(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を所定の入射角度で被検物体に照射する照明光学系と、前記被検物体からの反射光を受光する低倍率の受光光学系と、前記低倍率の受光光学系により結像された前記被検物体の像を撮影する低倍率撮像器と、前記被検物体からの反射光を受光する高倍率の受光光学系と、前記高倍率の受光光学系により結像された前記被検物体の像を撮影する高倍率撮像器とを備えて構成され、前記低倍率撮像器および前記高倍率撮像器により撮影された前記被検物体の画像情報に基づいて前記被検物体の欠陥検査を行う欠陥検査装置において、
少なくとも前記高倍率の受光光学系の前記被検物体に対する視野を二次元的に移動させる視野移動装置を有し、
前記被検物体からの反射光を受光して集光する集光光学系が設けられ、
前記集光光学系のほぼ焦点面内に入射瞳が位置するように前記低倍率の受光光学系および前記高倍率の受光光学系がそれぞれ配設され、
前記低倍率の受光光学系および前記高倍率の受光光学系は、共通の前記集光光学系で集光された光束を受光し、
前記視野移動装置が、前記高倍率の受光光学系の入射瞳中心を中心として前記高倍率の受光光学系を二次元的に揺動させる揺動機構を有して構成されることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項２】
前記被検物体をその検査面位置を維持したまま前記検査面内における第１の方向に一次元的に移動させる被検物体移動装置を有し、
前記視野移動装置が、少なくとも前記高倍率の受光光学系の前記被検物体に対する視野を前記第１の方向とほぼ直交する第２の方向に一次元的に移動させることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査装置。
【請求項３】
前記被検物体からの反射光を受光して集光する集光光学系が設けられ、前記集光光学系のほぼ焦点面内に入射瞳が位置するように前記低倍率の受光光学系および前記高倍率の受光光学系が配設されていることを特徴とする請求項２に記載の欠陥検査装置。
【請求項４】
前記視野移動装置が、前記高倍率の受光光学系の入射瞳中心を中心として前記高倍率の受光光学系を一次元的に揺動させる揺動機構を有して構成されることを特徴とする請求項２もしくは３に記載の欠陥検査装置。
【請求項５】
前記低倍率撮像器および前記高倍率撮像器により撮像された前記被検物体の像を表示する表示装置を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥検査装置。
【請求項６】
前記被検物体が半導体ウエハ等からなり、前記照明光学系が前記半導体ウエハ等の表面に大きな入射角で前記光源からの光束を平行光束にして照射し、前記半導体ウエハ等の表面位置を同一平面位置で保持したまま前記半導体ウエハ等を回転させるウエハ支持テーブルを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子等の製造過程における、基板表面の欠陥を検出する欠陥検査装置に関するもので、特に、半導体ウエハ、液晶表示パネル等の表面の欠陥の検査に好適な欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハや液晶表示素子パネル（これらを総称して半導体ウエハ等と称する）は、表面に多数の回路素子パターンを配列形成して構成されている。各回路素子パターンは極く細い配線、極く小さな回路素子等を有しており、半導体ウエハ等に表面欠陥が存在すると回路素子パターンからなるチップもしくはパネルの性能を損なうことになるので、表面欠陥の検査は非常に重要である。
【０００３】
このような表面欠陥装置もしくは方法は従来から種々提案されており、例えば、特開平１１−５１８７４号公報に開示の装置がある。この装置では、散乱光用の照明光学系と回折光用の照明光学系とを設け、基板（半導体ウエハ等）からの散乱光および回折光から表面欠陥の有無を検査するようになっている。
【０００４】
さらに、特開平１１−２３０９１７号公報には、低倍率画像を撮影して半導体ウエハ等の表面全体の欠陥検査を行うマクロ検査ユニットと、高倍率画像を撮影してマクロ検査で見つかった欠陥部分を拡大して検査するレビュー検査ユニットとからなる欠陥検査装置が開示されている。この欠陥検査装置によれば、半導体ウエハ等の表面全域をマクロ検査ユニットにより一括検査して欠陥等が見つかったときに、この半導体ウエハ等をレビュー検査ユニットに搬送し、欠陥部分を拡大して詳細に観察できるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような欠陥検査装置では、マクロ検査ユニットおよびレビュー検査ユニットをそれぞれ設けるとともに、両ユニットの間で被検対象となる半導体ウエハ等を搬送する搬送ユニットが必要である。さらに、レビュー検査ユニットにおいて欠陥部分を正確に拡大して撮影できるように、高倍率撮像装置の対物レンズの直下に被検対象となる半導体ウエハ等の欠陥部分を正確に位置させるように半導体ウエハ等を移動させて位置決めを行う位置決め搬送ユニットも必要である。このため、欠陥検査装置の構成が複雑化、大型化しやすく、装置コストも高くなりやすいという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みたもので、マクロ検査および部分拡大検査を行う装置を一体化したユニット構成とすることが可能であり、比較的簡単且つ小型の構成となる欠陥検査装置を提供することを目的とする。本発明はまた、被検物体を固定保持したままでマクロ検査および任意の部分の拡大検査をそのまま行うことができるような欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
このような目的達成のため、本発明においては、光源からの光束を所定の入射角度で被検物体に照射する照明光学系と、被検物体からの反射光を受光する低倍率の受光光学系と、低倍率の受光光学系により結像された被検物体の像を撮影する低倍率撮像器と、被検物体からの反射光を受光する高倍率の受光光学系と、高倍率の受光光学系により結像された被検物体の像を撮影する高倍率撮像器とを備えて欠陥検査装置が構成され、低倍率撮像器および高倍率撮像器により撮影された被検物体の画像情報に基づいて被検物体の欠陥検査が行われる。この欠陥検査装置は、少なくとも高倍率の受光光学系の被検物体に対する視野を二次元的に移動させる視野移動装置を有し、さらに被検物体からの反射光を受光して集光する集光光学系が設けられ、この集光光学系のほぼ焦点面内に入射瞳が位置するように低倍率の受光光学系および高倍率の受光光学系が配設されている。
【０００８】
また、低倍率の受光光学系および高倍率の受光光学系は、共通の集光光学系で集光された光束を受光する。
【０００９】
このように本発明では、欠陥検査装置を、照明光学系からの照明を受けて被検物体から反射する光に基づいて低倍率検査（マクロ検査）を行うユニット（低倍率の受光光学系および低倍率撮像器）と、同様に上記反射光に基づいて高倍率検査（拡大検査もしくはレビュー検査）を行うユニット（高倍率の受光光学系および高倍率撮像器）とを有し、これら両ユニットを選択的に用いて一つのテーブル上の被検物体の検査を行うように構成しており、装置を一体ユニット構成にして小型、コンパクト化することができる。
【００１０】
なお、低倍率検査は被検物体の表面全体について一度に検査することも可能であるが、高倍率検査は被検物体の表面の所定位置を検査するものである。本発明の欠陥検査装置は、高倍率の受光光学系の被検物体に対する視野を二次元的に移動させる視野移動装置を有しており、この視野移動装置により高倍率受光光学系の視野を移動させるだけで、被検物体の表面における任意位置を簡単に拡大して検査できる。すなわち、比較的大型で構成が複雑な被検物体を搬送する搬送装置が不要であり、装置全体を小型、コンパクト化できる。
【００１１】
また、低倍率の受光光学系によって一度に表面全体の検査が行えないような場合には、視野移動装置は低倍率の受光光学系の視野も二次元的に移動させるように構成しても良い。
【００１２】
さらに、視野移動装置を、高倍率の受光光学系の入射瞳中心を中心として高倍率の受光光学系を二次元的に揺動させる揺動機構を有して構成する。
【００１３】
この揺動機構により高倍率受光光学系の光軸方向を任意に可変設定可能であり、これにより、高倍率撮像器により被検物体の表面における任意の部分を拡大して撮影可能である。
【００１４】
なお、上記集光光学系としては、被検物体からの反射光を受光して集光する集光レンズや、被検物体からの反射光を受光して反射集光させる凹面鏡があり、これら集光レンズもしくは凹面鏡のほぼ焦点面内に入射瞳が位置するように低倍率の受光光学系および高倍率の受光光学系が配設される。
【００１５】
この欠陥検査装置はさらに、被検物体をその検査面位置を維持したまま検査面内における第１の方向に一次元的に移動させる被検物体移動装置と、少なくとも高倍率の受光光学系の被検物体に対する視野を第１の方向とほぼ直交する第２の方向に一次元的に移動させる視野移動装置とを有することが好ましい。
【００１６】
本発明ではまた、被検物体をその検査面位置を維持したまま検査面内における第１の方向に一次元的に移動させる被検物体移動装置と、少なくとも高倍率の受光光学系の被検物体に対する視野を第１の方向とほぼ直交する第２の方向に一次元的に移動させる視野移動装置とを有しており、被検物体を一次元的に移動させる簡単な構成の装置と、高倍率の受光光学系の被検物体に対する視野を一次元的に移動させる簡単な装置とを用いて、被検物体の表面における任意位置を簡単に検査できる。
【００１７】
この本発明においても、被検物体からの反射光を受光して集光する集光光学系を設けても良く、この場合には、集光光学系のほぼ焦点面内に入射瞳が位置するように低倍率の受光光学系および高倍率の受光光学系が配設される。なお、この集光光学系としては、被検物体からの反射光を受光して集光する集光レンズや、被検物体からの反射光を受光して反射集光させる凹面鏡がある。
【００１８】
なお、上記視野移動装置は、高倍率の受光光学系の入射瞳中心を中心として高倍率の受光光学系を一次元的に揺動させる揺動機構を有して構成することができる。
【００１９】
以上の構成の本発明に係る欠陥検査装置において、低倍率撮像器および高倍率撮像器により撮像された被検物体の像を表示する表示装置を設けるのが好ましい。また、上記被検物体としては半導体ウエハ等があり、照明光学系が半導体ウエハ等の表面に大きな入射角で光源からの光束を平行光束にして照射するように構成し、半導体ウエハ等の表面位置を同一平面位置で保持したまま半導体ウエハ等を回転させるウエハ支持テーブルを設けるのが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に本発明を適用した欠陥検査装置の第１の実施形態を示している。なお、説明の容易化のため、図１において紙面に垂直な方向をＹ方向とし、矢印ＸおよびＺで示すように、左右に延びる方向をＸ方向、上下に延びる方向をＺ方向とする。
【００２１】
この欠陥検査装置は、チャンバー１内に、照明光学系１０と、低倍率検査ユニット２０と、高倍率検査ユニット３０と、被検物体となるウエハＷを載置保持するウエハ支持テーブル５０とを備えて構成される。チャンバー１にはウエハＷを搬入出するための開閉扉２により開閉される開口１ａが形成されており、不図示の搬送装置、例えば、ロボットアームなどによりウエハ支持テーブル５０上へのウエハＷの搬入出が行われるようになっている。なお、表面検査が行われるときには開閉扉２により開口１ａが閉じられ、外部からの迷光を遮断して効率の良い検査を可能としている。
【００２２】
ウエハＷは図示のように検査表面が上方を向くようにしてウエハ支持テーブル５０の上に水平に載置されて真空吸着等により固定保持される。このウエハ支持テーブル５０は駆動機構５１により水平面内で回転可能で、ウエハＷは検査表面が同一水平面上に位置したまま回転されるようになっている。
【００２３】
照明光学系１０は、ハロゲンランプやメタルハライドランプなどの光源を収納するとともに、レンズ、交換可能な波長選択フィルタを備えたランプハウス１１を備えており、特定の波長域の光のみを利用できるようになっている。ランプハウス１１からの光はライトガイド１２を介して、ウエハＷを入射角度８０度〜９０度で照明する。ライトガイド１２の射出側端面１２ａの形状は、紙面に直角な方向（Ｙ方向）が長く、この長手方向に直角な方向が短いスリット状である。ライトガイド１２の射出側端面１２ａから射出されるスリット状光束は、シリンドリカルレンズ３にてスリットの短手方向の面内でほぼ平行な光にされる。これにより、ライトガイド１２の端面１２ａから射出された光が効率良くウエハ全面を照明する。このように入射角度が８０度〜９０度と大きいので、シリンドリカルレンズ１３の短手方向の長さを短く出来る。
【００２４】
このようにして照明光学系１０からの光照射を受けたとき、ウエハＷの表面に異物、傷などの欠陥がある場合は散乱光が生じる。この散乱光は、ウエハ支持テーブル５０の上方にこれと対向して配設された集光レンズ５（特許請求の範囲の集光光学系に該当）で受光される。この集光レンズ５の光軸はウエハＷの法線と平行である。
【００２５】
集光レンズ５の上方に低倍率検査ユニット２０および高倍率検査ユニット３０が並んで配設されている。低倍率検査ユニット２０は低倍率結像レンズ２１および低倍率撮像素子２２から構成され、高倍率検査ユニット３０は高倍率結像レンズ３１および高倍率撮像素子３２から構成され、集光レンズ５のほぼ焦点面内の位置に、結像レンズ２１，３１の入射瞳が位置するように両検査ユニット２０，３０が配設されている。すなわち、集光レンズ５および上記量検査ユニット２０，３０からなる光学系は、物体側がテレセントリックな光学系となっている。
【００２６】
低倍率検査ユニット２０は集光レンズ５の中心光軸と同軸上に中心光軸を有するように配設されており、ウエハＷのほぼ法線方向に散乱された光のみが、結像レンズ２１を介して集光され、散乱光による異物、傷の像が低倍率撮像素子２２に結像される。また、ウエハＷの法線から見込んだある決まった角度方向に散乱された光のみが、結像レンズ２１を介して集光され、散乱光による異物、傷の像が撮像素子２２に結像される。
【００２７】
この時、ウエハＷに繰り返しパターンが形成さていれば、繰り返しパターンにより生じる回折光が受光光学系に混入しないように、テーブル回転駆動装置５１によりウエハ支持テーブル５０が適宜回転される。同一のパターンがウエハＷにくまなく形成されている場合、回折光の回折角度はウエハＷのどの位置でも同じとなり、ウエハＷを回転させた場合、一様に回折角度が変わる。非テレセントリックな光学系の場合、受光光学系で集光される散乱光の角度がウエハ上の位置により異なるので、ウエハＷを回転させてもウエハＷの一部の領域で混入が残る事がある。故に、本例のようにテレセントリックな光学系の方が好都合である。なお、集光光学系として、集光レンズ５に代えて球面反射鏡等の反射光学素子を用いても良く、これついては後述する。
【００２８】
撮像素子２２，３２は二次元センサであり、例えばＣＣＤから構成される。低倍率撮像素子２２ではウエハＷの表面全域を撮像する事が出来るように、低倍率結像レンズ２１の焦点距離および低倍率撮像素子２２の大きさが設定されている。これに対し、高倍率撮像素子３２では、低倍率撮像素子２２で取り込める範囲の所定部位を拡大した像が得られるように高倍率結像レンズ３１の焦点距離および高倍率撮像素子３２の大きさが設定されている。更に、両結像レンズ２１，３１は固定焦点距離のレンズに限られる事無く、ズームレンズやバリフォーカルレンズにしても良く、検査対象となる異物、傷の大きさに合わせて倍率を変える事で効率的な検査が可能となる。
【００２９】
ここで高倍率検査ユニット３０は、高倍率結像レンズ３１および高倍率撮像素子３２を一体に保持したユニットケース３３と、揺動アクチュエータ３４とから構成される。そして、高倍率結像レンズ３１の入射瞳の中央を中心として全方位（３６０度）に揺動自在なようにユニットケース３３が球面ブッシュ等を介して支持されており、揺動アクチュエータ３４により揺動制御されるように構成されている。この揺動制御により高倍率検査ユニット３０の光軸方向を任意に可変設定可能であり、これにより、高倍率撮像素子３２によりウエハＷの表面における任意の部分を拡大して撮影可能である。
【００３０】
両撮像素子２２，３２により撮影された画像信号は、ＣＲＴや液晶パネルディスプレイ等からなる表示装置４１に送られて、ここで撮像された異物、傷などの欠陥の像を表示する。このとき、表示装置４１の画面上に、撮像素子２２，３２からの画像を切り替えて表示する事が出来る。表示装置４１に繋がって画像処理装置４２が設けられており、この画像処理装置４２は撮像素子２２，３２で取り込んだ画像の処理を行い、欠陥の位置、大きさなどの情報を表示装置４１並びに演算装置４３に送る。このため、表示装置４１はこれらの欠陥情報も表示することができる。
【００３１】
なお、演算装置４３から駆動機構５１に作動制御信号を送ってウエハ支持テーブル５０の回転駆動を制御し、さらに、揺動制御装置４５に制御信号を送って揺動アクチュエータ３４による高倍率検査ユニット３０の揺動制御を行う。
【００３２】
次に、上記構成の検査装置により、ウエハＷの表面を一括検査してから欠陥部分を拡大観察する手順について図３のフローチャートを参照して説明する。まず、低倍率検査ユニット２０によりウエハＷの表面全体の散乱光に基づく画像を撮影し、その像を表示装置４１に表示する（ステップＳ１）。これと同時に画像処理装置４２が表面欠陥を検出し（ステップＳ２）、その位置、大きさを計算してその情報を表示装置４１と演算装置４３に送る（ステップＳ３）。これを受けて表示装置４１はウエハ全体の画像上に先の情報を表示する（ステップＳ４）。一方、演算装置４３は、画像処理装置４２から送られた欠陥の位置から、欠陥部分が高倍率撮像素子３２で取り込める視野に入るようにするために必要とされる高倍率検査ユニット３４の揺動方向および揺動量を計算し、その情報を揺動制御装置４５に伝える（ステップＳ５）。揺動制御装置４５はこの情報に基づいて揺動アクチュエータ３４を駆動し（ステップＳ６）、高倍率撮像素子３２により欠陥部分を拡大した画像を撮影し、このように撮影された欠陥部分の拡大画像が表示装置４１に表示される（ステップＳ７）。このとき、高倍率結像レンズ３１がズームレンズであれば、欠陥の大きさに合わせた倍率に変更される。
【００３３】
次に、小さい欠陥を検出する手順について図４のフローチャートを参照して説明する。この場合には、まず高倍率検査ユニット３０により小さな欠陥の検査を行い、欠陥検出後に低倍率検査ユニット２０により全体表示を行うような検査手順としている。このためまず、高倍率撮像素子３２により撮影される拡大像の視野の大きさから、演算装置４３においてウエハＷ上の領域をｎ個の領域に分割し（ステップＳ１１）、そのうちの所定の領域を撮像するのに必要な高倍率検査ユニット３０の揺動量を計算し、その情報を揺動制御装置４５に伝える（ステップＳ１２）。揺動制御装置４５はこの情報に基づいて揺動アクチュエータ３４を駆動し（ステップＳ１３）、高倍率撮像素子３２により上記所定領域の拡大画像を撮影し、これを表示装置１０に表示させる（ステップＳ１４）。このようにすれば、低倍率検査ユニット２０によりウエハ表面の全体像による検査を行う場合より撮像分解能が上がるので、より小さい欠陥の検出が可能となる。
【００３４】
ここで画像処理装置４２が画像処理を行い、欠陥を検出した場合、その位置、大きさを計算してその情報を記憶する（ステップＳ１５）。次に、ステップＳ１６からステップＳ１２に戻り、演算装置４３が次の検査領域に移動する為の高倍率検査ユニット３０の揺動量を計算し、その量を揺動制御装置４５に伝える。これにより揺動制御装置４５は揺動アクチュエータ３４の揺動を制御して高倍率検査ユニット３０を揺動させ、次の検査領域を高倍率撮像素子３２により撮影し、上述と同様の欠陥検査処理を行う。この操作をｎ個の領域全てにわたって（すなわち、ウエハＷの全表面にわたって）行う。
【００３５】
ステップＳ１６において全領域にわたる検査が完了したと判断されたときには、ステップＳ１７に進み、表示装置４１において低倍率撮像素子２２からの画像に切り替えてウエハＷの表面全体の画像を表示し、ここで画像処理装置４２が、記憶していた欠陥の位置、大きさを表示装置４１に送り、ウエハ全体の画像上に先の情報を表示する（ステップＳ１８）。更に欠陥部分を拡大観察したい場合は、ここで欠陥部分の拡大像に切り換え、高倍率結像レンズ３１がズームレンズであれば、欠陥の大きさに合わせた倍率に変更される。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る欠陥検査装置について、図２を参照して説明する。なお、この実施形態において上述した第１実施形態と同じ部分には第１実施形態と同一の符号を用いて説明する。本実施形態においては、特許請求の範囲の集光光学系を構成する第１実施形態における集光レンズ５を、凹面の球面反射鏡８で置き換えている。第１実施形態の様に屈折レンズからなる大口径の集光レンズ５を用いると装置が大型化するため、本実施形態においては球面反射鏡８からなる反射型の光学素子を集光光学系として用いる事で装置を小型化している。また、球面反射鏡なので色収差の発生が無く、好都合である。
【００３７】
この欠陥検査装置も、開閉扉２により開閉される開口１ａが形成されたチャンバー１内に、照明光学系１０と、低倍率検査ユニット２０と、高倍率検査ユニット３０と、被検物体となるウエハＷを載置保持するウエハ支持テーブル５０とを備えて構成される。但し、この装置では、図示のように、ウエハ支持テーブル５０の上方に集光レンズ５に代えて球面反射鏡８を配設している。ウエハＷは検査表面が上方を向くようにしてウエハ支持テーブル５０の上に水平に載置されて真空吸着等により固定保持されるが、このウエハ支持テーブル５０は駆動機構５１により水平面内で回転可能である。
【００３８】
照明光学系１０は、ハロゲンランプやメタルハライドランプなどの光源を収納するとともに、レンズ、交換可能な波長選択フィルタを備えたランプハウス１１を備え、このランプハウス１１からの光はライトガイド１２を介して、ウエハＷを入射角度８０度〜９０度で照明する。ライトガイド１２の射出側端面１２ａの形状は、紙面に直角な方向（Ｙ方向）が長いスリット状であり、ライトガイド１２の射出側端面１２ａから射出されるスリット状光束はシリンドリカルレンズ１３にてスリットの短手方向の面内でほぼ平行な光にされ、ライトガイド１２の端面１２ａから射出された光が効率良くウエハ全面を照明する。
【００３９】
このようにして照明光学系１０からの光照射を受けたとき、ウエハＷの表面に異物、傷などの欠陥がある場合は散乱光が生じ、この散乱光は、ウエハ支持テーブル５０の上方にこれと対向して配設された球面反射鏡８に受光されて反射され、集光される。
【００４０】
このように球面反射鏡８により反射されて集光された光を受ける位置に低倍率検査ユニット２０および高倍率検査ユニット３０が並んで配設されている。低倍率検査ユニット２０は低倍率結像レンズ２１および低倍率撮像素子２２から構成され、高倍率検査ユニット３０は高倍率結像レンズ３１および高倍率撮像素子３２から構成され、球面反射鏡８のほぼ焦点面内の位置に、結像レンズ２１，３１の入射瞳が位置するように両検査ユニット２０，３０が配設されている。すなわち、この装置においては球面反射鏡８および上記量検査ユニット２０，３０からなる光学系は、物体側がテレセントリックな光学系となっている。
【００４１】
低倍率検査ユニット２０は球面反射鏡８の中心光軸を挟んでウエハＷの中心法線軸と対象となる光軸を有するように配設されており、ウエハＷからほぼ法線方向に散乱された光のみが、結像レンズ２１を介して集光され、散乱光による異物、傷の像が低倍率撮像素子２２に結像される。また、ウエハＷの法線から見込んだある決まった角度方向に散乱された光のみが、結像レンズ３１を介して集光され、散乱光による異物、傷の像が撮像素子３２に結像される。この時、ウエハＷに繰り返しパターンが形成さていれば、繰り返しパターンにより生じる回折光が受光光学系に混入しないように、ウエハ支持テーブル５０が適宜回転される。
【００４２】
撮像素子２２，３２は例えばＣＣＤから構成され、低倍率撮像素子２２ではウエハＷの表面全域を撮像するように、また、高倍率撮像素子３２では、低倍率撮像素子２２で取り込める範囲の所定部位を拡大した像が得られるように設定されている。なお、結像レンズ２１もしくは３１をズームレンズやバリフォーカルレンズにしても良く、検査対象となる異物、傷の大きさに合わせて倍率を変える事で効率的な検査が可能となる。
【００４３】
高倍率検査ユニット３０は、高倍率結像レンズ３１の入射瞳の中央を中心として全方位（３６０度）に揺動自在なようにユニットケース３３が球面ブッシュ等を介して支持されており、揺動アクチュエータ３４により揺動制御されるように構成されている。この揺動制御により高倍率検査ユニット３０の光軸方向を任意に可変設定可能であり、これにより、高倍率撮像素子３２によりウエハＷの表面における任意の部分を拡大して撮影可能である。
【００４４】
両撮像素子２２，３２により撮影された画像信号は、ＣＲＴや液晶パネルディスプレイ等からなる表示装置４１に送られて、ここで撮像された異物、傷などの欠陥の像を表示する。表示装置４１に繋がって画像処理装置４２が設けられており、この画像処理装置４２は撮像素子２２，３２で取り込んだ画像の処理を行い、欠陥の位置、大きさなどの情報を表示装置４１並びに演算装置４３に送る。このため、表示装置４１はこれらの欠陥情報も表示することができる。
【００４５】
なお、演算装置４３から駆動機構５１に作動制御信号を送ってウエハ支持テーブル５０の回転駆動を制御し、さらに、揺動制御装置４５に制御信号を送って揺動アクチュエータ３４による高倍率検査ユニット３０の揺動制御を行う。
【００４６】
次に、上記構成の検査装置により、ウエハＷの表面を一括検査してから欠陥部分を拡大観察する手順は図１の装置の場合と同様であり、これについて簡単に説明する。まず、低倍率検査ユニット２０によりウエハＷの表面全体の散乱光に基づく画像を表示装置４１に表示し、同時に画像処理装置４２が表面欠陥を検出し、その情報を表示装置４１と演算装置４３に送る。これを受けて表示装置４１はウエハ全体の画像上に先の情報を表示し、演算装置４３は欠陥部分が高倍率撮像素子３２で取り込める視野に入るようにするために必要とされる高倍率検査ユニット３４の揺動方向および揺動量を計算し、その情報を揺動制御装置４５に伝える。揺動制御装置４５はこの情報に基づいて揺動アクチュエータ３４を駆動し、高倍率撮像素子３２により欠陥部分を拡大した画像を撮影し、このように撮影された欠陥部分の拡大画像が表示装置４１に表示される。
【００４７】
次に、小さい欠陥を検出する手順についても簡単に述べる。まず、演算装置４３においてウエハＷ上の領域をｎ個の領域に分割し、そのうちの所定の領域を撮像するのに必要な高倍率検査ユニット３０の揺動量を計算し、その情報を揺動制御装置４５に伝える。揺動制御装置４５はこの情報に基づいて揺動アクチュエータ３４を駆動し、高倍率撮像素子３２により上記所定領域の拡大画像を撮影し、これを表示装置１０に表示させる。ここで画像処理装置４２の画像処理により欠陥を検出した場合には、その情報を記憶する。
【００４８】
次に、演算装置４３が次の検査領域に移動する為の高倍率検査ユニット３０の揺動量を計算し、揺動制御装置４５は揺動アクチュエータ３４の揺動を制御して高倍率検査ユニット３０を揺動させ、次の検査領域を高倍率撮像素子３２により撮影し、上述と同様の欠陥検査処理を行う。この操作をｎ個の領域全てにわたって（すなわち、ウエハＷの全表面にわたって）行う。
【００４９】
その後、表示装置４１において低倍率撮像素子２２からの画像に切り替えてウエハＷの表面全体の画像を表示し、ここで画像処理装置４２が、記憶していた欠陥の情報を表示装置４１に送り、ウエハ全体の画像上に先の情報を表示する。更に欠陥部分を拡大観察したい場合は、ここで欠陥部分の拡大像に切り換え、高倍率結像レンズ３１がズームレンズであれば、欠陥の大きさに合わせた倍率に変更される。
【００５０】
以上説明した第１及び第２の実施形態に係る欠陥検査装置においては、高倍率検査ユニット３０を高倍率結像レンズ３１の入射瞳の中央を中心として全方位に（二次元的に）揺動自在に構成しているが、低倍率検査ユニット２０について同様な構成を用いても良い。これは特に、ウエハＷのサイズが大きく低倍率検査ユニット２０でウエハＷの前面を一度に撮影することが難しいような場合に適している。
【００５１】
また、高倍率検査ユニット３０を高倍率結像レンズ３１の入射瞳の中央を中心として一次元的に、すなわち光軸を含む所定面内において揺動自在となし、ウエハ支持テーブル５０を上記所定面と直交する面内においてウエハ面方向に直線移動自在とするような構成としても良い。これにより、高倍率検査ユニット３０の一次元揺動とウエハ支持テーブル５０の直線移動とを制御して、ウエハＷの全面の任意の部位を高倍率撮像素子３２により撮影することができる。この場合、高倍率検査ユニット３０の揺動およびウエハ支持テーブル５０も直線移動はそれぞれ一次元的な移動であるため、その機構および作動制御が簡単である。また、高倍率検査ユニット３０を高倍率結像レンズ３１の光軸がウエハ支持テーブル５０のテーブル面に鉛直となるように固定的に設け、そのテーブル５０を二次元的に移動させるように制御しても良い。
【００５２】
なお、以上説明した欠陥検査装置では、ウエハ表面を照明したときにウエハ表面から出てくる散乱光に基づいて欠陥検査を行っているが、ウエハ表面からの回折光もしくは正反射光に基づいて欠陥検査を行うようにしても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、欠陥検査装置を、照明光学系からの照明を受けて被検物体から反射する光に基づいて低倍率検査（マクロ検査）を行うユニット（低倍率の受光光学系および低倍率撮像器）と、同様に上記反射光に基づいて高倍率検査（拡大検査もしくはレビュー検査）を行うユニット（高倍率の受光光学系および高倍率撮像器）とを有して構成しており、装置を一体ユニット構成にして小型、コンパクト化することができる。
【００５４】
なお、低倍率検査は被検物体の表面全体について一度に検査することも可能であるが、高倍率検査は被検物体の表面の所定位置を検査するものである。本発明の欠陥検査装置は、高倍率の受光光学系の被検物体に対する視野を二次元的に移動させる視野移動装置を有しており、この視野移動装置により高倍率受光光学系の視野を移動させるだけで、被検物体の表面における任意位置を簡単に拡大して検査できる。すなわち、比較的大型で構成が複雑な被検物体を搬送する搬送装置が不要であり、装置全体を小型、コンパクト化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る欠陥検査装置の概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る欠陥検査装置の概略図である。
【図３】本発明の欠陥検査装置による検査手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の欠陥検査装置によるもう一つの検査手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  チャンバー
５  集光レンズ
８  球面反射鏡
１０  照明光学系
１１  ランプハウス
１２  ライトガイド
１３  シリンドリカルレンズ
２０  低倍率検査ユニット
２１  低倍率結像レンズ
２２  低倍率撮像素子
３０  高倍率検査ユニット
３１  高倍率結像レンズ
３２  高倍率撮像素子
３４  揺動アクチュエータ
４１  表示装置
４２  画像処理装置
４３  演算装置
４５  揺動制御装置
５０  ウエハ支持テーブル
Ｗ  ウエハ
【図１】
0004529108.tif 000002
【図２】
0004529108.tif 000003
【図３】
0004529108.tif 000004
【図４】
0004529108.tif 000005