０とウェハ１間を絶縁膜１ａに近い屈折率の液体で満たす（上記（１）の液浸と同じ方式）。この場合、照明光２４は、液体５を介して絶縁膜１ａを照明するが、液体５と絶縁膜１ａの屈折率が同じである場合は、液体５と絶縁膜１ａの界面で振幅分割が起こらず、全て絶縁膜１ａに入射する。絶縁膜１ａを透過した光は下地層１ｂで反射し、対物レンズ３０に捕捉される。このため、絶縁膜１ａの表層で振幅分割が起こらないため、薄膜干渉も生じない。これにより、絶縁膜１ａの膜厚むらに起因した画像の明るさむらを抑制することが可能となり、膜厚むらに起因した欠陥の誤検出を抑制することが可能となる。これにより、検査しきい値を低く設定することが可能となり、高感度検査を実現することが可能となる。尚、絶縁膜１ａがＳｉＯ２の場合は、屈折率１．４７［波長３６５ｎｍの時］であり、絶縁膜１ａによる薄膜干渉を抑制する液体５としては、絶縁膜１ａと同等の屈折率を有する液体が好ましい。但し、例えば屈折率１．３５の純水［波長３６５ｎｍの時］を液体５として用いた場合でも、乾燥系対物レンズを用いた場合に対して絶縁膜１ａの表層界面での屈折率差が小さくなるため、薄膜干渉を抑制する効果は十分ある。従って、空気よりも屈折率の大きい液体５（屈折率１以上の液体５）による液浸技術は、本発明の範囲内である。
【００３７】
以上、液浸による欠陥検査の効果を説明したが、液体５の選択方法としては、以下の３点を考慮する必要がある。
（ａ）解像度向上上の観点では屈折率が高い液体が好ましい
（ｂ）薄膜干渉向上の観点では絶縁膜１ａと同等の屈折率の液体が好ましい
（ｃ）ウェハ１に浸すため、液がデバイスの特性に影響を与えない液体が好ましい（破壊検査の場合は、この限りではない）。
【００３８】
液浸に用いる液体としては、純水やイソプロピルアルコール等のアルコール系液体及びフッ素系液体さらには油系液体並びにこれらの混合液などが考えられる。
【００３９】
また、本液浸検査に用いる照明光は、可視域から真空紫外域（例えば、波長７００〜１５０ｎｍ）の何れでも効果がある。光源としては、水銀ランプやキセノンランプなどの放電管やレーザー光源などがある。また、照明波長幅についても、広帯域波長（マルチスペクトルを含む）あるいは単一波長のいずれであっても良い。
【００４０】
なお、ステージ２００，２０５の側面に設けられた４は、対物レンズ３０の先端部を表面改質する（表面状態を活性化する）ためのＵＶ光照射部又は／及び対物レンズ３０の先端部の汚れを洗浄する対物レンズ洗浄槽を示す。対物レンズ３０の表面改質の目的は、レンズ表面への気泡の付着防止や液体５のスムーズな流れを作るためである。このため、レンズ表面やレンズ先端部のレンズホルダ部を予め表面改質をしておく。例えば、レンズ先端部を予め酸化チタン膜をコーティングし、親水性処理を施しておく。この処理は、時間と共に特性が変化するため、液槽７の周辺にＵＶ（Ultraviolet）光（紫外線）を照射するＵＶ光照射部４ａを設けておく。該構成により、ウェハ１がチャック２からアンローディングされているときに、ＵＶ光照射部４ａから対物レンズ３０の先端部にＵＶ光を照射することにより、光触媒効果により親水性を持続させることが可能となる。その結果、レンズ表面への気泡の付着を防止でき、しかもウェハ１と対物レンズ３０との間の液体５の流れをスムーズにして泡の巻き込み等も抑制でき、イメージセンサ４４で検出される対物レンズ３０で拡大投影した光学像に気泡像が形成されることなく、虚報欠陥を無くすことが可能となる。
【００４１】
また、ウェハ１をアンローディングしている間において、対物レンズ３０の先端部を洗浄効果のある液体（アルコール系液体や純水及びフッ素系液体など、また液浸の液体５でもよい。）が供給された対物レンズ洗浄槽４ｂに浸しておく。同時に、対物レンズ洗浄槽４ｂの底に設けられた透明窓を通してＵＶ光照射部４ａからのＵＶ光を対物レンズ３０の先端部に照射することにより、親水性も改善される。その結果、対物レンズ３０の先端部に汚れなどが付着するのを防止して光学像の像質の低下を防止することが可能となる。
【００４２】
以上は、特願２００３−３１３８９７号に記載されている内容である。
【００４３】
次に、本発明に係る第１の実施の形態において特徴とするところを説明する。
【００４４】
図３（ａ）に半導体ウェハパターンの洗浄から検査までの処理プロセスを示す。該処理プロセスでは、ウェハ１に形成されたパターンは、エッチングやＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)処理後、洗浄処理される。洗浄装置３００では、薬液洗浄（Ｓ３１）により汚染物質を除去したあと、純水などでリンスされる（Ｓ３２）。このあと、乾燥機能によりウェハ表面を乾燥させる（Ｓ３３）。この乾燥させた状態でウェハ１を検査装置２０に搬送する（Ｓ４１）。検査装置２０にて液浸検査した場合（Ｓ５１）、検査後はウォータマークを発生させないようにする必要がある、このためには、液槽７からウェハ１を引き上げる際に十分な乾燥処理が必要である。特に、ＬＳＩのトランジスタレイヤを検査対象としている場合、乾燥処理が不十分であるとウォータマークが発生しやすい。このため、検査装置２０にも乾燥機能を付加する必要がある。この場合、検査装置の装置コストが高くなる。
【００４５】
そこで、本発明の特徴とする液浸検査による装置コストを抑制する手段の第１の実施例４００について図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）には、第１の実施例である洗浄・乾燥機能と検査機能を融合したシステム４００による処理フローを示す。ウェハ１を薬液洗浄（Ｓ３１）した後、例えば純水でリンスする（Ｓ３２）。リンスの後、ウェハ１を水中に浸したまま検査ステーション２０に運び、液浸検査する（Ｓ５１）。この検査後に乾燥槽の乾燥機能にて乾燥処理を行う（Ｓ６１）。これにより、検査装置２０に乾燥機能を付加することなく液浸検査することが可能となる。これにより液浸検査による装置コストの高騰を抑えることができる。
【００４６】
次に、本発明の特徴とする液浸検査による装置コストを抑制する手段の第２の実施例４１０について図３（ｃ）を用いて説明する。図３（ｃ）には、第２の実施例である洗浄装置３００と検査装置２０の連携システム４１０について示す。洗浄装置３００で薬液洗浄を行い（Ｓ３１）、リンスする（Ｓ３２）。この後、ウェハを純水中に浸したまま（Ｓ７１）、検査装置２０に搬送する（Ｓ７２）。ここでは、純水パック（Ｓ７１）と呼ぶ。純水パックで搬送されたウェハは、検査ステーション２０の液槽７ｂに設置され、液浸検査する（Ｓ５１）。検査終了後、ウェハは再び純水パック（Ｓ７１）され、洗浄装置３００に搬送される（Ｓ７３）。この洗浄装置３００に搭載されている乾燥槽３０５の乾燥機能により、ウェハを乾燥する（Ｓ８１）。この連携システム４１０においては、ウェハ１ｂ〜１ｃは薬液洗浄から検査までの処理中、液中雰囲気にある。このため、ウェハは洗浄装置（洗浄槽３３０／乾燥槽３０５）３００によるＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ベーパー方式などによる乾燥処理が終了するまでは空気に触れることがない。このため、検査装置２０に乾燥機能を付加することなく、液浸検査によるウォータマークの発生を防止することが可能となる。
【００４７】
次に、第１の実施例である洗浄・検査処理の融合システム４００の装置構成について図４を用いて具体的に説明する。レジスト除去やＣＭＰ処理が終了してカセット８０に格納されているウェハは、搬送系８５で洗浄室３３０に搬入される。洗浄室３２５では、洗浄対象に応じた複数の液槽（洗浄槽）３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ（水洗槽も含む）があり、ウェハ１ｂに対して洗浄と水洗が行われる（ここでは、マルチバスの構成で示したが、ワンバスでも同様である。）。尚、洗浄液はタンク３３５ａより供給される。最後の純水リンスの後、液槽３３０ａのゲート３４０が開閉機構３４１により開く。このゲート３４０より、ウェハ１ｂは液浸搬送系（液浸搬送手段）（ウェハを水中５に浸したまま搬送する水のベルト等のコンベア）３４２でノッチ検出部９５に運ばれる。この液浸搬送系３４２にてノッチ検出部９５に搬送されたウェハは、ウェハのθ方向１２７の粗位置合わせが行われる。次に、ウェハは液浸搬送系３４２にて検査ステーション２０に運ばれる。このとき、ノッチ検出器９５側のゲート１３６と検査ステーション２０側のゲート１４６はそれぞれの開閉機構１３７、１４７によりオープン状態となっている。ウェハ１ｃが検査ステーション２０の液槽７ａに搬入後は、ゲート１３６と１４６はクローズされる。このように液槽７ａ内に搬入されたウェハ１ｃは、それぞれのステージＸ２１５、Ｙ２１０、θ２０５、Ｚ２００上に搭載されているため、対物レンズ３０との間を純水５で浸した状態で、ウェハ１ｃの表面は外観検査される。検査終了後は液浸搬送系３４２を通ってウェハ１ｃはアンロードされる。そして、アンロードされたウェハ１ａは洗浄室／乾燥室（乾燥槽で構成される。）３００に搬送され、例えば減圧・過熱ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ベーパー処理が行われて乾燥処理が行われる。加熱プレート３２０で乾燥チャンバ（乾燥槽）３０５内を所定温度に調節し、ＩＰＡ３１５の蒸気をチャンバ３０５内に送り込み、真空ポンプ３１０で減圧する。これにより、ほぼ大気に触れることなく、ウェハパターンに付着した水分を乾燥させることが可能となる。この乾燥処理後に、ウェハはカセット８０に格納される。
【００４８】
なお、乾燥槽３０５における乾燥手段としては、（１）減圧ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ベーパー処理、（２）ウェハスピン、（３）気体噴射などが考えられる。
【００４９】
また、液浸搬送系３４２には、ウェハ１に付着した気泡を除去する（ウェハ界面の泡抜き）手段（超音波振動源によるウェハ液中超音波振動、回転機構によるウェハ液中スピン、ノッチ検出部９５が設けられた検査準備室の圧力を減圧する減圧処理等が考えられる。）を設けてもよい。このように気泡除去手段を液浸搬送系３４２に設けることによって、実際検査する際、ウェハ１に気泡が付着するのを防止して虚報欠陥検出を防止することが可能となると共に、被検査対象であるウェハ１の表面にコンタクトホールが形成されている場合コンタクトホールの表面層において液体５の界面形状も均一な形状となり、その結果コンタクトホール部から均一な光学像が検出でき、虚報欠陥検出を防止することが可能となる。
【００５０】
次に、第２の実施例である洗浄装置と検査装置の連携システム４１０の装置構成を図５乃至図７を用いて具体的に説明する。図５は、第２の実施例の装置構成を示す概念図である。洗浄装置３００と検査装置２０間は液体（例えば純水）を満たした液体カートリッジ（液浸搬送手段）１５６の中にウェハ１ｂを入れておき、このカートリッジ１５６ごとウェハ１ｂを搬送する。図６は、第２の実施例の具体的装置構成を示す図である。レジスト除去やＣＭＰ処理が終了してカセット８０に格納されているウェハは、搬送系８５で洗浄室（洗浄槽）３３０に搬入される。洗浄室３３０では、洗浄対象に応じた複数の液槽３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ（水洗槽も含む）があり、洗浄と水洗が行われる（ここでは、マルチバスの構成で示したが、ワンバスでも同様である。）。尚、洗浄液はタンク３３５ａより供給される。最後の純水リンスの後、ウェハ１ｂは純水カートリッジ（純水パック）１５６に収納される。この純水カートリッジ（液浸搬送手段）１５６は、洗浄槽側のゲート３４０と搬送系３６０側のゲート３５０がそれぞれの開閉機構３４１、３５１によりオープンとなり、搬送室３６１に運び込まれる。純水カートリッジ１５６は、ノッチ検出器１１６のステーションに運び込まれ、θ回転ステージ１２６を回転させてウェハのノッチを検出してウェハのθ方向の粗位置合わせが行われる。ここで、プリアライメントされたウェハを収納した純水カートリッジ１５６は、検査ステーション２０に搬入され、ウェハ１ｃが純水５に浸した状態で純水カートリッジ１５６から液槽７ｂに移され、液槽７ｂのチャックに固定される。即ち、液槽７ｂはチャック２の機能を有することになる。この状態でウェハ１ｃを液浸検査し、検査終了後はウェハ１ｃを純水カートリッジ１５６に収納し、アンロードされる。アンロード時も純水カートリッジ１５６は純水で満たされており、乾燥槽３０５での乾燥機能によるウェハを乾燥するまではウェハは空気に触れないシステムで構成されることになる。なお、乾燥槽３０５では真空ポンプ３１０で減圧されているので、ウェハは殆ど空気に触れることはない。
【００５１】
次に、図７（ａ）には、リンス槽内にて洗浄室の液槽３３０ａ内にてウェハ１ｂを純水カートリッジ１５６に収納する機構を示す。ウェハ１ｂは、ベベル部をウェハ移動機構３８０に保持されている。純水５によるリンス後は、ウェハ１ｂを移動アーム３８１をスライドさせ、純水カートリッジ１５６のチャック１５９に吸着させる。チャック方式としては、静電チャックや機械的にウェハ１のベベル部を掴む方式がある。チャック１５９はバッテリ１５８、１６１の電源により駆動される。次に、ウェハ移動機構３８０が液槽３３０ａから退避し、図７（ｂ）に示すとおり、純水カートリッジ１５６はウェハ１が水平になるように回転される。この純水カートリッジ１５６を上下機構３９１で上昇させ、液面から浮上させる。純水カートリッジ１５６内の液５は、ゲート３７１の位置に応じて水位が調整される。水位が調整された純水カートリッジ１５６は、無線信号によりゲート３７１が上下機構３７２によりクローズされる。この図７（ｂ）の例では純水カートリッジ１５６の上方が閉ざされていない。このため、移動時の加速に伴う水面の波を考慮し、水面から純水カートリッジ１５６の上面までの高さを制御しておく必要がある。
【００５２】
以上説明したように、第１及び第２の実施例によれば、ウェハ１は、洗浄装置３００でのリンスされた後から、乾燥処理が終了するまでは空気に触れることがないため、検査装置２０に乾燥機能を付加することなく、液浸検査によるウォータマークの発生を防止することが可能となり、その結果ウォータマークによるデバイスへのダメージを防止することが可能となる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
本発明に係る液浸技術の内局所液浸手法を半導体ウェハの光学式外観検査装置に適用した第２の実施の形態について図８を用いて説明する。第２の実施の形態は、液浸手法として、図１で示したウェハを全面液浸手法と異なり、対物レンズ３０とウェハ１の間のみを液浸する局所液浸手法である。第２の実施の形態の基本構成は、図１に示す第１の実施の形態と同じである。異なる点は、検査ステーション３の内部のみである。例えば、イメージセンサ４４がリニアイメージセンサタイプであった場合、ウェハ１を定速移動させながら画像を取得する。液体５は、液体供給排出機構１０から特定の圧力で液体供給制御部１８１に送り込まれる。液体供給制御部１８１で流量や温度などを制御された液体は、ウェハ１が対物レンズ３０を通過する手前の配管１７０をたどってウェハ１上に供給される。ウェハ１に供給された液体５は、ウェハ１の移動（ここでは、図面上、左から右に移動）方向に沿って対物レンズの下を流れ、対物レンズ３０を通過した後、配管１７５ａをたどって液体排出制御部１７９に導かれ排出される。液体排出制御部１７９に排出された液体は、液体供給排出機構１０に流れ出る。これにより、ウェハ１が移動中であっても、ウェハ１と対物レンズ３０の間は常に水５で満たすことが可能となる。また、ウェハ１の移動方向が反対（ここでは、図面上、右から左に移動）方向になった場合は、配管１７０ａで液体５をウェハ１上に供給し、対物レンズの下を流れ、配管１７５で吸い取られる。従って、ウェハ１を移動させながら画像を取得する場合、対物レンズ３０に対して手前で液体５を供給し、対物レンズ３０を通過後に液体５を排出する機構とする。尚、液体の供給制御部１８１及び排出制御部１７９は、それぞれ特定の水圧で液体供給排出機構１０に配管されている。
【００５４】
第２の実施の形態における図１２で示した局所液浸方式の変形例を図９に示す。液体供給制御部１８１からの液体５は、２つの配管１７０と１７０ａに分岐されている。ウェハ１が矢印２１１の方向に定速移動しているとした場合、配管１７０の弁１７１が開放され、配管１７０ａの弁１７１ａが閉まっている。このため、ウェハ１への液体の供給は、配管１７０のみで行う。配管１７０を通してウェハ１上に供給された液体５は、対物レンズ３０とウェハ１の間を通過後、弁１７６ａが開放されている配管１７５ａを通じて液体排出制御部１７９に導かれる。このとき、配管１７０側の弁１７６は閉まっている。また、ウェハ１が矢印２１１と逆方向に移動している場合は、供給側の弁１７１ａが開放され弁１７１が閉まり、排出側の弁１７６が開放され弁１７６ａが閉まる。この弁の開閉制御を行うことにより、ウェハ１の移動方向が反転しても、対物レンズ３０とウェハ１の間を常に満たすことが可能となる。尚、液体供給制御部１８１は、液体供給量を調整するレギュレータ１８２と液体の酸素濃度調整器１８３及び液体の温度制御器１８４で構成されている。また、液体排出制御部１７９は、液体排出量を調整するレギュレータ１７７が搭載されている。
【００５５】
酸素濃度調整器（減圧による泡抜きの機能も含まれる。）１８３は、１）液体５によるウェハ１の酸化を防止、２）供給する液体に含まれるマイクロバブルの除去、等に必要であることが望ましい。また、液中の酸素濃度調整手段としては、ヘンリーの法則を利用した方式などが考えられる。また、液体５は温度が変わると屈折率も変化する。対物レンズ３０は液体の屈折率を特定の値として光学設計しているため、屈折率変動があると収差が大きくなる。このため、液体５の屈折率変動を抑えるために温度制御器が必要となる。この温度制御手段としては、ペルチェ効果を利用した方式などが考えられる。これら酸素濃度調整機能１８３と液体温度制御機能１８４は、図１で示したウェハ全面液浸方式においても、例えば液槽７ｂ、７ｃに液体を供給する系又はタンク３３５ａに備えておくことが望ましい。
【００５６】
特に、局所液浸法によるウェハ端の検査を行う場合には、ウェハの厚み分の段差が生じてしまうため、ウェハ端からチャック２の表面に液体が流れ出てしまう。このため、対物レンズ３０とウェハ１の間を液体で満たせなくなる。そこで、ウェハ１の外周部にウェハ１の厚みと同等な段差部材６を近接して設けることが必要となる。これにより、ウェハ１の外周部を対物レンズ３０の瞳を通して検査する場合においても、ウェハ１の外周部と段差部材６との間の間隙は少量であるため、対物レンズ３０とウェハ１との間を局所的に液体５で満たすことが可能となる。
【００５７】
図１０には、対物レンズ３０について、ウェハ１と対向する面の外観を示す。ガラス３１は照明する光やパターンで反射・回折した光が透過するウィンドである。液体供給排出口１８５は、ウィンド３１を中心として対称に配置されている。また、幅Ｙｄ，深さＺｄで形成された溝（間隙）３２は、供給した液を満たしたい領域である。ウェハ１に最も近接するのは面１８８であり、この面１８８とウェハ１の間隙がＷＤ（Working Distance ）となる。液はできる限りウェハ１上には残したくないため、溝以外（例えば、ウェハ１の進行方向と直交する水平面内の方向）に液が漏れ出るのを低減したい。このため、液で満たしたい溝の部分３２は親水性、溝以外の面１８８は撥水性の表面処理を行うことによりウェハ１上への液残り低減効果を期待できる。また、ＷＤ量の調整によっても液残りの低減を期待できる。望ましいＷＤ量としては、０．７ｍｍ程度以下（より好ましくは０．３ｍｍ程度以下となる。）である。また、次の（４）式には、供給する液と排出する液との関係を示す。液で満たすＺ寸法をＺｄ＋ＷＤ、液で満たすＹ寸法をＹｄ、ステージ走査速度をＶｓｔ、液供給量をＶｉｎ、液排出量をＶｏｕｔとした場合、液供給量Ｖｉｎは液排出量Ｖｏｕｔ以上の量とすべきである。この関係式を（４）式に示す。
【００５８】
Ｖｉｎ≧Ｖｏｕｔ＝（Ｚｄ＋ＷＤ）×Ｙｄ×Ｖｓｔ              （４）
以上説明したように、液を満たす溝（間隙）３２は、全周囲に壁１８８が形成されている。
【００５９】
図１０には対物レンズ３０のウェハ対向面の形状を示す。液５を満たす溝３２は、ステージ進行方向にも面１８８の段差が設けられている。この溝３２の形状の実施例を図１１に示す。（ａ）ではウィンド３１を中心として対称的にそれぞれ１つの液体供給排出口１８５が形成されている。これに対して、（ｂ）では液体供給排出口１８５がそれぞれ複数の穴で構成されている。（ｃ）ではウェハの２次元的な動きに対応させるため、ウェハ１に最も近接する段差面１８８を１８８ａとしてリング状に形成する。このリングの内側に液体供給口１８５ａが形成されており、液５を供給する。この内径部で液を供給すると、段差面１８８から液が溢れ出る。この溢れ出た液体を段差面１８８ａの外側に配置した複数の排出口１８５ｂで排出する。これにより、ウェハ１が面内で様々な方向に移動した場合でも段差面１８８ａの内側で液体を満たし、外側で排出することが可能な形状となる。これは、検出した欠陥の観察を行うとき等にも有効である。
【００６０】
以上は、特願２００３−３１３８９７号に記載されている内容である。
【００６１】
次に、本発明に係る第２の実施の形態において特徴とするところを説明する。
【００６２】
局所液浸検査を行う場合の対物レンズ周辺の構成を図１２乃至図１４を用いて説明する。
【００６３】
まず、対物レンズ周辺の第１の実施例について図１２を用いて説明する。図１２（ａ）は対物レンズ３０の先端レンズ３１の部分の機構を示す正面図であり、図１２（ｂ）は機構のウェハ側から観察した時の模式図である。液としては、純水やイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡと称す）が考えられる。純水の場合、ウェハ１の表面に残されるとウォータマークが発生する恐れがある。これに対して、液としてＩＰＡを用いると、ウェハ１上にＩＰＡが残されても、短時間で蒸発するためウォータマークの発生を抑制できる可能性がある。また、ＩＰＡは洗浄後の乾燥処理の溶剤としても多用されており、半導体デバイスに対してダメージを心配する必要がない。そこで、ＩＰＡを液として利用した構成を示す。先端レンズ３１に対してＩＰＡ供給系５００からＩＰＡをレンズ先端部とウェハ１の間に供給する。ウェハ１は、矢印の方向に走査しており、ＩＰＡ排出系５１０でＩＰＡを排出する。このため、ウェハ１が走査しても先端レンズ３１とウェハ１の間はＩＰＡで満たされており、液浸効果がある。しかし、ＩＰＡ排出系５１０では排出しきれないＩＰＡは、ウェハ１上に残されてしまう。これを短時間で蒸発させるために、温風機５５０による温風５５１をウェハ１に吹き付ける。この機構をウェハ側から観察した時の模式図を図１２（ｂ）に示す。ウェハ１の走査方向を、紙面の左から右方向とする。この場合、ウェハ１が走査する手前のＩＰＡ供給窓５００ａでＩＰＡを供給する。これに対して、レンズを通過したＩＰＡはＩＰＡ排出窓５１０ａでＩＰＡを排出する。さらに、ウェハ上に残されたＩＰＡは温風窓５５０ａより噴射する温風５５１で、蒸発を早められる。尚、ウェハ１の走査方向が逆になった場合は、ＩＰＡ供給窓５００ａとＩＰＡ排出窓５１０ａは入れ替わり、ＩＰＡ排出窓５１０ａはＩＰＡ供給窓５００ｂとなり、ＩＰＡ供給窓５００ａはＩＰＡ排出窓５１０ｂとなる。この入れ替えは図９に示す構成で実現することが可能である。温風窓５５０ａ、５５０ｂについても同様であり、ウェハ１が先端レンズ３１を通り抜けた後の温風窓５５０ｂから温風５５１を噴射することになる。温風についても切り替える弁機構が必要となる。
【００６４】
次に、対物レンズ周辺の第２及び第３の実施例について図１３及び図１４を用いて説明する。図１３はＩＰＡで満たすエリアをフランジ状にした第２の実施例を示す。図１３（ａ）は第２の実施例の正面図、図１３（ｂ）は第２の実施例のウェハ側から観察した時の模式図である。これは、ＩＰＡ供給・排出窓５００、５１０の外周に壁３９（１８８ａ）を設けた構成である。
【００６５】
また、液として純水を用いた場合の第３の実施例の構成を図１４に示す。図１４（ａ）は第３の実施例の正面図、図１４（ｂ）は第３の実施例のウェハ側から観察した時の模式図である。先端レンズ３１の外周に純水供給／排出窓５２０、５３０を設け、フランジ３９（１８８ａ）内を純水で満たす。即ち、ウェハ１の走査方向を、紙面の左から右方向とする場合、純水供給窓５２０ａから供給し、純水排出窓５３０ａから排出することによって、フランジ３９（１８８ａ）内は純水で満たされることになる。フランジ３９の外周部にはウェハ１に残された純水を早期蒸発させるためのＩＰＡ供給窓５００ａ、５００ｂがあり、ここからＩＰＡ５０１が供給される。さらに供給したＩＰＡに温風窓５５０ａから温風５５１を噴射し、短時間で乾燥させる。
【００６６】
次に、ウェハ裏面への液の回り込みを防止する実施例について図１５を用いて説明する。即ち、ウェハ外周部の検査を行う場合、液体供給系１８５から液体供給窓１９０を通して対物レンズ３０の先端部の溝３２に供給し、該溝３２から液体排出窓１９１を通して液体排出系１８６で排出して対物レンズ３０とウェハ１との間を局所液浸させて、ウェハ外周部の検査を行った際、液がウェハ１の端面のベベル部にもれる可能性がある。もし、液が漏れるとウェハ裏面に液が回りこみ、ベベル部やウェハ裏面が汚れることになる。そこで、漏れ出た液６００を、ウェハチャック２ａに形成された排出穴２ｂにより吸い込ませて排出する排出手段２ｃを設けることによって、ウェハ１の裏面への回り込みを防止してウェハ１の裏面の汚れを防止することが可能となる。
【００６７】
［第３の実施の形態］
次に、液浸法を用いた外観検査用光学系の構成例を図１６を用いて、光学系の解像度向上手段を以下に説明する。
（１）対物レンズ３０とウェハ１の間隔を液体５で浸して、解像度を向上する。
（２）落射照明・明視野検出方式において、ケーラー照明方式を適用している場合、光源２２の像を開口絞り４２５に結像する。この開口絞り４２５の像を対物レンズ３０の瞳に結像させる。この開口絞り４２５の開口部を輪帯状（リング状）にすることにより、ウェハ１の一点を照明する光は、垂直照明成分がない斜方照明となる。この照明により、空間周波数の高周波側ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が向上する。
（３）更に、ビームスプリッタ４０ａを偏光ビームスプリッタタイプとすることにより、ビームスプリッタ４０ａを反射した光は、直線偏光となる。この直線偏光が波長板４３０を透過して楕円偏光となって、ウェハ１を落射照明する。照明した偏光光は、ウェハ１のパターンで反射・回折・散乱するときに偏光状態に変調を受ける。これらの光が再び波長板４３０を透過し、偏光ビームスプリッタ４０ａに入射する。この偏光ビームスプリッタ４０ａを透過したＰ偏光がウェハ１の光学像を形成し、イメージセンサ４４で検出される。このように、偏光ビームスプリッタ４０ａは検光子の役目を果たすことになる。従って、ウェハ１のパターンで反射・回折・散乱するときの偏光状態に応じて照明光の偏光状態を調整しておき、偏光ビームスプリッタ４０ａを透過する正反射光・高次回折光・散乱光で形成される光学像が欠陥検出上有利な像となるように調整する。欠陥検出上有利な像とは、欠陥部のコントラストを向上できる像を指す。
（４）上記（２）で説明した輪帯状の開口絞り４２５を用いてウェハ１を照明した場合、対物レンズ３０の瞳位置では、０次光（正反射光）と高次回折光が分離している。このため、この瞳位置に０次光と高次回折光（１次以上）のそれぞれについて透過率や相対的な位相差を調整する空間フィルタ４２０を配置することにより、ウェハ１のパターンを強調して検出することが可能である。これは、位相差顕微鏡の原理による。尚、対物レンズ３０の瞳位置は、対物レンズ３０の内部に形成されることが多く、空間フィルタを配置するスペースがない。このため、対物レンズ３０の瞳と共役な位置を設け、この共役位置に空間フィルタ４２０を配置する。これにより、光学像の高解像度化や欠陥検出に有利な像を形成することが可能となる。
【００６８】
以上、（１）に液浸法、（２）〜（４）に解像度向上技術を記載した。これらの組合せにより、さらに光学系の高解像度化を実現することが可能となり、高感度検査に有効となる。
【００６９】
次に、図１及び図８で示した画像処理部５４の具体的実施例について図１７を用いて説明する。イメージセンサ４４（ここでは、リニアイメージセンサとする）で検出されたウェハ１の画像は、Ａ／Ｄ変換器５０でデジタル画像として画像処理部５４に入力される。入力された画像は、位置ずれ検出部７１０と遅延メモリ７００に分岐される。遅延メモリ７００は、ダイ比較の場合は隣接したダイに対応した時間（あるいは、セル比較の場合は隣接したセルに対応した時間）分を遅延させた画像を、位置ずれ検出部７１０に入力する。このため、位置ずれ検出部７１０に入力される画像は、ウェハ１に形成された設計上同一パターンである隣接ダイ（あるいは、セル）の画像である。この２画像の位置ずれ量を位置ずれ検出部７１０で検出した後、このずれを位置合わせ部７２０で位置合わせする。この位置合わせ部７２０における位置合わせは、サブ画素単位で実施する。この位置合わせした画像の差画像を差画像演算部７３０で実施する。この差画像の特徴量に基づいて、欠陥判定部７４０で欠陥候補７５０を判定する。この欠陥判定部７４０にて欠陥として判定する特徴量としては、濃淡差，濃淡差しきい値以上となるサイズ，検出画像の明るさ，画像のコントラスト，欠陥座標情報などがある。この欠陥判定部７４０で検出された欠陥候補７５０は、欠陥の座標情報を欠陥分類部７７０に入力される。位置合わせ部７２０から分岐された隣接ダイの画像は、画像メモリ７６０に一時格納されており、欠陥分類部７７０に入力された欠陥候補の座標に対応した画像を読み出すことが可能である。欠陥分類部７７０では、読み出した隣接ダイの画像を用いて、欠陥の分類を行う。この分類結果と欠陥候補７５０の情報をデータサーバ６２に格納する。尚、欠陥分類部７７０は、異物やパターン欠陥及び欠陥によるデバイスへの致命性などが判断される。従って、データサーバ６２に格納される情報は、欠陥候補７５０の座標情報や大きさ及び分類結果が格納され、さまざまな欠陥情報を有機的に欠陥観察工程へ送られる。
【００７０】
以上、液浸法による欠陥検査手段及び液浸検査シーケンスなどを説明したが、それぞれの実施例の組合せや複合及び検査シーケンス順の変更などは容易に考案できるものであり、それらの内容は本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態である全面液浸による検査装置の構成図。
【図２】本発明に係る液浸による薄膜干渉抑制効果の説明図。
【図３】本発明の特徴とする洗浄・検査シーケンスの説明図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における第１の実施例の洗浄・検査連携システムの構成図。
【図５】第１の実施例における液浸カートリッジによるウェハ搬送の概念図。
【図６】本発明の第１の実施の形態における第２の実施例の洗浄・検査連携システムの構成図。
【図７】第２の実施例における液浸カートリッジの概念図。
【図８】本発明に係る第２の実施の形態である局所液浸検査装置の構成図。
【図９】第２の実施の形態における局所液浸法による液体の供給・排出機構の説明図。
【図１０】局所液浸用対物レンズの先端形状の一実施例を示す斜視図。
【図１１】局所液浸用対物レンズの先端形状の各種実施例を示す試料側から見た図。
【図１２】本発明の特徴とする局所液浸用対物レンズの先端部の第１の実施例を示す図。
【図１３】本発明の特徴とする局所液浸用対物レンズの先端部の第２の実施例を示す図。
【図１４】本発明の特徴とする局所液浸用対物レンズの先端部の第３の実施例を示す図。
【図１５】本発明に係る局所液浸法によるウェハエッジの液漏れ対策図。
【図１６】本発明に係る第３の実施の形態である検査装置の光学系の構成図。
【図１７】本発明に係る検査装置の画像処理処理部の概略構成図。
【符号の説明】
【００７２】
１…ウェハ、２、２ａ…ウェハチャック、２ｂ…排出穴、２ｃ…排出手段、３…検査ステーション、４…ＵＶ照射部／対物レンズ洗浄槽、５…液体（水）、６…段差部材、７…液槽、１０…液体供給・排出機構、１５…パイプ、２２…光源、２４…照明光、３０…対物レンズ、３１…ウィンド（先端レンズ）、３２…溝（間隙）、３９（１８８ａ）…フランジ、４０…ビームスプリッタ、４３…焦点検出用センサ、４４…イメージセンサ、４６…検出光、５０…ＡＤ変換器、５４…画像処理部、５８…メカニカルコントローラ部、６０…オペレーティングコントローラ、６２…データサーバ、８０…カセット、８５…ウェハ搬送ロボット、９０…準備室、９５…ノッチ検出部、１５６…純水等の液体カートリッジ（液浸搬送手段）、１５８、１６１…バッテリ、１５９…チャック、１７０、１７０ａ…液体供給用配管、１７５、１７５ａ…液体排出用配管、１７１、１７１ａ…液体供給用弁、１７６、１７６ａ…液体排出用弁、１７７…レギュレータ、１７９…液体排出制御部、１８１…液体供給制御部、１８２…レギュレータ、１８５…液体供給排出口、１８８…ウェハ近接面（壁）、２００…Ｚ方向ステージ、２０５…θ（回転）方向ステージ、２１０…Ｘ方向ステージ、２１５…Ｙ方向ステージ、３００…洗浄装置、３０５…乾燥チャンバ（乾燥槽）、２２０…石定盤、３１０…真空ポンプ、３１５…ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、３２０…加熱プレート、３３０…洗浄槽、３３０ａ〜３３０ｃ…洗浄液槽、３３５…タンク、３４２…液浸搬送系（液浸搬送手段）、３７１…ゲート、３７２…上下機構、３８０…ウェハ移動機構、３９１…上下機構、４００…洗浄・検査装置（洗浄・乾燥機能と検査機能を融合したシステム）、４１０…洗浄装置（洗浄・乾燥機能）と検査装置の連携システム、５００…ＩＰＡ供給系、５００ａ、５００ｂ…ＩＰＡ供給窓、５１０…ＩＰＡ排出系、５１０ａ、５１０ｂ…ＩＰＡ排出窓、５２０…純水供給系、５３０…純水排出系、５２０ａ…純水供給窓、５３０ａ…純水排出窓、５５０…温風機、５５１…温風、６００…漏れ出た液。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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