(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物を支持するとともに当該被検査物を所定の検査対象位置へと移動させる被検査物支持手段と、
上記被検査物支持手段によって支持された上記被検査物を可視光により照明する可視光照明手段と、
上記可視光照明手段により照明された上記被検査物からの反射光又は透過光を検出して上記被検査物の画像を撮像する可視光撮像手段と、
上記被検査物支持手段によって支持された上記被検査物を紫外光により照明する紫外光照明手段と、
上記紫外光照明手段により照明された上記被検査物からの反射光又は透過光を検出して被検査物の画像を撮像する紫外光撮像手段と、
上記可視光撮像手段又は上記紫外光撮像手段により撮像された画像を処理して解析することにより上記被検査物の検査を行う画像処理手段とを備え、
上記画像処理手段は、
上記被検査物の検査において、上記被検査物の欠陥の検出処理を行い、欠陥が検出された場合には当該欠陥の分類処理を行い、
上記可視光撮像手段及び上記紫外光撮像手段のうちの一方の撮像手段により撮像された画像を処理して解析することにより、上記被検査物の欠陥の分類分けができた場合には当該分類分けによる分類結果を出力し、上記被検査物の欠陥の分類分けができなかった場合には上記可視光撮像手段及び上記紫外光撮像手段のうちの他方の撮像手段により撮像された上記被検査物の画像を処理して解析することにより上記被検査物の検査を更に行う検査装置。
【請求項２】
上記画像処理手段は、上記他方の撮像手段により撮像された画像を処理して解析することにより、上記被検査物の欠陥の分類分けができた場合には当該分類分けによる分類結果を出力し、上記被検査物の欠陥の分類分けができなかった場合には当該分類分けができなかった旨の情報を出力する請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
上記可視光照明手段は、光源としてランプ光源を備え、ランプ光源からのインコヒーレント光によって被検査物を照明し、
上記紫外光照明手段は、上記紫外光レーザ光源からのコヒーレント光によって被検査物を照明する請求項１記載の検査装置。
【請求項４】
上記紫外光撮像手段は、被検査物の異なる領域の画像を撮像し、上記画像処理手段は、それらの異なる領域の画像を上記画像処理手段により互いに比較することにより被検査物を検査する請求項１記載の検査装置。
【請求項５】
所定の容器に入れられて搬送された被検査物を容器から取り出して上記被検査物支持手段上に設置する被検査物設置手段と、
防塵機能を有し内部環境をクリーンに保つクリーンユニットとを備え、
少なくとも上記被検査物支持手段及び上記被検査物設置手段が上記クリーンユニットの内部に配されている請求項１記載の検査装置。
【請求項６】
上記紫外光照明手段は、光源として固体レーザからなる紫外光レーザ光源を備え、当該紫外光レーザ光源は、波長が３５５ｎｍ以下の紫外光レーザを出射する請求項１記載の検査装置。
【請求項７】
上記被検査物は、所定のデバイスパターンが形成されてなる半導体ウェハである請求項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てなる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】
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、ますます微細化しており、近年では線幅が０．１８μｍ以下にまでなってきている。そのため、欠陥のサイズも非常に微細なものとなってきており、従来の検査装置では、欠陥が何であるかを調べて分類分けを行うことが困難になってきている。
【０００６】
本発明は、以上のような従来の実情を鑑みて考案されたものであり、より微細なデバイスパターンの検査を行うことが可能な検査装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る検査装置は、被検査物を支持するとともに当該被検査物を所定の検査対象位置へと移動させる被検査物支持手段と、上記被検査物支持手段によって支持された上記被検査物を可視光により照明する可視光照明手段と、上記可視光照明手段により照明された上記被検査物からの反射光又は透過光を検出して上記被検査物の画像を撮像する可視光撮像手段と、上記被検査物支持手段によって支持された上記被検査物を紫外光により照明する紫外光照明手段と、上記紫外光照明手段により照明された上記被検査物からの反射光又は透過光を検出して被検査物の画像を撮像する紫外光撮像手段と、上記可視光撮像手段又は上記紫外光撮像手段により撮像された画像を処理して解析することにより上記被検査物の検査を行う画像処理手段とを備え、上記画像処理手段は、上記被検査物の検査において、上記被検査物の欠陥の検出処理を行い、欠陥が検出された場合には当該欠陥の分類処理を行い、上記可視光撮像手段及び上記紫外光撮像手段のうちの一方の撮像手段により撮像された画像を処理して解析することにより、上記被検査物の欠陥の分類分けができた場合には当該分類分けによる分類結果を出力し、上記被検査物の欠陥の分類分けができなかった場合には上記可視光撮像手段及び上記紫外光撮像手段のうちの他方の撮像手段により撮像された上記被検査物の画像を処理して解析することにより上記被検査物の検査を更に行う。
【０００８】
以上のような本発明に係る検査装置では、非常に短波長の光である紫外光により被検査物の画像を撮像して検査する場合、可視光を用いて検査を行うような場合に比べて、より微細なデバイスパターンの検査を行うことができる。
【０００９】
【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。
【００１０】
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てなる半導体ウェハの検査を行うためのものであり、所定のデバイスパターンが形成されてなる半導体ウェハ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。
【００１１】
図１に示すように、この検査装置１は、防塵機能を有し内部環境をクリーンに保つクリーンユニット２を備える。クリーンユニット２は、塵埃等を除去したクリーンな空気を供給するクリーンエアーユニット３を上部に備えており、当該クリーンエアーユニット３から、塵埃等を除去したクリーンな空気を供給することにより、内部環境のクリーン度をクラス１程度に保つ。
【００１２】
そして、この検査装置１では、クリーンユニット２の中で、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。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４に入れて搬送され、当該容器４を介して、クリーンユニット２の中に移送される。すなわち、半導体ウェハの検査を行う際は、図１中に鎖線で示すように、半導体ウェハが入れられた容器４をクリーンユニット２に取り付け、半導体ウェハを外気に晒すことなく、後述する搬送用ロボット等により半導体ウェハを容器４から取り出して、クリーンユニット２の内部に配された検査用ステージ上に設置する。
【００１３】
このように、クリーンユニット２の内部で半導体ウェハの検査を行うようにすることで、検査時に半導体ウェハに塵埃等が付着するのを防止することができる。しかも、被検査物となる半導体ウェハを密閉式の容器４に入れて搬送し、当該容器４を介して半導体ウェハをクリーンユニット２の中に移送するようにした場合には、クリーンユニット２と容器４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防止することができる。
【００１４】
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４とクリーンユニット２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４には、いわゆるＳＭＩＦ−ＰＯＤを使用する。
【００１５】
また、この検査装置１では、クリーンユニット２の外部に、検査装置１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５を備える。この外部ユニット５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６や、検査時の各種条件等を表示するための表示装置７や、検査装置１への指示入力等を行うための入力装置８なども配されている。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５に配された表示装置６，７を見ながら、外部ユニット５に配された入力装置８から必要な指示を入力して半導体ウェハの検査を行う。
【００１６】
つぎに、上記検査装置１のクリーンユニット２の内部について、図２及び図３を参照して説明する。なお、図２はクリーンユニット２の内部を図１の矢印Ａ１方向から見た正面図であり、図３はクリーンユニット２の内部を図１の矢印Ａ２方向から見た平面図である。
【００１７】
図２に示すように、クリーンユニット２の内部には、支持台９と、支持台９の上に設置された除振台１０と、除振台１０の上に設置された検査用ステージ１１と、除振台１０の上に設置された光学ユニット１２とが配されている。
【００１８】
支持台９は、クリーンユニット１２の内部に配される各機器を支持するための台である。支持台９並びに外部ユニット５の底部には、タイヤ１３が取り付けられており、検査装置１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２に示すように、固定用脚部を床に着けて、タイヤ１３は浮かせておく。
【００１９】
除振台１０は、床からの振動や、検査用ステージ１１を移動操作した場合に発生する振動などを抑制するためのものである。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、少しの振動でも検査の障害となる。そこで、この検査装置１では、除振台１０を用いて、振動を抑制するようにしている。
【００２０】
なお、この検査装置１に用いる除振台としては、いわゆるアクティブ除振台が好適である。アクティブ除振台は、振動を検知して、その振動を打ち消す方向に動作することで、振動を速やかに取り除くようになされた除振台であり、除振効果に優れている。
【００２１】
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が、除振効果に優れたアクティブ除振台を検査装置１の除振台１０として用いることで、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することができる。
【００２２】
この除振台１０の上には、検査用ステージ１１が配されている。この検査用ステージ１１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１１は、被検査物となる半導体ウェハを支持するとともに、当該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。
【００２３】
具体的には、検査用ステージ１１は、除振台１０の上に設置されたＸステージ１４と、Ｘステージ１４の上に設置されたＹステージ１５と、Ｙステージ１５の上に設置されたθステージ１６と、θステージ１６の上に設置されたＺステージ１７と、Ｚステージ１７の上に設置された吸着プレート１８とを備える。
【００２４】
Ｘステージ１４及びＹステージ１５は、水平方向に移動するステージであり、Ｘステージ１４とＹステージ１５とで、互いに直交する方向に移動するようになされている。半導体ウェハの検査時には、Ｘステージ１４及びＹステージ１５により、半導体ウェハを検査対象位置へと移動させる。
【００２５】
θステージ１６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１６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。
【００２６】
Ｚステージ１７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１７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。
【００２７】
吸着プレート１８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１８の上に設置される。そして、当該半導体ウェハは動かないように吸着プレート１８により吸着される。
【００２８】
また、除振台１０の上には、検査用ステージ１１の上に位置するように支持部材１９によって支持された光学ユニット１２が配されている。この光学ユニット１２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１２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。
【００２９】
また、クリーンユニット２の内部には、図２及び図３に示すように、支持台９の上に設置されたエレベータ２０が配されているとともに、図３に示すように、支持台９の上に設置された搬送用ロボット２１と、支持台９の上に設置されたアライナ２２とが配されている。
【００３０】
エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２は、ＳＭＩＦ−ＰＯＤのような密閉式の容器４に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを、当該容器４の中から取り出して、検査用ステージ１１の上に設置するためのものである。
【００３１】
すなわち、半導体ウェハの検査を行う際は、先ず、半導体ウェハを密閉式の容器４に入れて搬送し、当該容器４を図１中に鎖線で示したようにクリーンユニット２に取り付ける。そして、クリーンユニット２の内部に外気が侵入しないように、容器４の底部からエレベータ２０により半導体ウェハを取り出す。ここで、半導体ウェハは、マガジンに収納しておき、密閉式の容器４にマガジンごと入れておく。そして、エレベータ２０は、容器４の中から半導体ウェハをマガジンごと取り出して下に降ろす。
【００３２】
次に、エレベータ２０によりマガジンごと下に降ろされて容器４から取り出された半導体ウェハの中から、検査対象の半導体ウェハを選択して、当該半導体ウェハを搬送用ロボット２１により取り出す。ここで、搬送用ロボット２１の先端部分には吸着機構が設けられており、半導体ウェハを吸着することにより、半導体ウェハを持ち運びできるようになされている。
【００３３】
そして、搬送用ロボット２１によりマガジンから取り出された半導体ウェハは、アライナ２２へと運ばれる。アライナ２２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。そして、位相出し及びセンター出しが行われた半導体ウェハは、再び搬送用ロボット２１により吸着されて、検査用ステージ１１へと運ばれ、検査用ステージ１１の吸着プレート１８の上に設置される。
【００３４】
なお、密閉式の容器４に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを容器４から取り出して検査用ステージ１１に設置する機構の例として、ここでは、エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２からなる例を挙げたが、当然のことながら、半導体ウェハを容器４から取り出して検査用ステージ１１に設置する機構は、上記の例に限定されるものではない。すなわち、密閉式の容器４に入れられて搬送されてき半導体ウェハを外気に晒すことなく容器４から取り出して検査用ステージ１１に設置するものであれば、上記の例に限ることなく、任意の機構が使用可能である。
【００３５】
つぎに、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。
【００３６】
図４に示すように、検査装置１の外部ユニット５には、表示装置６及び入力装置８ａが接続された画像処理用コンピュータ３０と、表示装置７及び入力装置８ｂが接続された制御用コンピュータ３１とが配されている。なお、前掲した図１及び図２では、画像処理用コンピュータ３０に接続された入力装置８ａと、制御用コンピュータ３１に接続された入力装置８ｂとをまとめて、入力装置８として図示している。
【００３７】
画像処理用コンピュータ３０は、半導体ウェハを検査するときに、光学ユニット１２の内部に設置されたＣＣＤ（charge-coupled device）カメラ３２，３３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、画像処理用コンピュータ３０により、光学ユニット１２の内部に設置されたＣＣＤカメラ３２，３３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３０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。
【００３８】
なお、画像処理用コンピュータ３０に接続された入力装置８ａは、ＣＣＤカメラ３２，３３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３０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３０に接続された表示装置６は、ＣＣＤカメラ３２，３３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。
【００３９】
制御用コンピュータ３１は、半導体ウェハを検査するときに、検査用ステージ１１、エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２、並びに光学ユニット１２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１２の内部に設置されたＣＣＤカメラ３２，３３により撮像されるように、制御用コンピュータ３１により、検査用ステージ１１、エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２、並びに光学ユニット１２の内部の各機器等を制御する。
【００４０】
なお、制御用コンピュータ３１に接続された入力装置８ｂは、検査用ステージ１１、エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２、並びに光学ユニット１２の内部の各機器等を制御するのに必要な指示を、制御用コンピュータ３１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３１に接続された表示装置７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。
【００４１】
また、画像処理用コンピュータ３０と制御用コンピュータ３１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３０と制御用コンピュータ３１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３０ａ，３１ａ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３０と制御用コンピュータ３１との間で、互いにデータのやり取りが可能となっている。
【００４２】
一方、検査装置１のクリーンユニット２の内部には、密閉式の容器４に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを容器４から取り出して検査用ステージ１１に設置する機構として、上述したように、エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２が配されている。これらは、外部ユニット５に配された制御用コンピュータ３１に、ロボット制御インターフェース３１ｂを介して接続されている。そして、エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２には、制御用コンピュータ３１からロボット制御インターフェース３１ｂを介して、制御信号が送られる。
【００４３】
すなわち、密閉式の容器４に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを容器４から取り出して検査用ステージ１１に設置する際は、制御用コンピュータ３１からロボット制御インターフェース３１ｂを介して、エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２に制御信号を送出する。そして、当該制御信号に基づいて、エレベータ２０、搬送用ロボット２１及びアライナ２２は、上述したように、密閉式の容器４に入れられて搬送されてきた半導体ウェハを容器４から取り出して検査用ステージ１１に設置する動作を行う。
【００４４】
また、検査装置１のクリーンユニット２の内部には除振台１０が配されており、当該除振台１０の上に、上述したように、Ｘステージ１４、Ｙステージ１５、θステージ１６、Ｚステージ１７及び吸着プレート１８を備えた検査用ステージ１１が設置されている。
【００４５】
ここで、Ｘステージ１４、Ｙステージ１５、θステージ１６、Ｚステージ１７及び吸着プレート１８は、外部ユニット５に配された制御用コンピュータ３１に、ステージ制御インターフェース３１ｃを介して接続されている。そして、Ｘステージ１４、Ｙステージ１５、θステージ１６、Ｚステージ１７及び吸着プレート１８には、制御用コンピュータ３１からステージ制御インターフェース３１ｃを介して、制御信号が送られる。
【００４６】
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３１からステージ制御インターフェース３１ｃを介して、Ｘステージ１４、Ｙステージ１５、θステージ１６、Ｚステージ１７及び吸着プレート１８に制御信号を送出する。そして、当該制御信号に基づいて、Ｘステージ１４、Ｙステージ１５、θステージ１６、Ｚステージ１７及び吸着プレート１８を動作させ、検査対象の半導体ウェハを吸着プレート１８により吸着して固定するとともに、半導体ウェハが所定の位置、角度及び高さとなるように、Ｘステージ１４、Ｙステージ１５、θステージ１６及びＺステージ１７を動作させる。
【００４７】
また、除振台１０の上には光学ユニット１２も設置されている。この光学ユニット１２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。
【００４８】
この光学ユニット１２の内部には、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３２と、ハロゲンランプ３４と、可視光用光学系３５と、可視光用対物レンズ３６と、可視光用オートフォーカス制御部３７とが配されている。
【００４９】
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３４を点灯させる。ここで、ハロゲンランプ３４の駆動源は、外部ユニット５に配された制御用コンピュータ３１に、光源制御インターフェース３１ｄを介して接続されている。そして、ハロゲンランプ３４の駆動源には、制御用コンピュータ３１から光源制御インターフェース３１ｄを介して制御信号が送られる。ハロゲンランプ３４の点灯／消灯は、この制御信号に基づいて行われる。
【００５０】
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３４を点灯させ、当該ハロゲンランプ３４からの可視光を、可視光用光学系３５及び可視光用対物レンズ３６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３６により拡大し、その拡大像を可視光用ＣＣＤカメラ３２により撮像する。
【００５１】
ここで、可視光用ＣＣＤカメラ３２は、外部ユニット５に配された画像処理用コンピュータ３０に、画像取込インターフェース３０ｂを介して接続されている。そして、可視光用ＣＣＤカメラ３２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３０ｂを介して画像処理用コンピュータ３０に取り込まれる。
【００５２】
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３７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３７により、可視光用対物レンズ３６と半導体ウェハの間隔が可視光用対物レンズ３６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３６又はＺステージ１７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３６の焦点面に一致するようにする。
【００５３】
ここで、可視光用オートフォーカス制御部３７は、外部ユニット５に配された制御用コンピュータ３１に、オートフォーカス制御インターフェース３１ｅ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３７には、制御用コンピュータ３１からオートフォーカス制御インターフェース３１ｅ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３７による可視光用対物レンズ３６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。
【００５４】
また、光学ユニット１２の内部には、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３３と、紫外光レーザ光源３８と、紫外光用光学系３９と、紫外光用対物レンズ４０と、紫外光用オートフォーカス制御部４１とが配されている。
【００５５】
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３８を点灯させる。ここで、紫外光レーザ光源３８の駆動源は、外部ユニット５に配された制御用コンピュータ３１に、光源制御インターフェース３１ｄを介して接続されている。そして、紫外光レーザ光源３８の駆動源には、制御用コンピュータ３１から光源制御インターフェース３１ｄを介して制御信号が送られる。紫外光レーザ光源３８の点灯／消灯は、この制御信号に基づいて行われる。
【００５６】
なお、現在工業用として実用可能な紫外線固体レーザの上限波長は３５５ｎｍである。そこで、紫外光レーザ光源３８には、波長が３５５ｎｍ以下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。なお、波長が３５５ｎｍの紫外光レーザは、ＹＡＧレーザの３倍波として得られる。また、後で詳細に説明するように、ＹＡＧレーザの４倍波として波長が２６６ｎｍの紫外光レーザを得ることも可能である。また、レーザ光源としては、発振波長が１６６ｎｍ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３８として用いてもよい。なお、解像度を高めるという観点からは、紫外光レーザ光源３８から出射される紫外光レーザの波長は短い方が好ましいが、あまりに波長が短いと、その波長に対応した光学系を構成することが困難となる。したがって、上記紫外線レーザ光源３８から出射される紫外光レーザの波長λは、３５５ｎｍ〜１６６ｎｍ程度が好ましい。
【００５７】
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３８を点灯させ、当該紫外光レーザ光源３８からの紫外光を、紫外光用光学系３９及び紫外光用対物レンズ４０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４０により拡大し、その拡大像を紫外光用ＣＣＤカメラ３３により撮像する。
【００５８】
ここで、紫外光用ＣＣＤカメラ３３は、外部ユニット５に配された画像処理用コンピュータ３０に、画像取込インターフェース３０ｃを介して接続されている。そして、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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３０ｃを介して画像処理用コンピュータ３０に取り込まれる。
【００５９】
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４１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４１により、紫外光用対物レンズ４０と半導体ウェハの間隔が紫外光用対物レンズ４０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４０又はＺステージ１７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４０の焦点面に一致するようにする。
【００６０】
ここで、紫外光用オートフォーカス制御部４１は、外部ユニット５に配された制御用コンピュータ３１に、オートフォーカス制御インターフェース３１ｅ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４１には、制御用コンピュータ３１からオートフォーカス制御インターフェース３１ｅ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４１による紫外光用対物レンズ４０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。
【００６１】
つぎに、上記検査装置１の光学ユニット１２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３７，４１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。
【００６２】
図５に示すように、光学ユニット１２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３４と、可視光用光学系３５と、可視光用対物レンズ３６とを備えている。
【００６３】
ハロゲンランプ３４からの可視光は、光ファイバ５０によって可視光用光学系３５へ導かれる。ここで、可視光用光学系３５は、２つのレンズ５１，５２により構成された照明用光学系５３を備えており、光ファイバ５０によって可視光用光学系３５へ導かれた可視光は、先ず、照明用光学系５３に入射する。そして、光ファイバによって可視光用光学系３５へ導かれた可視光は、照明用光学系５３を介してハーフミラー５４に入射し、ハーフミラー５４によって可視光用対物レンズ３６へ向けて反射され、可視光用対物レンズ３６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。
【００６４】
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３６により拡大され、可視光用ＣＣＤカメラ３２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３６、ハーフミラー５４及び撮像用レンズ５５を介して可視光用ＣＣＤカメラ３２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３２によって撮像される。そして、可視光用ＣＣＤカメラ３２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３０へと送られる。
【００６５】
また、光学ユニット１２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３８と、紫外光用光学系３９と、紫外光用対物レンズ４０とを備えている。
【００６６】
紫外光レーザ光源３８からの紫外光は、光ファイバ６０によって紫外光用光学系３９へ導かれる。ここで、紫外光用光学系３９は、２つのレンズ６１，６２により構成された照明用光学系６３を備えており、光ファイバ６０によって紫外光用光学系３９へ導かれた紫外光は、先ず、照明用光学系６３に入射する。そして、光ファイバ６０によって紫外光用光学系３９へ導かれた紫外光は、照明用光学系６３を介してハーフミラー６４に入射し、ハーフミラー６４によって紫外光用対物レンズ４０へ向けて反射され、紫外光用対物レンズ４０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。
【００６７】
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４０により拡大され、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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４０、ハーフミラー６４及び撮像用レンズ６５を介して紫外光用ＣＣＤカメラ３３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３３によって撮像される。そして、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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３０へと送られる。
【００６８】
なお、紫外光用光学系３９は、図６に示すように、ハーフミラー６４に代えて偏光ビームスプリッタ７０を配置し、偏光ビームスプリッタ７０と紫外光用対物レンズ４０の間に１／４波長板７１を配置するようにしてもよい。このような構成とすることにより、紫外光レーザをより効率良く使用することができる。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
なお、上記検査装置１において、紫外光用対物レンズ４０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４０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。
【００７２】
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３８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３４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３８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。
【００７３】
つぎに、上記検査装置１で使用される紫外光レーザ光源３８の構成例について、図７を参照して更に詳細に説明する。
【００７４】
図７に示す紫外光レーザ光源３８は、固体レーザ光源からのレーザ光に対して波長変換を行うことにより、紫外線レーザ光を発生させ出射する。そして、この紫外光レーザ光源３８は、グリーンレーザ光を発生させるグリーンレーザ光発生部１１１と、グリーンレーザ光発生部１１１からのグリーンレーザ光に波長変換を施して紫外線レーザ光を発生させる紫外線レーザ光発生部１１２とを備える。
【００７５】
グリーンレーザ光発生部１１１では、先ず、半導体レーザ１１３から波長λ＝８０８ｎｍの高出力レーザ光が出射される。この高出力レーザ光は、集光レンズ１１４によって集光された上で、ノンプレーナ・モノリシックリング型のＮｄ：ＹＡＧレーザ１１５に、当該Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５を励起させる励起光として入射する。これにより、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５は励起され、波長λ＝１０６４ｎｍの赤外線レーザ光を発振する。このとき、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５には、外部磁場を印加しておく。これにより、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５は一方向のみに縦単一モードで発振する。このような発振の原理は、例えば米国特許USP4749842に開示されている。
【００７６】
なお、ここでは、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５として、モノリシックリング型のものを採用している。モノリシックリング型の光共振器は、発振安定性が高く、T.Kane et.al.Opt Lett Vol. 10 (1985) pp65 に示されているように、優れた時間コヒーレンス特性を示す。また、このＮｄ：ＹＡＧレーザ１１５において、共振器内の光路は、非同一面となるようになされていることが好ましい。共振器内の光路を非同一面とすることにより、赤外線レーザ光の発振をより安定なものとすることができる。
【００７７】
Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５から出射された赤外線レーザ光は、モードマッチングレンズ１１６を介して、モノリシックリング型のＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７に入射する。そして、波長λ＝１０６４ｎｍの赤外線レーザ光が入射されたＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７は、波長λ＝５３２ｎｍの第二高調波を発生させる。ここで、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７は、波長λ＝１０６４ｎｍの赤外線レーザ光に対して光共振器を構成するようにしておく。光共振器内部での高いパワー密度を利用すれば、高効率な波長変換を連続波で実現できる。具体的には、赤外線レーザ光の波長と、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７の内部における共振波長とを一致させて光共振器を構成することにより、６５％程度の高効率にて第二高調波を発生させることができる。
【００７８】
そして、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７での第二高調波発生により、波長λ＝１０６４ｎｍの赤外線レーザ光に対して波長変換が施されてなる波長λ＝５３２ｎｍのグリーンレーザ光は、光反射ミラー１１８によって反射され、レンズ１１９によって所定のビーム径に整形された上で、グリーンレーザ光発生部１１１から出射される。
【００７９】
以上のような構成を有するグリーンレーザ光発生部１１１では、時間コヒーレンス特性に優れたグリーンレーザ光を、非常に高効率にて発生させることができる。なお、上記グリーンレーザ光発生部１１１において、半導体レーザ１１３から１Ｗのレーザ光を出射するようにした場合には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５により５００ｍＷ程度の赤外線レーザ光が発生し、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７により２００ｍＷ程度のグリーンレーザ光が発生する。このように、上記グリーンレーザ光発生部１１１は非常に効率が良い。しかも、半導体レーザ１１３の電気効率は、ガスレーザ等に比べて遥かに高く、およそ３０％程度である。したがって、制御回路等での消費電力を含めたとしても、グリーンレーザ光発生部１１１での消費電力は非常に少なくて済む。
【００８０】
以上のようにグリーンレーザ光発生部１１１によって生成されたグリーンレーザ光は、紫外線レーザ光発生部１１２に入射する。紫外線レーザ光発生部１１２では、非線形光学素子であるβ−ＢａＢ2Ｏ4（以下、ＢＢＯと称する。）１２１を用いて、グリーンレーザ光の第二高調波を発生させることで、波長λ＝２６６ｎｍの紫外線レーザ光を発生させる。すなわち、紫外線レーザ光発生部１１２では、グリーンレーザ光を基本波とし、ＢＢＯ１２１によって第二高調波として紫外線レーザ光を発生させる。
【００８１】
ＢＢＯ１２１は、波長λ＝１９０ｎｍの遠紫外域まで光を透過し、レーザダメージにも強く、複屈折が大きいため、広い波長範囲で第二高調波発生が可能であり、遠紫外域における第二高調波発生用素子として非常に好適である。しかし、ＢＢＯ１２１で波長λ＝２６６ｎｍの第二高調波を発生させるときには角度位相整合が必要であり、ＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７のように温度位相整合ができないため、グリーンレーザ光発生部１１１のようにモノリシックリング型の結晶を用いて第二高調波を発生させるようなことは困難である。そこで、紫外線レーザ光発生部１１２では、４つの独立したミラー１２２，１２３，１２４，１２５を備えたリング型の光共振器１２６を用い、外部共振型にて第二高調波発生を行う。
【００８２】
紫外線レーザ光発生部１１２に入射した基本波（すなわちグリーンレーザ光）は、位相変調器１２７及びモードマッチングレンズ１２８を介して、光共振器１２６に入射する。ここで、光共振器１２６は、第１乃至第４のミラー１２２，１２３，１２４，１２５によって構成されており、第１のミラー１２２と第２のミラー１２３との間にＢＢＯ１２１が配される。
【００８３】
そして、基本波は、第１のミラー１２２を介して光共振器１２６の中に導入される。このとき、基本波の一部は、第１のミラー１２２によって反射され、更にミラー１２９によって光検出器１３０に向けて反射され、当該光検出器１３０によって検出される。一方、第１のミラー１２２を透過して光共振器１２６の内部に導入された光は、先ず、ＢＢＯ１２１を介して第２のミラー１２３に向かい、次に、第２のミラー１２３によって第３のミラー１２４へ向けて反射され、次に、第３のミラー１２４によって第４のミラー１２５へ向けて反射され、次に、第４のミラー１２５によって第１のミラー１２２へ向けて反射され、その後、第１のミラー１２２によって反射されて、再びＢＢＯ１２１を介して第２のミラー１２３に向かう。
【００８４】
上記光共振器１２６の第１のミラー１２２によって反射された基本波は、上述したように、光検出器１３０によって検出される。そして、光共振器１２６の第１のミラー１２２によって反射された基本波を光検出器１３０で検出することにより得られた検出信号は、制御回路１３１に送られる。また、上記紫外線レーザ光発生部１１２において、位相変調器１２７は、位相変調器駆動回路１３６からの変調信号により、光共振器１２６に入射する基本波を位相変調する。そして、制御回路１３１は、上記検出信号を上記変調信号で同期検波することにより、光共振器１２６の光路位相差の誤差信号を検出し、当該誤差信号に基づいて、光共振器１２６の共振器長が常に共振条件を満たすように、電磁アクチュエータ１３２を駆動して、第３のミラー１２４の位置を連続的に精密に制御する。
【００８５】
以上のようにして第３のミラー１２４の位置を連続的に精密に制御することで、光共振器１２６が独立した複数のミラー１２２，１２３，１２４，１２５から構成されていても、当該光共振器１２６の共振器長を、光の波長の数１００分の１という非常に高い精度で制御することができる。そして、このように光共振器１２６の共振器長を精密に制御して、共振条件を常に満たすようにすることで、ＢＢＯ１２１による第二高調波発生をより効率良く行うことが可能となる。
【００８６】
また、上記光共振器１２６では、共振器ロスを低減するため、ＢＢＯ１２１に反射防止膜を施しておく。また、共振器ロスを低減するため、光共振器１２６を構成する第２乃至第４のミラー１２３，１２４，１２５として、反射率９９．９％程度の高反射率ミラーを用いる。ＢＢＯ１２１に反射防止膜を施し、且つ、第２乃至第４のミラー１２３，１２４，１２５として反射率９９．９％程度の高反射率ミラーを用いることで、光共振器１２６の共振器ロスを０．５％程度以下に抑えることができる。
【００８７】
以上のような構成を有する紫外線レーザ光発生部１１２では、時間コヒーレンス特性に優れた紫外線レーザ光を、非常に高効率にて発生させることができる。実際に、グリーンレーザ光発生部１１１から紫外線レーザ光発生部１１２に入射されるグリーンレーザ光の出力を２００ｍＷとして、紫外線レーザ光発生部１１２により紫外線レーザ光を発生させたところ、５０ｍＷ程度の紫外線レーザ光が得られることが確認された。
【００８８】
なお、紫外光はフォトンエネルギーが高いため、光共振器内に配したＢＢＯでの第二高調波発生により紫外線レーザ光を発生させるようにすると、光共振器を構成するミラーやＢＢＯなどを劣化させてしまう恐れがある。そのため、従来、光共振器内に配したＢＢＯでの第二高調波発生により紫外線レーザ光を発生させるようにした光源は、寿命が短く信頼性が低いという問題があり、計測装置用の光源として実用化することは難しかった。
【００８９】
しかしながら、本発明者は、ＢＢＯ結晶育成の改善、ＢＢＯに施す反射防止膜の改善、ＢＢＯに入射する光のスポットサイズの最適化、光共振器内の洗浄及び雰囲気の最適化などを図ることにより、図７に示したように光共振器１２６の内部に配したＢＢＯ１２１で第二高調波発生を行うようにしても、十分な信頼性及び寿命が得られることを確認した。具体的には、上述のような改善及び最適化を図ることにより、１００ｍＷの紫外線レーザ光を発生させた場合に、１０００時間以上安定に動作することが確認され、また、３０ｍＷの紫外線レーザ光を発生させた場合に、５０００時間以上安定に動作することが確認された。これらの結果から、例えば、２０ｍＷの紫外線レーザ光を発生させたときの寿命は、１００００時間程度にも達すると推定される。これだけの寿命があれば、実質的にメンテナンスフリーの光源として取り扱うことができ、検査装置用の光源としても十分に実用化が可能である。
【００９０】
以上のように紫外線レーザ光発生部１１２によって生成された紫外線レーザ光は、コリメータレンズ１３３により平行光とされ、アナモルフィックプリズムペアー１３４によりビーム整形された上で、紫外光レーザ光源３８から出射される。なお、アナモルフィックプリズムペアー１３４は、紫外光レーザ光源３８から出射される紫外線レーザ光のスポット形状が、ほぼ円形のビームとなるようにビーム整形を行う。光共振器１２６から出射された紫外線レーザ光は、ＢＢＯ１２１の複屈折によるウォークオフ効果により楕円ビームとなっている。そこで、この紫外光レーザ光源３８では、アナモルフィックプリズムペアー１３４によって、スポット形状がほぼ円形のビームとなるようにビーム整形した上で、紫外線レーザ光を出射するようにしている。
【００９１】
以上のような紫外光レーザ光源３８は、固体レーザ光源（Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１１５）からのレーザ光に対して、非線形光学素子（ＭｇＯ：ＬＮ結晶１１７，ＢＢＯ１２１）を用いた第二高調波発生による波長変換を２段階にわたって行うことにより、紫外線レーザ光を発生させるようにしている。すなわち、この紫外光レーザ光源３８は、固体素子だけで紫外線レーザ光を発生させる全固体紫外光レーザ光源３８となっている。
【００９２】
このように固体素子だけで紫外光レーザ光源３８を構成することで、小型、高効率、低消費電力、高安定、高ビーム品質の光源を実現することができる。しかも、上記紫外光レーザ光源３８では、時間コヒーレンス特性に優れた紫外線レーザ光が得られる。
【００９３】
なお、紫外線レーザ光を発振するレーザ光源としては、例えば、エキシマレーザやアルゴンレーザ等のガスレーザもあるが、これらのガスレーザは、装置が大型であり、しかも効率が悪く消費電力が高いという問題がある。例えば、波長３５１ｎｍで発振するアルゴンレーザの場合、通常、その効率は０．００１％以下である。これに比べると、全て固体素子から構成されている上記紫外光レーザ光源３８は、遥かに高い効率が得られ、しかも、装置を非常に小型にすることができる。
【００９４】
更に、アルゴンレーザの場合には、大量の冷却水が必要という問題もある。冷却水を循環させると振動が生じてしまうため、大量の冷却水が必要なアルゴンレーザは、微細構造の検査には不適当である。しかも、アルゴンレーザは発振波長安定性が悪いという問題もある。また、エキシマレーザの場合には、危険物である弗化物ガスの供給が必要となるという問題もある。更に、エキシマレーザはピークパワーの高いパルス発振をするので、半導体ウェハの画像を撮像して検査を行う検査装置１の光源としては不適当である。
【００９５】
これに対して、上記紫外光レーザ光源３８では、固体レーザ光源からのレーザ光に対して波長変換を行うことにより紫外線レーザ光を発生させるようにすることで、エキシマレーザやアルゴンレーザ等のガスレーザを用いたときの問題点を全て解決している。
【００９６】
つぎに、上記検査装置１で半導体ウェハを検査するときの手順について、図８乃至図１１のフローチャートを参照して説明する。なお、図８乃至図１１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１１に設置された状態以降の処理の手順を示している。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。
【００９７】
まず、図８のフローチャートに従って半導体ウェハの検査を行うときの手順について説明する。なお、図８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。
【００９８】
この場合は、先ず、ステップＳ１−１に示すように、制御用コンピュータ３１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３１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３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５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３６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３１により可視光用オートフォーカス制御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６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３２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３０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３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３６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３１により可視光用オートフォーカス制御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６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３２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３０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３０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３０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３０や制御用コンピュータ３１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３０や制御用コンピュータ３１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３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５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紫外光用対物レンズ４０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３１により紫外光用オートフォーカス制御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０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３３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３０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３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ４０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３１により紫外光用オートフォーカス制御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０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３３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３０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３０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３０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３０や制御用コンピュータ３１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３０や制御用コンピュータ３１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３２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３３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。このようにすることで、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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
つぎに、図９のフローチャートに従って半導体ウェハの検査を行うときの手順について説明する。なお、図９に示すフローチャートは、半導体ウェハ上の欠陥の位置及び大きさ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。
【０１２２】
この場合は、先ず、ステップＳ２−１に示すように、制御用コンピュータ３１に欠陥位置座標及び欠陥サイズのファイルを読み込む。ここで、欠陥位置座標及び欠陥サイズのファイルは、半導体ウェハ上の欠陥の位置に関する情報と、当該欠陥の大きさに関する情報と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や大きさを予め計測して作成しておく。そして、ここでは、そのファイルを制御用コンピュータ３１に読み込む。
【０１２３】
次に、ステップＳ２−２において、ステップＳ２−１で読み込んだファイルに基づいて、検査対象の欠陥の大きさを判別し、所定の大きさよりも大きい場合には、ステップＳ２−３へ進み、所定の大きさよりも小さい場合には、ステップＳ２−１２へ進む。
【０１２４】
なお、欠陥の大きさの判別は、例えば、紫外光を用いて撮像するときの分解能を基準として行う。具体的には例えば、検査対象の欠陥の直径をＡとし、紫外光レーザ光源３８から出射される紫外光の波長をλとし、紫外光用対物レンズ４０の開口数をＮＡとしたときに、Ａ≧２×λ／ＮＡの場合には、ステップＳ２−３へ進み、Ａ＜２×λ／ＮＡの場合には、ステップＳ２−１２へ進むようにする。
【０１２５】
ここで、例えば、λ＝０．２６６μｍ、ＮＡ＝０．９のときは、Ａ＝０．６μｍとなる。この大きさは、可視光のスポットサイズに相当する。したがって、この大きさは、可視光を用いて欠陥検査を行うときの限界に相当する。換言すれば、この大きさ以下の欠陥については、可視光での欠陥検出では欠陥検出率が大幅に低下する。一方、このような欠陥の大きさは、紫外光を用いて欠陥検査を行うときには十分な大きさである。したがって、欠陥サイズを２×λ／ＮＡ近傍で場合分けすることは非常に好ましい。このように欠陥サイズを２×λ／ＮＡ近傍で場合分けすることは、本発明者が多くの実験に基づいて見いだした結果であり、このように場合分けを行うことで、大きいサイズの欠陥から小さいサイズの欠陥にわたって、効率良くほぼ漏れなく欠陥の検査を行うことができる。
【０１２６】
ステップＳ２−３では、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５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３６の視野内に入るようにする。
【０１２７】
次に、ステップＳ２−４において、制御用コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦点位置合わせを行う。
【０１２８】
次に、ステップＳ２−５において、可視光用ＣＣＤカメラ３２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３０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、すなわち欠陥画像である。
【０１２９】
次に、ステップＳ２−６において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３６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。
【０１３０】
次に、ステップＳ２−７において、制御用コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦点位置合わせを行う。
【０１３１】
次に、ステップＳ２−８において、可視光用ＣＣＤカメラ３２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３０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、すなわち参照画像である。
【０１３２】
次に、ステップＳ２−９において、画像処理用コンピュータ３０により、ステップＳ２−５で取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ２−８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Ｓ２−１０へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ２−１２へ進む。
【０１３３】
ステップＳ２−１０では、画像処理用コンピュータ３０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Ｓ２−１１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Ｓ２−１２へ進む。
【０１３４】
ステップＳ２−１１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３０や制御用コンピュータ３１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３０や制御用コンピュータ３１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。
【０１３５】
ステップＳ２−１１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Ｓ２−２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。
【０１３６】
一方、ステップＳ２−２で欠陥が所定の大きさよりも小さいと判定された場合、ステップＳ２−９で欠陥検出ができなかった場合、並びに、ステップＳ２−１０で欠陥の分類分けができなかった場合には、ステップＳ２−１２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。
【０１３７】
その場合は、先ず、ステップＳ２−１２において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５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紫外光用対物レンズ４０の視野内に入るようにする。
【０１３８】
次に、ステップＳ２−１３において、制御用コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦点位置合わせを行う。
【０１３９】
次に、ステップＳ２−１４において、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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３０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。
【０１４０】
次に、ステップＳ２−１５において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ４０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。
【０１４１】
次に、ステップＳ２−１６において、制御用コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦点位置合わせを行う。
【０１４２】
次に、ステップＳ２−１７において、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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３０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。
【０１４３】
次に、ステップＳ２−１８において、画像処理用コンピュータ３０により、ステップＳ２−１４で取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ２−１７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Ｓ２−１９へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ２−２０へ進む。
【０１４４】
ステップＳ２−１９では、画像処理用コンピュータ３０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Ｓ２−１１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Ｓ２−２０へ進む。
【０１４５】
ステップＳ２−２０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３０や制御用コンピュータ３１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３０や制御用コンピュータ３１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。
【０１４６】
以上のように、欠陥の大きさが分かっている場合には、小さい欠陥については、可視光を用いての低分解能での検査を行わずに、最初から紫外光を用いての高分解能での検査を行うようにすることで、より効率良く検査を行うことができる。
【０１４７】
つぎに、図１０のフローチャートに従って半導体ウェハの検査を行うときの手順について説明する。なお、図１０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。
【０１４８】
この場合は、先ず、ステップＳ３−１に示すように、制御用コンピュータ３１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３１に読み込む。
【０１４９】
次に、ステップＳ３−２において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５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紫外光用対物レンズ４０の視野内に入るようにする。
【０１５０】
次に、ステップＳ３−３において、制御用コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦点位置合わせを行う。
【０１５１】
次に、ステップＳ３−４において、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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３０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。
【０１５２】
次に、ステップＳ３−５において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ４０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。
【０１５３】
次に、ステップＳ３−６において、制御用コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦点位置合わせを行う。
【０１５４】
次に、ステップＳ３−７において、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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３０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。
【０１５５】
次に、ステップＳ３−８において、画像処理用コンピュータ３０により、ステップＳ３−４で取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ３−７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Ｓ３−９へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ３−１１へ進む。
【０１５６】
ステップＳ３−９では、画像処理用コンピュータ３０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Ｓ３−１０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Ｓ３−１１へ進む。
【０１５７】
ステップＳ３−１０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３０や制御用コンピュータ３１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３０や制御用コンピュータ３１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。
【０１５８】
ステップＳ３−１０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Ｓ３−２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。
【０１５９】
一方、ステップＳ３−８で欠陥検出ができなかった場合や、ステップＳ３−９で欠陥の分類分けができなかった場合には、ステップＳ３−１１以降へ進み、可視光を用いて低分解能での撮像を行って欠陥の検出や分類分けを行う。
【０１６０】
その場合は、先ず、ステップＳ３−１１において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５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３６の視野内に入るようにする。
【０１６１】
次に、ステップＳ３−１２において、制御用コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦点位置合わせを行う。
【０１６２】
次に、ステップＳ３−１３において、可視光用ＣＣＤカメラ３２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３０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、すなわち欠陥画像である。また、ここでの欠陥画像の撮像は、紫外光よりも長波長の光である可視光を用いて、紫外光を用いた場合の撮像よりも低分解能にて行う。
【０１６３】
次に、ステップＳ３−１４において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３６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。
【０１６４】
次に、ステップＳ３−１５において、制御用コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦点位置合わせを行う。
【０１６５】
次に、ステップＳ３−１６において、可視光用ＣＣＤカメラ３２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３０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、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、紫外光よりも長波長の光である可視光を用いて、紫外光を用いた場合よりも低分解能にて行う。
【０１６６】
次に、ステップＳ３−１７において、画像処理用コンピュータ３０により、ステップＳ３−１３で取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ３−１６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Ｓ３−１８へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ３−１９へ進む。
【０１６７】
ステップＳ３−１８では、画像処理用コンピュータ３０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Ｓ３−１０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Ｓ３−１９へ進む。
【０１６８】
ステップＳ３−１９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３０や制御用コンピュータ３１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３０や制御用コンピュータ３１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。
【０１６９】
以上のような手順により、先ず、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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い、紫外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、可視光用ＣＣＤカメラ３２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う。このようにすることで、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。
【０１７０】
つぎに、図１１のフローチャートに従って半導体ウェハの検査を行うときの手順について説明する。なお、図１１に示すフローチャートは、半導体ウェハ上の欠陥の位置及び大きさ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。
【０１７１】
この場合は、先ず、ステップＳ４−１に示すように、制御用コンピュータ３１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３１に読み込む。
【０１７２】
次に、ステップＳ４−２において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５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紫外光用対物レンズ４０の視野内に入るようにする。
【０１７３】
次に、ステップＳ４−３において、制御用コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦点位置合わせを行う。
【０１７４】
次に、ステップＳ４−４において、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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３０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。
【０１７５】
次に、ステップＳ４−５において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの参照領域が紫外光用対物レンズ４０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。
【０１７６】
次に、ステップＳ４−６において、制御用コンピュータ３１により紫外光用オートフォーカス制御部４１を駆動させ、紫外光用対物レンズ４０の自動焦点位置合わせを行う。
【０１７７】
次に、ステップＳ４−７において、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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３０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。
【０１７８】
次に、ステップＳ４−８において、画像処理用コンピュータ３０により、ステップＳ４−４で取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ４−７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Ｓ４−９へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ４−１２へ進む。
【０１７９】
ステップＳ４−９では、ステップＳ４−８で検出した欠陥の大きさを判別し、当該欠陥が所定の大きさよりも大きい場合には、ステップＳ４−１２へ進み、所定の大きさよりも小さい場合には、ステップＳ４−１０へ進む。
【０１８０】
なお、欠陥の大きさの判別は、例えば、紫外光を用いて撮像するときの分解能を基準として行う。具体的には例えば、検査対象の欠陥の直径をＡとし、紫外光レーザ光源３８から出射される紫外光の波長をλとし、紫外光用対物レンズ４０の開口数をＮＡとしたときに、Ａ≧２×λ／ＮＡの場合には、ステップＳ４−１２へ進み、Ａ＜２×λ／ＮＡの場合には、ステップＳ４−１０へ進むようにする。
【０１８１】
ここで、例えば、λ＝０．２６６μｍ、ＮＡ＝０．９のときは、Ａ＝０．６μｍとなる。この大きさは、可視光のスポットサイズに相当する。したがって、この大きさは、可視光を用いて欠陥検査を行うときの限界に相当する。換言すれば、この大きさ以下の欠陥については、可視光での欠陥検出では欠陥検出率が大幅に低下する。一方、このような欠陥の大きさは、紫外光を用いて欠陥検査を行うときには十分な大きさである。したがって、欠陥サイズを２×λ／ＮＡ近傍で場合分けすることは非常に好ましい。このように欠陥サイズを２×λ／ＮＡ近傍で場合分けすることは、本発明者が多くの実験に基づいて見いだした結果であり、このように場合分けを行うことで、大きいサイズの欠陥から小さいサイズの欠陥にわたって、効率良くほぼ漏れなく欠陥の検査を行うことができる。
【０１８２】
ステップＳ４−１０では、画像処理用コンピュータ３０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Ｓ４−１１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Ｓ４−１２へ進む。
【０１８３】
ステップＳ４−１１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３０や制御用コンピュータ３１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３０や制御用コンピュータ３１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。
【０１８４】
ステップＳ４−１１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Ｓ４−２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。
【０１８５】
一方、ステップＳ４−８で欠陥検出ができなかった場合、ステップＳ４−９で欠陥が所定の大きさよりも大きいと判定された場合、並びに、ステップＳ４−１０で欠陥の分類分けができなかった場合には、ステップＳ４−１２以降へ進み、可視光を用いて低分解能での撮像を行って欠陥の検出や分類分けを行う。
【０１８６】
その場合は、先ず、ステップＳ４−１２において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５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３６の視野内に入るようにする。
【０１８７】
次に、ステップＳ４−１３において、制御用コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦点位置合わせを行う。
【０１８８】
次に、ステップＳ４−１４において、可視光用ＣＣＤカメラ３２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３０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、すなわち欠陥画像である。また、ここでの欠陥画像の撮像は、紫外光よりも長波長の光である可視光を用いて、紫外光を用いた場合の撮像よりも低分解能にて行う。
【０１８９】
次に、ステップＳ４−１５において、制御用コンピュータ３１によりＸステージ１４及びＹステージ１５を駆動させ、参照位置座標へ半導体ウェハを移動させ、半導体ウェハの参照領域が可視光用対物レンズ３６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。
【０１９０】
次に、ステップＳ４−１６において、制御用コンピュータ３１により可視光用オートフォーカス制御部３７を駆動させ、可視光用対物レンズ３６の自動焦点位置合わせを行う。
【０１９１】
次に、ステップＳ４−１７において、可視光用ＣＣＤカメラ３２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３０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、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、紫外光よりも長波長の光である可視光を用いて、紫外光を用いた場合よりも低分解能にて行う。
【０１９２】
次に、ステップＳ４−１８において、画像処理用コンピュータ３０により、ステップＳ４−１４で取り込んだ欠陥画像と、ステップＳ４−１７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Ｓ４−１９へ進み、欠陥が検出できなかった場合には、ステップＳ４−２０へ進む。
【０１９３】
ステップＳ４−１９では、画像処理用コンピュータ３０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Ｓ４−１１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Ｓ４−２０へ進む。
【０１９４】
ステップＳ４−２０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３０や制御用コンピュータ３１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３０や制御用コンピュータ３１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。
【０１９５】
以上のような手順により、先ず、紫外光用ＣＣＤカメラ３３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い、紫外光での欠陥の検出や分類分けができなかった場合や、検出された欠陥が所定の大きさよりも大きい場合に、次に、可視光用ＣＣＤカメラ３２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う。このようにすることで、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。更に、紫外線を用いて検出された欠陥が大きい場合には、改めて欠陥の検出や分類分けを可視光を用いて行うようにしているので、比較的に大きい欠陥についても、分類分けを精度良く行うことができる。
【０１９６】
ところで、上記検査装置１では、ＣＣＤカメラ３２，３３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ようにしている。このように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１２を参照して説明する。
【０１９７】
図１２（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１２（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。
【０１９８】
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１２（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１２（ｄ）に示すように欠陥として抽出する。
【０１９９】
そして、図１２（ｆ）に示すように、図１２（ｃ）に示したデバイスパターン抽出結果の画像と、図１２（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。
【０２００】
上記検査装置１では、以上のような手法により、ＣＣＤカメラ３２，３３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３０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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
【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、非常に短波長の光である紫外光により被検査物の画像を撮像して検査するので、可視光を用いて検査を行うような場合に比べて、より微細なデバイスパターンの検査を行うことができる。
【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図である。
【図２】図１に示した検査装置のクリーンユニットの内部構造を示す図であり、クリーンユニットの内部を図１の矢印Ａ１方向から見た正面図である。
【図３】図１に示した検査装置のクリーンユニットの内部構造を示す図であり、クリーンユニットの内部を図１の矢印Ａ２方向から見た平面図である。
【図４】図１に示した検査装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示した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】図１に示した検査装置の光学ユニットの光学系の他の構成例を示す図である。
【図７】図１に示した検査装置で用いられる紫外光レーザ光源の一構成例を示す図である。
【図８】本発明を適用した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９】本発明を適用した検査装置で半導体ウェハの検査を行うときの手順の他の例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明を適用した検査装置で半導体ウェハの検査を行うときの手順の他の例を示すフローチャートである。
【図１１】本発明を適用した検査装置で半導体ウェハの検査を行うときの手順の他の例を示すフローチャートである。
【図１２】参照画像と欠陥画像とから欠陥を検出の手法を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  クリーンエアーユニット、  ４  密閉式の容器、  ５  外部ユニット、  ６，７  表示装置、  ８  入力装置、  ９  支持台、  １０  除振台、  １１  検査用ステージ、  １２  光学ユニット、  １３  タイヤ、  １４  Ｘステージ、  １５  Ｙステージ、  １６  θステージ、  １７  Ｚステージ、  １８  吸着プレート、  １９  支持部材、  ２０  エレベータ、  ２１  搬送用ロボット、  ２２  アライナ、  ３０  画像処理用コンピュータ、  ３１  制御用コンピュータ、  ３２  可視光用ＣＣＤカメラ、  ３３  紫外光用ＣＣＤカメラ、  ３４  ハロゲンランプ、  ３５  可視光用光学系、  ３６  可視光用対物レンズ、  ３７  可視光用オートフォーカス制御部、  ３８  紫外光レーザ光源、  ３９  紫外光用光学系、  ４０  紫外光用対物レンズ、  ４１  紫外光用オートフォーカス制御部
【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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