(57)【要約】【課題】ウエハ等の被検査試料の製造装置や検査装置において、被検査試料に形成された各種パターンの位置合わせを短時間で容易にできるようにする。【解決手段】板状に形成された被検査試料Ｔの外周縁Ｔ１，Ｔ３の形状と、該被検査試料Ｔと同様の外周縁形状を有する板状の基準試料Ｒの外周縁Ｒ１，Ｒ３の形状とが相互に略一致する位置に前記被検査試料Ｔを配置する試料位置決め手段と、これら被検査試料Ｔ及び基準試料Ｒの外周縁Ｒ１，Ｒ３，Ｔ１，Ｔ３の形状を相互に一致させた状態で、前記被検査試料Ｔに形成された被検査パターンＴ５の位置と、前記基準試料Ｒに形成された基準パターンＲ５の位置とのずれ量を算出するずれ量計測手段とを備えるパターン検査装置を提供する。【選択図】図４
2008128651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状に形成された被検査試料の外周縁の形状と、該被検査試料と同様の外周縁形状を有する板状の基準試料の外周縁形状とが相互に略一致する位置に前記被検査試料を配置する試料位置決め手段と、
これら被検査試料及び基準試料の外周縁形状を相互に一致させた状態で、前記被検査試料に形成された被検査パターンの位置と、前記基準試料に形成された基準パターンの位置とのずれ量を算出するずれ量計測手段とを備えることを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
前記ずれ量計測手段が、前記基準試料の基準画像、及び前記被検査試料の被検査画像を取得する画像取得手段と、
前記基準画像及び前記被検査画像に含まれる前記基準パターン及び前記被検査パターンの位置情報に基づいて前記ずれ量を算出する画像計測手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記ずれ量を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記ずれ量が、前記基準パターンの形成方向と前記被検査パターンの形成方向との角度差からなる回転ずれ量と、
前記基準パターンの形成領域の中心位置と前記被検査パターンの形成領域の中心位置との差分からなる中心位置ずれ量とからなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記ずれ量に基づいて前記被検査パターンの位置を前記基準パターンの位置に一致させる補正を行う共に、前記被検査パターンの形状と前記基準パターンの形状とを比較する比較手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のパターン検査装置。
【請求項６】
前記比較手段が、被検査パターンの所定領域と該所定領域に対応する基準パターンの該当領域とにおける特徴量の差分が所定の閾値よりも大きいときに前記所定領域を欠陥として抽出する欠陥抽出手段を備えることを特徴とする請求項５に記載のパターン検査装置。
【請求項７】
請求項６に記載のパターン検査装置と、前記ずれ量に基づいて前記所定領域の検出範囲を補正し、前記所定領域を拡大して前記欠陥を視認するミクロ検査装置とを備えることを特徴とするパターン検査システム。
【請求項８】
板状に形成された被検査試料の外周縁の形状と、該被検査試料と同様の外周縁形状を有する板状の基準試料の外周縁形状とが相互に一致する位置に前記被検査試料を配置する試料位置決め工程と、
これら被検査試料及び基準試料の外周縁形状を相互に一致させた状態で、前記被検査試料に形成された被検査パターンの位置と、前記基準試料に形成された基準パターンの位置とのずれ量を算出するずれ量計測工程とを備えることを特徴とするパターン位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パターン位置合わせ方法、パターン検査装置及びパターン検査システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ製造工程のうち、回路パターンを形成した複数のレイヤーを順次積層する段階においては、下層のレイヤーに対して上層のレイヤーを高精度に位置合わせして露光する必要がある。
従来では、高倍率の顕微鏡によりレイヤーの一部に形成されたアライメントマークの位置を確認し、下層に形成されたアライメントマークに上層に形成されるアライメントマークを重ね合わせることで高精度な位置合わせを図っている。これら２つのアライメントマーク位置のずれを検出する動作、及びアライメントマークの重ね合わせ動作は、各種検出装置及び搬送装置等により自動的に行われる。
半導体製造の前工程では、半導体ウエハ上に回路パターンを初めて露光する際に、位置合わせの基準となるアライメントマークが形成されていないため、位置決め基準となるオリエンテーションフラット（以下、オリフラと省略する）やノッチを利用して位置決めした状態で回路パターンを露光している。
また、最初の露光工程において結晶方位を示すアライメントマークを露光して形成し、以後の回路パターンの露光工程でアライメントマークを基準にして露光することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−７４０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した半導体ウエハのオリフラを基準面に押し当てて位置決めする場合には、半導体ウエハがオリフラ形状の精度や当て付け面の精度により基準位置からずれて載置されることがある。
このように、最初の露光時に半導体ウエハが基準位置に対してずれて載置されると、第１層目の回路パターン及びアライメントマークがオリフラ（又はノッチ）に対してずれて露光されることになる。このように第１層目の回路パターン及びアライメントマークがオリフラに対して正規の位置からずれて露光されてエッチングされた後、第２層目以降に露光する際に半導体ウエハが基準面に正確に位置決めされると、基準面に対してアライメントマークがずれた状態でステージ上に配されることになる。
【０００４】
最初の露光時にオリフラがステージの基準面に対して正確に位置決めされれば、アライメントマークはステージの基準面に対して一定の距離関係（基準座標位置）をもって形成されるため、２回目以降の露光時に半導体ウエハのオリフラを基準位置に正確に位置決めできれば、高倍率の顕微鏡によりアライメントマークを容易にサーチすることができる。
しかし、最初の露光時（第１回目）時に回路パターンとアライメントマークが基準位置となるオリフラに対して正規の位置からずれて転写されると、２回目以降の露光時にオリフラがステージ上の基準位置に正確に位置決めされたにも係わらず回路パターン及びアライメントマークが基準面からずれてしまうため、下層のアライメントマークを顕微鏡でサーチすることができなくなる。
【０００５】
このようにオリフラに対して回路パターン及びアライメントマークがずれて転写されると、自動マクロ検査装置のパターンマッチングによる欠陥検出時においても、基準となる基準パターン（基準画像）に自動マクロ検査装置で撮像された被検査画像を重ね合わせて欠陥を検出する際に、像ずれによって欠陥を正確に検出することができなくなる。パターンマッチングができたとしても、検出された欠陥が基準面からずれているために、登録される各欠陥の座標データにアライメントずれに伴う誤差が乗り、正確な座標データを得ることができなくなる。
【０００６】
このように自動マクロ検査装置から出力された各欠陥の座標データに対しアライメントずれに伴う誤差が生じてしまうと、自動マクロ検査装置で検出された各欠陥の座標データに基づいて各欠陥を顕微鏡などミクロ検査装置により詳細に検査（レビュー）する際に欠陥を捜すことができなくなる。この自動マクロ検査装置とミクロ検査装置とを統合したシステムにおいても、基準位置となるオリフラに対して回路パターンが傾いて露光転写されると、自動マクロ検査装置で検出された欠陥をレビューする際に、ミクロ検査装置の視野範囲が非常に狭いために、自動マクロ検査装置から受け取った欠陥座標と実際の欠陥位置とが合わないために欠陥をミクロ検査装置の視野範囲に取り込むことができなくなるという問題が生ずる。
【０００７】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、ウエハに形成された回路パターンやアライメントマーク等の各種パターンの位置合わせを短時間で容易にできるパターン位置合わせ方法、パターン検査装置及びこれを備えたパターン検査システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、板状に形成された被検査試料の外周縁の形状と、該被検査試料と同様の外周縁形状を有する板状の基準試料の外周縁形状とが相互に略一致する位置に前記被検査試料を配置する試料位置決め手段と、これら被検査試料及び基準試料の外周縁形状を相互に一致させた状態で、前記被検査試料に形成された被検査パターンの位置と、前記基準試料に形成された基準パターンの位置とのずれ量を算出するずれ量計測手段とを備えることを特徴とするパターン検査装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のパターン位置合わせ方法及びパターン検査装置によれば、被検査パターンと正しい位置に形成された基準パターンとのずれ量に基づいて被検査試料の位置を補正することにより、短時間で容易に被検査パターンの位置合わせを行うことができる。
【００１０】
また、本発明の画像取得手段及び画像計測手段によれば、被検査パターンと基準パターンとのずれ量を画像の画素単位で行うことができるため、精度の高いずれ量を算出することができる。したがって、ずれ量に基づく被検査パターンの位置合わせを精度よく行うことができる。
【００１１】
また、本発明のパターン検査装置が記憶手段を備えている場合には、被検査試料を取り扱う他の各種装置が記憶手段からずれ量のデータを読み出して利用することにより、各種装置においても被検査パターンの位置合わせを容易に行うことができる。
【００１２】
さらに、本発明の比較手段によれば、ずれ量に基づいて基準パターン及び被検査パターンの位置を一致させているため、基準パターン及び被検査パターンの局所的な形状を正しくかつ容易に比較して、基準パターンの形状を基準とした被検査パターンの欠陥位置を正確に把握することができる。
【００１３】
さらに、本発明のパターン検査システムによれば、被検査パターンの形成位置のずれ量をミクロ検査装置に利用することにより、欠陥を有する被検査パターンの所定領域を短時間で容易に検出することができ、被検査パターンの欠陥検査を確実かつ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１から図５は本発明に係る一実施形態を示しており、ここで説明する実施の形態は、この発明を半導体製造処理装置としてフォトリソグラフィー工程中における現像工程後のマクロ検査を行うマクロ検査装置に適用した場合のものである。なお、このマクロ検査装置は、レイヤーの所定領域に形成された回路パターンに欠陥があるか否かを検査するものである。
図１に示すように、マクロ検査装置（パターン検査装置）１は、被検査試料となる半導体ウエハＴを搬送する搬送部２と、半導体ウエハＴのマクロ検査を行う検査部（画像取得手段）３と、これら搬送部２及び検査部３の制御を行う装置制御部４とを備えている。
【００１５】
搬送部２は、カセット搬入出部７と、試料位置決め部（試料位置決め手段）９と、試料搬送部１１とを備えている。
カセット搬入出部７は、マクロ検査装置１の搬送部２にマクロ検査を行うための半導体ウエハＴを収納したカセットを搬入・搬出するものである。
試料位置決め部９は、試料搬送部１１によりカセット内から取り出された半導体ウエハＴを検査部３に搬入する前に、半導体ウエハＴの回転位置、中心位置の位置決め（プリアライメント）を行うものである。ここで、回転位置の位置決めは、半導体ウエハＴを載置した回転台（回転ステージ）を回転させ、半導体ウエハＴの外周縁に形成された直線状のオリフラ（又はノッチ）Ｔ１（図２参照）からなる特徴部分の回転位置（向き）を位置センサで検出し、この特徴部分が予め設定された基準角度に配されるように回転台を回転制御して、半導体ウエハＴを回転させて位置決め（プリアライメント）を行う。
【００１６】
また、中心位置の位置決めは、上述の特徴部分を除いた外周縁の曲線部分Ｔ３（図２参照）の少なくとも２点のエッジ位置を位置センサで検出して基準中心位置からの中心ずれ量を求め、半導体ウエハＴの中心が基準中心位置に合うように回転台をＸＹ方向に移動制御して、半導体ウエハＴの芯出しを行う。
図１に示すように、試料搬送部１１は、カセット搬入出部７、試料位置決め部９及び検査部３との間で半導体ウエハＴの受け渡しを行うものである。この試料搬送部１１は、カセット搬入出部７のカセット内から半導体ウエハＴを取り出して試料位置決め部９に搬送し、この試料位置決め部９において位置決めされた半導体ウエハＴを受け取って検査部３の試料保持部１３に搬入する。試料搬送部１１は、試料位置決め部９で位置決めされた半導体ウエハＴを試料保持部１３上の基準位置に合うように載置する。
【００１７】
この試料搬送部１１には、半導体ウエハＴを搬送する際に半導体ウエハＴの裏面を吸着して保持するハンドアーム機構や、半導体ウエハＴの外周縁（エッジ）を把持して保持するハンドアーム機構を備えた多関節アームからなる搬送ロボットが用いられている。
なお、試料搬送部１１に半導体ウエハＴの外周縁を掴むエッジ保持タイプのハンドアームを用いる場合、ハンドアームによるエッジ保持により半導体ウエハＴの中心位置が決められるため、試料位置決め部９でオリフラＴ１の回転位置のみを制御するようにしてもよい。
【００１８】
検査部３は、半導体ウエハＴを載置するステージとしての試料保持部１３と、照明部１５と、撮像部１７とを備えている。
試料保持部１３は、半導体ウエハＴを上面１３ａに載置した状態において、半導体ウエハＴの略全面を真空吸着により保持するように構成されている。また、この試料保持部１３は、半導体ウエハＴの表面Ｔ２に沿う一軸線方向（ＡＢ方向）に往復移動可能となっている。
照明部１５は、試料保持部１３に載置された半導体ウエハＴの表面Ｔ２に細い直線状（スリット状）の光を照射するものである。また、この照明部１５は、照射位置１９を移動させることなく、半導体ウエハＴの表面Ｔ２に対する光の入射角度θ１を変更できるように回動可能になっている。
【００１９】
撮像部１７は、半導体ウエハＴの表面Ｔ２の照射位置１９から反射した反射光を取り込んで画像に変換するものである。この撮像部１７には、ラインセンサカメラ若しくはエリアセンサカメラが用いられるが、本実施形態ではラインセンサカメラを用いている。また、この撮像部１７は、照射位置１９からの異なる反射角度θ２の反射光を撮像できるように光軸の角度を変更できるように回動可能になっている。
この検査部３においては、試料保持部１３が直線状の照射位置１９と直交するＡ方向若しくはＢ方向に移動することにより、照明部１５が半導体ウエハＴの表面Ｔ２全体を走査して照明し、撮像部１７により半導体ウエハＴの表面Ｔ２全体の画像を得ることができる。したがって、試料保持部１３は、撮像部１７の取り込み周波数に同期した一定速度で移動するようになっている。
【００２０】
なお、照明部１５と撮像部１７の光軸角度の両方又は一方を適宜調整することにより、例えば、半導体ウエハＴの表面Ｔ２において反射した任意のｎ次回折光を取り込んで回折画像を得ることができる。また、光路中に干渉フィルタを挿入し、半導体ウエハＴの表面Ｔ２に対して照明部１５と撮像部１７の光軸を同角度に設定することにより干渉画像を得ることができる。これら回折画像や干渉画像は、装置制御部４において、半導体ウエハＴのマクロ検査を行うための被検査画像として取り扱われる。また、マクロ走査の結果、欠陥のない回路パターンが取得された場合には、装置制御部４の良否判定部２９において、これら回折画像や干渉画像を基準画像として登録する。
【００２１】
図１に示すように、装置制御部４は、駆動制御部２１、画像補正部２３、画像位置計測部（画像計測手段）２５、欠陥抽出部（欠陥抽出手段）２７及び良否判定部２９を備えている。駆動制御部２１は、搬送部２及び検査部３の機械的な駆動部分を制御するものである。画像補正部２３は、撮像部１７から送られてきた被検査画像に、シェーディング補正等の輝度補正、歪み補正、倍率補正を施すものである。なお、歪み補正や倍率補正は、撮像部１７及び照明部１５に設けられるレンズの個体差や、撮像部１７及び照明部１５から構成される光学系の調整誤差に基づく画像の歪みや画像倍率を画像処理して補正することを示している。
【００２２】
画像位置計測部２５は、画像補正部２３から出力された被検査画像に表示された回路パターン（以下、被検査パターンとも呼ぶ。）の位置と、予め登録された基準画像に表示された回路パターン（以下、基準パターンとも呼ぶ。）の位置との相対的なずれ量を算出するものである。基準パターンは、基準試料となる半導体ウエハＲの位置決め基準となるオリフラ（外周縁）Ｒ１を基準位置に位置決めした状態で全面を撮像して得たもので、第１回目に露光装置により半導体ウエハＲに転写された基準パターンＲ５は、基準面となるオリフラＲ１に対して一定の位置関係となるように水平に転写されている（図３参照）。
【００２３】
すなわち、図３に示すように、画像位置計測部２５では、基準画像Ｒ４に表示された半導体ウエハＲの基準パターンＲ５の領域内において、複数（図示例では３つ）の特徴のある形状を有する基準モデル領域Ｒａ〜Ｒｃを予め選択・抽出し、各基準モデル領域Ｒａ〜Ｒｃの位置を特定するための座標として例えば中心座標を求める。これら基準モデル領域（サーチモデル）Ｒａ〜Ｒｃは、基準画像Ｒ４から特徴のあるパターンを切り出した縦数画素×横数画素からなる領域である。そして、図４に示すように、被検査画像Ｔ４に表示された被検査パターンＴ５の領域内から、各基準モデル領域Ｒａ〜Ｒｃに最も類似度の高い複数（図示例では３つ）の被検査モデル領域（サーチモデル）Ｔａ〜Ｔｃを抽出する。
なお、被検査モデル領域Ｔａ〜Ｔｃの抽出は、以下のように行われる。はじめに、基準モデル領域Ｒａ〜Ｒｃの位置に対応する被検査画像Ｔ４の位置の周囲にわたってサーチし、各基準モデル領域Ｒａ〜Ｒｃのパターン形状と最も類似度の高い矩形領域を被検査モデル領域Ｔａ〜Ｔｃとして求めると共に、それらの位置を特定するための座標として、例えば各被検査モデル領域Ｔａ〜Ｔｃの中心座標を求める。
【００２４】
そして、これら基準モデル領域Ｒａ〜Ｒｃの中心座標と被検査モデル領域Ｔａ〜Ｔｃの中心座標との差分を算出して、基準パターンＲ５に対する被検査パターンＴ５のずれ量を求める。
具体的に、複数の被検査モデル領域Ｔａ〜Ｔｃの各中心座標（中心位置）を頂点とする三角図形Ｔ６の向きと複数の基準モデル領域Ｒａ〜Ｒｃの各中心座標（中心位置）を頂点とする基準の三角図形Ｒ６の向きとの角度差からなる被検査パターンＴ５の回転ずれ量、並びに、２つの三角図形Ｔ６，Ｒ６の重心位置の差分から基準位置となるオリフラＴ１に対する被検査パターンＴ５の中心位置ずれ量を求める。
なお、既に述べたように、被検査画像Ｔ４及び基準画像Ｒ４における半導体ウエハＴ，Ｒの外周縁Ｔ１，Ｔ３，Ｒ１，Ｒ３の位置は相互に一致するため、被検査パターンＴ５のずれ量はオリフラＴ１の位置を基準にして補正されることになる。また、このずれ量は、被検査画像Ｔ４や基準画像Ｒ４の画素単位で算出することができる。
【００２５】
欠陥抽出部２７は、画像位置計測部２５において求めたずれ量を補正値として、被検査パターンＴ５を基準パターンＲ５に合わせる変換を行う。また、被検査画像Ｔ４と基準画像Ｒ４とを画素毎に比較して、被検査画像Ｔ４の画素（所定領域）、及びこの画素に該当する基準画像Ｒ４の画素（該当領域）における輝度・エッジ等の特徴量の差分が、予め設定した閾値よりも大きい画素を欠陥画素として認識するものである。
良否判定部２９は、欠陥抽出部２７から出力された被検査試料である半導体ウエハＴの欠陥情報データと予め設定した良否判定基準とを比較して、半導体ウエハＴの良否判定をマクロ検査結果として出力するものである。
【００２６】
また、図１に示すように、このマクロ検査装置１は、図示しないインターフェースを介して装置制御部４に接続された操作部３１、表示部３５及びデータ保存部（記憶手段）３７を備えている。
操作部３１は、作業者がマクロ検査装置１に検査開始命令、半導体ウエハの種類を選択する命令等の各種命令を入力するものである。この操作部３１の具体的な入力手段としては、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネルモニタがある。
表示部３５は、作業者が良否判定部２９から出力されたマクロ検査結果を目視により確認するためのものである。具体的な表示内容としては、補正画像、補正画像に欠陥画素を色分けして重ねて表示した欠陥合成画像、欠陥面積、欠陥数、欠陥名称、欠陥中心座標、パターンずれ量、試料良否判定結果、半導体ウエハＴの品種名、製造工程名、半導体のロットＩＤ、ウエハＩＤ、スロット番号がある。これら表示内容は、表示部３５の画面に少なくとも１つ以上を同時に表示できるようになっている。
【００２７】
データ保存部３７は、ハードディスク装置（以下、ＨＤＤと呼ぶ。）等の記憶媒体により構成されている。このデータ保存部３７に保存されるデータとしては、基準画像Ｒ４のデータや、マクロ検査結果データ、ずれ量の情報データ、欠陥画素とそれ以外の画素とが２値化された欠陥画像、検査結果情報ファイル等がある。なお、検査結果情報ファイルには、上記保存データの少なくともいずれか１つに半導体ウエハＴのチップ毎の良否判定結果を加えた情報が集約されている。
【００２８】
次に、上記のように構成されたマクロ検査装置１の動作について説明する。
作業者が操作部３１において検査開始命令を入力した際には、駆動制御部２１が搬送部２及び検査部３の各駆動部分に動作開始命令が出され、図５に示す処理が行われる。
すなわち、はじめに、カセット搬入出部７により半導体ウエハＴを収納したカセットがマクロ検査装置１の搬送部２内に搬入され（ステップＳ１）、搬入されたカセットから試料搬送部１１によって半導体ウエハＴが取り出され、試料位置決め部９に搬送される（ステップＳ２）。
次いで、試料位置決め部９において、半導体ウエハＴの外周縁形状の特徴部分（オリフラ又はノッチ）Ｔ１と曲線部分（外周）Ｔ３を検出して、半導体ウエハＴを予め設定された基準位置に第１回目の位置決め（プリアライメント）を行う（ステップＳ３）。
【００２９】
試料位置決め部９で位置決め（プリアライメント）された半導体ウエハＴは、試料搬送部１１によって検査部３の試料保持部１３に搬送され（ステップＳ４）、試料保持部１３の上面１３ａに載置される。この際に、半導体ウエハＴは、位置決めされた状態で試料搬送部１１により上面１３ａの基準位置に載置されると共に、上面１３ａに吸着して試料保持部１３に一体的に固定される。
その後、試料保持部１３は、半導体ウエハＴ全体が光の照射位置１９を通過するように、予め設定された一定速度でＡ方向若しくはＢ方向に移動する。この移動の際には、照射位置１９からの反射光が撮像部１７に入射し、撮像部１７において撮像された被検査画像Ｔ４が画像補正部２３に送られる（ステップＳ５）。
【００３０】
そして、画像補正部２３に送られた被検査画像Ｔ４には、シェーディング補正等の輝度補正、歪み補正及び倍率補正が施され（ステップＳ６）、補正が完了した被検査画像Ｔ４が、画像位置計測部２５に出力される。
さらに、画像位置計測部２５において、被検査画像Ｔ４に表示された被検査パターンＴ５から、少なくとも３つの各基準モデル領域Ｒａ〜Ｒｃに最も類似する被検査モデル領域（サーチモデルパターン、アライメントマーク）Ｔａ〜Ｔｃを抽出する。これら基準モデル領域Ｒａ〜Ｒｃ及び被検査モデル領域Ｔａ〜Ｔｃの各中心座標に基づいて、基準位置となる半導体ウエハＴのオリフラＴ１に対する被検査パターンＴ５の回転ずれ量及び中心位置ずれ量を求め、データ保存部３７に保存する（ステップＳ７）。
【００３１】
そして、欠陥抽出部２７において、回転ずれ量及び中心位置ずれ量に基づいて、撮像部１７で撮像された被検査パターンＴ５の位置を基準パターンＲ５の位置に合わせるように被検査画像Ｔ４若しくは半導体ウエハＴを回転・移動させて第２回目の位置決めを行った後、基準パターンＲ５の各画素とこれに対応する被検査パターンＴ５の各画素とを比較して被検査パターンＴ５の欠陥位置を抽出する（ステップＳ８）。その後、良否判定部２９において欠陥情報データに基づいて半導体ウエハＴの良否判定を行い（ステップＳ９）、そのマクロ検査結果が、表示部３５に表示されると共に、データ保存部３７に保存される（ステップＳ１０）。
【００３２】
最後に、欠陥検査が終了した半導体ウエハＴは、試料搬送部１１によって試料保持部１３からカセットに搬送される（ステップＳ１１）。全ての半導体ウエハＴの欠陥検査が終了した後、カセットはカセット搬入出部７によってマクロ検査装置１の外部に搬出される（ステップＳ１２）。
これ以降、同一の半導体ウエハＴに新たなレイヤーを形成する毎に、前述したマクロ検査装置１への搬入、被検査パターンＴ５の欠陥検査及びマクロ検査装置１からの搬出が順次繰り返される。また、複数の半導体ウエハＴに対しても同様に、マクロ検査装置１への搬入、被検査パターンＴ５の欠陥検査及びマクロ検査装置１からの搬出が順次繰り返される。
【００３３】
上記のように、このマクロ検査装置１によれば、最初の露光工程時に半導体ウエハＴが試料保持部の基準位置からずれて載置された状態でアライメントマーク及び被検査パターンＴ５が露光されても、マクロ検査と同時に被検査パターンＴ５の形成位置と正しい位置に形成された基準パターンＲ５との回転ずれと中心位置ずれを求め、このずれ量に基づいて半導体ウエハＴの位置若しくは被検査画像Ｔ４を回転・移動させて補正することにより、短時間で容易に被検査パターンＴ５の位置合わせを行うことができる。このように、試料保持部１３上の基準となる基準座標に対して被検査パターンＴ５のずれ量を元に欠陥の座標やアライメントマークの座標をオフセットすることにより、各欠陥の座標を正確に特定でき、かつ、アライメントマークを短時間にサーチすることができる。
また、被検査パターンＴ５と基準パターンＲ５とのずれ量を画像Ｔ４，Ｒ４の画素単位で算出できるため、精度の高いずれ量を算出することができ、ずれ量に基づく被検査パターンＴ５の位置合わせを精度よく行うことができる。
【００３４】
さらに、ずれ量データを保存するデータ保存部３７を備えているため、半導体ウエハＴを取り扱う検査装置や製造装置等、マクロ検査装置１を除く各種装置が、データ保存部３７からずれ量のデータを読み出して利用することにより、各種装置においても被検査パターンＴ５の位置合わせを容易に行うこともできる。
また、欠陥抽出部２７においては、ずれ量に基づいて基準パターンＲ５及び被検査パターンＴ５の位置を一致させているため、基準パターンＲ５及び被検査パターンＴ５の局所的な形状を正しく比較して、基準パターンＲ５の形状を基準とした被検査パターンＴ５の欠陥位置を精度よく検出することができる。
【００３５】
なお、上記の実施の形態においては、試料位置決め部９において、回転位置及び中心位置の位置決めを行うとしたが、これに限ることはなく、回転位置の位置決めのみを行うとしてもよい。ただし、この構成の場合には、試料位置決め部９が、例えば、図６に示すように、半導体ウエハＴの外周縁をなすオリフラＴ１及び曲線部分Ｔ３に当接させる外周縁保持部３８，３９を備える必要がある。
また、半導体ウエハＴには直線状のオリフラが形成されているとしたが、これに限ることはなく、例えば、その外周縁に切欠状のノッチが形成されているとしてもよい。そして、試料位置決め部９においては、半導体ウエハＴの回転位置の位置決めをノッチの位置に基づいて行うとしてもよい。
【００３６】
また、画像位置計測部２５において求められたずれ量は、マクロ検査装置１内において被検査パターンＴ５の欠陥位置を算出するために利用されるとしたが、これに限ることはなく、被検査パターンＴ５の位置合わせを行う装置において利用されるとしても構わない。すなわち、例えば、図７に示すように、欠陥位置を拡大して回路パターンの欠陥内容を視認するミクロ検査装置５０において利用するとしても構わない。
このミクロ検査装置５０は、搬送部２、拡大検査部５１、表示部５３及び制御部５５とを備えており、搬送部２は、マクロ検査装置１に搭載されたものと同様のものである。
拡大検査部５１は、試料保持部５７と、撮像部５９とを備えている。試料保持部５７は、マクロ検査装置１の試料保持部１３と同様に、半導体ウエハＴを上面５７ａに載置した状態において、真空吸着により保持するように構成されている。また、この試料保持部５７は、その上面５７ａに沿う２方向に移動可能となっている。撮像部５９は、マクロ検査装置１において検出された被検査パターンＴ５の欠陥位置の拡大画像を取得するものである。この拡大画像は表示部５３に表示される。
【００３７】
制御部５５は、搬送部２の各駆動部分の制御や試料保持部５７の移動制御を行うものである。すなわち、制御部５５は、被検査パターンＴ５から拡大画像を取得する際に、マクロ検査装置１のデータ保存部３７から基準画像Ｒ４のデータ、基準画像Ｒ４上における欠陥位置データ及びずれ量データを読み出す。そして、制御部５５は、これら欠陥位置データ及びずれ量データに基づいて欠陥位置（所定領域）の検出範囲を補正して、被検査パターンＴ５の欠陥位置が撮像部５９の撮影範囲内に入るように試料保持部５７の移動制御を行い、半導体ウエハＴの位置合わせを行う。このミクロ検査装置５０においては、以上のようにして表示部５３に拡大表示された欠陥を視認することにより欠陥検査を行う。
これらマクロ検査装置１及びミクロ検査装置５０により被検査パターンＴ５の欠陥を検査するパターン検査システム６０が構成される。
【００３８】
このパターン検査システム６０によれば、ミクロ検査装置５０においてずれ量データを利用して欠陥を有する被検査パターンＴ５の欠陥位置を短時間で容易に検出できるため、被検査パターンＴ５の欠陥検査を確実かつ迅速に行うことができる。
【００３９】
なお、被検査パターンＴ５の位置合わせを行う装置としては、上記のミクロ検査装置５０の他に、例えば、半導体ウエハＴに複数のレイヤーを順次積層する半導体ウエハ製造装置（露光装置）がある。この半導体ウエハ製造装置においてずれ量を利用した場合にも、被検査パターンＴ５の位置合わせを短時間で容易に行うことができるため、被検査パターンＴ５に重ねて新たな回路パターンを形成する際にこれら２つのパターンの位置合わせを短時間で容易に行うことができる。
また、被検査パターンＴ５や基準パターンＲ５は、回路パターンであるとしたが、これに限ることはなく、例えば、アライメントマークであっても構わない。したがって、例えば、アライメントマークの形成位置を自動的に検出する場合にも、アライメントマークの検出範囲をこのずれ量に基づいて補正することができるため、アライメントマークの位置合わせや検出も短時間で容易に行うことができる。
【００４０】
なお、ずれ量の算出はマクロ検査装置１において行われるとしたが、これに限ることはなく、少なくともずれ量を算出することができればよい。したがって、例えば、マクロ検査装置１から欠陥を検出する欠陥抽出部２７、良否判定部２９を除いた装置においてずれ量の算出を行うとしても構わない。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の一実施形態に係るマクロ検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１のマクロ検査装置においてマクロ検査を行う半導体ウエハを示す概略平面図である。
【図３】図１のマクロ検査装置に予め登録された基準画像を示す図である。
【図４】図１のマクロ検査装置において、撮像部により取得した被検査画像と基準画像との位置関係を示す図である。
【図５】図１のマクロ検査装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の他の実施形態に係るマクロ検査装置において、試料位置決め部での半導体ウエハの位置決め方法を示す概略平面図である。
【図７】この発明の他の実施形態に係る欠陥検査システムの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  マクロ検査装置（パターン検査装置）
３  検査部（画像取得手段）
９  試料位置決め部（試料位置決め手段）
２５  画像位置計測部（画像計測手段）
２７  欠陥抽出部（欠陥抽出手段）
３７  データ保存部（記憶手段）
６０  パターン検査システム
Ｒ  半導体ウエハ（基準試料）
Ｒ１，Ｔ１  オリエンテーションフラット（外周縁）
Ｒ３，Ｔ３  曲線部分（外周縁）
Ｒ４  基準画像
Ｒ５  基準パターン
Ｔ  半導体ウエハ（被検査試料）
Ｔ４  被検査画像
Ｔ５  被検査パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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