(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物が載置されるステージと、
上記被検査物が載置されたステージを制御しながら所定の検査対象位置へと移動させるステージ移動手段と、
上記ステージ移動手段の駆動軸に対して摺接抵抗を調節自在に付加する摺接抵抗付加手段とを備え、
上記摺接抵抗付加手段は、上記駆動軸の周面に摺接する摺接部材と、この摺接部材の上記駆動軸の周面に対する接触圧を調節する摺接抵抗調節手段とを有し、
上記摺接部材は、上記駆動軸の周面と略全周に亘って摺接する摺接面部と、この摺接面部の一部を切り欠いて設けられた開口部と、この摺接面部の全周を所定の間隔で分断する複数の溝部とを有するＭＣナイロン又はＰＯＭからなり、
上記摺接抵抗調節手段は、上記摺接部材の開口部の幅を変化させることにより、上記駆動軸の周面に対する接触圧を調節することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
上記摺接抵抗調節手段は、上記摺動部材の上記開口部の幅をバネ圧により変化させることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
上記摺接抵抗調節手段を制御する摺接抵抗制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項４】
上記摺接抵抗付加手段により発生した熱を発散されるための放熱手段を備えることを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項５】
上記被検査物に対して紫外光を照射し、その反射光又は透過光を検出することにより、当該被検査物の検査を行うことを特徴とする請求項１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、所定のデバイスパターンが形成された半導体ウェハ等の検査に用いられる検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスは、半導体ウェハ上に微細なデバイスパターンを形成することにより作製される。このようなデバイスパターンを形成するときに、半導体ウェハ上に塵埃等が付着したり、傷が付いたりして、欠陥が生じることがある。このような欠陥が生じた半導体デバイスは、不良デバイスとなり、歩留まりを低下させる。
【０００３】
したがって、製造ラインの歩留まりを高い水準で安定させるためには、塵埃や傷等によって発生する欠陥を早期に発見し、その原因を突き止め、製造設備や製造プロセスに対して有効な対策を講じることが好ましい。
【０００４】
そこで、欠陥が発見された場合には、検査装置を用いて、その欠陥が何であるかを調べて分類分けを行い、その欠陥の原因となった設備やプロセスを特定するようにしている。ここで、欠陥が何であるかを調べる検査装置は、いわば光学顕微鏡のようなものであり、欠陥を拡大して見ることで、その欠陥が何であるかを識別するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような検査を行う検査装置では、所定のデバイスパターンが形成された半導体ウェハをステージ上に載置し、この半導体ウェハが載置されたステージを移動操作することにより、半導体ウェハを所定の検査対象位置へと導いている。
【０００６】
また、この検査装置では、半導体ウェハを所定の検査対象位置へと導くために、この半導体ウェハが載置されたステージの位置検出を行いながら、この検出された信号に基づいて、ステージを所定の検査対象位置へと移動させる、いわゆる位置決めサーボを行っている。この位置決めサーボでは、図１６に示すように、ステージを所定の検査対象位置Ｐの位置する０カウントの範囲内に移動させてから、この０カウントの範囲内において、サーボのループをＯＮすることにより、ステージを検査対象位置Ｐへと導いている。
【０００７】
しかしながら、位置決めサーボでは、ステージが０カウントに隣接する±１カウントとの境界付近に位置する場合に、サーボのゲインが高くなっているために、例えば−１カウント側から進入すると、検査対象位置Ｐに近づくものの、加速されて検査対象位置Ｐを通り過ぎてしまい、反対側の＋１カウント側に飛び込んでしまうことがある。このため、検査装置では、ステージが検査対象位置Ｐから数カウントずれた位置で停止したり、或いは検査対象位置Ｐに収束せずにステージに微振動が発生してしまうことがあった。
【０００８】
したがって、従来の検査装置では、半導体ウェハが載置されたステージを所定の検査対象位置に正確に位置決めすることができず、検査能力の大幅な低下を招いてしまうことがあった。
【０００９】
特に、半導体ウェハ上に形成されるデバイスパターンは、半導体デバイスの高集積化に伴って微細化しており、半導体ウェハを所定の検査対象位置に正確に位置決めすることが益々困難となってきている。なお、図１６に示すように、位置決めサーボにおける各カウントの幅は、約５０ｎｍ程度である。
【００１０】
また、検査装置では、このような微細なデバイスパターンが形成された半導体ウェハの検査を行うことから、上述したステージの僅かな振動であっても検査の大きな障害となってしまう。
【００１１】
そこで、本発明はこのような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、被検査物が載置されたステージを移動操作する際に、ステージを所定の検査対象位置に正確に位置決することを可能とした検査装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、ステージの駆動軸に対して摺動抵抗を付加し、この駆動軸に付加する摺動抵抗を調節することによって、被検査物が載置されたステージを所定の検査対象位置に正確に位置決めすることができることを見出した。
【００１３】
すなわち、本発明に係る検査装置は、以上のような知見に基づいて創案されたものであり、被検査物が載置されるステージと、被検査物が載置されたステージを制御しながら所定の検査対象位置へと移動させるステージ移動手段と、ステージ移動手段の駆動軸に対して摺接抵抗を調節自在に付加する摺接抵抗付加手段とを備え、摺接抵抗付加手段は、駆動軸の周面に摺接する摺接部材と、この摺接部材の駆動軸の周面に対する接触圧を調節する摺接抵抗調節手段とを有し、摺接部材は、駆動軸の周面と略全周に亘って摺接する摺接面部と、この摺接面部の一部を切り欠いて設けられた開口部と、この摺接面部の全周を所定の間隔で分断する複数の溝部とを有するＭＣナイロン又はＰＯＭからなり、摺接抵抗調節手段は、摺接部材の開口部の幅を変化させることにより、駆動軸の周面に対する接触圧を調節することを特徴とするものである。
【００１４】
この検査装置では、摺接抵抗付加手段が、ステージ移動手段の駆動軸に対して所定の摺接抵抗を付加することから、このステージ移動手段により移動操作されるステージを所定の検査対象位置に正確に位置決めすることができる。また、駆動軸に付加する摺接抵抗を調節自在とすることにより、この駆動軸に付加する摺動抵抗の調整を容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
本発明を適用した検査装置の外観を図１に示す。この検査装置１は、所定のデバイスパターンが形成された半導体ウェハの検査を行うためのものであり、半導体ウェハに形成されたデバイスパターンに欠陥が発見された場合に、その欠陥が何であるかを調べて分類分けを行うものである。
【００１７】
図１に示すように、この検査装置１は、半導体ウェハの検査を行う環境をクリーンに保つためのクリーンユニット２を備えている。このクリーンユニット２は、ステンレス鋼板等が折り曲げ加工され、中空の箱状に形成されてなるクリーンボックス３と、このクリーンボックス３の上部に一体に設けられたクリーンエアユニット４とを備えている。
【００１８】
クリーンボックス３には、所定の箇所に窓部３ａが設けられており、検査者がこの窓部３ａからクリーンボックス３の内部を視認できるようになされている。
【００１９】
クリーンエアユニット４は、クリーンボックス３内に清浄な空気を供給するためのものであり、クリーンボックス３の上部の異なる位置にそれぞれ配設された２つの送風機５ａ，５ｂと、これら送風機５ａ，５ｂとクリーンボックス３との間に配設された図示しないエアフィルタとを備えている。エアフィルタは、例えば、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）やＵＬＰＡフィルタ（Ultra Low Penetration Air Filter)等の高性能エアフィルタである。そして、このクリーンエアユニット４は、送風機５ａ，５ｂにより送風される空気中の塵埃等を高性能エアフィルタによって除去し、清浄な空気として、クリーンボックス３の内部に供給するようになされている。
【００２０】
また、このクリーンユニット２では、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量を、２つの送風機５ａ，５ｂ毎に個別に制御することによって、クリーンボックス３内の気流を適切にコントロールすることが可能である。なお、ここでは、クリーンエアユニット４が２つの送風機５ａ，５ｂを備える例を説明するが、送風機の数はクリーンボックス３の大きさや形状に合わせて決定すればよく、３つ以上の送風機を備える構成とされていてもよい。この場合、検査装置１では、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給される清浄な空気の風量が、各送風機毎に個別に制御されることになる。
【００２１】
また、クリーンユニット２は、クリーンボックス３が支持脚６によって床板上に支持されており、その下端部が開放された構造となっている。そして、このクリーンユニット２では、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給された空気が、主にクリーンボックス３の下端部からクリーンボックス３の外部に排出されるようになされている。また、クリーンボックス３の側面部には、所定の箇所に開口領域３ｂが設けられており、クリーンエアユニット４からクリーンボックス３内に供給された空気が、このクリーンボックス３の側面部に設けられた開口領域３ｂからも外部に排出されるようになされている。
【００２２】
クリーンユニット２は、以上のように、クリーンボックス３内にクリーンエアユニット４からの清浄な空気を常時供給し、クリーンボックス３内を気流となって循環した空気をクリーンボックス３の外部へと排出させる。これによって、クリーンボックス３内にて発生した塵埃等をこの空気と共にクリーンボックス３の外部に排出させ、クリーンボックス３の内部環境を、例えばクラス１程度の非常に高いクリーン度に保つようにしている。また、クリーンボックス３は、外部から塵埃等を含んだ空気が内部に進入する事を防止するために、内部の気圧が常に陽圧に保たれている。
【００２３】
そして、この検査装置１では、図２に示すように、クリーンボックス３の内部に装置本体１０が収容され、クリーンボックス３の中で、この装置本体１０によって、所定のデバイスパターンが形成された半導体ウェハの検査が行われるようになされている。ここで、被検査物となる半導体ウェハは、所定の密閉式の容器７に入れて搬送され、この容器７を介して、クリーンボックス３の内部に移送される。なお、図２は、クリーンボックス３の内部に配設された装置本体１０を図１中矢印Ａ１方向から見た様子を示す側面図である。
【００２４】
容器７は、底部７ａと、この底部７ａに固定されたカセット７ｂと、底部７ａに着脱可能に係合されてカセット７ｂを覆うカバー７ｃとを有している。被検査物となる半導体ウェハは、複数枚が所定間隔を存して重ね合わされるようにカセット７ｂに装着され、底部７ａとカバー７ｃとで密閉されている。
【００２５】
そして、半導体ウェハの検査を行う際は、先ず、半導体ウェハが入れられた容器７がクリーンボックス３の所定の位置に設けられた容器設置スペース８に設置される。この容器設置スペース８には、後述するエレベータ２２の昇降台２２ａ上面がクリーンボックス３の外部に臨むように配されており、容器７は、その底部７ａがこのエレベータ２２の昇降台２２ａ上に位置するように、容器設置スペース８に設置される。
【００２６】
容器７が容器設置スペース８に設置されると、容器７の底部７ａとカバー７ｃとの係合が解除される。そして、エレベータ２２の昇降台２２ａが図２中矢印Ｂ方向に下降操作されることによって、容器７の底部７ａ及びカセット７ｂが、カバー７ｃから分離してクリーンボックス３の内部に移動する。これにより、被検査物である半導体ウェハが、外気に晒されることなくクリーンボックス３の内部に移送されることになる。
【００２７】
半導体ウェハがクリーンボックス３内に移送されると、後述する搬送用ロボット２３により、検査対象の半導体ウェハがカセット７ｂから取り出されて検査が行われる。
【００２８】
検査装置１は、以上のように、高いクリーン度に保たれたクリーンボックス３の内部で半導体ウェハの検査を行うようにしているので、検査時に半導体ウェハに塵埃等が付着して適切な検査が阻害されるといった不都合を有効に回避することができる。しかも、被検査物となる半導体ウェハを密閉式の容器７に入れて搬送し、この容器７を介して半導体ウェハをクリーンボックス３の内部に移送するようにしているので、クリーンボックス３の内部と容器７の内部だけを十分なクリーン度に保っておけば、検査装置１が設置される環境全体のクリーン度を高めなくても、半導体ウェハへの塵埃等の付着を有効に防止することができる。
【００２９】
このように必要な場所のクリーン度だけを局所的に高めるようにすることで、高いクリーン度を実現しつつ、且つ、クリーン環境を実現するためのコストを大幅に抑えることができる。なお、密閉式の容器７とクリーンボックス３との機械的なインターフェースとしては、いわゆるＳＭＩＦ（standard mechanical interface）が好適であり、その場合、密閉式の容器７としては、いわゆるＳＭＩＦ−ＰＯＤが用いられる。
【００３０】
また、この検査装置１は、図１に示すように、装置本体１０を操作するためのコンピュータ等が配される外部ユニット５０を備えている。この外部ユニット５０は、クリーンボックス３の外部に設置され、支持脚５１によって床板上に支持されている。この外部ユニット５０には、半導体ウェハを撮像した画像等を表示するための表示装置５２や、検査時の各種条件等を表示するための表示装置５３、装置本体１０への指示入力等を行うための入力装置５４等も配されている。そして、半導体ウェハの検査を行う検査者は、外部ユニット５０に配された表示装置５２，５３を見ながら、外部ユニット５０に配された入力装置５４から必要な指示を入力して半導体ウェハの検査を行う。
【００３１】
次に、クリーンボックス３の内部に配設された装置本体１０について、詳細に説明する。
【００３２】
装置本体１０は、図２に示すように、支持台１１を備えている。この支持台１１は、装置本体１０の各機構を支持するための台である。この支持台１１の底部には支持脚１２が取り付けられており、支持台１１及び支持台１１上に設けられた各機構は、この支持脚１２によってクリーンボックス３とは独立に床板上に支持される構造となっている。
【００３３】
支持台１１上には、除振台１３を介して、被検査物となる半導体ウェハが載置される検査用ステージ１４が設けられている。
【００３４】
除振台１３は、床からの振動や、検査用ステージ１４を移動操作した際に生じる振動等を抑制するためのものであり、検査用ステージ１４が設置される石定盤１３ａと、この石定盤１３ａを支える複数の可動脚部１３ｂとを備えている。そして、この除振台１３は、振動が生じたときにその振動を検知して可動脚部１３ｂを駆動し、石定盤１３ａ及びこの石定盤１３ａ上に設置された検査用ステージ１４の振動を速やかに打ち消すようにしている。
【００３５】
この検査装置１では、微細なデバイスパターンが形成された半導体ウェハの検査を行うため、僅かな振動でも検査の障害となる場合がある。特に、この検査装置１では、紫外光を用いて高分解能での検査を行うため、振動の影響が大きく現れやすい。そこで、この検査装置１では、除振台１３上に検査用ステージ１４を設置することによって、検査用ステージ１４に僅かな振動が生じた場合であっても、この振動を速やかに打ち消し、振動の影響を抑えて、紫外光を用いて高分解能での検査を行う際の検査能力を向上させるようにしている。
【００３６】
なお、除振台１３上に検査用ステージ１４を安定的に設置するには、除振台１３の重心がある程度低い位置にあることが望ましい。そこで、この検査装置１においては、石定盤１３ａの下端部に切り欠き部１３ｃを設け、可動脚部１３ｂがこの切り欠き部１３ｃにて石定盤１３ａを支えるようにして、除振台１３の重心を下げるようにしている。
【００３７】
なお、検査用ステージ１４を移動操作した際に生じる振動等は、事前にある程度予測することができる。このような振動を事前に予測して除振台１３を動作させるようにすれば、検査用ステージ１４に生じる振動を未然に防止することが可能である。したがって、検査装置１は、検査用ステージ１４を移動操作した際に生じる振動等を事前に予測して除振台１３を動作させるようになされていることが望ましい。
【００３８】
検査用ステージ１４は、被検査物となる半導体ウェハを支持するためのステージである。この検査用ステージ１４は、被検査物となる半導体ウェハを支持するとともに、この半導体ウェハを所定の検査対象位置へと移動させる機能も備えている。
【００３９】
具体的には、検査用ステージ１４は、除振台１３上に設置されたＸステージ１５と、Ｘステージ１５上に設置されたＹステージ１６と、Ｙステージ１６上に設置されたθステージ１７と、θステージ１７上に設置されたＺステージ１８と、Ｚステージ１８上に設置された吸着プレート１９とを備えている。
【００４０】
Ｘステージ１５及びＹステージ１６は、水平方向に移動するステージであり、Ｘステージ１５とＹステージ１６とで、被検査物となる半導体ウェハを互いに直交する方向に移動させ、検査対象のデバイスパターンを所定の検査位置へと導くようにしている。
【００４１】
θステージ１７は、いわゆる回転ステージであり、半導体ウェハを回転させるためのものである。半導体ウェハの検査時には、θステージ１７により、例えば、半導体ウェハ上のデバイスパターンが画面に対して水平又は垂直となるように、半導体ウェハを回転させる。
【００４２】
Ｚステージ１８は、鉛直方向に移動するステージであり、ステージの高さを調整するためのものである。半導体ウェハの検査時には、Ｚステージ１８により、半導体ウェハの検査面が適切な高さとなるように、ステージの高さを調整する。
【００４３】
吸着プレート１９は、検査対象の半導体ウェハを吸着して固定するためのものである。半導体ウェハの検査時に、検査対象の半導体ウェハは、この吸着プレート１９上に載置され、この吸着プレート１９により吸着されて、不要な動きが抑制される。
【００４４】
また、除振台１３上には、検査用ステージ１４上に位置するように支持部材２０によって支持された光学ユニット２１が配されている。この光学ユニット２１は、半導体ウェハの検査時に、半導体ウェハの画像を撮像するためのものである。そして、この光学ユニット２１は、検査対象の半導体ウェハの画像の撮像を可視光を用いて低分解能にて行う機能と、検査対象の半導体ウェハの画像の撮像を紫外光を用いて高分解能にて行う機能とを兼ね備えている。
【００４５】
また、支持台１１上には、図２及び図３に示すように、被検査物となる半導体ウェハが装着されたカセット７ｂを容器７から取り出してクリーンボックス３内に移動させるエレベータ２２が設けられている。さらに、支持台１１上には、図３に示すように、半導体ウェハを搬送するための搬送用ロボット２３と、半導体ウェハを検査用ステージ１４上に載置する前にそのセンター出しと位相出しとを行うプリアライナ２４とが設けられている。なお、図３はクリーンボックス３の内部に配設された装置本体１０を模式的に示す平面図である。
【００４６】
エレベータ２２は、上昇及び下降動作される昇降台２２ａを有しており、容器７がクリーンボックス３の容器設置スペース８に設置されて容器７の底部７ａとカバー７ｃとの係合が解除されたときに、昇降台２２ａが下降操作されることによって、容器７の底部７ａ及びこれに固定されたカセット７ｂをクリーンボックス３の内部に移動させる。
【００４７】
搬送用ロボット２３は、先端部に吸着機構２３ａが設けられた操作アーム２３ｂを有しており、この操作アーム２３ｂを移動操作して、その先端部に設けられた吸着機構２３ａにより半導体ウェハを吸着し、クリーンボックス３内における半導体ウェハの搬送を行うようになされている。
【００４８】
プリアライナ２４は、半導体ウェハに予め形成されているオリエンテーションフラット及びノッチを基準として、半導体ウェハの位相出し及びセンター出しを行うものである。検査装置１は、半導体ウェハを検査用ステージ１４上に載置する前に、プリアライナ２４によってその位相出し等を行うことにより、検査の効率を向上させるようになされている。
【００４９】
半導体ウェハを検査用ステージ１４上に設置する際は、先ず、エレベータ２２により容器７の底部７ａ及びカセット７ｂがクリーンボックス３の内部に移動される。そして、カセット７ｂに装着された複数枚の半導体ウェハの中から検査対象の半導体ウェハが選択され、選択された半導体ウェハが搬送用ロボット２３によりカセット７ｂから取り出される。
【００５０】
カセット７ｂから取り出された半導体ウェハは、搬送用ロボット２３によりプリアライナ２４へと搬送される。プリアライナ２４へ搬送された半導体ウェハは、このプリアライナ２４によって位相出しやセンター出しが行われる。そして、位相出しやセンター出しが行われた半導体ウェハが、搬送用ロボット２３により検査用ステージ１４へと搬送され、吸着プレート１９上に載置されて検査が行われる。
【００５１】
検査対象の半導体ウェハが検査用ステージ１４へと搬送されると、搬送用ロボット２３によって次に検査する半導体ウェハがカセット７ｂから取り出され、プリアライナ２４へと搬送される。そして、先に検査用ステージ１４へと搬送された半導体ウェハの検査が行われている間に、次に検査する半導体ウェハの位相出しやセンター出しが行われる。そして、先に検査用ステージ１４へと搬送された半導体ウェハの検査が終了すると、次に検査する半導体ウェハが検査用ステージ１４へと速やかに搬送される。
【００５２】
検査装置１では、以上のように、検査対象の半導体ウェハを検査用ステージ１４へ搬送する前に、予めプリアライナ２４により位相出しやセンター出しを行っておくことにより、検査用ステージ１４による半導体ウェハの位置決めに要する時間を短縮することができる。また、検査装置１では、先に検査用ステージ１４へと搬送された半導体ウェハの検査が行われている時間を利用して、次に検査する半導体ウェハをカセット７ｂから取り出し、プリアライナ２４による位相出しやセンター出しを行うことにより、全体での時間の短縮を図ることができ、効率よく検査を行うことができる。
【００５３】
ところで、この検査装置１において、エレベータ２２と、搬送用ロボット２３と、プリアライナ２４とは、図３に示すように、それぞれが直線上に並ぶように支持台１１上に設置されている。そして、エレベータ２２と搬送用ロボット２３との間の距離Ｌ１と、搬送用ロボット２３とプリアライナ２４との間の距離Ｌ２とが略等しい距離となるように、それぞれの設置位置が決定されている。さらに、搬送用ロボット２３から見て、エレベータ２２やプリアライナ２４が並ぶ方向と略直交する方向に、検査用ステージ１４が位置するような配置とされている。
【００５４】
検査装置１は、各機構が以上のような配置とされていることにより、被検査物である半導体ウェハの搬送を迅速且つ正確に行うことができる。
【００５５】
すなわち、この検査装置１では、エレベータ２２と搬送用ロボット２３との間の距離Ｌ１と、搬送用ロボット２３とプリアライナ２４との間の距離Ｌ２とが略等しい距離となっているので、搬送用ロボット２３の操作アーム２３ｂの長さを変えることなく、カセット７ｂから取り出した半導体ウェハをプリアライナ２４に搬送することがでる。したがって、この検査装置１では、搬送用ロボット２３の操作アーム２３ｂの長さを変えたときに生じる誤差等が問題とならないので、半導体ウェハをプリアライナ２４へと搬送する動作を正確に行うことができる。また、エレベータ２２と搬送用ロボット２３とプリアライナ２４とが直線上に並んでいるので、搬送用ロボット２３は直線的な動きのみにより、カセット７ｂから取り出した半導体ウェハをプリアライナ２４に搬送することができる。したがって、この検査装置１では、半導体ウェハをプリアライナ２４へと搬送する動作を極めて正確に且つ迅速に行うことができる。
【００５６】
さらに、この検査装置１では、搬送用ロボット２３から見て、エレベータ２２やプリアライナ２４が並ぶ方向と略直交する方向に、検査用ステージ１４が位置するような配置とされているので、搬送用ロボット２３が直線的な動きをすることで、半導体ウェハを検査用ステージ１４へ搬送することができる。したがって、この検査装置１では、半導体ウェハを検査用ステージ１４へと搬送する動作を極めて正確に且つ迅速に行うことができる。特に、この検査装置１では、微細なデバイスパターンが形成された半導体ウェハの検査を行うため、被検査物である半導体ウェハの搬送及び位置決めを極めて正確に行う必要があるので、以上のような配置が非常に有効である。
【００５７】
なお、検査装置１には、クリーンボックス３、支持台１１及び外部ユニット５０の底部に、それぞれタイヤ２５が配設されている。これにより、検査装置１ででは、クリーンユニット２、装置本体１０及び外部ユニット５０を容易に移動させることが可能となっている。なお、検査装置１を固定する際は、図１及び図２に示すように、支持脚６，１２，５１を床に着けて、タイヤ２５は浮かせておく。
【００５８】
次に、上記検査装置１について、図４のブロック図を参照して更に詳細に説明する。
【００５９】
図４に示すように、検査装置１の外部ユニット５０には、表示装置５２及び入力装置５４ａが接続された画像処理用コンピュータ６０と、表示装置５３及び入力装置５４ｂが接続された制御用コンピュータ６１とが配されている。なお、前掲した図１では、画像処理用コンピュータ６０に接続された入力装置５４ａと、制御用コンピュータ６１に接続された入力装置５４ｂとをまとめて、入力装置５４として図示している。
【００６０】
画像処理用コンピュータ６０は、半導体ウェハを検査するときに、光学ユニット２１の内部に設置されたＣＣＤ（charge-coupled device）カメラ３０，３１により半導体ウェハを撮像した画像を取り込んで処理するコンピュータである。すなわち、この検査装置１は、光学ユニット２１の内部に設置されたＣＣＤカメラ３０，３１により撮像した半導体ウェハの画像を、画像処理用コンピュータ６０により処理して解析することにより、半導体ウェハの検査を行う。
【００６１】
なお、画像処理用コンピュータ６０に接続された入力装置５４ａは、ＣＣＤカメラ３０，３１から取り込んだ画像の解析等に必要な指示を、画像処理用コンピュータ６０に対して入力するためのものであり、例えば、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等からなる。また、画像処理用コンピュータ６０に接続された表示装置５２は、ＣＣＤカメラ３０，３１から取り込んだ画像の解析結果等を表示するためのものであり、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる。
【００６２】
制御用コンピュータ６１は、半導体ウェハを検査するときに、検査用ステージ１４、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４、並びに光学ユニット２１の内部の各機器等を制御するためのコンピュータである。すなわち、この検査装置１は、半導体ウェハの検査を行う際に、検査対象の半導体ウェハの画像が、光学ユニット２１の内部に設置されたＣＣＤカメラ３０，３１により撮像されるように、制御用コンピュータ６１により、検査用ステージ１４、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４、並びに光学ユニット２１の内部の各機器等を制御する。
【００６３】
また、制御用コンピュータ６１は、クリーンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂを制御する機能を有する。すなわち、この検査装置１は、クリーンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂを制御用コンピュータ６１が制御することによって、半導体ウェハの検査を行う際に、クリーンボックス３内に清浄な空気を常時供給し、また、クリーンボックス３内の気流をコントロールできるようにしている。
【００６４】
なお、制御用コンピュータ６１に接続された入力装置５４ｂは、検査用ステージ１４、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４、光学ユニット２１の内部の各機器、並びにクリーンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂ等を制御するのに必要な指示を、制御用コンピュータ６１に対して入力するためのものであり、例えば、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等からなる。また、制御用コンピュータ６１に接続された表示装置５３は、半導体ウェハの検査時の各種条件等を表示するためのものであり、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ等からなる。
【００６５】
また、画像処理用コンピュータ６０と制御用コンピュータ６１とは、メモリリンク機構により、互いにデータのやり取りが可能とされている。すなわち、画像処理用コンピュータ６０と制御用コンピュータ６１は、それぞれに設けられたメモリリンクインターフェース６０ａ，６１ａを介して互いに接続されており、画像処理用コンピュータ６０と制御用コンピュータ６１との間で、互いにデータのやり取りが可能となっている。
【００６６】
一方、検査装置１のクリーンボックス３の内部には、密閉式の容器７に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを、この容器７のカセット７ｂから取り出して検査用ステージ１４に設置する機構として、上述したように、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４が配されている。これらは、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、ロボット制御インターフェース６１ｂを介して接続されている。そして、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４には、制御用コンピュータ６１からロボット制御インターフェース６１ｂを介して、制御信号が送られる。
【００６７】
すなわち、密閉式の容器７に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを、この容器７のカセット７ｂから取り出して検査用ステージ１４に設置する際は、制御用コンピュータ６１からロボット制御インターフェース６１ｂを介して、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４に制御信号が送出される。そして、エレベータ２２、搬送用ロボット２３及びプリアライナ２４がこの制御信号に基づいて動作し、上述したように、密閉式の容器７に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを、この容器７のカセット７ｂから取り出して、プリアライナ２４による位相出し及びセンター出しを行い、検査用ステージ１４に設置する。
【００６８】
また、検査装置１のクリーンボックス３の内部には除振台１３が配されており、この除振台１３上に、上述したように、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート１９を備えた検査用ステージ１４が設置されている。
【００６９】
ここで、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート１９は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、ステージ制御インターフェース６１ｃを介して接続されている。そして、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート１９には、制御用コンピュータ６１からステージ制御インターフェース６１ｃを介して、制御信号が送られる。
【００７０】
すなわち、半導体ウェハの検査を行う際は、制御用コンピュータ６１からステージ制御インターフェース６１ｃを介して、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート１９に制御信号が送出される。そして、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７、Ｚステージ１８及び吸着プレート１９が、この制御信号に基づいて動作し、吸着プレート１９により検査対象の半導体ウェハを吸着して固定するとともに、Ｘステージ１５、Ｙステージ１６、θステージ１７及びＺステージ１８により、半導体ウェハを所定の位置、角度及び高さとなるように移動する。
【００７１】
また、除振台１３上には、上述したように、光学ユニット２１も設置されている。この光学ユニット２１は、半導体ウェハの検査時に半導体ウェハの画像を撮像するためのものであり、上述したように、検査対象の半導体ウェハの画像の撮像を可視光を用いて低分解能にて行う機能と、検査対象の半導体ウェハの画像の撮像を紫外光を用いて高分解能にて行う機能とを兼ね備えている。
【００７２】
この光学ユニット２１は、可視光にて半導体ウェハの画像を撮像するための機構として、可視光用ＣＣＤカメラ３０と、ハロゲンランプ３２と、可視光用光学系３３と、可視光用対物レンズ３４と、可視光用オートフォーカス制御部３５とを備えている。
【００７３】
そして、可視光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、ハロゲンランプ３２を点灯させる。ここで、ハロゲンランプ３２の駆動源は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、光源制御インターフェース６１ｄを介して接続されている。そして、ハロゲンランプ３２の駆動源には、制御用コンピュータ６１から光源制御インターフェース６１ｄを介して制御信号が送られる。ハロゲンランプ３２の点灯／消灯は、この制御信号に基づいて行われる。
【００７４】
そして、可視光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、ハロゲンランプ３２を点灯させ、このハロゲンランプ３２からの可視光を、可視光用光学系３３及び可視光用対物レンズ３４を介して半導体ウェハにあてて、半導体ウェハを照明する。そして、可視光により照明された半導体ウェハの像を可視光用対物レンズ３４により拡大し、その拡大像を可視光用ＣＣＤカメラ３０により撮像する。
【００７５】
ここで、可視光用ＣＣＤカメラ３０は、外部ユニット５０に配された画像処理用コンピュータ６０に、画像取込インターフェース６０ｂを介して接続されている。そして、可視光用ＣＣＤカメラ３０により撮像された半導体ウェハの画像は、画像取込インターフェース６０ｂを介して画像処理用コンピュータ６０に取り込まれる。
【００７６】
また、上述のように可視光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、可視光用オートフォーカス制御部３５により、自動焦点位置合わせを行う。すなわち、可視光用オートフォーカス制御部３５により、可視光用対物レンズ３４と半導体ウェハの間隔が可視光用対物レンズ３４の焦点距離に一致しているか否かを検出し、一致していない場合には、可視光用対物レンズ３４又はＺステージ１８を動かして、半導体ウェハの検査対象面が可視光用対物レンズ３４の焦点面に一致するようにする。
【００７７】
ここで、可視光用オートフォーカス制御部３５は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、オートフォーカス制御インターフェース６１ｅを介して接続されている。そして、可視光用オートフォーカス制御部３５には、制御用コンピュータ６１からオートフォーカス制御インターフェース６１ｅを介して制御信号が送られる。可視光用オートフォーカス制御部３５による可視光用対物レンズ３４の自動焦点位置合わせは、この制御信号に基づいて行われる。
【００７８】
また、光学ユニット２１は、紫外光にて半導体ウェハの画像を撮像するための機構として、紫外光用ＣＣＤカメラ３１と、紫外光レーザ光源３６と、紫外光用光学系３７と、紫外光用対物レンズ３８と、紫外光用オートフォーカス制御部３９とを備えている。
【００７９】
そして、紫外光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、紫外光レーザ光源３６を点灯させる。ここで、紫外光レーザ光源３６の駆動源は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、光源制御インターフェース６１ｄを介して接続されている。そして、紫外光レーザ光源３６の駆動源には、制御用コンピュータ６１から光源制御インターフェース６１ｄを介して制御信号が送られる。紫外光レーザ光源３６の点灯／消灯は、この制御信号に基づいて行われる。
【００８０】
なお、紫外光レーザ光源３６には、波長が２６６ｎｍ程度の紫外光レーザを出射するものを用いることが好ましい。波長が２６６ｎｍ程度の紫外光レーザは、ＹＡＧレーザの４倍波として得られる。また、レーザ光源としては、発振波長が１６６ｎｍ程度のものも開発されており、そのようなレーザ光源を上記紫外光レーザ光源３６として用いてもよい。
【００８１】
紫外光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、紫外光レーザ光源３６を点灯させ、この紫外光レーザ光源３６からの紫外光を、紫外光用光学系３７及び紫外光用対物レンズ３８を介して半導体ウェハにあてて、半導体ウェハを照明する。そして、紫外光により照明された半導体ウェハの像を紫外光用対物レンズ３８により拡大し、その拡大像を紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像する。
【００８２】
ここで、紫外光用ＣＣＤカメラ３１は、外部ユニット５０に配された画像処理用コンピュータ６０に、画像取込インターフェース６０ｃを介して接続されている。そして、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像された半導体ウェハの画像は、画像取込インターフェース６０ｃを介して画像処理用コンピュータ６０に取り込まれる。
【００８３】
また、上述のように紫外光にて半導体ウェハの画像を撮像する際は、紫外光用オートフォーカス制御部３９により、自動焦点位置合わせを行う。すなわち、紫外光用オートフォーカス制御部３９により、紫外光用対物レンズ３８と半導体ウェハの間隔が紫外光用対物レンズ３８の焦点距離に一致しているか否かを検出し、一致していない場合には、紫外光用対物レンズ３８又はＺステージ１８を動かして、半導体ウェハの検査対象面が紫外光用対物レンズ３８の焦点面に一致するようにする。
【００８４】
ここで、紫外光用オートフォーカス制御部３９は、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、オートフォーカス制御インターフェース６１ｅを介して接続されている。そして、紫外光用オートフォーカス制御部３９には、制御用コンピュータ６１からオートフォーカス制御インターフェース６１ｅを介して制御信号が送られる。紫外光用オートフォーカス制御部３９による紫外光用対物レンズ３８の自動焦点位置合わせは、この制御信号に基づいて行われる。
【００８５】
また、クリーンエアユニット４には、上述したように、２つの送風機５ａ，５ｂが設けられている。これらの送風機５ａ，５ｂは、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、風量制御インターフェース６１ｆを介して接続されている。そして、クリーンエアユニット４の送風機５ａ，５ｂには、制御用コンピュータ６１から風量制御インターフェース６１ｆを介して、制御信号が送られる。送風機５ａ，５ｂの回転数の制御やオン／オフの切り替え等は、この制御信号に基づいて行われる。
【００８６】
次に、上記検査装置１の光学ユニット２１の光学系について、図５を参照して更に詳細に説明する。なお、ここでは、オートフォーカス制御部３５，３９についての説明は省略し、検査対象の半導体ウェハを照明する光学系と、検査対象の半導体ウェハを撮像する光学系とについて説明する。
【００８７】
図５に示すように、光学ユニット２１は、可視光にて半導体ウェハの画像を撮像するための光学系として、ハロゲンランプ３２と、可視光用光学系３３と、可視光用対物レンズ３４とを備えている。
【００８８】
ハロゲンランプ３２からの可視光は、光ファイバ４０によって可視光用光学系３３へと導かれる。可視光用光学系３３へと導かれた可視光は、先ず、２つのレンズ４１，４２を透過してハーフミラー４３に入射する。そして、ハーフミラー４３に入射した可視光は、ハーフミラー４３によって可視光用対物レンズ３４へ向けて反射され、可視光用対物レンズ３４を介して半導体ウェハに入射する。これにより、半導体ウェハが可視光により照明される。
【００８９】
そして、可視光により照明された半導体ウェハの像は、可視光用対物レンズ３４により拡大され、ハーフミラー４３及び撮像用レンズ４４を透過して、可視光用ＣＣＤカメラ３０により撮像される。すなわち、可視光により照明された半導体ウェハからの反射光が、可視光用対物レンズ３４、ハーフミラー４３及び撮像用レンズ４４を介して可視光用ＣＣＤカメラ３０に入射し、これにより、半導体ウェハの拡大像が可視光用ＣＣＤカメラ３０によって撮像される。そして、可視光用ＣＣＤカメラ３０によって撮像された半導体ウェハの画像（以下、可視画像と称する。）は、画像処理用コンピュータ６０へと送られる。
【００９０】
また、光学ユニット２１は、紫外光にて半導体ウェハの画像を撮像するための光学系として、紫外光レーザ光源３６と、紫外光用光学系３７と、紫外光用対物レンズ３８とを備えている。
【００９１】
紫外光レーザ光源３６からの紫外光は、光ファイバ４５によって紫外光用光学系３７へ導かれる。紫外光用光学系３７へと導かれた紫外光は、先ず、２つのレンズ４６，４７を透過してハーフミラー４８に入射する。そして、ハーフミラー４８に入射した可視光は、ハーフミラー４８によって紫外光用対物レンズ３８へ向けて反射され、紫外光用対物レンズ３８を介して半導体ウェハに入射する。これにより、半導体ウェハが紫外光により照明される。
【００９２】
そして、紫外光により照明された半導体ウェハの像は、紫外光用対物レンズ３８により拡大され、ハーフミラー４８及び撮像用レンズ４９を透過して、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像される。すなわち、紫外光により照明された半導体ウェハからの反射光が、紫外光用対物レンズ３８、ハーフミラー４８及び撮像用レンズ４９を介して紫外光用ＣＣＤカメラ３１に入射し、これにより、半導体ウェハの拡大像が紫外光用ＣＣＤカメラ３１によって撮像される。そして、紫外光用ＣＣＤカメラ３１によって撮像された半導体ウェハの画像（以下、紫外画像と称する。）は、画像処理用コンピュータ６０へと送られる。
【００９３】
以上のような検査装置１では、可視光よりも短波長の光である紫外光により、半導体ウェハの画像を撮像して検査することができるので、可視光を用いて欠陥の検出や分類分けを行う場合に比べて、より微細な欠陥の検出や分類分けを行うことができる。
【００９４】
しかも、上記検査装置１では、可視光用の光学系と紫外光用の光学系とを兼ね備えており、可視光を用いた低分解能での半導体ウェハの検査と、紫外光を用いた高分解能での半導体ウェハの検査との両方を行うことができる。したがって、上記検査装置１では、可視光を用いた低分解能での半導体ウェハの検査により、大きい欠陥の検出や分類分けを行い、且つ、紫外光を用いた高分解能での半導体ウェハの検査により、小さい欠陥の検出や分類分けを行うといったことも可能である。
【００９５】
なお、上記検査装置１において、紫外光用対物レンズ３８の開口数ＮＡは、大きい方が好ましく、例えば０．９以上とする。このように、紫外光用対物レンズ３８として、開口数ＮＡの大きなレンズを用いることで、より微細な欠陥の検出が可能となる。
【００９６】
ところで、半導体ウェハの欠陥が、引っ掻き傷のように色情報が無く凹凸だけからなる場合、可干渉性を持たない光では、その欠陥を見ることは殆どできない。これに対して、レーザ光のように可干渉性に優れた光を用いた場合には、引っ掻き傷のように色情報が無く凹凸だけからなる欠陥であっても、凹凸の段差近辺で光が干渉することにより、当該欠陥をはっきりと見ることができる。そして、上記検査装置１では、紫外光の光源として紫外域のレーザ光を出射する紫外光レーザ光源３６を用いている。したがって、上記検査装置１では、引っ掻き傷のように色情報が無く凹凸だけからなる欠陥であっても、当該欠陥をはっきりと検出することができる。すなわち、上記検査装置１では、ハロゲンランプ３２からの可視光（インコヒーレント光）では検出が困難な位相情報を、紫外光レーザ光源３６からの紫外光レーザ（コヒーレント光）を用いて、容易に検出することができる。
【００９７】
次に、上記検査装置１で半導体ウェハを検査するときの手順の一例を、図６のフローチャートを参照して説明する。なお、図６のフローチャートでは、検査対象の半導体ウェハが検査用ステージ１４に設置された状態以降の処理の手順を示している。また、図６に示すフローチャートは、半導体ウェハ上の欠陥の位置が予め分かっている場合に、その欠陥を上記検査装置１により検査して分類分けを行うときの手順の一例を示している。また、ここでは、半導体ウェハ上に同様なデバイスパターンが多数形成されているものとし、欠陥の検出や分類分けは、欠陥がある領域の画像（欠陥画像）と、その他の領域の画像（参照画像）とを撮像し、それらを比較することで行うものとする。
【００９８】
先ず、ステップＳ１−１に示すように、制御用コンピュータ６１に欠陥位置座標ファイルを読み込む。ここで、欠陥位置座標ファイルは、半導体ウェハ上の欠陥の位置に関する情報が記述されたファイルであり、欠陥検出装置等により、半導体ウェハ上の欠陥の位置を予め計測して作成しておく。そして、ここでは、その欠陥位置座標ファイルを制御用コンピュータ６１に読み込む。
【００９９】
次に、ステップＳ１−２において、制御用コンピュータ６１によりＸステージ１５及びＹステージ１６を駆動させ、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの検査対象領域が可視光用対物レンズ３４の視野内に入るようにする。
【０１００】
次に、ステップＳ１−３において、制御用コンピュータ６１により可視光用オートフォーカス制御部３５を駆動させ、可視光用対物レンズ３４の自動焦点位置合わせを行う。
【０１０１】
次に、ステップＳ１−４において、可視光用ＣＣＤカメラ３０により半導体ウェハの画像を撮像し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ６０に送る。なお、ここで撮像される可視画像は、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち、欠陥があるとされる領域の画像（以下、欠陥画像と称する。）である。
【０１０２】
次に、ステップＳ１−５において、制御用コンピュータ６１によりＸステージ１５及びＹステージ１６を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させて、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３４の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半導体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されている領域である。
【０１０３】
次に、ステップＳ１−６において、制御用コンピュータ６１により可視光用オートフォーカス制御部３５を駆動させ、可視光用対物レンズ３４の自動焦点位置合わせを行う。
【０１０４】
次に、ステップＳ１−７において、可視光用ＣＣＤカメラ３０により半導体ウェハの画像を撮像し、撮像した可視画像を画像処理用コンピュータ６０に送る。なお、ここで撮像される可視画像は、半導体ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されている領域の画像（以下、参照画像と称する。）である。
【０１０５】
次に、ステップＳ１−８において、画像処理用コンピュータ６０により、ステップＳ１−４で取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ１−７で取り込んだ参照画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。そして、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ１−９へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ１−１１へ進む。
【０１０６】
ステップＳ１−９では、画像処理用コンピュータ６０により、検出された欠陥が何であるかを調べて分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた場合には、ステップＳ１−１０へ進み、欠陥の分類分けができなかった場合には、ステップＳ１−１１へ進む。
【０１０７】
ステップＳ１−１０では、欠陥の分類結果を保存する。ここで、欠陥の分類結果は、例えば、画像処理用コンピュータ６０や制御用コンピュータ６１に接続された記憶装置に保存する。なお、欠陥の分類結果は、画像処理用コンピュータ６０や制御用コンピュータ６１にネットワークを介して接続された他のコンピュータに転送して保存するようにしてもよい。
【０１０８】
ステップＳ１−１０での処理が完了したら、半導体ウェハの欠陥の分類分けが完了したこととなるので、これで処理を終了する。ただし、半導体ウェハ上に複数の欠陥がある場合には、ステップＳ１−２へ戻って、他の欠陥の検出及び分類分けを行うようにしてもよい。
【０１０９】
一方、ステップＳ１−８で欠陥検出ができなかった場合や、ステップＳ１−９で欠陥の分類分けができなかった場合には、ステップＳ１−１１以降へ進み、紫外光を用いて高分解能での撮像を行って欠陥の検出や分類分けを行う。
【０１１０】
その場合は、先ず、ステップＳ１−１１において、制御用コンピュータ６１によりＸステージ１５及びＹステージ１６を駆動させ、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置座標へ半導体ウェハを移動させて、半導体ウェハの検査対象領域が紫外光用対物レンズ３８の視野内に入るようにする。
【０１１１】
次に、ステップＳ１−１２において、制御用コンピュータ６１により紫外光用オートフォーカス制御部３９を駆動させ、紫外光用対物レンズ３８の自動焦点位置合わせを行う。
【０１１２】
次に、ステップＳ１−１３において、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により半導体ウェハの画像を撮像し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ６０に送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、欠陥位置座標ファイルが示す欠陥位置座標における画像、すなわち欠陥画像である。また、ここでの欠陥画像の撮像は、可視光よりも短波長の光である紫外光を用いて、可視光を用いた場合の撮像よりも高分解能にて行う。
【０１１３】
次に、ステップＳ１−１４において、制御用コンピュータ６１によりＸステージ１５及びＹステージ１６を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させて、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ３８の視野内に入るようにする。ここで、参照領域は、半導体ウェハの検査対象領域以外の領域であって、半導体ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されている領域である。
【０１１４】
次に、ステップＳ１−１５において、制御用コンピュータ６１により紫外光用オートフォーカス制御部３９を駆動させ、紫外光用対物レンズ３８の自動焦点位置合わせを行う。
【０１１５】
次に、ステップＳ１−１６において、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により半導体ウェハの画像を撮像し、撮像した紫外画像を画像処理用コンピュータ６０に送る。なお、ここで撮像される紫外画像は、半導体ウェハの検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されている領域の画像、すなわち参照画像である。また、ここでの参照画像の撮像は、可視光よりも短波長の光である紫外光を用いて、可視光を用いた場合よりも高分解能にて行う。
【０１１６】
次に、ステップＳ１−１７において、画像処理用コンピュータ６０により、ステップＳ１−１３で取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ１−１６で取り込んだ参照画像とを比較し、欠陥画像から欠陥を検出する。そして、欠陥が検出できた場合には、ステップＳ１−１８へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ１−１９へ進む。
【０１１７】
ステップＳ１−１８では、画像処理用コンピュータ６０により、検出された欠陥が何であるかを調べて分類分けを行う。そして、欠陥の分類分けができた場合には、ステップＳ１−１０へ進み、上述したように、欠陥の分類結果を保存する。一方、欠陥の分類分けができなかった場合には、ステップＳ１−１９へ進む。
【０１１８】
ステップＳ１−１９では、欠陥の分類分けができなかったことを示す情報を保存する。ここで、欠陥の分類分けができなかったことを示す情報は、例えば、画像処理用コンピュータ６０や制御用コンピュータ６１に接続された記憶装置に保存する。なお、この情報は、画像処理用コンピュータ６０や制御用コンピュータ６１にネットワークを介して接続された他のコンピュータに転送して保存するようにしてもよい。
【０１１９】
以上のような手順により、先ず、可視光用ＣＣＤカメラ３０により撮像された画像を処理して解析することで低分解能にて半導体ウェハの検査を行い、可視光での欠陥の検出や分類分けができなかった場合に、次に、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像された画像を処理して解析することで高分解能にて半導体ウェハの検査を行う。
【０１２０】
ここで、ＣＣＤカメラ３０，３１によって撮像された参照画像及び欠陥画像から欠陥を検出する手法について、図７を参照して説明する。
【０１２１】
図７（ａ）は、検査対象領域におけるデバイスパターンと同様なデバイスパターンが形成されている参照領域の画像、すなわち参照画像の一例を示している。また、図７（ｂ）は、欠陥があるとされる検査対象領域の画像、すなわち欠陥画像の一例を示している。
【０１２２】
このような参照画像及び欠陥画像から欠陥を検出する際は、参照画像から色情報や濃淡情報などに基づいて、図７（ｃ）に示すようにデバイスパターンを抽出する。また、参照画像と欠陥画像から差の画像を求め、差の大きな部分を図７（ｄ）に示すように欠陥として抽出する。
【０１２３】
そして、図７（ｅ）に示すように、図７（ｃ）に示したデバイスパターン抽出結果の画像と、図７（ｄ）に示した欠陥抽出結果の画像とを重ね合わせた画像を得て、欠陥がデバイスパターンに存在する割合などを、欠陥に関する特徴量として抽出する。
【０１２４】
以上のような手法により、ＣＣＤカメラ３０，３１によって撮像された参照画像及び欠陥画像を画像処理用コンピュータ６０で処理し解析することで欠陥を検出し、半導体ウェハの検査を行うことができる。
【０１２５】
検査装置１は、上述したように、先ず、可視光用ＣＣＤカメラ３０により撮像された画像を処理して解析することで低分解能にて半導体ウェハの検査を行い、可視光での欠陥の検出や分類分けができなかった場合に、次に、紫外光用ＣＣＤカメラ３１により撮像された画像を処理して解析することで高分解能にて半導体ウェハの検査を行うようにしているので、可視光だけを用いて欠陥の検出や分類分けを行う場合に比べて、より微細な欠陥の検出や分類分けを行うことができる。
【０１２６】
ただし、可視光を用いて低分解能にて撮像した方が、一度に撮像できる領域が広いので、欠陥が十分に大きい場合には、可視光を用いて低分解能にて半導体ウェハの検査を行った方が効率が良い。したがって、最初から紫外光を用いて欠陥の検査や分類分けを行うのではなく、上述のように、最初に可視光を用いて欠陥の検査や分類分けを行うようにすることで、より効率良く半導体ウェハの検査を行うことができる。
【０１２７】
ところで、この検査装置１では、上述したように、互いに直交する方向に移動するＸステージ１５とＹステージ１６とにより、被検査物となる半導体ウェハを水平方向に移動させ、検査対象のデバイスパターンを所定の検査位置へと導くようにしている。
【０１２８】
ここで、Ｘステージ１５及びＹステージ１６を装置本体１０の上側から模式的に見た平面図を図８に示す。
【０１２９】
Ｘステージ１５及びＹステージ１６には、図８に示すように、これらＸステージ１５及びＹステージ１６を互いに直交する方向に移動操作するためのＸステージ移動手段及びＹステージ移動手段が設けられており、半導体ウェハ７０が所定の位置へと移動されるようになされている。
【０１３０】
詳述すると、Ｘステージ１５は、図８及び図９に示すように、Ｘステージ移動手段として、除振台１３の石定盤１３ａ上に配設された一対の第１のレール機構７１，７２と、これら一対の第１のレール機構７１，７２の間に並設された第１の駆動機構７３とを備えている。なお、図９は、装置本体１０を図８中矢印Ａ１方向から模式的に見た要部側面図である。
【０１３１】
一対の第１のレール機構７１，７２は、図９に示すように、Ｘステージ１５を支持しながら、図８中矢印Ｃ方向にスライドさせるためのものであり、石定盤１３ａ上に支持された第１のレール部７１ａ，７２ａと、Ｘステージ１５側に固定された第１のスライダ部７１ｂ，７２ｂとが互いに係合しながらスライドする構成とされている。
【０１３２】
一方、第１の駆動機構７３は、第１のレール機構７１，７２により支持されたＸステージ１５を駆動操作するためのものであり、Ｘステージ１５の下方に位置して、このＸステージ１５の下面に取り付けられた第１のボールねじ７４と、この第１のボールねじ７４と螺合すると共に、一対の第１の軸受部７５ａ，７５ｂにより回転自在に支持された第１の駆動軸７６と、この第１の駆動軸７６の一方端部に第１のカップリング７７を介して連結された第１のサーボモータ７８とを備えている。
【０１３３】
第１のボールねじ７４は、Ｘステージ１５の下面に、図８中矢印Ｃ方向の両端部に位置して取り付けられている。この第１のボールねじ７４は、第１の駆動軸７６とボールを介して螺合されるものであり、第１の駆動軸７６が回転駆動されると、この第１の駆動軸７６の軸方向（図８中矢印Ｃ方向）に沿って移動する構成とされる。
【０１３４】
一方、第１の駆動軸７６は、その両端部が一対の第１の軸受部７５ａ，７５ｂにより回転自在に支持されると共に、この一対の第１の軸受部７５ａ，７５ｂの間を第１のボールねじ７４が螺合しながら移動する構成とされる。なお、一対の第１の軸受部７５ａ，７５ｂは、例えば、一方端部側に設けられた第１の軸受部７５ａをアンギュラベアリングとし、他方端部側に設けられた第１の軸受部７５ｂをラジアルベアリングとしている。
【０１３５】
第１のサーボモータ７８は、第１の駆動軸７６を回転駆動させるものであり、第１の駆動軸７６の第１の軸受部７５ａ側端部に第１のカップリング７７を介して連結されている。また、第１のサーボモータ７８は、上述したステージ制御インターフェース６１ｃと接続されており、このステージ制御インターフェース６１ｃからの制御信号に基づいて作動することになる。
【０１３６】
この第１の駆動機構７３では、第１のサーボモータ７８が第１の駆動軸７６を回転駆動させると、第１のボールねじ７４が第１の駆動軸７６の軸方向（図８中矢印Ｃ方向）に沿って移動する。そして、この第１のボールねじ７４に取り付けられたＸステージ１５が、第１のレール機構７１，７２に支持されながら、図８中矢印Ｃ方向に水平移動することになる。
【０１３７】
同様に、Ｙステージ１６は、図８及び図１０に示すように、Ｙステージ移動手段として、Ｘステージ１５上に配設された一対の第２のレール機構７９，８０と、これら一対の第２のレール機構７９，８０の間に並設された第２の駆動機構８１とを備えている。なお、図１０は、装置本体１０を図８中矢印Ａ２方向から模式的に見た要部側面図である。
【０１３８】
一対の第２のレール機構７９，８０は、図１０に示すように、Ｙステージ１６を支持しながら、図８中矢印Ｄ方向にスライドさせるためのものであり、Ｘステージ１５上に支持された第２のレール部７９ａ，８０ａと、Ｙステージ１６側に固定された第２のスライダ部７９ｂ，８０ｂとが互いに係合しながらスライドする構成とされている。
【０１３９】
一方、第２の駆動機構８１は、第２のレール機構７９，８０により支持されたＹステージ１６を駆動操作するためのものであり、Ｙステージ１６の下方に位置して、このＹステージ１６の下面に取り付けられた第２のボールねじ８２と、この第１のボールねじ８２と螺合すると共に、一対の第２の軸受部８３ａ，８３ｂにより回転自在に支持された第２の駆動軸８４と、この第２の駆動軸８４の一方端部に第２のカップリング８５を介して連結された第２のサーボモータ８６とを備えている。
【０１４０】
第２のボールねじ８２は、Ｙステージ１６の下面に、図８中矢印Ｄ方向の両端部に位置して取り付けられている。この第２のボールねじ８２は、第２の駆動軸８２とボールを介して螺合されるものであり、第２の駆動軸８４が回転駆動されると、この駆動軸８４の軸方向（図８中矢印Ｄ方向）に沿って移動する構成とされる。
【０１４１】
一方、第２の駆動軸８４は、その両端部が一対の第２の軸受部８３ａ，８３ｂにより回転自在に支持されると共に、この一対の第２の軸受部８３ａ，８３ｂの間を第２のボールねじ８２が螺合しながら移動する構成とされる。なお、一対の第２の軸受部８３ａ，８３ｂは、例えば、一方端部側に設けられた第２の軸受部８３ａをアンギュラベアリングとし、他方端部側に設けられた第２の軸受部８３ｂをラジアルベアリングとしている。
【０１４２】
第２のサーボモータ８６は、第２の駆動軸８４を回転駆動させるものであり、第２の駆動軸８４の第２の軸受部８３ａ側端部にカップリング８５を介して連結されている。また、第２のサーボモータ８６は、上述したステージ制御インターフェース６１ｃと接続されており、このステージ制御インターフェース６１ｃからの制御信号に基づいて作動することになる。
【０１４３】
この第２の駆動機構８１では、第２のサーボモータ８６が第２の駆動軸８４を回転駆動させると、第２のボールねじ８２が第２の駆動軸８４の軸方向（図８中矢印Ｄ方向）に沿って移動する。そして、この第２のボールねじ８２に取り付けられたＹステージ１６が、第２のレール機構７９，８０に支持されながら、図８中矢印Ｄ方向に水平移動することになる。
【０１４４】
ここで、Ｘステージ１５及びＹステージ１６は、上述したように、外部ユニット５０に配された制御用コンピュータ６１に、ステージ制御インターフェース６１ｃを介して接続されている。そして、Ｘステージ１５及びＹステージ１６には、制御用コンピュータ６１からステージ制御インターフェース６１ｃを介して、制御信号が送られる。そして、Ｘステージ１５及びＹステージ１６は、この制御信号に基づいて、半導体ウェハを所定の検査位置へと導いている。
【０１４５】
具体的には、ステージ制御インターフェース６１ｃからの制御信号に基づいて、Ｘステージ１５の第１の駆動機構７３及びＹステージ１６の第２の駆動機構８１を駆動操作することにより、第１のレール機構７１，７２及び第２のレール機構７９，８０により支持されたＸステージ１５及びＹステージ１６を所定の位置へと移動操作している。
【０１４６】
ところで、Ｘステージ１５及びＹステージ１６では、半導体ウェハ７０を所定の検査位置へと導くために、このＸステージ１５及びＹステージ１６の位置検出を行いながら、この検出された信号に基づいて、Ｘステージ１５及びＹステージ１６を所定の位置へと移動させる、いわゆる位置決めサーボを行っている。
【０１４７】
しかしながら、従来の検査装置では、このような位置決めサーボを行った場合に、Ｘステージ１５及びＹステージ１６を所定の位置に正確に位置決めさせることができず、検査能力の大幅な低下を招いてしまうことがあった。
【０１４８】
そこで、この検査装置１では、Ｘステージ１５の第１の駆動軸７６及びＹステージ１６の第２の駆動軸８４に対して摺動抵抗を付加し、この第１の駆動機構７３及び第２の駆動軸８４に付加する摺動抵抗を調節することにより、Ｘステージ１５及びＹステージ１６が所定の位置に正確に位置決めされるようになされている。
【０１４９】
詳述すると、この検査装置１には、図８乃至図１０に示すように、第１の駆動軸７６の第１の軸受部７５ｂ側端部に、この第１の駆動軸７６に対して摺接抵抗を調節自在に付加する第１の摺接抵抗付加手段８７と、第２の駆動軸８４の第２の軸受部８３ｂ側端部に、この第２の駆動軸８４に対して摺接抵抗を調節自在に付加する第２の摺接抵抗付加手段８８とが設けられている。
【０１５０】
なお、以下の説明において、第１の摺接抵抗付加手段８７及び第２の摺接抵抗付加手段８８は、同様な構成であることから、第１の摺接抵抗付加手段８７及び第２の摺接抵抗付加手段８８を摺接抵抗付加手段９０とし、第１の駆動軸７６及び第２の駆動軸８４を駆動軸９１として説明するものとする。
【０１５１】
この摺接抵抗付加手段９０は、図１１に示すように、駆動軸９１の外周面に摺接する摺接部材９２と、この摺接部材９２の駆動軸９１の外周面に対する接触圧を調節する調節機構９３と、この摺接部材９２を支持する支持部材９４とを備えている。
【０１５２】
摺接部材９２は、駆動軸９１の外周面と略全周に亘って摺接する摺接面部９５と、この摺接面部９５の一部を切り欠いて設けられた開口部９６と、この摺接面部９５の全周を所定の間隔で分断する複数の溝部９７ａ，９７ｂとを有する弾性部材からなる。この摺接部材９２の材料としては、弾性を有すると共に、摩耗が少ない、切り粉が発生しにくい、安定した摩擦抵抗が得られるといった特性を有するものが好ましく、例えば、ＭＣナイロン、ＰＯＭ等を挙げることができる。
【０１５３】
摺接面部９５は、図１２に示すように、摺接部材９２を貫通する駆動軸９１と摺接する面として、この摺接部材９２を貫通する孔部９８の周面の一部が駆動軸９１側に突出形成されてなる。
【０１５４】
開口部９６は、図１１に示すように、摺接部材９２の上面から摺接面部９５に至るまで所定の幅で切り欠かれて形成されている。
【０１５５】
複数の溝部９７ａ，９７ｂは、摺接面部９５を所定の間隔で分断することにより、この分断された摺接面部９５が駆動軸９１の外周面に均一に接触するようになされている。
【０１５６】
調節機構９３は、図１１及び図１２に示すように、摺接部材９２の開口部９６により分割された上部が、両側面からバネ９９を介して締結ボルト１００により締結された構成とされる。
【０１５７】
この調節機構９３では、バネ９９が摺接部材９２を押圧しており、締結ボルト１００の調節ナット１００ａの締め込みを調節することにより、このバネ９９の摺接部材９２に対する押圧を変化させて、摺接部材９２の開口部９６の幅を変化させることができる。そして、摺接部材９２では、開口部９６の幅が変化することにより、摺接面部９５の駆動軸９１の外周面に対する接触圧を変化させることができる。したがって、この摺接抵抗付加手段９０では、調節機構９３により、摺接部材９２の駆動軸９１の外周面に対する接触圧を調節自在とすることができる。
【０１５８】
支持部材９４は、長尺状の部材からなり、その略中央部に摺接部材９２がねじ１０１により取り付けられている。そして、支持部材９４は、この摺接部材９２を支持しながら、その両端部がボルト１０２により石定盤１３ａ又はＸステージ１５上に固定されている。
【０１５９】
以上のように構成される摺接抵抗付加手段９０は、Ｘステージ１５及びＹステージ１６を所定の位置へと移動操作させる際に、回転駆動される駆動軸９１の外周面に対して、摺接部材９２の摺接面部９５が摺接しながら摺接抵抗を付加する。
【０１６０】
これにより、検査装置１では、Ｘステージ１５及びＹステージ１６を所定の位置に正確に位置決めすることができる。
【０１６１】
ここで、このような摺接抵抗付加手段９０が設けられた検査装置１と、従来のように摺接抵抗付加手段９０が設けられていない検査装置との位置決めサーボについての測定を行った。以下、この測定結果を図１３及び図１４に示す。なお、図１３及び図１４において、横軸は、経過時間を示しており、縦軸は、検査ステージ１４の移動量を示している。
【０１６２】
図１３に示すように、従来の検査装置では、検査用ステージ１４に微振動が発生してしまい、この検査用ステージ１４が正確に位置決めされていないのがわかる。それに対して、この検査装置１では、図１４に示すように、検査用ステージ１４の移動がなく、この検査用ステージ１４が正確に位置決めされているのがわかる。このように、検査装置１では、被検査物となる半導体ウェハ７０が載置された検査用ステージ１４を所定の位置に正確に位置決めすることができる。
【０１６３】
また、摺接抵抗付加手段９０は、調節機構９３により摺接部材９２の駆動軸９１の外周面に対する接触圧を任意に調節することができ、この駆動軸９１に付加する摺接抵抗の調整を容易に行うことができる。
【０１６４】
したがって、この検査装置１では、Ｘステージ１５及びＹステージ１６を所定の位置へと移動操作させる際に、回転駆動される駆動軸９１に対して摺接部材９２が摺接抵抗を付加し、この駆動軸９１に付加する摺動抵抗を調節機構９３により調節することで、半導体ウェハ７０が載置された検査用ステージ１４を所定の位置に正確に位置決めすることができ、検査能力の大幅な向上を図ることができる。
【０１６５】
特に、この検査装置１では、紫外光を用いた高分解能での半導体ウェハ７０の検査を行うことから、このような摺接抵抗付加手段９０を駆動軸９１に設けることは、検査用ステージ１４の正確な位置決めを行う際に大変有効である。
【０１６６】
また、上記検査装置１では、図１５に示すように、摺接抵抗付加手段９０により発生した摩擦熱を発散されるための放熱手段として、放熱フィン１０３が設けられた構成としてもよい。この放熱フィン１０３は、摺接部材９２を挟み込む位置に、駆動軸９１の外周面を覆うようにして設けられている。これにより、摺接部材９２は、摺接面部９５が駆動軸９１と摺接することにより発生する摩擦熱を効率よく放熱することができ、この摩擦熱による摺接面部９５の摺接抵抗が大きく変化してしまうのを防ぐことができる。したがって、この検査装置１では、駆動軸９１に対して安定した摺接抵抗を付加することができる。
【０１６７】
また、摺接抵抗付加手段９０において、調節機構９３は、上述した構成に必ずしも限定されるものでなく、例えば、バネ９９の代わりに、エアシリンダを設けて、空気圧により摺接部材９２の開口部９６の幅を変化させて、この摺接部材９２の駆動軸９１の外周面に対する接触圧を調節する構成としてもよい。
【０１６８】
また、摺接抵抗付加手段９０では、調節機構９３にアクチュエータを設けて、摺接部材９２の駆動軸９１の外周面に対する接触圧の調整を制御するような構成としてもよい。これにより、駆動軸９１の駆動時には、位置決めサーボを行う前まで駆動軸９１に対して摺接抵抗を無付加としたり、駆動軸９１の停止時には、この駆動軸９１に対して摺接抵抗を強固に付加するといった切替操作を行うことが可能となる。
【０１６９】
なお、以上の説明では、本発明を適用した検査装置１を、半導体ウェハの欠陥が何であるかを調べるために用いるものとしてきた。しかし、本発明に係る検査装置１の用途は、半導体ウェハの欠陥識別以外の用途にも使用可能である。すなわち、本発明に係る検査装置１は、例えば、半導体ウェハ上に形成したデバイスパターンが、所望するパターン通りに適切な形状に形成されているか否かを検査するのに用いることもできる。更に、本発明に係る検査装置１の用途は、半導体ウェハの検査に限定されるものでもなく、本発明に係る検査装置１は、微細パターンの検査に対して広く適用可能であり、例えば、微細なパターンが形成されたフラットパネルディスプレイの検査などにも有効である。
【０１７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る検査装置では、ステージの駆動軸に対して摺動抵抗を付加し、この駆動軸に付加する摺動抵抗を調節することによって、被検査物が載置されたステージを所定の検査対象位置に正確に位置決めすることができ、検査能力の大幅な向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した検査装置の外観を示す斜視図である。
【図２】  上記検査装置のクリーンボックスの内部に配設された装置本体を図１中矢印Ａ１方向から見た様子を示す図である。
【図３】  上記検査装置の装置本体を模式的に示す平面図である。
【図４】  上記検査装置の一構成例を示すブロック図である。
【図５】  上記検査装置の光学ユニットの光学系の一構成例を示す図である。
【図６】  上記検査装置で半導体ウェハの検査を行うときの手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】  参照画像と欠陥画像とから欠陥を検出する手法を説明するための図である。
【図８】  上記検査装置のＸステージ及びＹステージを装置本体の上側から模式的に見た平面図である。
【図９】  上記検査装置の装置本体を図８中矢印Ａ１方向から模式的に見た要部側面図である。
【図１０】  上記検査装置の装置本体を図８中矢印Ａ２方向から模式的に見た要部側面図である。
【図１１】  摺接抵抗付加手段の構成を示す図である。
【図１２】  摺接部材の構成を示す断面図である。
【図１３】  上記検査装置の位置決めサーボについての測定を行った結果を示す特性図である。
【図１４】  従来の検査装置の位置決めサーボについての測定を行った結果を示す特性図である。
【図１５】  摺接抵抗付加手段に放熱フィンを設けた構成を示す平面図である。
【図１６】  位置決めサーボについて説明するための図である。
【符号の説明】
１  検査装置、２  クリーンユニット、３  クリーンボックス、４  クリーンエアユニット、５ａ，５ｂ  送風機、１０  装置本体、１４  検査用ステージ、２１  光学ユニット、２２  エレベータ、２３  搬送用ロボット、２４  プリアライナ、３０  可視光用ＣＣＤカメラ、３１  紫外光用ＣＣＤカメラ、３２  ハロゲンランプ、３３  可視光用光学系、３４  可視光用対物レンズ、３６  紫外光レーザ光源、３７  紫外光用光学系、３８  紫外光用対物レンズ、５０  外部ユニット、５２，５３  表示装置、５４  入力装置、６０  画像処理用コンピュータ、６１  制御用コンピュータ、７０  半導体ウェハ、７１，７２  第１のレール機構、７３  第１の駆動機構、７４  第１のボールねじ、７６  第１の駆動軸、７８  第１のサーボモータ、７９，８０  第２のレール機構、８１  第２の駆動機構、８２  第２のボールねじ、８４  第２の駆動軸、８６  第２のサーボモータ、８７  第１の摺接抵抗付加手段、８８  第２の摺接抵抗付加手段、９０  摺接抵抗付加手段、９１  駆動軸、９２  摺接部材、９３  調節機構、９４  支持部材、９５  摺接面部、９６  開口部、９７ａ，９７ｂ  溝部、９９  ばね、１００  締結ボルト、１００ａ  調節ナット、１０３  放熱フィン
【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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