(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を収納したカセットを有するローダ部および半導体基板を収納するカセットを有するアンローダ部からなる半導体基板供給用ステーションと、
前記投入された半導体基板に対してプロセス処理して半導体基板上に多数のチップ回路パターンが配列されるプロセス処理室と、
該プロセス処理室と前記半導体基板供給用ステーションとの間を半導体基板を搬送するハンドリング機構を内部に備えた搬送室とを備えたプロセス処理装置であって、
少なくとも前記プロセス処理室から取り出されたプロセス処理後における前記搬送室内を搬送される半導体基板上に付着した異物の分布を検出するように構成した異物検出装置を設け、
該異物検出装置は、前記搬送室内を搬送される半導体基板を吸着するチャックと、該半導体基板の表面に対して斜め方向から直線状に集束されたスリット状光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射された半導体基板の表面からの反射散乱光を対物レンズで集光し、前記半導体基板上に形成された回路パターンのエッジからの散乱反射光または繰返し回路パターンの空間周波数をフーリエ変換面に設置された空間フィルタで遮光し、該空間フィルタを通過した前記反射散乱光をリニアイメージセンサで受光して画像信号に変換して出力する検出光学系とを備えて構成した検出ヘッドと、該検出ヘッドと前記チャックとを相対的に少なくとも直線状に走査する走査手段と、該走査手段によって前記直線状に走査する走査方向に対する前記チャックに吸着された半導体基板上のチップの配列方向の回転ずれ量を光学的に検出する回転検出光学系と、該回転検出光学系で検出された回転ずれ量に基づいて前記照明光学系、前記空間フィルタ及び前記リニアイメージセンサも含めて前記検出ヘッド全体を回転させて前記直線状に走査する走査方向を前記半導体基板上のチップの配列方向に合わせるように補正する回転ずれ補正機構と、該回転ずれ補正機構により前記直線状に走査する走査方向を前記半導体基板上のチップの配列方向に合わせた状態で、前記走査手段により前記検出ヘッドを前記チャックに吸着された半導体基板に対して相対的に少なくとも直線状に走査して前記検出ヘッドのリニアイメージセンサから得られる画像信号を用いて半導体基板上に配列された隣接チップ間の対応点から得られる画像信号同士をチップ比較してその不一致に基づいて半導体基板上の異物の分布を作成する処理手段とを備えて構成されることを特徴とするプロセス処理装置。
【請求項２】
前記走査手段は、前記検出ヘッドを載置した走査ステージまたは前記ハンドリング機構によって構成したことを特徴とする請求項１記載のプロセス処理装置。
【請求項３】
前記異物検出装置の検出ヘッドにおいて、前記照明光学系と前記検出光学系との組を複数配置して構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス処理装置。
【請求項４】
前記異物検出装置の検出ヘッドにおいて、更に、前記チャックに吸着された前記半導体基板の表面の傾きを光学的に検出する傾き検出光学系と、該傾き検出光学系で検出された半導体基板の表面の傾きに基づいて前記検出光学系自体の傾きを調整して前記半導体基板の表面の傾きに合わせる傾き補正手段とを有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載のプロセス処理装置。
【請求項５】
前記異物検出装置の検出ヘッドにおいて、更に、前記チャックに吸着された前記半導体基板の表面の焦点ずれを光学的に検出する焦点ずれ検出光学系と、該焦点ずれ検出光学系で検出された半導体基板の表面の焦点ずれに基づいて前記検出光学系自体を高さ方向に微動させて半導体基板の表面に自動焦点合わせをする自動焦点合わせ手段とを有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載のプロセス処理装置。
【請求項６】
前記異物検出装置の検出ヘッドにおいて、少なくとも前記照明光学系及び前記検出光学系を前記搬送室の外側に設け、前記搬送室の外側に設けた前記照明光学系により前記搬送室に設けられた透明窓を通して前記搬送室内部の前記チャックに吸着された半導体基板上に照射し、前記搬送室内部の該半導体基板からの散乱反射光を前記搬送室に設けられた透明窓を通して前記搬送室の外側に設けた前記検出光学系で検出するように構成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載のプロセス処理装置。
【請求項７】
前記プロセス処理室は、前記搬送室を中心にしてマルチチャンバーで構成することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載のプロセス処理装置。
【請求項８】
更に、前記異物検出装置の処理手段で作成されたプロセス処理後における半導体基板上の異物の分布に基づいてプロセス処理での半導体基板への付着異物の分布を着工ロット単位または半導体基板単位で管理し、この管理される着工ロット単位または半導体基板単位における半導体基板上の異物の分布が時間的変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、アラームを発生する管理手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載のプロセス処理装置。
【請求項９】
更に、前記異物検出装置の処理手段で作成されたプロセス処理後における半導体基板上の異物の分布に基づいてプロセス処理での半導体基板への付着異物の分布を着工ロット単位または半導体基板単位で管理し、この管理される着工ロット単位または半導体基板単位における半導体基板上の異物の分布が時間的変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、前記処理手段で作成されたプロセス処理後における半導体基板上の異物の分布から、登録されている半導体基板上の異物の分布とその不良原因との対応を示すデータベースに基いて不良原因を推定する管理手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載のプロセス処理装置。
【請求項１０】
更に、前記異物検出装置の処理手段で作成されたプロセス処理後における半導体基板上の異物の分布に基づいてプロセス処理での半導体基板への付着異物の分布を着工ロット単位または半導体基板単位で管理し、この管理される着工ロット単位または半導体基板単位における半導体基板上の異物の分布が時間的変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、前記処理手段で作成されたプロセス処理後における半導体基板上の異物の分布から、登録されている半導体基板上の異物の分布とその不良原因との対応を示すデータベースに基いて不良原因を推定する管理手段と、該管理手段で推定された不良原因を取り除くようにプロセス処理室におけるプロセス制御を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載のプロセス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して成膜するスパッタ装置及びＣＶＤ装置、パターンを形成するエッチング装置、レジスト塗布装置、露光装置、洗浄装置等様々なプロセス処理装置において半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して異常な付着異物の発生を低減して半導体基板を高歩留まりで生産できるようにしたプロセス処理装置及びそのシステム並びに半導体ウエハなどの多数のワークを保管する製品保管装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記半導体生産方法及びそのシステムに関する従来技術としては、特開平５−２１８１６３号公報及び特開平３−４４０５４号公報が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して成膜するスパッタ装置及びＣＶＤ装置、パターンを形成するエッチング装置、レジスト塗布装置、露光装置、洗浄装置等様々なプロセス処理装置において半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して異常な付着異物の発生を低減して半導体基板を高歩留まりで生産できるようにするという課題に対しては充分考慮されていなかった。
【０００４】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して成膜するスパッタ装置及びＣＶＤ装置、パターンを形成するエッチング装置、レジスト塗布装置、露光装置、洗浄装置等様々なプロセス処理装置において半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して異常な付着異物の発生を低減して半導体基板を高歩留まりで生産できるようにしたプロセス処理装置及びそのシステムを提供することにある。
【０００５】
また本発明の目的は、半導体ウエハ等の多数のワーク上に付着した異物の状態を調べてワークを排出するようにした製品保管装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、エッチング装置等のプロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出するように、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと更に該検出ヘッドの光電変換手段から検出される信号を処理して異物からの信号を抽出する処理手段とを有する異物検出装置を備えたことを特徴とするプロセス処理装置である。また本発明は、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、エッチング装置等のプロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備えたことを特徴とするプロセス処理装置である。また本発明は、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、エッチング装置等のプロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を搬送室の上蓋に備えられた透明窓を通して検出する異物検出装置を備えたことを特徴とするプロセス処理装置である。また本発明は、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、エッチング装置等のプロセス処理装置において、処理室において処理されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を予備室内に備えたことを特徴とするプロセス処理装置である。また本発明は、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、エッチング装置等のプロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク（半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等）上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出されたプロセス処理装置におけるワークへの付着異物状態（付着異物数又は付着異物マップ（分布））を着工ロット単位またはウエハ単位で管理する管理手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置である。
【０００７】
また本発明は、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、エッチング装置等のプロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク（半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等）上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出されたプロセス処理装置におけるワークへの付着異物状態（付着異物数又は付着異物マップ（分布））を着工ロット単位またはウエハ単位で時間的に増加傾向にあるか否かを管理する管理手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置である。
【０００８】
また本発明は、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、エッチング装置等のプロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出されたプロセス処理装置におけるワークへの付着異物状態（付着異物数又は付着異物マップ（分布））を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物状態に基づいてプロセス処理装置におけるプロセス処理の停止又は清掃（全掃或いは部品のみの清掃など）の時期又はそのサイクルを制御する管理制御手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置である。また本発明は、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、エッチング装置等のプロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出されたプロセス処理装置におけるワークへの付着異物状態を着工ロット単位またはウエハ単位で管理する管理手段及び該管理手段において異常と認識されたときアラームを発生するアラーム発生手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置である。
【０００９】
また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、更に光電変換手段から検出される信号を処理して異物からの信号を抽出する処理手段とを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、更に光電変換手段から検出される信号を処理して異物からの信号を抽出する処理手段と、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系とを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、該回転検出光学系で検出されるワークのオリフラの方向またはチップの配列方向に基づいて前記ワーク上の座標に対して回転補正を施して前記光電変換手段から検出される信号についてチップ比較を施して異物からの信号を抽出する処理手段とを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、該回転検出光学系で検出されるワークのオリフラの方向またはチップの配列方向に基づいて前記ワークと前記検出ヘッドとの間において相対的に回転補正を施してワーク上のパターンから発生する０次回折光を前記検出光学系に入射させないようにして前記光電変換手段から検出される信号に基づいて異物からの信号を抽出する処理手段とを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して０次回折光を遮光する空間フィルタを通して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、該回転検出光学系で検出されるワークのオリフラの方向またはチップの配列方向に基づいて前記ワークと前記検出ヘッドとの間において相対的に回転補正を施してワーク上のパターンから発生する０次回折光を前記空間フィルタで遮光して前記光電変換手段から検出される信号に基づいて異物からの信号を抽出する処理手段とを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、該回転検出光学系で検出されるワークのオリフラの方向またはチップの配列方向に基づいて前記ワークに対して前記検出ヘッドを回転補正を施してワーク上のパターンから発生する０次回折光を前記検出光学系に入射させないようにして前記光電変換手段から検出される信号に基づいて異物からの信号を抽出する処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して０次回折光を遮光する空間フィルタを通して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、該回転検出光学系で検出されるワークのオリフラの方向またはチップの配列方向に基づいて前記ワークに対して前記検出ヘッドを回転補正を施してワーク上のパターンから発生する０次回折光を前記空間フィルタで遮光して前記光電変換手段から検出される信号に基づいて異物からの信号を抽出する処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドを着脱自在に片持ちで支持して構成したことを特徴とする。また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドを前記ワークに対して回転補正できるように片持ちで支持して構成したことを特徴とする。また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドを前記ワークに対して回転補正できる機構に支持して構成したことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、更に光電変換手段から検出される信号を処理して異物からの信号を抽出する処理手段と、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、ワークの表面の傾きを検出する傾き検出光学系と、ワークの表面の高さを検出する高さ検出光学系とを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、更に前記光電変換手段から検出される信号を処理して異物からの信号を抽出する処理手段と、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、ワークの表面の傾きを検出する傾き検出光学系と、該傾き検出光学系から検出されるワークの傾きに応じて前記ワークに対する前記検出ヘッドの傾きを制御する傾き制御機構とを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、更に前記光電変換手段から検出される信号を処理して異物からの信号を抽出する処理手段と、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、ワークの表面の高さを検出する高さ検出光学系と、該高さ検出光学系から検出されるワークの高さに応じて前記ワークに対する前記検出ヘッドの高さを制御する高さ制御機構とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記プロセス処理装置において、前記ハンドリング機構の搬送アームへの前記ワークの吸着を電磁吸着によって構成したことを特徴とする。また本発明は、製品保管装置（ウエハストッカ）において、該製品保管装置内に保管されたワークへの異物付着状態を計測する異物検査装置を備えたことを特徴とする製品保管装置である。また本発明は、製品保管装置（ウエハストッカ）において、該製品保管装置内に保管されたワークへの異物付着状態を計測する異物検査装置を備え、該異物検査装置により計測されたワークへの異物付着状態に基づいてワークの次工程への払出を制御する制御手段を備えたことを特徴とする製品保管装置である。
【００１４】
また本発明は、前記製品保管装置（ウエハストッカ）において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方法から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、更に光電変換手段から検出される信号を処理して異物からの信号を抽出する処理手段とを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記製品保管装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、更に光電変換手段から検出される信号を処理して異物からの信号を抽出する処理手段と、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記製品保管装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、該回転検出光学系で検出されるワークのオリフラの方向またはチップの配列方向に基づいて前記ワーク上の座標に対して回転補正を施して前記光電変換手段から検出される信号についてチップ比較を施して異物からの信号を抽出する処理手段とを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記製品保管装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、該回転検出光学系で検出されるワークのオリフラの方向またはチップの配列方向に基づいて前記ワークと前記検出ヘッドとの間において相対的に回転補正を施してワーク上のパターンから発生する０次回折光を前記検出光学系に入射させないようにして前記光電変換手段から検出される信号に基づいて異物からの信号を抽出する処理手段とを備えたことを特徴とする。また本発明は、前記製品保管装置において、前記異物検出装置は、ワークの表面に対して斜め方向から集束された光束を照射する照明光学系と該照明光学系で照射されたワーク上の異物からの散乱光を集光して０次回折光を遮光する空間フィルタを通して光電変換手段で受光して検出する検出光学系との組を複数で構成した検出ヘッドと、前記ワークのオリフラの方向またはチップの配列方向を光学的に検出する回転検出光学系と、該回転検出光学系で検出されるワークのオリフラの方向またはチップの配列方向に基づいて前記ワークと前記検出ヘッドとの間において相対的に回転補正を施してワーク上のパターンから発生する０次回折光を前記空間フィルタで遮光して前記光電変換手段から検出される信号に基づいて異物からの信号を抽出する処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出されたプロセス処理装置におけるワークへの付着異物状態（付着異物数又は付着異物マップ（分布））に基づいて着工ロット単位またはウエハ単位におけるワークの異物マップを作成する処理手段と、既知のワーク解析事例のワークの異物マップとその原因との対応データベースを登録しておく記憶手段と、前記処理手段で作成された着工ロット単位またはウエハ単位におけるワークの異物マップと前記記憶手段に登録された対応データベースとを比較する比較手段とを備えたことを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システムである。
【００１７】
また本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出された少なくともプロセス処理前又は後のワークへの付着異物状態（付着異物数又は付着異物マップ（分布））に基づいてプロセス処理でのワークへの付着異物数を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物状態が時間変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、着工ロット単位或いはワーク単位でプロセス処理を停止して該プロセス処理を制御する制御手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システムである。
【００１８】
また本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出された処理前のワーク付着異物状態（付着異物数又は付着異物マップ（分布））と処理後のワーク付着異物状態（付着異物数又は付着異物マップ（分布））とを比較して算出されるプロセス処理でのワークへの付着異物状態を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物状態が時間変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、着工ロット単位或いはワーク単位でプロセス処理を停止して該プロセス処理を制御する制御手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システムである。
【００１９】
また本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出された少なくともプロセス処理前又は後のワークへの付着異物状態（付着異物数又は付着異物マップ（分布））に基づいてプロセス処理でのワークへの付着異物状態を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物状態が時間変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、前記検出されたワークへの付着異物状態から、登録されているワークの異物マップとその不良原因との対応を示すデータベースに基づいて不良原因を推定して該不良原因を取り除くようにプロセス処理を制御する制御手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システムである。
【００２０】
また、本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出された処理前のワーク付着異物状態と処理後のワーク付着異物状態とを比較して算出されるプロセス処理でのワークへの付着異物状態を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物数が時間変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、前記検出されたワークへの付着異物状態から、登録されているワークの異物マップとその不良原因との対応を示すデータベースに基づいて不良原因を推定して該不良原因を取り除くようにプロセス処理を制御する制御手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システムである。
【００２１】
また、本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出された少なくともプロセス処理前又は後のワークへの付着異物状態に基づいてプロセス処理でのワークへの付着異物状態を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物状態が時間変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、前記検出されたワークへの付着異物状態から、登録されているプロセス処理装置の処理条件とワークへの異物発生状況との相関関係を示すデータベースに基づいて不良処理条件を推定して該不良処理条件を取り除くようにプロセス処理の処理条件を制御する制御手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システムである。
【００２２】
また、本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出された処理前のワーク付着異物状態と処理後のワーク付着異物状態とを比較して算出されるプロセス処理でのワークへの付着異物状態を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物状態が時間変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、前記検出されたワークへの付着異物状態から、登録されているプロセス処理装置の処理条件とワークへの異物発生状況との相関関係を示すデータベースに基づいて不良処理条件を推定して該不良処理条件を取り除くようにプロセス処理の処理条件を制御する制御手段を備えたことを特徴とすることを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システムである。
【００２３】
また、本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出されたワークへの付着異物状態に基づいてプロセス処理でのワークへの付着異物状態を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物状態が時間変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、前記検出されたワークへの付着異物状態から、登録されているワークの異物マップとその清掃条件との対応を示すデータベースに基づいて清掃条件を推定して該清掃条件によりプロセス処理装置における清掃を実行する実行手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システムである。
【００２４】
また、本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出された処理前のワーク付着異物状態と処理後のワーク付着異物状態とを比較して算出されるプロセス処理でのワークへの付着異物状態を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物数が時間変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、前記検出されたワークへの付着異物状態から、登録されているワークの異物マップとその清掃条件との対応を示すデータベースに基づいて清掃条件を推定して該清掃条件によりプロセス処理装置における清掃を実行する実行手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システムである。
【００２５】
また、本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出されたワークへの付着異物状態に基づいてプロセス処理でのワークへの付着異物状態を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物状態が時間変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、前記計測されたワークへの付着異物状態から、登録されているワークの異物マップとプロセス処理装置との対応を示すデータベースに基づいてプロセス処理装置を特定して該特定されたプロセス処理装置において清掃を実行する実行手段を備えたことを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システム。
【００２６】
また、本発明は、プロセス処理装置において、該プロセス処理装置おける搬送室内又は予備室内をハンドリング機構によって搬送されるワーク上に付着した異物を検出する異物検出装置を備え、該異物検出装置で検出された処理前のワーク付着異物状態と処理後のワーク付着異物状態とを比較して算出されるプロセス処理でのワークへの付着異物状態を着工ロット単位またはウエハ単位で管理し、この管理される着工ロット単位またはワーク単位におけるワークへの付着異物数が時間変化により増加傾向にあるときまたは管理値を超えて異常になったとき、前記計測されたワークへの付着異物状態から、登録されているワークの異物マップとプロセス処理装置との対応を示すデータベースに基づいてプロセス処理装置を特定して該特定されたプロセス処理装置において清掃を実行する実行手段と備えたことを特徴とするプロセス処理装置又はプロセス処理システム。
【００２７】
また本発明は、各種プロセス装置或いは簡易ステージに共通インターフェースを持ち、これらの装置に載せ換えることにより、１つの検出ヘッドを複数の装置或いは単独の検査機として使用可能とすることを特徴とする。また本発明は、各種プロセス処理装置で処理されたワーク（半導体基板）に印刷された品種、ロットＮｏ、ウエハＮｏ等のコードを識別するコード識別装置を前記異物検査装置に備えて、データ管理システムにおいてプロセス処理装置に対応した異物データを抽出するように構成したことを特徴とする。
【００２８】
【作用】
前記構成により、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して成膜するスパッタ装置及びＣＶＤ装置、パターンを形成するエッチング装置、レジスト塗布装置、露光装置、洗浄装置等の様々なプロセス処理装置において半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して異常な付着異物の発生を低減して半導体を高歩留まりで生産することができる。また前記構成により、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して成膜するスパッタ装置及びＣＶＤ装置、パターンを形成するエッチング装置、レジスト塗布装置、露光装置、洗浄装置等の様々なプロセス処理装置において、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して異常な付着異物の発生に対してアラーム等のフィードバックを行うことができ、このフィードバックに基づいて部分的に、または全体について洗浄したり、供給ガスの条件、排気の条件、温度条件、印加電圧等のプロセス条件を制御することにより異常な異物の発生を著しく低減して半導体を高歩留まりで生産することができる。また前記構成により、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等のワーク（半導体基板）を多数保管する製品保管装置において、多数のワーク上に付着した異物の状態を調べてワークを排出することができるので、多数の異物が付着したワークに対してその後のプロセス処理を続行することを防止することができ、その結果半導体を高歩留まりで生産することができる。
【００２９】
【実施例】
本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。
【００３０】
［第１の実施例］
まず、第１の実施例について図１〜図５を参照して説明する。
【００３１】
プロセス処理装置としては、代表的なものとして、ワーク４に対して絶縁膜等の薄膜を成膜するＣＶＤ装置、ワーク４に対して金属薄膜等を成膜するスパッタ装置、成膜された金属薄膜等に対してエッチング処理して回路パターンを形成するエッチング処理装置がある。図１は、前記プロセス処理装置において、異物検査装置を搭載した模式図を示したものである。本装置は、プロセス処理室７、ローダ或いはアンローダ付のようなワーク供給用ステーション（供給ステーション（ローダ）８ａ、回収ステーション（アンローダ））８ａ，８ｂが１つ或いは複数あり、それに検出ヘッド１ａと、走査ステージ１ｂと、ワーク４を搭載して少なくとも回転Θ方向に回転位置決め（回転補正）するθステージ３（なお、θステージ３は、リニアイメージセンサで検出される画像信号を電気的に回転補正することができるので、必ずしも必要でない。）とを搭載し、これら走査ステージ１ｂ及びΘステージ３を駆動制御する検査制御装置１１及びデータ処理部（ＣＰＵ）９を備えた異物検査装置１を設置して構成したものである。ワーク（ウエハ）４を、ワーク供給ステーション８ａ，８ｂからハンドリングするロボット機構５によりバッファチャンバ６を介してプロセス処理室７へ搬送する前に、異物検査装置１によりワーク４への異物等の付着状態の計測を行ない、プロセス処理室７へワーク４を、ハンドリングするロボット機構５によりバッファチャンバ６を介してプロセス処理室７へ搬送する。このとき、異物検査装置１のデータ処理部（ＣＰＵ）９は、異物等の計測結果を算出してその値が管理規格値Ｍｐを越えている場合には、プロセス処理室７でのプロセス処理をしないように、プロセス処理装置を制御する制御装置１０へアラーム信号を送信してハンドリングするロボット機構５を制御してワーク供給用ステーション８ａ，８ｂに戻す等の方法を取ることも可能である。このようにすることで、プロセス処理室７におけるワークの不良の作り込みを少なくでき、しかもプロセス処理装置としての稼働率も向上させることができる。一方、プロセス処理室７へ搬送されたワーク４は、プロセス処理室７において成膜処理、またはエッチング処理が行われる。次に処理されたワーク４を、ハンドリングするロボット機構５によってワーク供給用ステーション８ａ，８ｂに戻す際に、プロセス処理後のワーク４を異物検査装置１によりワーク４への異物等の付着状態の計測を行ない、その後ワーク４をハンドリングするロボット機構５によりワーク供給用ステーション８ａ，８ｂに収納する。このとき、計測されたワーク４への異物等の付着状態の結果は、図２に示すデータ処理部９のＣＰＵ９ａ等で処理され、データベースとしてメモリ９ｂ又はハードディスク（図示せず）に保存される。そしてデータ処理部９のＣＰＵ９ａは、データベースとしてメモリ９ｂ又はハードディスク（図示せず）に保存されたプロセス処理室７へ供給する前（プロセス処理前）にワーク上への異物等の付着状態を示す処理前の異物マップ（図５(ａ)に示す。）とプロセス処理室７から処理されて排出されたとき（プロセス処理後）にワーク上への異物等の付着状態を示す処理後の異物マップ（図５(ｂ)に示す。）との間において異物数或いは異物検出位置との比較処理を行ない、プロセス処理室７におけるプロセス処理においてワーク上への異物等の付着状態を示す処理による増加異物マップ（図５(ｃ)に示す。）（増加異物数及びその位置）をモニタ９ｅ或いはプリンタ９ｆに表示させる。その表示の一例を図５に示す。この図５においては、同図(ａ)に示す処理後の異物マップから同図(ｂ)に示す処理前の異物マップの差をとり、同図(ａ)に示す如く処理による（処理中での）増加異物の数とその位置を表したものである。（このように処理後の異物マップから処理前の異物マップとの差をとることについては、特開平２−１７０２７９号公報に記載されている。）このようにしてプロセス処理装置においてワーク上への付着した異物の個数、大きさ（例えば大、中、小の３段階）も含めた異物の分布（マップ）をデータ処理部９のＣＰＵ９ａにおいて算出し、メモリ９ｂ又はハードディスク（図示せず）に格納して得ることができる。
【００３２】
なお、検出ヘッド１ａの一実施例として、特開平５−２１８１６３号公報にも記載されているように、図３（ａ）（ｂ）に示す構成がある。即ち、図３（ｂ）に拡大して示すように、照明光学系３１は、高輝度（高強度）のレーザ光を出力する半導体レーザ３２と、該半導体レーザ３２から出力されたレーザ光のビーム径を拡大するビーム径拡大光学系３３と、該ビーム径拡大光学系３３で拡大されたレーザビームを直線状（スリット状）に集光する一軸方向集光レンズ（シリンドリカルレンズ）３４と、該一軸方向集光レンズ３４で集光されたレーザ光を反射してワーク４上に直線状（スリット状）に照射するミラー３５とを備え、直線状のレーザ光をワーク４の表面に対して浅い角度で照射するように構成されている。一軸方向集光レンズ３４で直線状（スリット状）に集光させているが、ガルバノミラーなどのように走査光学系でレーザ光を直線状（スリット状）に照射することは可能であるが、走査光学系で高速に走査する必要があるため、光学系が複雑になる反面、ビーム径拡大光学系が不要となり、高輝度（高強度）のレーザ光を出力する半導体レーザを用いることができる。また検出光学系３６は、照射された直線状のレーザ光によってワーク４の表面から生じる散乱反射光を集光する広視野（０．４〜０．６等の高ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ：開口）であるテレセントリック光学系３７、３８と、該テレセントリック光学系３７、３８の中のほぼフーリエ変換面に配置された可変型空間フィルタ３９と、リニアイメージセンサ４０とを備え、ワーク４の表面に存在する回路パターンのエッジから散乱反射光或いは繰返し回路パターンの空間周波数を前記可変型空間フィルタ３９で遮光し、異物からの散乱反射光をリニアイメージセンサ４０で受光するように構成されている。そして、ワーク４上を制御装置１１の制御によりワーク４または検出ヘッド１ａを一軸方向（ｘ軸方向）に走査ステージ１ｂで走査すれば、ワーク４のほぼ全表面について異物等の付着状態が検査できるように、検出ヘッド１ａは、図３（ａ）に示すように、前記照明光学系３１と前記検出光学系３６とを対にした６個の組を、各々千鳥状に配置して構成している。従って、ワーク４または検出ヘッド１ａを相対的に一軸方向（ｘ軸方向）に一回走査すると、図４（ａ）に示すようにワーク４の全面に亘って異物等の付着状態を検査することができる。
【００３３】
一方、検出ヘッド１ａとして、前記照明光学系３１と前記検出光学系３６とを対にした３個の組を配置して構成して、ワーク４または検出ヘッド１ａを相対的に一軸方向（ｘ軸方向）に一回走査すると、図４（ｂ）に示すように検査しない領域も存在するが、ワーク４上の概ねの領域について異物等の付着状態を検査することができる。これによれば、検出ヘッド１ａを簡素化でき、高速で検出ヘッド走査を可能にする。
また、検出ヘッド１ａとして、前記照明光学系３１と前記検出光学系３６とを対にした２個の組を配置して構成して、制御装置１１からの制御により、ワーク４または検出ヘッド１ａを相対的にｙ軸方向にシフトしながら一軸方向（ｘ軸方向）に三回走査すると、図４（ｃ）に示すようにワーク４の全面に亘って異物等の付着状態を検査することができる。しかし、この場合、ワーク４または検出ヘッド１ａを相対的にｙ軸方向にシフトしながらｘ軸方向に三回走査することが必要となり、検出ヘッドの組数は大幅に減らすことができる反面、走査機構が複雑になり、しかも検査時間が多く要することになる。
【００３４】
図２には、多数の異物検査装置１及びプロセス処理装置の制御装置（プロセスガスの流量、プロセスガス圧力、ワーク（ウエハ）の温度、ワークに印加する電圧等の情報も入力される。）１０を接続し、異物検査装置２２ａ及びパターン検査装置２２ｂ等からなる検査装置２２を接続した走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）２１ａ、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）２１ｂ、走査形トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）２１ｃ、分光装置（ＳＴＳ）２１ｄ等で構成された分析装置２１により異物データ解析コンピュータ２０等で構成されるシステム構成の全体を示したものである。異物データ解析コンピュータ２０は、メモリ２０ｂを備えたＣＰＵ２０ａと、データを入力するキーボード２０ｃ及びマウス２０ｄと、異物解析結果、並びにアラームを表示しなければならない異常のプロセス装置名及び異常の着工ロットやウエハを表示できるディスプレイ装置２０ｅと、異物解析結果、並びにアラームを表示しなければならない異常のプロセス装置名及び異常の着工ロットや着工ウエハを出力するプリンタ等の出力装置２０ｆと、各プロセス処理装置における着工ロット単位或いは着工ウエハ単位で異物の発生状況と推定または確認された異物の発生原因との相関関係を記憶した外部記憶装置（ハードディスク）２０ｇとで構成している。そして、異物データ解析コンピュータ２０には、多数の異物検査装置１およびその検査装置が設置されたプロセス処理装置の制御装置１０からのデータが入力され、更に異物管理値Ｍｐ，Ｍｑを越えた着工ロットや着工ウエハについて検査装置２２や分析装置２１で詳細に分析された結果とその推定される不良原因（入力手段２０ｃで入力される。）とが入力され、各プロセス処理装置における着工ロット単位或いは着工ウエハ単位で異物の発生状況と推定または確認された異物の発生原因との相関関係が外部記憶装置（ハードディスク）２０ｇに記憶される。
【００３５】
［第２の実施例］
次に第２の実施例を図６、図１及び図２を参照して説明する。
ウエハ４上の計測された検出異物数と着工ロット又は着工ウエハとの関係を図６に示す。この図は、一実施例として、プロセス装置の特に成膜処理装置について示したものである。成膜処理装置は、モノシランガス（ＳｉＨ4）、ホスフィンガス（ＰＨ3）等のガスを処理室に導入し、化学反応によりウエハ上に膜を生成させる。その化学反応された生成物が処理室内の壁面にも付着し、時間経過とともに付着物が剥がれ落ち、ウエハ上に付着した場合不良となりうる。そのため、処理枚数により定期的なプラズマクリーニング等を実施している。
【００３６】
しかし、プラズマクリーニング等を実施すると、製品の着工ができなくなり、製品着工能力が落ちる。そこで、製品着工能力を向上させるため、例えば図１に示す異物検査装置１の検出ヘッド１ａでほぼ常時ウエハへの付着異物を検出し、図２に示すデータ処理部９のＣＰＵ９ａが着工ロット（例えばウエハ２０枚）単位或いは着工ウエハ単位に付着異物数を管理することにより、ウエハへの付着異物が管理値Ｍｐ以内であれば通常のクリーニングサイクルを越えていても製品着工を続けられるようにしたものである。また、データ処理部９のＣＰＵ９ａは、着工ロット単位或いは着工ウエハ単位に付着異物数を管理してウエハへの付着異物が管理値Ｍｐ以内であっても、連続した着工ロット単位或いは着工ウエハ単位で増加傾向であれば、表示装置９ｅ等またはプロセス処理装置を制御する制御装置１０へ直接アラームを発し、プロセス処理装置におけるクリーニング等の指示をできるようにしたものである。一方、データ処理部９のＣＰＵ９ａは、着工ロット（例えばウエハ２０枚）単位或いはウエハ単位に付着異物数を管理してウエハへの付着異物が管理値Ｍｐを越えていれば、その時点で表示装置９ｅ等またはプロセス処理装置を制御する制御装置１０へ直接アラームを発し、プロセス処理装置におけるクリーニング等の指示を出す。こうすることにより、真に異常の場合、プロセス処理装置においてクリーニング等が実施され、従来異常がなくても定期クリーニングを実施して処理装置の着工能力を落していたものに比べて、稼働率をアップすることが可能となる。
【００３７】
上記実施例においては、異物検査装置１のデータ処理部９が、付着異物数を着工ロット単位或いは着工ウエハ単位に管理する場合について説明したが、複数の異物検査装置を接続した異物データ解析コンピュータ２０において、異物検査装置１のデータ処理部９から得られるウエハ上に発生した異物の付着状況に基づいて付着異物数を着工ロット単位或いはウエハ単位に管理し、アラームを異物検査装置１のデータ処理部９または直接プロセス処理装置を制御する制御装置１０へ送信しても良い。
【００３８】
［第３の実施例］
次に第３の実施例について、図７、図１及び図２を参照して説明する。
例えば、図１及び図２に示す異物検査装置１においてウエハ（ワーク）４上の計測された検出異物数（ウエハ単位の最大値と最小値と平均値）と着工ロット単位との関係を図７に示す。図７は、一実施例として、図６と同様、成膜処理装置について示したものである。異物検査装置１のデータ処理部９のＣＰＵ９ａが行う通常の管理において、着工ロット（例えば２５枚のウエハ）において、ウエハ上の最大検出異物数が異物管理値Ｍｑ以内であれば、その計測した着工ロットのウエハは、成膜処理装置の例えばローダ８ａまたはアンローダ８ｂから次の工程へ払い出され、着工される。また異物検査装置１のデータ処理部９のＣＰＵ９ａが行う通常の管理において、ウエハ上の最大検出異物数が、異物管理値Ｍｑを越えた場合は、その計測した着工ロット或いは着工ウエハについて、成膜処理装置の例えばローダ８ａまたはアンローダ８ｂから取りだして人手により付着した異物等が歩留まりに影響するか等の判断を行ない、問題がなければ、成膜処理装置の例えばローダ８ａまたはアンローダ８ｂから次工程へ払い出す。ここで問題ある着工ロット或いはウエハに関しては、異物データ解析コンピュータ２０において、ハードディスク２０ｇに格納された過去における異物の発生状況と不良原因との関係情報に基づいて不良解析を行ない、異物等が付着した原因究明を行ない成膜処理装置に対して対策を実施する。しかし、異物検査装置１のデータ処理部９のＣＰＵ９ａが行う通常の管理において、ウエハ上の最大検出異物数または平均異物検出数が異物管理値Ｍｑ内であっても、異物管理値Ｍｑ内の上限ギリギリが連続している場合や、着工ロット単位において徐々に増加している場合においては、異物管理値Ｍｑ内であっても多段的に異物管理値を設定し、連続数ロット或いは数枚のウエハが続いた時には、その時点で異物検査装置１のデータ処理部９は、表示装置９ｅ等またはプロセス処理装置を制御する制御装置１０へ直接アラームを発生させる。
【００３９】
［第４の実施例］
次に第４の実施例について、図８、図１及び図２を参照して説明する。
図１に示す異物検査装置１でワーク（ウエハ）４を計測し、異常ワークに対して過去の事例をもとに対比させて解析するシステムを図８に示す。本システムは、異物検査装置１、データベース２０ｇを備えた異物データ解析コンピュータ（ワークステーション：Ｗ／Ｓ）２０より構成される。異物検査装置１によりワーク（ウエハ）を計測し、異常ワークに対してデータ（異物マップ、検出異物数）をデータベース２０ｇに登録しておき、その後異常ワークについて不良解析されたものについて、その不良原因及び対策内容をデータ処理部９の入力手段９ｃまたは異物データ解析コンピュータ２０の入力手段２０ｃを用いて異物データ解析コンピュータ２０のデータベース２０ｇに登録されている異物マップ等のデータの中に追加登録する。このようにして異常ワークに対するデータを、その都度データベース２０ｇに登録していくものである。これら蓄積されたデータをもとに次に計測されるワーク（ウエハ）４が異常管理値Ｍｐ，Ｍｑを越える異常の場合は、異常マップの分布を過去の解析事例（データ（１）は異物がウエハの中央に帯状に分布、データ（２）は異物がウエハの左端の一箇所に分布、・・・・・・データ（Ｎ）は異物がウエハの周囲の４ヵ所に分布）と比較して、過去の解析事例（以前のモード）に類似するものがある場合は、その対策内容（過去の解析事例（異物の分布）に対応させて不良原因及び対策内容がデータベースに登録されている。）等を表示手段２０ｅに表示させたり、出力装置２０ｆに出力したり、またはプロセス処理装置の制御装置１０にフィードバックするシステムである。ウエハ４上における異物の分布としては、異物の集合体を半径ｒの円または各辺ａ×ｂの長方形（矩形）で囲むようにして分離し、ウエハの中心からの異物の集合体の重心位置までの距離と、該重心位置を中心とした２次元的な広がりの大きさ（例えば円で囲むことができる場合にはその円の半径ｒ、長方形で囲むことができる場合には各辺の長さの半分ａ／２×ｂ／２）とで表すことができる。このように分類されたロット単位或いはウエハ単位における異物の集合体に不良原因及び対策内容を対応させることが可能となる。
【００４０】
［第５の実施例］
次に第５の実施例について図９、図１及び図２を参照して説明する。
プロセス処理装置の装置状態の管理における模式図を図９（ａ）、（ｂ）に示す。
即ち、図９（ａ）に示すプロセス処理装置９１は、ガス源９３から処理室９２の内部に供給するガスの流量を測定するガス流量測定ユニット９４、処理室９２の内部のガス圧力または真空度を測定するガス圧測定ユニット９５、予め既知の温度のウエハから発生する放射量に基づいて放射率を測定する放射率測定ユニット９６、該放射率測定ユニット９６によって測定された放射率と処理中のウエハから発生する放射量Ｑに基づいてウエハ実温を測定するウエハ実温測定ユニット９７等を付加し、搬送室９７の内部において処理室９２とローディング室９８又はアンローディング室９９との間において搬送アーム機構５によって搬送するウエハ４上の異物を検査する異物検査装置１を搭載した実施例である。一般的に、プロセス処理装置は、処理条件を入力し、その条件に従い、ウエハの処理加工を行なう。その処理中におけるプロセス処理装置の状態、例えば、ガス圧測定ユニット９５で測定された真空度又はガス圧力、ガス流量測定ユニット９４で測定されたガス流量、ウエハ実温測定ユニット９７で測定されたウエハの温度等のデータを、制御装置１０における設備状態データ収集系９７に送り、設備状態データ収集系９７はその時に処理されたウエハ４に対する異物検査装置１での計測結果（異物の発生状況、着工ロット単位または着工ウエハ単位で計測された異物数）とを合わせ、プロセス処理が終了した後又はプロセス処理をする前と後との間において、処理室９２内のガス圧に変動があったとき、処理室９２内に供給するガス流量に変動があったとき、ウエハの温度に変化があったとき、異物の発生状況との相関を算出し、これら相関のデータを蓄積することができる。そして制御装置１０において、上記異物検査装置１において計測された異物の発生状況と蓄積された相関のデータとに基づいて、異物が多く発生した場合の不良原因を推定して、その不良原因と一緒にアラームを発することができる。このとき、異物データ解析コンピュータ２０のハードディスク２０ｇに格納されたデータを用いて不良原因を推定しても良いことは明らかである。なお、１００はプロセス処理装置９１において、搬送アーム機構５も含めて様々な制御を行う制御装置である。
【００４１】
図９（ｂ）に示すプロセス処理装置は、設備状態データ収集系９７を異物検査装置１のデータ処理部９において処理し、メモリ９ｂ又はハードディスク（図示せず）に相関のデータを蓄積するように構成したものである。この場合においても、異物検査装置１において計測された異物の発生状況とメモリ９ｂ又はハードディスク（図示せず）に蓄積された相関のデータとに基づいて、異物が多く発生した場合の不良原因を推定して、その不良原因と一緒にアラームを発することができる。
【００４２】
［第６の実施例］
次に第６の実施例について、図１０、図１、図２、図９を参照して説明する。即ち、図１０（ａ）にプロセス成膜装置にオンマシン異物検査装置（オンマシン異物モニタ）１を搭載した実施例を示す。このプロセス成膜装置は、ローダ（Ｌ）部１０２、アンローダ（Ｕ／Ｌ）部１０３、搬送室１０４、反応室１０１で構成され、搬送室１０４内に搬送アーム機構５、搬送室１０４の上側にオンマシン異物モニタ用検出ヘッド１ａ’を有する。ローダ部１０２よりウエハ４を受け取り、搬送アーム機構５により反応室１０１に搬送する。反応室１０１で処理されたウエハ４は搬送アーム機構５によりアンローダ室１０３に戻す。その際、搬送アーム機構５により移動途中のウエハ４の表面を搬送室１０４上側に搭載されたオンマシン異物モニタ用検出ヘッド１ａ’によりモニタ（検査）する。この実施例では、処理後のウエハ４の表面をモニタしているが、処理前或いは処理前後においてウエハ４の表面をモニタすることも可能である。
【００４３】
図１０（ｂ）にオンマシン異物モニタ用の検出ヘッド部１ａ’の断面を示す。搬送室１０４内は、真空雰囲気であり、その中を搬送アーム機構５の搬送アーム５ａで移動中のウエハ４を搬送室１０４上側に搭載した検出ヘッド１ａ’によりモニタ（検査）する。この検出ヘッド１ａ’は、搬送室１０４の上蓋１０５に取り付けられた真空対応標準フランジ１０６上に取り付けられている。検出ヘッド１ａ’は、照明光学系３１、検出光学系３６、ウエハ回転検出系（詳細については後述する。）１１０で構成され、ウエハ回転検出系１１０によりウエハ４の回転を検出してソフト的に（画像処理により）補正し、照明光学系３１で照明されたウエハ４の表面を検出光学系３６によりモニタ（検査）する。なお、真空対応標準フランジ１０６における検出ヘッド１ａ’の照明部１０６ａ、検出部１０６ｂ及び検出部１０６ｃは透明部品で構成される。なお、ミラー３５は、真空対応標準フランジ１０６上に取付けられてもよい。
上記実施例では、真空対応標準フランジ１０６を介してモニタ（検査）しているが、検出ヘッド本体１ａ’を小形化することによって、搬送室１０４内、即ち真空雰囲気内に設置することも可能である。
【００４４】
［第６の実施例］
次に第６の実施例について図１１及び図１２を参照して説明する。
異物検査装置１にウエハに印字或いはバーコード表示により製品の品種名、或いはロットＮｏ、ウエハＮｏ等を読み取るウエハコード識別装置１１１を搭載した模式図を図１１に示す。ウエハコード識別装置１１１は、印字読取り用の光学系（図示せず）、印字を識別処理する認識処理部（図示せず）により構成される。異物検査装置１へのウエハ供給或いは払出しステーションもしくは異物検査装置１の計測ステーシュンにウエハコード識別コードを具備し、図１２に示すように、ウエハ４に印字された、例えば製品の品種名、ロットＮｏ、ウエハＮｏの文字を識別させる。一方、同じウエハ４を異物検査装置１により異物等の計測を行なう。これら、ウエハの印字データと異物等の計測データを一緒にデータ管理システム（データ処理部）９に転送される。こうすることにより、どのウエハ４に異物等がどの程度付着しているかどうかというロット単位に加え、ウエハ単位で管理することができる。なお、これらのデータを異物データ解析コンピュータ２０において、ハードディスク２０ｇなどに格納し、異物データ解析コンピュータ２０が管理し、各プロセス処理装置Ａ〜Ｎの制御装置１０へフィードバックしても良い。
更に、同じプロセス処理装置が複数台ある場合でも、異物検査装置１側の検査条件指示で、どのプロセス処理装置Ａ〜Ｎで着工したウエハかを入力することで、プロセス処理装置Ａ〜Ｎの単位で管理をすることができる。そのため例えば、製造装置（プロセス処理装置）Ａは、異物等が少ないけど、例えば製造装置Ｂが異物等が多いということがすぐ分かるためデータ管理システム（データ処理部）９において異常プロセス装置の絞り込みが容易にできる。
【００４５】
［第７の実施例］
次に第７の実施例について図１３及び図１４を参照して説明する。
多数のウエハカセット１３２を収納するウエハストッカ１３１に異物検査装置１を搭載した模式図を図１３に示す。本装置の構成は、ウエハストッカ１３１、ウエハカセット搬送ロボット１３３、保管棚１３４、異物検査装置１、データ管理システム９等よりなっている。
ウエハカセット（カセットケース含む場合も有り）１３２は、ウエハケース取り出し入口１３５より入出庫を行なう。ウエハストッカ１３１に収納されたウエハ入りのウエハカセット１３２は、保管棚１３４の上に載置される。ウエハストッカ１３１に複数個収納されたウエハカセット１３２は、出庫される前に、ウエハカセット搬送ロボット１３３により異物検査装置１の側方に（傍らに）移し替えられる。そこで、異物検査装置１に設置されたウエハハンドリング機構（図示せず）（５と同様な機構で良い。）によりウエハカセット１３２に収納されたウエハ４を取り出して該ウエハ４上の異物等の計測を行なう。これら計測された結果は、データ管理システム（データ処理部）９により処理され、メモリ９ｂまたはハードディスク（図示せず）保存される。更にこれらのデータを異物データ解析コンピュータ２０において、ハードディスク２０ｇなどに格納することも可能である。
【００４６】
一方、図１４に示すように、ウエハカセット１３２がウエハケース１３６に収納されている場合は、カセットケース上蓋１３６ａをケースフック１３７により引掛け、保管棚１３４が下降することによりカセットケース下蓋１３６ｂに対してカセットケース上蓋１３６ａが開く。その次に、ウエハカセット搬送ロボット１３３によりカセットケース下蓋１３６ｂ内にある多数のウエハ４を収納したウエハカセット１３２を取り出し、異物検査装置１の側方に載置される。以下前記と同様に異物等の計測を行なう。
ウエハカセット１３２の入出庫管理及び異物等の計測結果の管理は、データ管理システム（データ処理部）９により実施する。このようにプロセス処理後に計測しないウエハ４については、ウエハストッカ１３１に収納された時に異物等の計測を行なうため、製品着工時間が遅延なく行なえ、時間短縮が図れる。また、異物等の付着が多い製品（ウエハ）については、データ管理システム（データ処理部）９がウエハストッカ１３１において次工程への払い出しを制御することができ、不良の作り込みを防止することができる。
【００４７】
［第８の実施例］
次に第８の実施例について図１５乃至図２７を参照して説明する。
ウエハ回転補正について説明する。即ち、図１、図１０に示す異物検出光学系（検出ヘッド）１ａ、１ａ’の直前に、ウエハ回転方向検出器１１０（図１０に示す。）を設ける。ウエハ回転方向検出器１１０により得られたウエハ回転量は、ウエハの回転ステージ（Θステージ）３を有する場合、或いはウエハをハンドリングするロボット機構５のハンドが回転機構を有する場合、或いは異物検出光学系（検出ヘッド）１ａが回転する場合は、それにより機構的に補正する。回転補正機構がない場合は、電気回路或いはソフト処理によって回転補正を行う。なお、電気回路或いはソフト処理による回転補正の場合には、Θステージまたはロボット機構のハンドまたは異物検出光学系による回転補正機構を必要としないため、機構として簡素化、及び小形化をはかることができると共にウエハの寸法に変化にも容易に対応することができる。
まず、ウエハの回転方向を検出するために、
（１）ウエハのオリフラ方向を検出する。
（２）ウエハの回路パターン方向を検出する。
▲１▼回折光検出
▲２▼回路パターン画像検出（特徴抽出）
厳密には、回路パターン方向とオリフラ方向がずれているので、正確に回路パターンの方向を検出する必要がある場合には、回路パターンの方向を検出しなければならない。
【００４８】
ウエハ４は、ウエハ回転方向検出器１１０の下を通過、或いは一時静止時にウエハの回転方向を検出する。
（１）ウエハのオリフラ方向を検出する方法について具体的に説明する。
図１５より第１のウエハ回転方向検出器１１０ａの検出方法について説明する。即ち、数個の発光点１５２を有する照明系の下をウエハ４がウエハ移動方向Ｖに沿って通過し、１５３の位置から１５４の位置に移動する。図にウエハ回転方向検出器１５１の照明系の発光点１５２から出た照明光のウエハ４上の軌跡１５５を示す。発光点Ａの場合、照明光がウエハ４に当たり始める時間Ａｓとウエハ４がはずれる時間Ａｅとを測定し、これを他の発光点Ｂ〜Ｇについても行う。以上のデータとウエハ４の移動時間によりウエハ４のオリフラ１５６の方向を求め、ウエハ４の回転ずれ量θ１を計算する。またウエハ４の回転方向の検出方法としては、スクライブエリア検出、チップ検出、アライメントマーク等の特殊マーク検出がある。
【００４９】
図１６より第２のウエハ回転方向検出器１１０ｂ及び第３のウエハ回転方向検出器１１０ｃの検出方法について説明する。
即ち、第２のウエハ回転方向検出器１１０ｂは、（ｂ）に示すように、線状に照明する照明光源１６２と線状に照明されたウエハ４のオリフラエッジも含め輪郭から反射した反射光を検出する線状に配列されたセンサ１６３とで構成され、該センサ１６３で検出される反射画像信号に基づいて図１５と同様にオリフラエッジ１５６の方向（ウエハ４の回転ずれ量θ２）を求めることができる。ここで、このように反射光検出の場合は、オリフラエッジを検出する以外に、ウエハ４の表面上にある回路パターン（スクライブエリア検出、チップ検出、アライメントマーク等も含む）の像の特徴を抽出することにより、ウエハの回転ずれ量を計算して検出することもできる。
また第２のウエハ回転方向検出器１１０ｃは、（ｃ）に示すように、線状に照明する照明光源１６６とウエハ４のオリフラエッジも含め輪郭で遮蔽された光を検出する線状のセンサ１６７とで構成され、該センサ１６７で検出される遮蔽光画像信号に基づいて図１５と同様にオリフラエッジ１５６の方向を求めることができる。
【００５０】
（２）ウエハの回路パターン方向を検出する方法について具体的に説明する。
まず、ウエハ上の回路パターンからの回折光検出によるウエハ回転ずれ量を検出する方法について説明する。
図１７に、ウエハ回転方向を検出するために、ウエハ回転方向検出器１１０ｄによるウエハ４上の回路パターンからの回折光を検出する方法を示す。レーザ光源等から構成された照明光源１７１から出射された光を集光レンズ１７２で集光させてミラー１７３で反射させて斜方照明によりウエハ４上の回路パターンを照明し、その回折光を上方に設けた対物レンズ１７４と検出器１７５とにより検出する。ここで、検出器１７５は対物レンズ１７４のフーリエ変換面位置に設置し、ウエハ４は一軸方向移動中でも、一時静止中でもよい。フーリエ変換面上での検出像を図１７（ｂ）（ｃ）に示す。同図（ｂ）は、ウエハ回転無（ウエハ基準位置）の場合であり、ウエハ上の主たる回路パターンまたは繰返し回路パターンからの回折光（０次光）１７７は検出器１７５の中央（Ｙ軸方向の中心）に結像する。同図（ｃ）は、ウエハ回転有の場合であり、ウエハ上の主たる回路パターンまたは繰返し回路パターンからの回折光（０次光）１７８は検出器１７５の中央からΔｄずれて結像する。このずれ量Δｄは、ウエハの回転ずれ量θ３と相関関係にあり、ずれ量Δｄからウエハの回転ずれ量θ３を求められる。即ち、検出器１７５に接続されたＣＰＵ１７６は、検出器１７５から検出される回折光に基づく画像信号からずれ量Δｄを算出し、このずれ量Δｄからウエハの回転ずれ量θ３を算出することができる。ここで、照明光源１７１から出射される光が、ウエハ４の表面上に斜め方向から集光照射される（投影される）関係で、照明光源１７１としては点光源ほど、回折光はシャープに結像するため、ウエハの回転ずれ量の検出精度は高くなる。また検出器としては、ＴＶカメラ、一次元リニアセンサ、或いはポジションセンサ等を用いることができる。
【００５１】
次に図１８に、ウエハ回転ずれ量を検出するために、ウエハ上の回路パターンからの回折光を検出する方法として、図１７における斜方照明の代わりに、垂直照明を用いた場合（ウエハ回転方向検出器１１０ｅ）を示す。即ち、図１７における照明光源１７１、集光レンズ１７２及びミラー１７３の代わりに、照明光源１８１及びハーフミラー１８２によって構成した。この場合、図１７に比べてユニット本体の小形化が可能なことと、ウエハの回転ずれ角において全角度（３６０度）が検出可能なことである。即ち、ウエハ４上に形成されている回路パターンには、主としてＸ方向成分とＹ方向成分とから成り立っているため、ウエハ回転無（ウエハ基準位置）の場合には、（ｂ）に示すように十字状の回折光（０次光）１８３が検出器１７５のＸ，Ｙ軸方向に結像し、ウエハ回転有の場合には、（ｃ）に示すように回折光１８４が検出器１７５のＸ，Ｙ軸方向から角度θ４ずれて結像される。検出器１７５に接続されたＣＰＵ１７６は、検出器１７５から検出される十字状の回折光に基づく画像信号から角度ずれ量θ４を算出し、この角度ずれ量θ４からウエハの回転ずれ量θ４を算出することができる。
【００５２】
次に図１９に、ウエハ回転ずれ量を検出するために、ウエハ上の回路パターンからの回折光を検出する方法として、図１７における上方に設置した検出器及びレンズを斜め方向に設置した場合（ウエハ回転方向検出器１１０ｆ）を示す。即ち、図１７における検出器１７５及びレンズ１７４の代わりに、検出器１９２及びレンズ１９３を斜め方向に設置して構成した。そして照明光源１９５と集光レンズ１９６とで構成される照明光学系１９４も、検出器１９２とレンズ１９３とで構成される検出光学系１９１とが対向するように配置されている。この場合、ウエハ回転無（ウエハ基準位置）の場合には、（ｂ）に示すように回折光（０次光）１９７が検出器１９３の中央（Ｙ軸方向の中心）に結像し、ウエハ回転有の場合には、（ｃ）に示すように回折光１９８が検出器１９２の中央（Ｙ軸方向の中心）から偏位Δｄ’と角度Δθ５とがずれて結像される。この合成されたずれ量Δｄ’＋Δθ５は、ウエハの回転ずれ量θ５と相関関係にあり、合成されたずれ量Δｄ’＋Δθ５からウエハの回転ずれ量θ５を求められる。即ち、検出器１９３に接続されたＣＰＵ１７６は、検出器１９２から検出される回折光に基づく画像信号から合成されたずれ量Δｄ’＋Δθ５を算出し、このずれ量Δｄ’＋Δθ５からウエハの回転ずれ量θ５を算出することができる。
【００５３】
次に図２０に、ウエハ回転ずれ量を検出するために、ウエハ回転方向検出器１１０ｇによるウエハ上の回路パターン像を用いる方法を示す。即ち、照明光源２０２と集光レンズ２０３とミラー２０４とハーフミラー２０５とによって構成された上方照明光学系２０１により、ウエハ４上の繰り返される回路パターンを照明し、この照明されたウエハ４上の回路パターンの光像を、対物レンズ２０７と結像レンズ２０８と検出器２０９とから構成される検出光学系２０６によって検出する。検出器２０９がＴＶカメラの場合には、ウエハの一時静止画像を、また検出器２０９がリニアセンサの場合にはウエハは一軸走査中で、結像されたウエハ４上の回路パターンの光像を撮像して検出することができる。同図（ｂ）には検出画像を示す。検出器２０９に接続されたＣＰＵ１７６は、同図（ｂ）に示す画像におけるチップ２１０の傾斜角またはスクライブエリア２１１の方向を検出することによって、ウエハ４の回転ずれ量を算出することができる。
【００５４】
次に回転合わせに関する技術について説明する。
【００５５】
本出願の対象は基本的には半導体であるが、微細パターンが繰り返し形成された、たとえば、液晶表示素子及びこの形成過程の基板、その他のパターンが形成された基板であっても良い。
【００５６】
本出願の異物検査装置は、隣接チップ比較が重要技術である。この隣接チップ比較技術は、隣接チップの対応点を知り、対応点の検出出力信号レベルを比較し同じ信号レベルで有れば、いずれのチップにも欠陥や異物は存在しないと判断し、信号レベルに違いが大きければ、信号レベルの大きい方のチップ上に欠陥あるいは異物が存在すると判断する。
【００５７】
この技術は、上記説明したように隣接チップ間の対応点を見つける必要がある。この対応点を見つける方法は、もちろん何であってもかまわないわけである。一例として、全てのデータ取得後に、チップが配列している方向と考えられる方向ｘ，ｙについてデータの相関関数を取り、相関関数の周期からチップのサイズｐと配列方向θを算出すればよい。この方法は、データを格納する記憶装置に大きな容量が必要になるため、以下の方法も考えられる。すなわちチップピッチｐを設計データから取り込み、チップ配列の方向をウエハ毎に検出する事で隣接チップ間の対応点を知ることができる。（図２２）
この方法では、チップ配列の方向、すなわちウエハの回転方向を知ることが必要である。一つの方法として、ウエハ４に形成されたオリフラ（オリエンテーションフラット）１５６の向きを測定しても良い。これは、パターン形成の際、オリフラの向きを基準にしていることが前提である。また、別の方法として、ウエハ上に形成されているチップの方向θを直接計測しても良い。ところが、ウエハ上に形成されたパターンは複雑な場合が多くパターンの形状からパターンの形成方向を測定することは難しい。ここで、図２１にウエハ回転方向検出器１１０ｅで示すように、形成されたパターン上に光ビームを照射するとパターンの形状により回折が生じ回折パターンが検出できる。多くのウエハ上のパターンは、ｘ及びｙ方向を持つ基本パターンの繰り返しで形成されている場合が多いため、この回折パターンは主に、ｘ及びｙ方向に射出する、言い換えれば、図２１に示すように、０次回折光１８４がｘ及びｙ方向に回折する。そこで、検出像（回折像）１８５から０次回折光１８４の方向を測定すれば、ウエハ４上のパターンの方向θを正確に知ることができる。
【００５８】
測定したチップの配列方向θは、取り込んだデータ上の隣接チップ間の対応点（図２３に示すａ、ａ’の座標関係１８７）を知るため（図２１に示す電気的処理によるウエハ回転補正１８７において回転補正オペレータによるチップピッチｐに対するチップの配列方向θ回転補正するため）に用い、リニアイメージセンサ４０で得られる画像データ（図２４にメモリ範囲で示す画像）を順次メモリ１８９に格納させ、比較手段１９０は、これら対応点（図２４に示すａとａ’、ｂとｂ’）を順次比較していくことで上記比較検査（異物等の欠陥検査）を実現する。この方法は、取り込んだ画像データを一時的にメモリ１８９に格納する記憶容量が必要になる一方、機構部が不必要で信頼性の高いシステムを実現できる。
【００５９】
また、別の方法として、図２６に示すように、上記のチップの配列方向θにリニアイメージイメージセンサ（１次元検出器）４０の長手方向が平行になるように検出系３６全体を回転する事で、隣接チップ上の対応点が必ず検出器４０上にくるようにすることができる。この方法により対応点を知るために一時的に画像データをメモリ１８９に格納する容量を最小にできる。逆に、この方法は検出器３６全体を回転させる必要があるため、回転機構部が必要となる。
【００６０】
以上の方法は、ワーク（ウエハ）上にオリフラあるいはノッチ等が形成されていないワーク（ウエハ）のチップの配列方法を検出できるという効果がある。また、この方法は、ワーク（ウエハ）上のパターンを直接測定するので、オリフラ等を用いた方法より高精度の測定と高精度の対応点を取ることが可能となる。
【００６１】
以下、回転検出部１１０の具体的構成を図２１に基づいて説明する（図１８にも同様な構成が示されている。）。回転検出部１１０ｅは、できる限り点光源に近い光源１８１、ハーフミラー１８２、結像光学系１７４、２次元の検出器１７５から構成される。点光源１８１は、ハーフミラー１８２、結像光学系１７４、ウエハ４を介して、検出器１７５上に結像する。ここで、ワーク（ウエハ）４は、基本的にはミラーと考えて良い。
【００６２】
ここで、結像光学系１７４とワーク（ウエハ）４との間は、無限遠系（テレセントリック光学系）に構成されていると良い。この部分が無限遠系に構成されている場合、ワーク（ウエハ）４の光軸方向の位置が多少の変動をしても検出結果に大きな影響を及ぼさないという効果を持つ。
【００６３】
検出器１７５で検出した画像（回折像）１８５を図２１に示す。多くの半導体パターン及び液晶表示のディスプレイパターンでは、図に示したようなｘ方向とｙ方向の０次回折光１８４が十字状の直線に検出される。ここで、この回折光１８４の方向がウエハ４上のチップ配列θの方向に対応する。
【００６４】
ここで検出された画像１８５から、よく知られたＨｏｕｇｈ変換１８６によって十字形状を形作る直線の方向が測定できる。ここで特徴的なのは、ワーク（ウエハ）４が光軸に対して、垂直あるいはほぼ垂直に載置されている場合、通常２次元であるＨｏｕｇｈ変換を１次元に圧縮できる。次に２つの直線の（１）式、（２）式を示す。
ｘｓｉｎθ1−ｙｃｏｓθ1＝０                    （１）
ｘｃｏｓθ2＋ｙｓｉｎθ2＝０                    （２）
但し、θ2＝（π／２）＋θ1
この直線のθ1、θ2は相互に直交する事がわかっているため、実質的に変数は一つである。ここで、光軸中心を画像の原点として、上記の（１）式、（２）式のｘ及びｙに直線上の座標を代入すればθが算出できる。画像上の全ての点についてこのθを算出しその際の画像上の検出出力で重み付けしたヒストグラムを図２７（ａ）に示すように作成する。このヒストグラムのピークが上記の直線のθ1、θ2になる。これは、直線上の画素では信号が大きく検出されるためである。
【００６５】
ここで、現実的には、θの精度を向上しようとするとヒストグラムの段階を高分解能にする必要がある。ところが、ヒストグラムの段階を高分解能にすると縦軸の値が小さくなり、曲線がなめらかでなくなり、ピークを算出する時の精度が落ちることになる。そこで、これらのトレードオフを解決する方法として、次の（３）式に示した重心算出方法が良い。（３）式は、θ1の算出式を示したが、θ2についても同様に算出することができる。
【００６６】
【数１】
0003816426.tif 000002
なお、Ｉ(ｘ，ｙ)は、例えば図２１に示す検出像１８５の０次回折光１８４の強度を表す。
【００６７】
この方法は、回転位置θ1又はθ2が存在する範囲（θ1−δ0＜θ＜θ1＋δ0又はθ2−δ0＜θ＜θ2＋δ0）を予め知っている必要があり、存在範囲をより正確に予測できたときに検出精度が向上する。従って、事前にオリフラ合わせ等により各ワーク（ウエハ）の向き、つまりチップ配列方向θをある範囲にそろえておく必要がある。また、１次以上の回折光が存在しない場合は、加算範囲を０度から９０度にしても理論上は完全な値が算出できる。従って、１次以上の回折光強度は小さい方が望ましい。演算時間が問題にならなければ、２次元のＨｏｕｇｈ変換を用いれば良いのは言うまでもない。
【００６８】
また、以上の式ではθを算出してヒストグラムを求めたが、演算時間の短縮と言う観点からは、ｔａｎθ、ｓｉｎθあるいはｃｏｓθを算出してヒストグラムを求めても良い。微細な光軸のずれがあった場合、θは誤差を持った状態で算出される可能性がある。この回折光を用いた方式の場合、微細な光軸のずれは具体的には、ヒストグラムのピークの山割れ現象（図２７（ｃ）に示す。）となる。これは、図２７（ｂ）に示すように、回折パターン１８４の場合、真の直線の方向θに対して芯ずれの際に算出される誤差を持った角度が、＋側と−側に存在するために生じる。従って、上記に示したように、重心を算出する場合、光軸のずれはキャンセルされることになる。この意味でも、（３）式に基づいて、重心を求める方法は高精度算出が期待できる。
【００６９】
以上の１次元のＨｏｕｇｈ変換を用いた方法は、光軸中心が、検出した画像上に無い場合も適用可能である。具体的には、画像の外に存在する光軸中心を画像と同一の座標系で表せばよい。
この回折光を用いる方法では、光軸中心の検出信号出力が極端に大きい場合が多く画像上の光軸中心の周囲の広い範囲に渡って検出器の出力が飽和してしまうことが多い。そこで、光軸中心の適当な範囲をマスクしてしまい、θの算出に使わない方が検出精度が向上する場合が多い。このマスクは、光学系上に設置された遮光板、あるいは、検出した信号の中心部のデータを用いないと言ったソフト上のｓマスクであっても良い。
実際には、図２１の検出像１８５に示すように、±１次あるいは±２次の回折パターン１９２が形成、検出される。ところが、通常は、これらのパターン１９２は、０次回折光１８４より微弱であるため、以下に示す方法で無視できる。第一に、しきい値を用いて２値化する方法、第二に多値のデータを用いる方法である。検出器が２次元の場合を説明したが、１次元の検出器を用いても以下のように、回転検出系が実現できる。
【００７０】
即ち、図２３に示す処理装置でウエハ回転ずれを補正することができる。この処理装置（補正装置）は、回転検出光学系１１０ｅ（検出器１７５）、回転検出算出系１８６、隣接チップ対応点ベクトル算出系（ａ、ａ’の座標関係）１８７、画像データを記憶するメモリ１８９、比較手段１９０から構成される。回転検出算出系１８６では、上記説明した方法によりチップ配列の方向θが算出される。このθと、設計データから入力されるチップピッチｐのデータより、隣接チップ対応ベクトルが算出される。チップ比較手段１９０では、メモリ１８９に蓄積されたメモリ情報からリニアイメージセンサ４０の長手方向に対する隣接チップ対応ベクトルにより対応点（図２４に示すａとａ’、ｂとｂ’）が取り出され、信号出力が比較されて、不一致による異物信号１８８が検出される。ここで、視野は、チップピッチの２倍より大きい必要がある。また、ワーク（ウエハ）の許容傾き（異物検査を実施する上で許容できるワークの傾きの範囲）をθとすると、メモリ１８９に記憶するメモリの範囲ｌは、リニアイメージセンサ４０の視野サイズにｓｉｎθを乗じた長さの範囲を記録できる容量が必要になる。
【００７１】
次にワーク走査方向比較方式での回転補正について図２４（ｂ）に基づいて説明する。即ち、比較する隣接チップが、図２４（ａ）に示すように、リニアイメージセンサ４０の長手方向の場合について説明してきたが、比較対象チップは、リニアイメージセンサ４０の長手方向である必要はなく、以下に説明するように、リニアイメージセンサ４０の長手方向に直角な方向、すなわち、ワークの走査方向であっても良い。上記のリニアイメージセンサ４０の長手方向の比較と同様に、リニアイメージセンサ４０の長手方向に直角な方向に対する隣接チップ対応ベクトルを算出することにより隣接チップの対応点を求めることができる。メモリのサイズ（メモリ範囲ｌ）についても同様の演算により算出できる。
【００７２】
この場合、検出視野がチップサイズに対して十分に大きな値を持っていない場合であってもチップ比較が実現できる反面、ハンドリング機構等によるワークの送り精度を高くして、走査方向に存在する隣接チップの対応点を正確に知る必要がある。また、この走査方向比較では、θが０度に近い場合、照明のムラ、検出レンズのムラなどの影響がなくなるという効果がある。
【００７３】
次に回転合わせ機構による回転補正について図２５及び図２６を用いて説明する。即ち、前記メモリを用いた処理装置による回転補正に対して、回転検出算出系１８６で算出されるチップ配列の方向θ（図２６に示す。）に基づいて光学系３６全体（照明系３１及び回転検出光学系１１０も一緒にしても良い。）またはワーク（ウエハ）を回転させることによって、隣接チップの対応点の算出を簡便にすることができる。そしてチップ比較手段１９１において、メモリ１８９に蓄積されたメモリ情報から対応点が取り出され、信号出力が比較されて不一致による異物信号１８８が検出される。さらにこの方法の効果として、ワーク（ウエハ）を走査する機構の精度（送り速度のムラ、光軸方向の振動、走査方向検出器方向の振動など）が悪い場合でも対応できる点がある。また、このように回転合わせ機構を用いることにより、走査方向とチップ配列方向を垂直にする必用がなくなる。また、空間フィルター３９を用いる場合、空間フィルター３９の角度がチップ配列に対して正確に合うため、空間フィルター３９の効果を最大限に引き出すことができる。
【００７４】
次に０次カット空間フィルター方式＋チップ比較について説明する。即ち、チップ比較方式を用いる場合、必ずしもｎ次の回折光を遮光する空間フィルター３９を用いる必要のない場合がある。特に、ウエハ４上に形成されたチップパターンの最小セルサイズが小さくなり、その１次以上の回折光が検出レンズ３７に入らない場合、０次光だけを遮光すればよいことがある。この場合、空間フィルター３９を用いる際に必要なウエハ４のそりに対する対応、ウエハ４の傾きに対する対応が不必要になるという利点がある。ウエハ上のチップ配列方向が図３０に示すように、θの時の回折光及び検出レンズの開口の様子を図２８、図２９に示す。図２８は照明の入射角度α、検出レンズ３７の見込み角γとし、ある球面２８２を想定し、この球面２８２と照明の交点２８３、検出レンズ３７の見込み角との交線２８４を図２９に示す。なお、２８３は球面２８２上の入射点、２８５は球面２８２上の出射点である。ここで、検出レンズ３７に０次回折光が入射しないようにウエハ４をθ方向に回転する事によって、ウエハ４上の主なパターンの情報を消去することができる。これにより、ウエハ４内のパターン上に付着した異物あるいは欠陥を強調して検出することができる。このようにして検出した後に、上記のチップ比較を実施すれば、上記の異物や欠陥を検出できる。検出光学系３８がパターンを逃げる条件の式は次に示す（４）式で得られるｘ０まで相対的にウエハ４を回転する。つまり、ｘ０−θだけ相対的にウエハ４を回転する。
ｓｉｎα・ｓｉｎ（ｘ０）＞ｓｉｎγ                （４）
この際の回転角ｘ０の最大値ｘ０（ｍａｘ）は、上記の（４）式より次の（５）式の関係で求められる。
ｓｉｎ（ｘ０（ｍａｘ））＝ｓｉｎγ／ｓｉｎα       （５）
即ち、ウエハ４と検出器４０を含めた検出光学系３６との間の相対的な回転ストロークは、上記のｘ０（ｍａｘ）が実現できるように選定されれば十分である。具体的には、検出光学系３６の対物レンズ３７の開口数（ＮＡ＝ｓｉｎγ）が０．１程度（焦点距離ｆ＝約７０ｍｍ（図１０（ｂ）に示すように搬送室１０４の外側から透明な窓１０６を通してワーク（ウエハ）４上の異物を検出するためには焦点距離ｆとして約５０ｍｍ以上は必要となるためである。）、焦点深度が約±６０μｍ（自動焦点合わせをしないでワーク（ウエハ）４上の異物を検出するために焦点深度として±４０μｍ〜±３０μｍ程度が必要となる。）で、αが６０度の場合、ｘ０（ｍａｘ）は約６．６度となり、検出光学系３６の対物レンズ３７の開口数（ＮＡ＝ｓｉｎγ）が０．０８程度（焦点距離ｆ＝約９０ｍｍ、焦点深度が約±６０μｍ）で、αが８５度の場合、ｘ０（ｍａｘ）は約４．６度となり、ｘ０（ｍａｘ）、即ち相対的な回転ストロークとして５度から１０度程度の回転許容範囲が実現できれば十分である。ワーク（ウエハ）４がθとして、θ＞ｘ０（ｍａｘ）の条件で搬送されてくるのならば、ワーク（ウエハ）４または検出光学系３６を回転させることが必要でないことは明らかである。
【００７５】
以上の方法は、検出光学系３６の中に０次カットフィルター３９を設置する必要がなくなるため、検出光学系３６の結像性能を落とさずに済むと言う効果がある。
【００７６】
ここでは、上記の０次回折光が遮光できれば良いわけであるから、ウエハ４の回転角度θが０度になるように設定されても良い。この場合、図３及び図３１に示す０次カットフィルター３９が必要になる。この場合の０次カットフィルター３９は幅を広めに、具体的には、０次回折光が十分に遮光できるように実験的に求められるものである。この場合、前述したように、ウエハ４の回転を検出し、回転補正を実施してチップ配列ベクトルを算出してチップ比較を実現する方法と、ウエハの回転検出はせずにチップ比較をしない方法が考えられる。しかしながら、チップ比較を実施する方法が、実施しない方法に対して検出感度等が低くなる。特に、ウエハ４上に形成されたパターンにおいては、角部の丸みのように様々な方向成分を有して０次カットフィルター３９で全てを取り除くことができない。従って、チップ比較をすることによって０次カットフィルター３９で消去できないものも除去することができる。
【００７７】
［第９実施例］
次に検査ユニット（検出ヘッド１ａ、ハンドリング機構５等から構成）の設置に関して説明する。即ち、以上説明した検査ユニットを所定の仕様でプロセス装置（図１、図９及び図１０に示す。）、ウエハの搬送系５（図１、図９及び図１０に示す。）、ウエハストッカ部１３１（図１３に示す。）等に設置すればよい。検査時には、この検査ユニット（検出ヘッド１ａ）を構成する検出光学系３６の焦点深度の範囲内で、ワーク（ウエハ）４の検査面を通過させる。即ち、この際、ワーク（ウエハ）４の検査面を、この焦点深度の範囲内で通過させれば良い。また、ワーク（ウエハ）４を載置するステージまたは搬送するアーム等のハンドリング機構によっては、ウエハのそりが吸収できない場合があり、このような場合、後述する自動焦点や自動傾き合わせが必要になる。この場合であっても、ウエハのそりの曲率は問題になるレベルではない。
【００７８】
次にワーク（ウエハ）４を搬送するためのハンドリング機構５におけるアーム５ａについて図３３に基づいて説明する。前記したようにワーク（ウエハ）４の検査面を、検査ユニット（検出ヘッド）１ａの検出光学系３６の焦点深度の範囲内にする必要がある。そのため、ワーク（ウエハ）４を平坦なステージまたはアームに吸着する必要がある。真空中においては、真空吸着ができないため静電吸着タイプの吸着方式が望ましい。たとえば、静電吸着タイプの搬送アームの例を図３３（ａ）、（ｂ）に示す。この静電吸着アーム３３１（５ａ）の電気回路３３３（図３３（ｂ）に示す。）の構成の例を示している。ウエハ４のそりは±１０μｍ程度におさえる必要がある。
【００７９】
図３３（ｂ）に静電チャック３３２の断面を示す。１対の電極３３３を並べたものであり、２極に高電圧３３５をかける。吸着開始時にスイッチング信号３３７に基づいてスイッチング回路３３６を制御して高電圧３３５からの電圧をかけ、吸着除去時にスイッチング信号３３７に基づいてスイッチング回路３３６を制御して２局を短絡する。このステージは、あくまで、ワーク（ウエハ）４の搬送用として、前述した搬送ロボット（ハンドリング機構）５のアーム５ａとして使用されるものであり、かつ、ワーク（ウエハ）４のそりをなくすものである。従って、ローダ又はアンローダ（ウエハカセット）８ａ、８ｂからワーク（ウエハ）４を引き抜くに十分な薄さを有し、ワーク（ウエハ）４のそりを矯正するに十分な厚さを有するものである。具体的には、厚さ２ｍｍ〜６ｍｍ程度のセラミックがよい。また、大きさも、ワーク（ウエハ）４のそりを矯正するに十分なものでなければならない。具体的には、ワーク（ウエハ）４の半径の６割から１０割の半径を持つ形状が良い。もちろん、形状は円盤状である必要はなく、矩形、三角形等の他の形状であってかまわない。
また図３３（ｃ）、（ｄ）に、大気中の搬送アーム３２１の断面を示す。この搬送アーム３２１には、真空源（図示せず。）に接続された排気通路３２４に連通した穴３２３につながった真空吸着溝３２２が設けられ、ワーク（ウエハ）４を真空吸着できるように構成されている。このように大気中では、搬送アーム５ａにおいて図３３（ｃ）、（ｄ）に３２１で示す真空吸着式が使用できるので、上記真空吸着式が望ましい。もちろん前述したように静電吸着であっても良い。また、そのほかの形状、厚さ、材質等は、前述した静電吸着タイプのものと基本的には同一である。
このような、搬送アーム５ａは、異物検査のためだけでなく、ワーク（ウエハ）４のそりが問題になるその他の用途にも用いられるべきものであることは言うまでもない。即ち、ハンドリング機構（搬送ロボット）５の搬送アーム５ａは、プロセス装置（図１、図９及び図１０に示す。）、ウエハの搬送系５（図１、図９及び図１０に示す。）、ウエハストッカ部１３１（図１３に示す。）等に設置され、ワーク（ウエハ）４を搬送するためのものである。
【００８０】
次にワーク（ウエハ）のそり対応の装置について図３４〜図３８を参照して説明する。本発明による異物検査装置１は、ワーク（ウエハ）４にそりがあった場合、２つの点で問題になる。一つは、そりによる検出光学系（対物レンズ３７）３６の焦点位置の変動である。たとえば、図３４（ａ）に示すように、８インチウエハ４の中央が周囲に対して４００μｍ膨らんだような形状のそりがある場合、視野３４１の３５ｍｍの範囲では光軸方向に最大約１４０μｍの変動となる。２つめは、このそりによるウエハ４の表面の傾きにより、ウエハパターンのフーリエ変換像の位置が、予め設置されている空間フィルター３９と位置ずれを起こしてしまい空間フィルタリング効果が損なわれることである。上記の程度のそりの場合、つまり（Δδ＝１４０μｍ／３５ｍｍ）の傾きの場合、図３６に示すようにフーリエ変換面３６１での位置ずれは、（１４０μｍ／３５ｍｍ）・（ｆ＝７０ｍｍ）となり、２８０μｍの位置ずれとなる。なお、ｆは、検出光学系（対物レンズ３７）３６の焦点距離である。
【００８１】
これら２つの問題を解決するため以下の方法が必要となる。
上記説明したように、ウエハ全体では、複雑な形状をしたそりも、３５ｍｍの視野３４１内では、ほぼ平面と考えられる。従って、図３４（ａ）に示すように、この視野３４１内の中央部での法線方向と光軸を合わせるような調整機構を設ければよい。即ち、図３４（ｂ）、図３５〜図３８にウエハ４のそり対応の装置を示す。この装置は、そりの検出部３４５ａ，３４５ｂとそりへの合わせ機構部３８１とから構成される。
【００８２】
即ち、この装置（そりの検出部３４５ａ，３４５ｂとそりへの合わせ機構部３８１とから構成される。）は、光源３１（図３４（ｂ）に示す。）又は光源３４９（図３５（ｂ）に示す。）、ミラー３４８を有する結像光学系３４６（図３４（ｂ）に示す。）又は結像光学系３５０（図３５（ｂ）に示す。）、２分割検出器（１次元又は２次元のイメージセンサでも良い。）３４７、２分割検出器３４７からの信号ａ，ｂについて処理する信号処理系３５０、図３８に示すように該信号処理系３５０から得られるワーク（ウエハ）の表面の傾きΔδを示す信号３５１を受信して駆動部を制御するコントローラ３８２、該コントローラ３８２からの駆動信号によって駆動される駆動部３８３から構成される。光源３１、３４９から射出した光は、結像光学系３４６、３５０により２分割検出器３５２上に結像される。信号処理系３５０では、この２分割検出器３５２における受光部３５２ａからの信号ａと受光部３５２ｂからの信号ｂとにより、例えば、コントラスト（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）等の算出処理を施し、この値（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）（図３７に示す。）が、０（合傾範囲内）になるように検出光学系３６全体を、そりへの合わせ機構部３８１により光軸とリニア検出器４０を含む平面内でΔδ方向に回転させ、そりの法線方向と光軸が重なるように調整する。この調整は、検出光学系３６とワーク（ウエハ）４が相対的に走査される間、自動的、独立に調整され続ける。図３５（ａ）に、２分割検出器３５２においてワーク（ウエハ）４の傾きに応じて検出する状態を示す。即ち、ワーク（ウエハ）４の表面が傾いていない場合、２分割検出器３５２において中心線３５６に位置する実線で示す光束３５４を受光し、ワーク（ウエハ）４の表面がΔδ方向に傾いている場合、２分割検出器３５２において中心線３５６から偏位した点線で示す光束３５５を受光することになる。
また、上記の信号処理系３５０ではコントラストを算出したが、差ａ−ｂ、あるいは比ａ／ｂ等の演算であっても良い。また、この際の回転中心は、光軸とワーク（ウエハ）４との交点あるいはその近傍であることが望ましい。この場合、ワーク（ウエハ）４内の視野が、走査方向に垂直な方向で変動することがないからである。
【００８３】
そりへの合わせ機構部３８１の構造は、ボールベアリングを用いた構造、板バネを用いた構造、コイルバネを用いた構造、リンク構造などであってかまわないが、図３８に、コイルバネ３８８を用いた構造を一例として示す。この場合、傾き合わせの回転中心はコイルバネの中心付近になり、光軸とワーク（ウエハ）４との交点からやや離れることになるが、十分交点に近いと考えられる。なぜなら、この回転中心と上記交点との距離をｄとすると、上記の例の傾きが存在した場合の光軸傾きの調整結果として、視野の検出器方向のずれは、（１４０μｍ／３５ｍｍ）・（ｄ＝たとえば３５ｍｍ）＝１４０μｍとなり、問題になるほど大きな値ではない。さらにリンク構造等を用いこの回転中心を上記の交点に近づけることができる。この際のΔδ方向の駆動系は、圧電素子を用いても、図３８に示したように、パルスモータ３８３の出力軸に取付けられたカム機構３８４を用いても良い。３８７は、枠状をした検出ヘッド１ａの基台（ベース）である。パルスモータ３８３及びパルスモータ３８５は、基台（ベース）３８７に取付けられている。３８９は、照明光学系３１及び検出光学系３６を取り付けた板部材である。従って、照明光学系３１及び検出光学系３６は、パルスモータ３８３を回転駆動することによってカム機構３８４によりコイルバネ３８８を中心にしてΔδ方向に傾斜して補正することになる。またパルスモータ３８５を回転駆動することによってカム機構３８６によりＺ方向にΔｚ変位して補正することになる。
【００８４】
次に自動焦点検出系について図３８〜図４４を参照して説明する。即ち、ワーク（ウエハ）４のそりは、ワーク（ウエハ）４の傾きとなると同時に、特にワーク（ウエハ）４の周辺部で、焦点位置からのずれとなって現れる。従って、この焦点位置の検出と調整機構が必要になる。図３９に自動焦点検出系の一実施例を示す。自動焦点検出系は、光源４０５、スリット４０６、結像光学系４０４、スリット４０１ａ，４０１ｂ、検出器４０２ａ，４０２ｂ、信号処理系４０３、駆動系３８５，３８６（図３８に示す。）より構成される。光源４０５としては、より輝度の高いものが望ましく、結像光学系４０４を通して焦点位置測定対象物（ワーク（ウエハ）４）上にスリット４０６の像が結像される。さらに同一の結像光学系４０４により、ワーク（ウエハ）４上に結像したスリット像が検出器４０２ａ，４０２ｂの前に設置されたスリット４０１ａ，４０１ｂ上に結像される。ここで、光源４０５の後のスリット４０６と検出器４０２ａ，４０２ｂの前のスリット４０１ａ，４０１ｂは完全に共役な位置にあるのが望ましい。即ち、これらのスリット４０６、４０１ａ，４０１ｂの形状は同一であり、結像光学系４０４の横倍率分だけ大きさが異なっている必要がある。ここで、これら検出器４０２ａ，４０２ｂの各々の前に設置されたスリット４０１ａ，４０１ｂは、焦点が合う位置から光軸方向にそれぞれ後方にΔＺ1、前方にΔＺ2ずらされて設置される。４０１は、結像光学系４０４の開口数（ＮＡ）を決定する視野絞り（フィルタ）である。４０７、４０８はハーフミラーである。
【００８５】
以下、焦点位置検出の作用について説明する。
図４１にデルタ関数（スリットの短軸方向）Ｐ（ｕ）（図４１（ｃ）に示す。）、焦点ぼけ関数（ベッセル関数）Ｄ（ｕ）（図４１（ｂ）に示す。）及び光学的伝達関数（円錐状の関数）Ｍ（ｕ）（図４１（ａ）に示す。）のフーリエ変換、つまりフーリエ変換領域での形状を示す。検出信号は、これらの関数の積（Ｍ（ｕ）・Ｄ（ｕ）・Ｐ（ｕ））（図４１（ｄ）に示す。）を取り、さらにフーリエ変換して算出された形となる。図４２（ａ）にこの形状を示す。焦点ぼけが生じたとき、像の大きさが広がり、検出信号のレベルが下がる現象を示す。従って、同じ大きさの開口（スリット）４０１ａ，４０１ｂを配置し、この開口４０１ａ，４０１ｂを通過してきた信号（図４２（ｂ）に示す。）を各検出器４０２ａ，４０２ｂにおいて測定する。ここで、２つの検出器４０２ａ，４０２ｂの位置をそれぞれ前後に配置しておけば、焦点ずれが生じたとき、図４３（ａ）に示すように一方が増加し、一方が減少する。そこで、信号処理系４０３において、この２つの信号のコントラスト（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）を算出すれば、図４３（ｂ）に示す信号となり、これが０点（許容範囲内）を通過するのが焦点位置になる。４０５は光源、４０６は２次光源を形成するスリットである。
【００８６】
この発明を実施する上で考慮すべきことは、２つの検出器４０２ａ，４０２ｂをどれだけ離すか、結像光学系４０４の開口数（ＮＡ）をいくつにすべきかの２点である。これは、本発明の自動焦点系の測定レンジ及び測定精度と密接に関わる。具体的には、一方の検出器からの出力信号のピーク位置とこの出力信号がピーク位置から１／１００程度に下がる位置までが焦点深度となり、２つの検出器４０２ａ，４０２ｂの間の距離はこの焦点距離分だけ離すのがよい。レンズ４０４の開口数はこの焦点深度を決めることになるため、測定レンジを広げたい場合は、開口数を小さく、測定精度を向上したい場合は、開口数を大きくする。レンジと精度の両立は難しいため、以下に示すような工夫がいる。
【００８７】
レンズ４０４の瞳上に図４０に示すような長方形状（あるいは楕円、長円等）のマスク４１０ａを載置し、ｘ方向、ｙ方向で開口数を変えるようにする。さらに２次光源のスリット４０６ａを図に示すような２つの直行するスリットを設け、それぞれを２組の検出器４０２ａ，４０２ｂと検出器４０２ａ’，４０２ｂ’で別々に検出する。この際、開口数の違いによりそれぞれのスリットの焦点深度が異なるため、検出器４０２ａ，４０２ｂと検出器４０２ａ’，４０２ｂ’との間の距離はそれぞれの組で異なるように設定する。具体的には、長方形のマスク４１０ａの短い方向では、開口数が小さくなるため焦点深度が大きくなり検出器間の距離も離す必要が有る。図４４（ａ）には、検出器４０２ａから出力される信号ａ、検出器４０２ｂから出力される信号ｂ、検出器４０２ａ’から出力される信号ａ’、検出器４０２ｂ’から出力される信号ｂ’を示す。また図４４（ｂ）には、信号処理系４０３で処理された（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）と、（ａ’−ｂ’）／（ａ’＋ｂ’）との信号を示す。この２つのレンジの焦点検出系を組み合わせることにより、つまり、粗精度高レンジの系で高精度低レンジの測定レンジまで調整することができるので、総合的には、高精度、高レンジの焦点検出系が実現できる。ここではスリットを用いているが、複数のスリット任意な位置に配列したものであっても、ある幅を持ったリング形状のスリットであっても、あるいはこれらの組み合わせたものであってもかまわない。
【００８８】
ここでスリットの変わりにピンホールでもかまわないが、スリットを用いることによりスリットの長手方向の積分効果が現れる。ワーク（ウエハ）４上に回路パターン等のパターンが形成されており、更に２つの検出器４０２ａ，４０２ｂ及び４０２ａ’，４０２ｂ’のスリットへの結像位置が多少のズレがある場合、２つの検出器４０２ａ，４０２ｂ及び４０２ａ’，４０２ｂ’の信号は、焦点変動に対して同一形状の変動をしなくなる。上記の積分効果によってこのようなスリットの位置ずれがある場合であってもその影響を軽減できる効果がある。
本実施例の自動焦点検出系では、ワーク（ウエハ）４に傾きがあっても、無視できるという効果を有する。また、縞パターン投影するタイプより信号処理系が単純であると言う効果がある。
また、本実施例では、ワーク（ウエハ）４上に結像するいわゆる２次光源としてスリットを用いているが、スリットを用いずに点光源を用いても、あるいは、検出器側だけにスリット（あるいはピンホール）を用いても良い。
以上説明した実施例によれば、縞パターン投影等の煩雑な信号処理をせずに、焦点位置が自動的に算出される。
自動焦点検出部は、ここに示したような光を用いるものでも、あるいは、静電容量を用いるものでも、また気圧変化を検出するものでも良い。
【００８９】
図４５及び図４６にワーク（ウエハ）のそりの対応と自動焦点合わせとの両方を行わせる実施例を示す。即ち、照明光学系３１でワーク（ウエハ）４の表面に集束照明された線状の光束４１を結像光学系４５１で２分割検出器（１次元又は２次元のイメージセンサでも良い。）４５２上に結像させ、４５２ａと４５２ｂとの境界である中心に線状の光束４１が結像されるのを検出することによって検出光学系３６の自動焦点合わせを行うことができる。即ち、例えば、受光部４５２ａからの信号ａと受光部４５２ｂからの信号ｂとに対して（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）なる演算を信号処理系４０３で施してその値が０になるように、例えば図３８に示すように検出光学系３６をＺ方向に微動させることによってワーク（ウエハ）４の表面を自動焦点合わせを行うことができる。同時に照明光学系３１でワーク（ウエハ）４の表面に集束照明された線状の光束４１を結像光学系３４６で２分割検出器（１次元又は２次元のイメージセンサでも良い。）３５２上に結像させ、３５２ａと３５２ｂとの境界である中心に線状の光束４１が結像されるのを検出することによって検出光学系３６をワーク（ウエハ）４の表面の傾きに合わせることができる。即ち、例えば、受光部３５２ａからの信号ａと受光部３５２ｂからの信号ｂとによって（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）なる演算を信号処理系３５０で施してその値が０になるように、例えば図３８に示すように検出光学系３６をΔδ方向に微動させることによってワーク（ウエハ）４の表面の傾きに合わせることができる。即ち、図４５及び図４６に傾き補正、自動焦点の実施例を示す。本実施例は、検出器３５２、４５２は、前述したような、２分割素子を用いたものであるが、検査のための照明光学系３１の光束を用いるものである。図示するように、傾き検出は、ウエハ上の検査位置（照明点）のフーリエ変換の位置にｙ方向で２分割されるように２分割検出器３５２を置く。また、自動焦点は、ウエハ上の検査位置（照明点）の結像の位置にｘ方向で２分割されるように２分割検出器４５２を置く。このような構成により新たな照明を必要としない効果がある。
【００９０】
［第１０実施例］
次に検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’を、プロセス装置（ウエハ４上にＡｌ等の金属薄膜を形成するスパッタ装置、ウエハ４上に絶縁薄膜を形成するＣＶＤ装置、エッチングを施すエッチング装置等）（図１、図９及び図１０に示す。）、ウエハの搬送系５（図１、図９及び図１０に示す。）、ウエハストッカ部１３１（図１３に示す。）等に設置する仕方について、図４７及び図４８を用いて説明する。
【００９１】
即ち、本発明において、２チップ比較検査をする際、図２２〜図２４に示すように回転補正オペレータ１８７が必要になるが、この回転補正オペレータをソフト処理（電気的処理）で行うことができる。しかし、空間フィルタ（０次カットフィルタ）３９を用いる場合（図３及び図３１に示す。）においては、空間フィルタ３９の方向とウエハ上に形成されたチップ格子の向きθとを合わせる必要があり、また空間フィルタ（０次カットフィルタ）３９を用いない場合（図２９に示す。）においても、ウエハ上に形成されたチップ格子の向きθをｘ０（ｍａｘ）より大きくする必要がある。一方、プロセス装置に搬入されてハンドリング機構５の搬送アーム５ａで搬送される場合、通常ウエハ４はオリフラ合わせされており、±１０度以下の回転ずれが生じた状態である。従って、この回転ずれをウエハ側か、あるいは検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’側のどちらかで補正することが必要となる。
【００９２】
ウエハ４側で行おうとすると、ハンドリング機構（ロボット機構）５において、搬送アーム５ａの先端（ウエハ４の中心）を中心にして微回転させる必要があり、搬送アーム５ａの駆動制御が複雑となる。また搬送アーム５ａの先端に微動回転ステージを設けて、この微動回転ステージを微回転駆動させて回転ずれを補正することができるが、搬送アーム５ａの機構が複雑になってしまう。また搬送アーム５ａとは、別に回転ステージを設けることも考えられるが、この回転ステージを設けるためのスペースが必要となる。このように、プロセス処理装置内に設置されたハンドリング機構（ロボット機構）５として特殊なものにしなければならなくなり、共通性が失われることになる。
【００９３】
そこで、検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’側で回転ずれ補正を行うと上記課題は解決することができる。しかし、検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’の機構は、多少複雑になる。図４７には、検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’側で回転ずれ補正を行う実施例を示す。
図４７（ａ）に示す実施例では、例えば３チャンネル（照明光学系３１と検出光学系３６との組を３組）の検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’をアーム部材４７１上に設置し、該アーム部材の中心４７３を回転中心にしてアーム部材４７１全体を、円弧状ガイド（円弧状レール）４７２に沿って摺動自在に片持ち支持して回転できるように構成している。なお、４７４は、円弧状ガイド（円弧状レール）４７２上に固定された歯車である。４７５はアーム部材４７１上に設けられたモータであり、出力軸に取り付けられた歯車が、上記歯車４７４と噛み合っている。そしてモータ４７５を回転駆動させることによって、アーム部材４７１は４７３を中心にして回転し、±１０度以下の回転ずれを補正することができる。
【００９４】
図４７（ｂ）に示す実施例では、例えば３チャンネル（照明光学系３１と検出光学系３６との組を３組）の検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’をアーム部材４７１上に設置し、該アーム部材の中心４７３を回転中心にしてアーム部材４７１全体を、円弧状ガイド（円弧状レール）４７２に沿って摺動自在に片持ち支持して回転できるように構成している。なお、４７６は、アーム部材４７１に固定された歯車である。４７７は円弧状ガイド（円弧状レール）４７２上に設けられたモータであり、出力軸に取り付けられた歯車が、上記歯車４７６と噛み合っている。そしてモータ４７７を回転駆動させることによって、アーム部材４７１は４７３を中心にして回転し、±１０度以下の回転ずれを補正することができる。
【００９５】
上記実施例では、回転のガイド４７２として、中心が上記のアーム部材４７１の中心４７３になるような円弧状のものを用いている。しかしながら、このガイドは、このような円弧状のものである必要はなく直線状のガイドとリンク機構を用いても良い。
図４７（ｃ）に示す実施例では、例えば３チャンネル（照明光学系３１と検出光学系３６との組を３組）の検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’を板状部材４７９上に設置し、該板状部材４７９を、基台（ベース）に片持ちで固定されたアーム４７８の先端において軸心４７３に回転自在に支持して構成している。そしてアーム４７８の先端の軸心４７３にモータ４８０を設け、該モータ４８０の出力軸を板状部材４７９に直結し、モータ４８０を回転駆動させることによって、板状部材４７９は軸心４７３を中心にして回転し、±１０度以下の回転ずれを補正することができる。
このように、検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’をアーム部材４７１、または固定されたアーム４７８により片持ち支持するように構成したことにより、検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’を、４７３を中心にして、±１０度以下の回転ずれを補正する機構として、必要スペースを最小にすることができる。
【００９６】
図４８には、回転ずれを補正する機構のない検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’を片持ち支持する実施例を示す。４８２は、例えば３チャンネルを備えた検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’を搭載した板状部材であり、この板状部材の下側にミラー３５を取り付けている。しかし、ミラー３５は、後述するように、必ずしも、板状部材４８２に取り付ける必要はない。そしてこの板状部材４８２は、基台４８１に対して片持ち支持で装着できるように構成されている。このように構成することによって、検査ユニット（検出ヘッド）１ａ，１ａ’の取り外しを容易にすることができる。この取り外し機構は、鋼球あるいはころ４８３を利用しているため、取り外しても再設置の際位置が再現され、再調整の手間を省く効果がある。
【００９７】
次に図１、図９及び図１０に示す実施例と同様に、更に異物検査装置１を構成する検査ユニット（検出ヘッド）１ａ、１ａ’のプロセス成膜装置への適用について図４９〜図５１に基づいて説明する。即ち、半導体の生産は、効率生産を目的に大口径化が進んでいる。また、製品完成までの日数（工完日数）の短縮が叫ばれている。枚葉処理は上記の課題を対策する方法として成膜装置、エッチング装置などの処理装置で進んでいる。さらに、これらの装置を安定に稼働させ、かつ上記の工完日数をのばさないようにする必要がある。本発明は、ウエハの処理前後の搬送中に異物欠陥の検査をすることにより、この課題を解決するものである。具体的には、多くのプロセス処理装置で、図１０、図５０に示すような、中心搬送室１０４を中心にしたマルチチャンバ方式が用いられている。この方式に共通した中心搬送室１０４上に、今まで説明した検査ユニット１ａ、１ａ’を設置する構成としている。このようにすることにより、異物検査装置１と、プロセス処理装置の設置上のインターフェイスを規格化することができ、異物検査装置１の適用をなめらかにできる。ここでは、中心搬送室１０４に設置したが、マルチチャンバの一室（予備室）５０１に設置しても良い。さらに、これらの処理装置では一度真空内に入れたウエハを大気に開放せずに複数の処理を施すことがある。このような場合、真空内のウエハ上の異物を検査する必要がある。そこで、真空内のウエハを、図１０と同様に、図４９に示す真空室に設置された窓（ダミー・ポート）１０６ｄを介して、大気中に設置した検査ユニット（検出ヘッド）１ａ、１ａ’を用いて真空室内のウエハ上の異物を検出する。ここで、図４９に示した、真空窓１０６ｄを含むフランジを規格品とすればよい。
【００９８】
図５１（ａ）には、照明光学系３１のミラー３５を真空室（搬送室）１０４内に設置すべく、真空対応標準フランジ１０６に取り付けた実施例を示したものである。図５１（ｂ）には、照明光学系３１のミラー３５を真空室（搬送室）１０４内に設置すべく、窓（ダミー・ポート）１０６ｄの下側に取り付けた実施例を示したものである。照明光をウエハ４の表面に対して角度αが少なくとも６０度以上で照明しようとするとミラー３５を真空室（搬送室）１０４に設置せざるを得なくなる。即ち、透明な窓を通して斜め方向から照明したのでは、集光性が確保できなくなるからである。また、検出光学系３６の対物レンズ３７としては、異物の検出感度を向上させるために、ＮＡ（開口数）の大きな（例えば０．２）、即ち焦点距離ｆの短い（例えばｆ＝４０ｍｍ程度）小形のレンズを使用した方がよい。そうすると透明窓１０６の下面と搬送されるウエハ４の表面との間の間隙が（例えば２０ｍｍ程度）非常に狭くなる。従って、図１０（ｂ）に示すように、ミラー３５を大気中においた場合、真空対応標準フランジ１０６を標準化できなくなると共に該真空対応標準フランジ１０６の下面とウエハ４の表面との間に間隙を形成することが難しくなる。一方、ミラー３５を真空室内に設置した方が、真空対応標準フランジ１０６を標準化できると共に、ミラー３５が搬送されるウエハ４の表面に余裕をもって接触しないようにミラー３５を設置することは可能となる。
【００９９】
検査ユニット（検出ヘッド）１ａ、１ａ’が真空窓１０６から切り離して設置され，位置調整可能なタイプの場合、搬送アーム５ａに対する光学系の位置調整が容易である。つまり、検査ユニット（検出ヘッド）１ａ、１ａ’を取り外し、更に取り付けるような場合、この設置時に必要な調整は、光学系３１、３６の全体のｚ方向と光学系３１、３６が持つ直線状の視野の傾きとの２自由度の調整だけになる。また、先に説明したウエハ４のそりに追従した自動傾き補正、及び自動焦点などの機構を用いる場合、この光学系３１、３６が真空窓１０６から切り離して設置され、位置調整可能なタイプが必然である。（もちろん、照明光学系３１の光強度が十分にあり、照明光束を十分広くできるような場合は、自動焦点も、自動傾き補正も検出光学系３６だけで良いため、照明用のミラー３５等の一部の部品が真空窓１０６側に設置されていても問題ない。）また、このようなタイプの検出系の場合、真空装置でない処理装置に設置する場合もそのまま検査ユニット（検出ヘッド）１ａ、１ａ’を設置できるという効果がある。ただし、検出光学系３６の対物レンズ３７の開口数（ＮＡ）が大きい（例えば０．２〜０．３）場合、対物レンズの収差が問題になり、予め真空窓１０６を考慮に入れてレンズ系を設計する必要があるため、大気中でもここで示したような窓を収差補正用に用いる必要がある。
また、検査ユニット（検出ヘッド）１ａ、１ａ’の取り外しを容易にする構成を図４８に示す。これは、鋼球あるいはころ４８３を利用し、取り外しても再設置の際位置が再現され、再調整の手間を省く効果がある。
また、図５１（ｂ）に示すように、照明用のミラー３５を真空窓１２６ｄに接着する構造は、フランジ１０６の構造を単純にする効果を有する。この場合、検出光学系３６とウエハ４の表面との間の間隙を多くとることができるので、窓ガラス１０６ｄ、フランジ１０６とも厚くできる効果がある。
【０１００】
ウエハ４上に成膜された膜の粒径が大きいような工程の場合、照明はできる限り大きな入射角度（αが６０度に近い角度）で入射するのが望ましい。逆に、ウエハ上に成膜された膜の粒径が小さく膜質が殆ど鏡面に近い工程の場合、照明はできる限り小さな入射角度（αが８０〜８５度）で入射するのが望ましい。これは、入射角が大きいと、膜の粒径からの反射がおさえられ、異物が強調されるからである。また、膜質が鏡面に近い場合は、より前方散乱を検出できるように、入射角は小さい方がよい。従って、本発明のオンマシン異物検査装置のような場合、各装置毎に成膜する膜が決定されているのであるから、膜に合う入射角度が選択されるべきである。
【０１０１】
また図５２に示すように、検出光学系３６の対物レンズ（テレセントリック光学系）３７の先に迷光を遮光する遮光板（フィルタ）５２１、５２２を設置する方が望ましい。即ち、前述した実施例においては、照明光学系３１により、強力な照明を用いるためウエハ表面あるいはレンズ表面での反射が原因になって、リニアイメージセンサ４０で検出する検出像に迷光が入ることがある。そこで図５２に示すような遮光板５２１、５２２を検出光学系３６の光路に設置する。これは、リニアイメージセンサ（検出器）４０が線状であり、レンズの全光束の内すべてを有効に活用していないため、活用されない部分は遮光してしまうと言う思想である。この効果をさらに有効にするため、この遮光板５２１、５２
２を複数段設置するのがよい。更に、検査ユニット（検出ヘッド）１ａ、１ａ’を室内の照明が入らないようにカバーできないような場合においても、室内の照明の影響を受けることもない。
【０１０２】
［第１１実施例］
次に異物検査における走査モード（搬送モード）について、図５３〜図５６を用いて説明する。図５３（ａ）（ｂ）に、一般的なウエハハンドリング機構（ウエハ搬送ロボット）５を示す。このような構成（肩部５ｃと該肩部５ｃに垂直軸回りにモータ（図示せず）によって回転駆動される上腕のアーム５ｂと該上腕のアーム５ｂの先端に垂直軸回りにモータ（図示せず）によって回転駆動される前腕のアーム５ａとで構成される。）のロボットでは、搬送アーム５ａの回転が等速度の場合、ウエハ４の搬送速度は等速にならない。この結果、リニアイメージセンサ４０で異物を検出するとき、画素サイズが場所により変動したり、蓄積時間が変わることにより検出出力が変動したりすることがある。これは、前述したように（図２２〜図２５）、チップ比較の対応点を算出する際に問題になる。
【０１０３】
そこで、１）ロボットが直線運動になるような制御をする、２）検出した画像平面がゆがまないように検出時の蓄積時間を制御する、３）画像はゆがんだまま取り込んで電気回路によるウエハの回転補正時にチップ比較の対応点を対応させる、等の処理を施す必要がある。
【０１０４】
このようなタイプのロボットでは、各時間に図５４（ｂ）に示したようなサインカーブの速度の運動をする。したがって、各時間には図５４（ａ）に示したようなサインカーブの位置に移動する。即ち、前述したように、上記のタイプのロボットでは、ウエハの位置ｘは、次の（６）式の関係を有し、時間ｔと共に図５４（ａ）に示したようなサインカーブになる。
ｘ＝ｌ・ｓｉｎ（ωｔ）                          （６）
ここで、ωはロボットの回転軸の各速度である。従って、ウエハの走査速度は、ｘを時間微分したｘドットで表され、次の（７）式の関係となり、図５４（ｂ）で示される。
ｘ（ドット）＝ｌ・ω・ｃｏｓ（ωｔ）              （７）
このようなステージを用いる場合の対応方法の内、３）の電気回路によるウエハの回転補正時にチップ比較の対応点を対応させる方法について図５６（ａ）に基づいて説明する。この方法では、ウエハ４が載置された状態で、まずウエハの傾きθが回転検出処理１８６においてウエハ回転方向検出器１１０から検出される信号に基づいて算出され、このウエハの傾きθに応じて、参照テーブル５６１により比較対象のチップの座標関係（ｍpx，ｍpy）が求められる。この座標関係（ｍpx，ｍpy）に応じて、メモリ１８９上に格納された検出信号から、比較演算手段１９０により比較対象チップの情報が引き出され比較される。ここで、参照テーブル５６１は、演算処理を高速にするために用いられているものであり、必ずしも必要なものではない。参照テーブル５６１は、ウエハ走査の非等速性に対応するものである。ウエハの走査速度（ｘ（ドット））は、ロボットアームの各位置で一意的に決まり、ある速度で運動した際の検出画像ゆがみも一意的に決まるため、ロボットアーム５ａ，５ｂの各位置で検出画像ゆがみは一意的に決まる。そこで、ロボットアーム５ａ，５ｂの各位置毎にチップ比較時の対応点の位置座標を対応させることができる。この対応関係を参照テーブル５６１とする。
【０１０５】
一例として、ロボットの腕の長さｌ＝１００ｍｍ，腕の初期位相ε０＝３０度（腕の回転位相範囲−３０度＜ε＜３０度）、ロボットの回転パルスレートｆ０、画素サイズｐｓ＝７ミクロン、蓄積時間ｔｉ＝１ｍｓｅｃ、最大速度ｖｍ＝７ｍｍ／ｓｅｃの場合、チップピッチｐ＝１０ｍｍのウエハがθ＝５度の傾きを持って走査される時について具体的数値を算出してみる。
比較チップの関係座標をｘ方向、ｙ方向それぞれの差画素数（ｍpx、ｍpy）で示す。
ｍpx＝ｐ・ｓｉｎθ／ｐｓ＝１２４
ｍpy＝ｐ・ｃｏｓθ／ｐｓ＝１４２３
ここで、最大速度で搬送されている場合は、この値で、検出画素は正方形となる。ここで、搬送速度ｖ＝０．８・ｖｍの時、ｍpx＝１２４画素、ｍpy＝１４２３画素では、正方形にならない。
この速度で搬送して、正方形にするためには、
ｍpx＝（ｐ・ｓｉｎθ／ｐｓ）・（ｖｍ／ｖ）＝１５５
ｍpy＝（ｐ・ｃｏｓθ／ｐｓ）＝１４２３
となる。
ここで、腕の回転位相範囲が−３０度＜ε＜３０度程度の時は、上記のような近似式でも特に問題はないが、これより広い場合、あるいは、さらに高精度で管理したい場合は、以下の近似を用いない方法を用いて参照テーブル５６１を作成するのがよい。
【０１０６】
ｘ（ｍ）＝ｖｍ・（ｆ０／２π）ｓｉｎ（２π・ｎ／ｆ０−ε０）＋Ｃ（積分定数）
ここで、ｍ＝（２・ｌ／ｐｓ）・ｎの時、ｘ（ｍ＋ｍpx）−ｘ（ｍ）＝ｐ・ｓｉｎθを満たすように、ｍpxを算出する。ｍpyは変化しない。
参照テーブル５６１は、ｎに対応して、ｍpx，ｍpyを算出しておけばよい。
また、２）検出した画像平面がゆがまないように検出時の蓄積時間を制御する方法について説明する。
この方法は、図５５に示すウエハ（搬送アーム）の速度曲線（ｘ（ドット））を予め知っておきこの曲線に対応してリニアイメージセンサ（検出器）４０の蓄積時間を変化させるものである。各検出画素が正方形（リニアイメージセンサ（検出器）４０が正方形でない場合は、リニアイメージセンサ（検出器）４０の画素形状に相似な図形、たとえば長方形）になるように蓄積時間を変化させるものである。このためには、ステージの走査速度（ｘ（ドット））の逆数Ｔｉに比例するような蓄積時間にすれば、各位置で縦横の倍率が一定になる。
【０１０７】
即ち、図５６（ｂ）に示すように、ステージパルスカウンタ５６２により搬送ロボット５のエンコーダから検出されるロボットアーム５ａ，５ｂの回転角度からウエハ（搬送アーム）の送り位置（ｘ）が計測され、この位置毎に演算手段５６３によりウエハ（搬送アーム）の速度（ｘ（ドット））が算出され、この速度から蓄積時間が算出される。タイミング発生手段５６４では、演算手段５６３で算出された蓄積時間でニリアイメージセンサ４０からの信号が検出されるようにタイミング信号５６５を発生する。この信号５６５を用いて検出された画像信号ｉは、検出の時点で、ゆがみがない状態で一時的にメモリ１８９に格納される。一方、図２３に示すように、θ検出処理１８６でウエハの傾きθが検出され、この値と設計データからのチップピッチｐを基に対応点の座標を作成し、この座標を基にメモリ１８９に格納されているデータを引き出し対応点を比較演算手段１９０で比較することにより異物を示す信号１８８を検出することができる。
【０１０８】
ここで、検出信号ｉは、蓄積時間が異なるため、大きさが真の値からずれてしまう。この検出信号ｉのずれも、上記の方法に準ずる方法で、補正可能なのは言うまでもない。ところが、この補正により、ノイズも強調されてしまうことがある。故に、機構によりθ合わせを実施した後に信号を検出する方法が、最も良いデータを与える。
【０１０９】
［第１２実施例］
次に鏡面ウエハを保有するプロセス装置について図５７を用いて説明する。
図５７に鏡面ウエハを搭載したプロセス装置の実施例を示す。本発明に係わる異物検査システムでは、主に表面にパターンニングされた製品ウエハの異物を検査あるいはモニタする。ここで、表面にパターンがないウエハ（鏡面ウエハ）では、製品ウエハより高感度で異物を検査できる。そこで、プロセス装置の異物管理を鏡面ウエハを用いて実施することができる。ところが、この鏡面ウエハの異物検査では、装置からのウエハの搬送を含め時間と手間がかかっていたため、高頻度の検査ができないのが現実であった。また、鏡面ウエハの洗浄保管の手間も問題であった。
そこで、装置自体に鏡面ウエハのストッカ５７１を設置し、特定の頻度で、この鏡面ウエハ４ａを装置内を搬送し、本発明に係わるオンマシン異物検査装置１の検査ユニット１ａ，１ａ’で、表面検査を実施する構成とした。これにより、上記の問題を解決して、高頻度の装置異物モニタリングが実現される。
【０１１０】
本発明の装置は、ウエハストッカ５７１、昇降システム５７２、カセット室１０２、１０３、搬入口５７３、異物検査ユニット１ａ，１ａ’、搬送アーム５ａ、搬送ロボット５、中央搬送室１０４、プロセス処理室１０１等構成される。ここで、ウエハ４は、カセット（１ロット２５枚のウエハが運搬されるタイプ、あるいはその他の数値の複数枚のウエハが運搬されるもの、あるいは、枚葉のウエハが運搬されるもの）１３２に載置された状態で、搬入口５７３から搬入される。ここで、ウエハカセット１３２の載置される位置に、載置されたウエハ４がそれぞれ平行になる状態で、鏡面ウエハ４ａを載置するウエハストッカ５７２が設置されている。鏡面ウエハ４ａを載置するウエハストッカ５７２の位置は、この位置でなくても搬送アーム５ａが搬送しやすい他の場所であっても良い。
【０１１１】
ここで、通常は、ウエハカセット１３２内のウエハ４が処理される。ここで、任意のタイミング、具体的には、ウエハ１ロット（１カセット）毎、あるいは数ロット毎、あるいは１日に１回等のタイミングで、ウエハストッカ５７２内の鏡面ウエハ４ａが搬送される。ウエハは、任意の搬送経路、具体的には、プロセス処理を含む通常の搬送経路、あるいは短縮された経路等の経路で搬送後、異物検査ユニット１ａ，１ａ’で、表面異物が検査される。
さらに、この鏡面ウエハ４ａは、使用してウエハストッカ５７２に収納する毎に洗浄するわけではないので、使用する度に鏡面ウエハ４ａ上の異物は徐々に増えていくが、この変化が急峻でない限りは、特に問題にならない。そこで、このモニタリングでは、搬送前（前回の検査結果）の異物付着マップ（図５８（ａ）に示す状態）と搬送後の異物付着マップ（図５８（ｂ）に示す状態）の差を取り、この差（図５８（ｃ）に示す状態）を、検査データとする。このようにして、鏡面ウエハ４ａ上に付着した異物の状態を検出することができる。
【０１１２】
次に窓部での異物付着モニタについて説明する。ここで、鏡面ウエハ４ａの代わりに、プロセス処理室に設置された観察窓の内面を検査ユニット１ａで直接検査あるいはモニタリングしても良い。この場合、表面は、鏡面であるため高感度で検査が可能である。また、鏡面ウエハ４ａの搬送ストックなどの煩雑さがない。また、処理中、処理間、等常時モニタできる等の効果がある。ここで、検査ユニット１ａは、前述したような１次元検出器を走査して用いても良いし、２次元の検出器を用いても良い。さらに、ウエハ表面異物との関係を事前に把握しておき、ウエハ表面に異常が発生したようなときの観察窓の様子を予めデータベースに格納しておくと、ウエハの表面の観察をせずとも観察窓の表面検査だけで装置の発塵状態を知ることができる。
【０１１３】
ここで処理室壁面、観察窓を含む内面は、プロセス処理と共にゆっくり汚染されていく。この様子は、異物検出信号（異物の数あるいは検出信号強度）の緩やかな変化として観察される。ここで、表面からの膜離れ、あるいは、異常な異物発生が合った場合、前記の緩やかな変化ではない、急峻な変化が観察される。この急峻な変化は、急峻な増加だけでなく、急峻な信号減少であっても異常とされるべきである。表面の膜のはがれの場合、急峻な信号減少として観察されることが多い。
このような異常を検出した場合、処理室壁面の掃除、その他の対策が施される。さらに、観察窓は、異物が付着するという点で装置内の壁面と同等の性質を持っているのが望ましい。具体的には、温度、表面の粗さ、材質（薄い金属膜等を蒸着し材質を同じにしておく。この場合、薄い金属膜は光を透過する。）等を同じにしておくのが望ましい。
【０１１４】
次にシェーディングの補正について説明する。本発明では、隣接チップ間で信号出力を比較するため、照明はより均一な強度で照射されるべきである。ところが、レーザのビームは一般的に中心が強く周辺が弱い。結果的に、照明強度は、直線上の視野の中央付近で強く周囲で弱くなっている。そこで、図３に示す照明光学系３１の射出位置付近（シリンドリカルレンズ３４の前に）にこの強度分布を逆に補正するような補正板を挿入する。この補正板は、曲線状のスリットであってもよく、中央付近の透過率を落としたＮＤフィルターであってもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して成膜するスパッタ装置及びＣＶＤ装置、パターンを形成するエッチング装置、レジスト塗布装置、露光装置、洗浄装置等の様々なプロセス処理装置において、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して異常な付着異物の発生を低減して半導体を高歩留まりで生産することができる効果を奏する。
【０１１６】
また本発明によれば、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して成膜するスパッタ装置及びＣＶＤ装置、パターンを形成するエッチング装置、レジスト塗布装置、露光装置、洗浄装置等の様々なプロセス処理装置において、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等の半導体基板に対して異常な付着異物の発生に対してアラーム等のフィードバックを行うことができ、このフィードバックに基づいて部分的に、または全体について洗浄したり、供給ガスの条件、排気の条件、温度条件、印加電圧等のプロセス条件を制御することにより異常な異物の発生を著しく低減して半導体を高歩留まりで生産することができる効果を奏する。
【０１１７】
また本発明によれば、半導体ウエハ、ＴＦＴ基板等のワーク（半導体基板）を多数保管する製品保管装置において、多数のワーク上に付着した異物の状態を調べてワークを排出することができるので、多数の異物が付着したワークに対してその後のプロセス処理を続行することを防止することができ、その結果半導体を高歩留まりで生産することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるプロセス処理装置に異物検査装置を設置した場合の実施例を示した図である。
【図２】本発明に係わる全体のシステム構成を示した図である。
【図３】本発明に係わる検査ユニット（検出ヘッド）の具体的構成を示す図である。
【図４】本発明に係わる検査ユニット（検出ヘッド）におけるチャンネル数と走査の仕方との関係を示した図である。
【図５】本発明に係わる処理による増加異物マップの算出の仕方を説明するための図である。
【図６】本発明に係わる着工ロット単位或いはウエハ単位に検出される異物数を示す図である。
【図７】本発明に係わる着工ロット単位において、ウエハ毎に最大、最小、平均値の異物数を示す図である。
【図８】本発明に係わる過去の解析事例に基づいて異常の異物発生原因を推定する仕方を説明するための図である。
【図９】本発明に係わるプロセス処理装置に異物検査装置を設置した場合の図１とは異なる実施例を示した図である。
【図１０】本発明に係わるプロセス処理装置に異物検査装置を設置した場合の図１及び図９とは異なる実施例を示した図である。
【図１１】本発明に係わる異物検査装置にウエハコード識別装置を備えたシステム構成を示す図である。
【図１２】本発明に係わる識別コードが印字されたウエハを示す図である。
【図１３】本発明に係わるウエハストッカに異物検査装置を設置した場合の実施例を示した図である。
【図１４】図１３に示す保管棚の部分を示す図である。
【図１５】本発明に係わるウエハのオリフラを検出してウエハ回転方向を検出する実施例を説明するための図である。
【図１６】本発明に係わるウエハのオリフラを検出してウエハ回転方向を検出する図１５と異なる実施例を説明するための図である。
【図１７】本発明に係わるウエハ上に形成されたチップ格子を検出してウエハ回転方向を検出する実施例を説明するための図である。
【図１８】本発明に係わるウエハ上に形成されたチップ格子を検出してウエハ回転方向を検出する図１７と異なる実施例を説明するための図である。
【図１９】本発明に係わるウエハ上に形成されたチップ格子を検出してウエハ回転方向を検出する図１７及び図１８と異なる実施例を説明するための図である。
【図２０】本発明に係わるウエハ上に形成されたチップ格子を検出してウエハ回転方向を検出する図１７及び図１８及び図１９と異なる実施例を説明するための図である。
【図２１】本発明に係わる検出像からウエハの回転角を検出する仕方を説明するための図である。
【図２２】本発明に係わるチップ比較において回転補正オペレータを施すための説明図である。
【図２３】本発明に係わるソフト処理で行うチップ比較システムを示す図である。
【図２４】図２３の説明図である。
【図２５】本発明に係わる回転機構を用いて行うチップ比較システムを示す図である。
【図２６】図２５の説明図である。
【図２７】本発明に係わる検出像からウエハの回転角を検出するための説明図である。
【図２８】照明光とウエハからの回折光と対物レンズの開口数との関係を示す正面図である。
【図２９】照明光とウエハからの回折光と対物レンズの開口数との関係を示す平面図である。
【図３０】ウエハのチップ配列方向を示す図である。
【図３１】空間フィルタで０次回折光を遮光する説明図である。
【図３２】本発明に係わる検査ユニットにおける検出光学系の焦点深度とワーク検査面との関係を示す図である。
【図３３】本発明に係わるハンドリング機構（搬送ロボット）の搬送アームにおいて、ウエハを吸着する構成を示す図である。
【図３４】ウエハのそりに基づいて、ウエハの傾きを検出する光学系の実施例を示す図である。
【図３５】ウエハのそりに基づいて、ウエハの傾きを検出する光学系の図３４と異なる実施例を示す図である。
【図３６】ウエハのそりに基づいて、空間フィルタの位置における０次回折光のずれを示す図である。
【図３７】合傾範囲を示す図である。
【図３８】検査ユニット（検出ヘッド）を傾き合わせ、及び自動焦点合わせさせるための機構を示す図である。
【図３９】自動焦点合わせさせるための検出光学系を示す図である。
【図４０】精密に自動焦点合わせさせるための検出光学系を示す図である。
【図４１】自動焦点合わせするための各種信号処理波形を示す図である。
【図４２】自動焦点合わせするための信号波形を示す図である。
【図４３】信号ａ，ｂ、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ）とΔＺとの関係を示す図である。
【図４４】信号ａ，ａ’，ｂ，ｂ’、（ａ−ｂ）／（ａ＋ｂ），（ａ’−ｂ’）／（ａ’＋ｂ’）とΔＺとの関係を示す図である。
【図４５】照明光学系の照明光束を用いて傾き検出と焦点検出とを行う光学系を示す正面図である。
【図４６】照明光学系の照明光束を用いて傾き検出と焦点検出とを行う光学系を示す平面図である。
【図４７】検査ユニット（検出ヘッド）をウエハ平面内で回転ずれ補正させる機構を示す斜視図である。
【図４８】検査ユニット（検出ヘッド）を簡単に装着させる機構を示す図である。
【図４９】本発明に係わるプロセス処理装置の搬送室上蓋に装着するダミー・ポートを示す図である。
【図５０】本発明に係わるプロセス処理装置において、予備室に検査ユニットを設置した場合の実施例を示す図である。
【図５１】本発明に係わるプロセス処理装置において、検査ユニットを搬送室の外側に設置して、照明光学系のミラーを搬送室内に設置した実施例を示す図である。
【図５２】本発明に係わる検査ユニットにおいて迷光を遮光する実施例を示す図である。
【図５３】本発明に係わるハンドリング機構（搬送ロボット）でウエハを搬送する場合についての説明図である。
【図５４】本発明に係わるハンドリング機構（搬送ロボット）でウエハを搬送する場合において変位ｘとその速度（ｘ（ドット））との関係を示す図である。
【図５５】本発明に係わるハンドリング機構（搬送ロボット）でウエハを搬送する場合において速度（ｘ（ドット））とその逆数Ｔｉとの関係を示す図である。
【図５６】本発明に係わるチップ比較においてハンドリング機構（搬送ロボット）でウエハを搬送する場合における速度変動を考慮して行う構成と、本発明に係わるハンドリング機構（搬送ロボット）でウエハを搬送する場合における速度変動を考慮してリニアイメージセンサにおける蓄積時間を制御する構成を示す図である。
【図５７】本発明に係わるプロセス処理装置において、検査ユニットでストックした鏡面ウエハを用いて異物検出を行う実施例を示す図である。
【図５８】図５７に示す実施例において鏡面ウエハを用いた場合の異物検出データを得る手法を説明するための図である。
【符号の説明】
１…異物検査装置、１ａ，１ａ’…検査ユニット（検出ヘッド）、
１ｂ…走査ステージ、３…Θステージ、４…ワーク（ウエハ）、
５…ハンドリング機構（搬送ロボット）、５ａ…搬送アーム、
６…バッファチャンバ、７…プロセス処理室、
８ａ，８ｂ…ワーク供給用ステーション（ローダ、アンローダ）、
９…データ処理部（ＣＰＵ）、１０…制御装置、１１…検査制御装置、
２０…異物データ解析コンピュータ、２０ｇ…データベース（ハードディスク）、
２１…分析装置、２２…検査装置、３１…照明光学系、３５…ミラー、
３６…検出光学系、３９…空間フィルタ、
３７…テレセントリック光学系（対物レンズ）、４０…リニアイメージセンサ、
４１…照明された線状の光束、９１…プロセス処理装置、９２…処理室、
９４…ガス流量測定ユニット、９５…ガス圧測定ユニット、
９６…放射率測定ユニット、設備状態データ収集、９８…ローディング室、
９９…アンローディング室、１０１…反応室、１０２…ローダ部、
１０４…搬送室、１０５…上蓋、１０６…真空対応標準フランジ、
１１０…ウエハ回転検出系、１１１…ウエハコード識別装置、
１３１…ウエハストッカ、１３２…ウエハカセット、
１３３…ウエハカセット搬送ロボット、１８７…回転補正オペレータ、
１８９…メモリ、１９０…比較処理手段、１８６…回転検出処理。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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