(57)【要約】【課題】マクロ検査とミクロ検査とを効率良く運用できる基板検査システムおよび基板検査方法を提供する。【解決手段】被検査基板１４に対するマクロ検査を実施して、被検査基板のマクロ欠陥を検出し、マクロ欠陥の分布情報１５を出力する自動マクロ検査装置１１と、この装置から出力された分布情報１５を記憶する記憶装置１２と、被検査基板に対するミクロ検査を実施して、ミクロ欠陥を検出するミクロ検査装置１３とを備える。ミクロ検査装置は、ミクロ検査を実施する前に、記憶装置に記憶された分布情報１５を参照して、被検査基板のうちマクロ欠陥が分布している領域ではミクロ検査の実施を省略する。【選択図】　　　図１
2004012365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査基板に対するマクロ検査を実施して、前記被検査基板のマクロ欠陥を検出し、該マクロ欠陥の分布情報を出力する自動マクロ検査装置と、
前記自動マクロ検査装置から出力された前記マクロ欠陥の分布情報を記憶する記憶装置と、
前記被検査基板に対するミクロ検査を実施して、ミクロ欠陥を検出するミクロ検査装置とを備え、
前記ミクロ検査装置は、前記ミクロ検査を実施する前に、前記記憶装置に記憶された前記マクロ欠陥の分布情報を参照して、前記被検査基板のうち前記マクロ欠陥が分布している領域では前記ミクロ検査の実施を省略する
ことを特徴とする基板検査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の基板検査システムにおいて、
前記ミクロ検査装置は、前記被検査基板のうち予め定めたサンプリング領域に対して前記ミクロ検査を実施する前に、前記記憶装置に記憶された前記マクロ欠陥の分布情報を参照して、前記マクロ欠陥が分布している領域と重なる前記サンプリング領域では、前記マクロ欠陥が分布している領域以外の代替領域にて前記ミクロ検査を実施する
ことを特徴とする基板検査システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の基板検査システムにおいて、
前記ミクロ検査装置は、前記被検査基板の表面に形成されているレジストパターンと下地パターンとの相対的なずれを測定することにより、前記ミクロ検査を実施する
ことを特徴とする基板検査システム。
【請求項４】
被検査基板に対するマクロ検査を実施して、前記被検査基板のマクロ欠陥を検出し、該マクロ欠陥の分布情報および分類情報を出力する自動マクロ検査装置と、
前記自動マクロ検査装置から出力された前記マクロ欠陥の分布情報および分類情報を記憶する記憶装置と、
前記被検査基板に対するミクロ検査を実施して、前記マクロ欠陥に関連のある種類のミクロ欠陥を検出するミクロ検査装置とを備え、
前記ミクロ検査装置は、前記ミクロ検査を実施する前に、前記記憶装置に記憶された前記マクロ欠陥の分布情報および分類情報を参照して、前記被検査基板のうち前記マクロ欠陥が分布している領域で前記ミクロ検査を実施するか否かを決定する
ことを特徴とする基板検査システム。
【請求項５】
請求項４に記載の基板検査システムにおいて、
前記ミクロ検査装置は、前記分類情報に含まれている前記マクロ欠陥の種類と当該ミクロ検査装置で検出可能な欠陥の種類との関連の度合いに応じて、前記ミクロ検査を実施するか否かを決定する
ことを特徴とする基板検査システム。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の基板検査システムにおいて、
前記ミクロ検査装置は、前記被検査基板の表面に形成されているレジストパターンの線幅を測定することにより、前記ミクロ検査を実施する
ことを特徴とする基板検査システム。
【請求項７】
被検査基板に対するマクロ検査を実施して、前記被検査基板のマクロ欠陥を検出し、該マクロ欠陥の分布情報を出力する自動マクロ検査工程と、
前記自動マクロ検査工程により出力された前記マクロ欠陥の分布情報を記憶する記憶工程と、
前記被検査基板に対するミクロ検査を実施して、ミクロ欠陥を検出するミクロ検査工程とを備え、
前記ミクロ検査工程は、前記ミクロ検査を実施する前に、前記記憶工程で記憶された前記マクロ欠陥の分布情報を参照して、前記被検査基板のうち前記マクロ欠陥が分布している領域では前記ミクロ検査の実施を省略する
ことを特徴とする基板検査方法。
【請求項８】
被検査基板に対するマクロ検査を実施して、前記被検査基板のマクロ欠陥を検出し、該マクロ欠陥の分布情報および分類情報を出力する自動マクロ検査工程と、
前記自動マクロ検査工程により出力された前記マクロ欠陥の分布情報および分類情報を記憶する記憶工程と、
前記被検査基板に対するミクロ検査を実施して、前記マクロ欠陥に関連のある種類のミクロ欠陥を検出するミクロ検査工程とを備え、
前記ミクロ検査工程は、前記ミクロ検査を実施する前に、前記記憶工程で記憶された前記マクロ欠陥の分布情報および分類情報を参照して、前記被検査基板のうち前記マクロ欠陥が分布している領域で前記ミクロ検査を実施するか否かを決定する
ことを特徴とする基板検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程において基板を検査する基板検査システムおよび基板検査方法に関し、特に、リソグラフィー工程後の検査に好適な基板検査システムおよび基板検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体回路素子や液晶表示素子の製造工程では、製造工程の時間的変動を監視したり、製造工程で発生した再生可能な不良品を検出したり、再生不可能な不良品を除去したりするために、基板（ＩＣ製造用のウエハや液晶製造用のガラス基板など）に対して様々な検査が実施されている。
【０００３】
製造工程における様々な検査を大別すると、マクロ検査とミクロ検査とに分けることができる。マクロ検査とミクロ検査とは、基板の中で実際に検査を実施する領域の面積の比率（検査面積率）が大きく異なり、また、検査対象物のサイズや要求される検査精度も大きく異なる。
マクロ検査は、検査面積率が４％〜１００％であり、検査対象物のサイズが数１００μｍ以上である。つまり、肉眼で見える程度の巨視的な欠陥（例えば異物やレジストパターンの傷など）を広い領域で検査するものである。これに対し、ミクロ検査は、検査面積率が１０−８％程度であり、検査精度が１００ｎｍ〜１０ｎｍ以下である。つまり、肉眼では見ることのできない微視的な欠陥（例えばレジストパターンの線幅の異常など）をごく狭い領域で検査するものである。
【０００４】
このため、マクロ検査とミクロ検査の各々の利点を生かし、マクロ検査は、基板の広い領域で検査したいときに、ミクロ検査は、基板を微細に検査したいときに、個別に実施されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術では、マクロ検査とミクロ検査が個別に実施されるため、マクロ検査とミクロ検査の組み合わせによる１つの基板検査システムを考えたときに、この基板検査システムの中でマクロ検査とミクロ検査が効率的に運用されているとは限らなかった。
【０００６】
本発明の目的は、マクロ検査とミクロ検査とを効率良く運用できる基板検査システムおよび基板検査方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の基板検査システムは、被検査基板に対するマクロ検査を実施して、前記被検査基板のマクロ欠陥を検出し、該マクロ欠陥の分布情報を出力する自動マクロ検査装置と、前記自動マクロ検査装置から出力された前記マクロ欠陥の分布情報を記憶する記憶装置と、前記被検査基板に対するミクロ検査を実施して、ミクロ欠陥を検出するミクロ検査装置とを備え、前記ミクロ検査装置は、前記ミクロ検査を実施する前に、前記記憶装置に記憶された前記マクロ欠陥の分布情報を参照して、前記被検査基板のうち前記マクロ欠陥が分布している領域では前記ミクロ検査の実施を省略するものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板検査システムにおいて、前記ミクロ検査装置は、前記被検査基板のうち予め定めたサンプリング領域に対して前記ミクロ検査を実施する前に、前記記憶装置に記憶された前記マクロ欠陥の分布情報を参照して、前記マクロ欠陥が分布している領域と重なる前記サンプリング領域では、前記マクロ欠陥が分布している領域以外の代替領域にて前記ミクロ検査を実施するものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の基板検査システムにおいて、前記ミクロ検査装置は、前記被検査基板の表面に形成されているレジストパターンと下地パターンとの相対的なずれを測定することにより、前記ミクロ検査を実施するものである。
請求項４に記載の発明は、被検査基板に対するマクロ検査を実施して、前記被検査基板のマクロ欠陥を検出し、該マクロ欠陥の分布情報および分類情報を出力する自動マクロ検査装置と、前記自動マクロ検査装置から出力された前記マクロ欠陥の分布情報および分類情報を記憶する記憶装置と、前記被検査基板に対するミクロ検査を実施して、前記マクロ欠陥に関連のあるミクロ欠陥を検出するミクロ検査装置とを備え、前記ミクロ検査装置は、前記ミクロ検査を実施する前に、前記記憶装置に記憶された前記マクロ欠陥の分布情報および分類情報を参照して、前記被検査基板のうち前記マクロ欠陥が分布している領域で前記ミクロ検査を実施するか否かを決定するものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の基板検査システムにおいて、前記ミクロ検査装置は、前記分類情報に含まれている前記マクロ欠陥の種類と当該ミクロ検査装置で検出可能な欠陥の種類との関連の度合いに応じて、前記ミクロ検査を実施するか否かを決定するものである。
請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の基板検査システムにおいて、前記ミクロ検査装置は、前記被検査基板の表面に形成されているレジストパターンの線幅を測定することにより、前記ミクロ検査を実施するものである。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、被検査基板に対するマクロ検査を実施して、前記被検査基板のマクロ欠陥を検出し、該マクロ欠陥の分布情報を出力する自動マクロ検査工程と、前記自動マクロ検査工程により出力された前記マクロ欠陥の分布情報を記憶する記憶工程と、前記被検査基板に対するミクロ検査を実施して、ミクロ欠陥を検出するミクロ検査工程とを備え、前記ミクロ検査工程は、前記ミクロ検査を実施する前に、前記記憶工程で記憶された前記マクロ欠陥の分布情報を参照して、前記被検査基板のうち前記マクロ欠陥が分布している領域では前記ミクロ検査の実施を省略するものである。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、被検査基板に対するマクロ検査を実施して、前記被検査基板のマクロ欠陥を検出し、該マクロ欠陥の分布情報および分類情報を出力する自動マクロ検査工程と、前記自動マクロ検査工程により出力された前記マクロ欠陥の分布情報および分類情報を記憶する記憶工程と、前記被検査基板に対するミクロ検査を実施して、前記マクロ欠陥に関連のある種類のミクロ欠陥を検出するミクロ検査工程とを備え、前記ミクロ検査工程は、前記ミクロ検査を実施する前に、前記記憶工程で記憶された前記マクロ欠陥の分布情報および分類情報を参照して、前記被検査基板のうち前記マクロ欠陥が分布している領域で前記ミクロ検査を実施するか否かを決定するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態は、請求項１〜請求項３，請求項７に対応する。
【００１４】
第１実施形態の基板検査システム１０は、図１に示すように、自動マクロ検査装置１１と検査データ記憶装置１２と重ね合わせ測定装置１３とで構成され、自動マクロ検査装置１１と検査データ記憶装置１２とが不図示の通信手段を介して接続され、同様に、検査データ記憶装置１２と重ね合わせ測定装置１３も不図示の通信手段を介して接続され、全体としてネットワークを形成している。
【００１５】
この基板検査システム１０は、半導体回路素子の製造工程において、製造工程の時間的変動を監視したり、製造工程で発生した再生可能な不良品を検出したり、再生不可能な不良品を除去したりするために、ＩＣ製造用のウエハ１４に対してマクロ検査とミクロ検査とを実施するものである（詳細は後述する）。
また、基板検査システム１０における検査対象のウエハ１４（被検査基板）は、図２のステップＳ１に示すリソグラフィー工程を経た後の状態にある。ちなみに、リソグラフィー工程では、ウエハ１４の表面にレジスト膜が塗布され、このレジスト膜にマスク（レチクル）の回路パターンが露光され、さらに、レジスト膜の露光部分または未露光部分が現像される。このため、リソグラフィー工程後のウエハ１４は、その表面にレジストパターンが形成された状態となっている。
【００１６】
そして、基板検査システム１０では、リソグラフィー工程によりレジストパターンが表面に形成されたウエハ１４に対して、図２のステップＳ２→Ｓ３に示す順序で検査を実施する。このとき、ウエハ１４は、不図示の搬送手段によって、まず初めに自動マクロ検査装置１１へ搬送され、その次に重ね合わせ測定装置１３へ搬送される。
【００１７】
詳細は後述するが、自動マクロ検査装置１１は、図２のステップＳ２に示すマクロ検査工程において、ウエハ１４に対するマクロ検査を実施する装置である。また、重ね合わせ測定装置１３は、ステップＳ３の重ね合わせ測定工程において、ウエハ１４に対するミクロ検査を実施する装置である。すなわち、ウエハ１４に対する検査は、マクロ検査→ミクロ検査の順に実施される。
【００１８】
さて、自動マクロ検査装置１１は、マクロ検査工程（図２のＳ２）において、ウエハ１４の広い領域を照明すると共に、ウエハ１４から発生する回折光や反射光などに基づいてウエハ１４の像を撮像する（例えば特開平１１−７２４４３号公報）。そして、得られたウエハ画像に対して画像処理を行ったり、ウエハ画像の光量をモニタしたりすることで、ウエハ１４のマクロ欠陥１４ａ（図３）を自動的に検出する。なお、自動マクロ検査装置１１による検査面積率は、４％〜１００％である。
【００１９】
自動マクロ検査装置１１によって検出されるマクロ欠陥１４ａとは、ウエハ１４の表面に付着した異物、レジストパターンの傷、レジスト膜の塗布むら、露光時のデフォーカスによる膜厚むらや断面形状の異常などである。つまり、マクロ欠陥１４ａは、肉眼で見える程度の巨視的な欠陥である（サイズは数１００μｍ以上）。
【００２０】
さらに、自動マクロ検査装置１１は、マクロ検査工程（図２のＳ２）において、検出したマクロ欠陥１４ａの分布情報を自動的に電子情報化してマクロ欠陥マップ１５（図１）を生成し、このマクロ欠陥マップ１５を自動的に出力する。マクロ欠陥マップ１５には、検出されたマクロ欠陥１４ａのウエハ１４上での座標や面積に関する情報が含まれている。なお、マクロ欠陥マップ１５は、各々のウエハ１４ごとに生成され、ウエハ番号と共に出力される。
【００２１】
次に、検査データ記憶装置１２について説明する。検査データ記憶装置１２は、自動マクロ検査装置１１から出力されたマクロ欠陥マップ１５およびウエハ番号を不図示の通信手段を介して取り込み、ウエハ番号に対応する適切なＩＤ番号をマクロ欠陥マップ１５に付けて記憶するデータサーバである。ＩＤ番号は、ウエハ番号からマクロ欠陥マップ１５を特定するときに参照される。
【００２２】
このようにして、ウエハ１４のマクロ欠陥マップ１５が検査データ記憶装置１２に記憶される一方で、自動マクロ検査装置１１によるマクロ検査を終えたウエハ１４は、重ね合わせ測定装置１３に向けて搬送される。そして、重ね合わせ測定装置１３によってウエハ１４に対するミクロ検査が実施される（図２のステップＳ３の重ね合わせ測定工程）。
【００２３】
重ね合わせ測定装置１３は、ウエハ１４のごく狭い領域を照明すると共に、ウエハ１４から発生する反射光などに基づいてウエハ１４の像を撮像する。そして、得られたウエハ画像に対して画像処理を行うことで、ウエハ１４の表面に形成されているレジストパターンと下地パターンとの相対的なずれ（重ね合わせずれ）を自動的に測定する。
【００２４】
この場合、レジストパターンの重ね合わせずれの異常が、ウエハ１４のミクロ欠陥に対応する。このミクロ欠陥は、肉眼では見ることのできない微視的な欠陥である。なお、重ね合わせ測定装置１３の検査精度は、１００ｎｍ〜１０ｎｍ以下である。
また、重ね合わせ測定装置１３による検査面積率は１０−８％程度であり、この検査面積率に応じて経験的に、複数のサンプリング領域１３ａ（図４）がミクロ検査領域として予め用意されている。重ね合わせ測定装置１３は、請求項の「ミクロ検査装置」に対応する。
【００２５】
さらに、重ね合わせ測定装置１３によって検出されるミクロ欠陥の種類（レジストパターンの重ね合わせずれの異常）は、上記した自動マクロ検査装置１１によって検出されるマクロ欠陥１４ａの種類（異物やレジストパターンの傷など）と関連がない。つまり、マクロ欠陥１４ａが重ね合わせずれの変動に直接的な因果関係をもつことはない。
【００２６】
しかし、仮に、重ね合わせ測定装置１３によるミクロ検査領域（サンプリング領域１３ａ）にマクロ欠陥１４ａが存在すると、重ね合わせ測定装置１３の測定結果に何らかの変化が生じたり、正常な重ね合わせ測定（ミクロ検査）ができなかったりする。このような事態を避けるため、重ね合わせ測定装置１３は、図２のステップＳ３の重ね合わせ測定工程において、図５の処理（ステップＳ１１〜Ｓ１５）を順に実行する。
【００２７】
重ね合わせ測定装置１３は、ウエハ１４のサンプリング領域１３ａ（図４）に対して重ね合わせ測定を実施する前に、図５のステップＳ１１において、検査データ記憶装置１２に記憶されているウエハ欠陥マップ１５を不図示の通信手段を介して取り込む。このとき、ウエハ１４のウエハ番号に基づいてマクロ欠陥マップ１５のＩＤ番号を参照することで、ウエハ１４に対応するマクロ欠陥マップ１５を特定し、このマクロ欠陥マップ１５を取り込む。
【００２８】
次に、重ね合わせ測定装置１３は、ステップＳ１２に進み、取り込んだマクロ欠陥マップ１５を参照して、ウエハ１４にマクロ欠陥１４ａがあるかないかを判断する。そして、マクロ欠陥１４ａがない場合には（Ｓ１２がＮ）、ステップＳ１３に進み、予め用意された全てのサンプリング領域１３ａで重ね合わせ測定を実施する。
【００２９】
また、ウエハ１４にマクロ欠陥１４ａがある場合には（Ｓ１２がＹ）、ステップＳ１４に進み、マクロ欠陥１４ａの分布領域とサンプリング領域１３ａとが重なっているか否かを判断する。そして、マクロ欠陥１４ａの分布領域とサンプリング領域１３ａとが全く重なっていない場合には（Ｓ１４がＮ）、ステップＳ１３に進み、予め用意された全てのサンプリング領域１３ａで重ね合わせ測定を実施する。
【００３０】
一方、マクロ欠陥１４ａの分布領域とサンプリング領域１３ａとが図４に示すように少しでも重なっている場合には（Ｓ１４がＹ）、ステップＳ１５に進む。そして、マクロ欠陥１４ａの分布領域と少しでも重なるサンプリング領域１３ａでは重ね合わせ測定の実施を省略し、それ以外のサンプリング領域１３ａで重ね合わせ測定を実施する。
【００３１】
このようにして重ね合わせ測定工程（図５）（図２のＳ３）も終了すると、ステップＳ４では、上記のマクロ検査および重ね合わせ測定（ミクロ検査）の結果に基づく判定がなされる。そして、正常なウエハ１４は次工程（加工工程）へ送られ、再生可能な不良品は再生工程へ送られ、再生不可能な不良品は廃棄される。
【００３２】
上記したように、第１実施形態の基板検査システム１０では、自動マクロ検査装置１１で検出されたマクロ欠陥１４ａの分布領域において、重ね合わせ測定装置１３によるミクロ検査を実施しない。つまり、マクロ欠陥１４ａの分布領域を避けて、重ね合わせ測定装置１３によるミクロ検査を実施できる。
このため、常に、ウエハ１４の表面に付着した異物やレジストパターンの傷など（マクロ欠陥１４ａ）の影響を受けることなく、正確にレジストパターンの重ね合わせずれを測定できる。したがって、レジストパターンの重ね合わせずれの異常（ウエハ１４のミクロ欠陥）も正確に検出でき、信頼性が向上する。
【００３３】
さらに、重ね合わせ測定に適したミクロ検査領域を取捨選択し、マクロ欠陥１４ａの分布領域で重ね合わせ測定を実施してしまうといった無駄なミクロ検査を確実に省くことができるため、重ね合わせ測定装置１３による正確なミクロ検査を効率良く実施することが可能となる。
また、重ね合わせ測定装置１３によるミクロ検査を、製造工程の時間的変動を監視するプロセスモニターとして実施する場合、重ね合わせ測定装置１３がモニターしているプロセス変動（重ね合わせずれの変動）と直接的な因果関係のない突発的な不良が発生しても、その影響を受けることのない（プロセス変動の特異点を避けた）正確で効率的なプロセスモニターが可能となる。
【００３４】
なお、上記した第１実施形態では、重ね合わせ測定工程（図５）において、マクロ欠陥１４ａの分布領域と重なるサンプリング領域１３ａでは重ね合わせ測定を省略するという処理を行ったが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図６に示すように、マクロ欠陥１４ａの分布領域と重なるサンプリング領域１３ａの代わりに、マクロ欠陥１４ａの分布領域以外の正常な領域の中から任意の代替領域１３ｂを新たに選択して、この代替領域１３ｂで重ね合わせ測定を実施しても良い。
【００３５】
また、上記した第１実施形態では、複数のサンプリング領域１３ａがミクロ検査領域として予め用意されている例を説明したが、重ね合わせ測定工程（図５）において、ウエハ１４のマクロ欠陥１４ａの分布領域を把握した後で、マクロ欠陥１４ａの分布領域以外の正常な領域の中から任意のサンプリング領域をミクロ検査領域として選択しても良い。
【００３６】
さらに、上記した第１実施形態では、重ね合わせ測定装置１３をミクロ検査装置として用いた基板検査システム１０の例を説明したが、本発明はこの構成に限定されない。自動マクロ検査装置１１によって検出されるマクロ欠陥１４ａの種類と関連がないミクロ欠陥を検出可能なミクロ検査装置であれば、重ね合わせ測定装置１３に代えて用いることができる。この場合にも、上記と同様の効果を奏する。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、請求項４〜請求項６，請求項８に対応する。
第２実施形態の基板検査システム３０は、図７に示すように、上記した自動マクロ検査装置１１に代えて自動マクロ検査装置３１を設け、上記した重ね合わせ測定装置１３に代えて線幅測定装置３３を設けたものである。ただし、自動マクロ検査装置３１の基本的な構成は、上記の自動マクロ検査装置１１と同じである。
【００３８】
この基板検査システム３０も、半導体回路素子の製造工程において、ＩＣ製造用のウエハ１４に対するマクロ検査とミクロ検査とを実施する。ウエハ１４は、図８のステップＳ２１に示すリソグラフィー工程を経た後の状態にあり、その表面にレジストパターンが形成されている。
そして、基板検査システム３０では、レジストパターンが表面に形成されたウエハ１４に対して、図８のステップＳ２２→Ｓ２３に示す順序で検査を実施する。このとき、ウエハ１４は、不図示の搬送手段によって、まず初めに自動マクロ検査装置３１へ搬送され、その次に線幅測定装置３３へ搬送される。
【００３９】
詳細は後述するが、自動マクロ検査装置３１は、図８のステップＳ２２に示すマクロ検査工程において、ウエハ１４に対するマクロ検査を実施する装置である。また、線幅測定装置３３は、ステップＳ２３の線幅測定工程において、ウエハ１４に対するミクロ検査を実施する装置である。すなわち、ウエハ１４に対する検査は、マクロ検査→ミクロ検査の順に実施される。
【００４０】
さて、自動マクロ検査装置３１は、マクロ検査工程（図８のＳ２２）において、上記の自動マクロ検査装置１１と同様にウエハ１４（図９）のマクロ欠陥１４ｂ〜１４ｄを自動的に検出する際、ウエハ画像に現れるパターンの特徴や光量に基づいて、マクロ欠陥１４ｂ〜１４ｄの分類も併せて自動的に行う。
例えば、ウエハ１４の表面に付着した異物（マクロ欠陥１４ｂ）は、ウエハ画像の中で小さく光る点となる。レジスト膜の塗布むら（マクロ欠陥１４ｃ）は、ウエハ画像の中で中心から外側に向かって尾を引くようなコメット状となる。露光時のデフォーカスによる膜厚むらや断面形状の異常（マクロ欠陥１４ｄ）は、ショット単位で明るくなったり暗くなったりする。
【００４１】
このように、ウエハ１４のマクロ欠陥１４ｂ〜１４ｄの種類ごとに、ウエハ画像の中に現れるパターンの特徴や光量が異なるため、これらの特徴などを自動マクロ検査装置３１内に予め記憶しておき、マクロ欠陥１４ｂ〜１４ｄの検出時に参照することで、自動欠陥分類を行うことができる。
そして、自動マクロ検査装置３１は、マクロ検査工程（図８のＳ２２）において、検出したマクロ欠陥１４ｂ〜１４ｄの分布情報および分類情報を自動的に電子情報化してマクロ欠陥マップ３５（図７）を生成し、このマクロ欠陥マップ３５を自動的に出力する。マクロ欠陥マップ３５には、検出されたマクロ欠陥１４ｂ〜１４ｄのウエハ１４上での座標や面積に関する情報と種類に関する情報とが含まれている。
【００４２】
このマクロ欠陥マップ３５は、不図示の通信手段を介して検査データ記憶装置１２に取り込まれ、ウエハ番号に対応する適切なＩＤ番号が付けられて、そこに記憶される。ウエハ番号は、マクロ欠陥マップ３５と共に自動マクロ検査装置３１から出力されたものである。
このようにして、ウエハ１４のマクロ欠陥マップ３５が検査データ記憶装置１２に記憶される一方で、自動マクロ検査装置３１によるマクロ検査を終えたウエハ１４は、線幅測定装置３３に向けて搬送される。そして、線幅測定装置３３によってウエハ１４に対するミクロ検査が実施される（図８のステップＳ２３の線幅測定工程）。
【００４３】
線幅測定装置３３は、ウエハ１４のごく狭い領域を照明すると共に、ウエハ１４から発生する反射光などに基づいてウエハ１４の像を撮像する。そして、得られたウエハ画像に対して画像処理を行うことで、ウエハ１４の表面に形成されているレジストパターンの線幅を自動的に測定する（ミクロ検査）。
この場合、レジストパターンの線幅の異常が、ウエハ１４のミクロ欠陥に対応する。このミクロ欠陥は、肉眼では見ることのできない微視的な欠陥である。なお、検査精度は、１００ｎｍ〜１０ｎｍ以下である。また、線幅測定装置３３による検査面積率は１０−８％程度であり、この検査面積率に応じて経験的に、複数のサンプリング領域がミクロ検査領域として予め用意される。線幅測定装置３３は、請求項の「ミクロ検査装置」に対応する。
【００４４】
さらに、線幅測定装置３３によって検出されるミクロ欠陥の種類（レジストパターンの線幅の異常）は、上記した自動マクロ検査装置１１によって検出されるマクロ欠陥１４ｂ〜１４ｄの種類と関連があり、特に、露光時のデフォーカスによる膜厚むらや断面形状の異常（マクロ欠陥１４ｄ）と関連が深い。つまり、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄは、レジストパターンの線幅の異常に直接的な因果関係をもつことがある。
【００４５】
このため、線幅測定装置３３は、図８のステップＳ２３の線幅測定工程において、図１０の処理（ステップＳ３１〜Ｓ３５）を順に実行する。すなわち、ウエハ１４のサンプリング領域に対して線幅測定を実施する前に、ステップＳ３１において、検査データ記憶装置１２に記憶されているウエハ欠陥マップ３５を不図示の通信手段を介して取り込む。
【００４６】
次に、線幅測定装置３３は、ステップＳ３２に進み、取り込んだマクロ欠陥マップ３５を参照して、ウエハ１４にマクロ欠陥１４ｂ〜１４ｄがあるかないかを判断する。そして、マクロ欠陥１４ｂ〜１４ｄがある場合（Ｓ３２がＹ）、ステップＳ３３に進んで、それらの種類がデフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄか否かを判断する。
【００４７】
この判断の結果、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄを含む場合には（Ｓ３３がＹ）、ステップＳ３４に進み、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄの分布領域で線幅測定を実施する。そして次に、ステップＳ３５において、予め用意されたサンプリング領域での線幅測定も実施する。
一方、ウエハ１４にマクロ欠陥（１４ｂ〜１４ｄ）が存在しない場合（Ｓ３２がＮ）、または、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄがない場合（Ｓ３３がＮ）、線幅測定装置３３は、ステップＳ３４の処理を実行せずにステップＳ３５に進み、予め用意されたサンプリング領域での線幅測定のみを実施する。
【００４８】
このようにして線幅測定工程（図１０）（図８のＳ２３）も終了すると、ステップＳ２４では、上記のマクロ検査および線幅測定（ミクロ検査）の結果に基づく判定がなされる。この場合、線幅測定を実施した領域の何れかにおいて測定値が規格外であれば不良品と判定される。そして、正常なウエハ１４は次工程（加工工程）へ送られ、再生可能な不良品は再生工程へ送られ、再生不可能な不良品は廃棄される。
【００４９】
上記したように、第２実施形態の基板検査システム３０では、自動マクロ検査装置１１で検出されたマクロ欠陥の種類を参照して、マクロ欠陥の分布領域におけるミクロ検査を実施するか否かを決定し、露光時のデフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄの分布領域では、このマクロ欠陥１４ｄと関連の深いミクロ欠陥を検出可能な線幅測定装置３３によってミクロ検査を実施する。
【００５０】
このため、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄの詳細な線幅測定が可能となり、デフォーカスによってレジストパターンの線幅が正常値から何ｎｍ変化したかを定量的に把握することもできる。また、予め用意されたサンプリング領域での線幅測定だけでは見逃されていたミクロ欠陥（線幅の異常）も検出することができ、信頼性が向上する。
【００５１】
さらに、線幅測定装置３３によって検出可能なミクロ欠陥（線幅の異常）とは関連の薄いマクロ欠陥１４ｂ（異物）やマクロ欠陥１４ｃ（レジスト塗布むら）の分布領域では、線幅測定装置３３によるミクロ検査を実施しないため、線幅測定装置３３によるミクロ検査を効率良く実施することができる。
なお、ウエハ１４にマクロ欠陥（１４ｂ〜１４ｄ）が発生していない場合は、予め用意されたサンプリング領域でのミクロ検査を実施するだけであり、自動マクロ検査装置１１で検出されるマクロ欠陥（１４ｂ〜１４ｄ）の発生頻度が極端に高くない限り、検査工数の増加を最小限に抑えることが可能となる。
【００５２】
また、線幅測定装置３３によるミクロ検査をプロセスモニターとして実施する場合、線幅測定装置３３がモニターしているプロセス変動（レジストパターンの線幅の変動）と直接的な因果関係のない突発的な不良が発生しても、その影響を受けることのない（プロセス変動の特異点を避けた）効率的なプロセスモニターが可能となる。
【００５３】
上記した第２実施形態では、線幅測定装置３３によって検出可能なミクロ欠陥と関連の深いマクロ欠陥１４ｄの分布領域でミクロ検査を実施するという処理の例を説明したが、本発明はこの構成に限定されない。
例えば、予め用意されたサンプリング領域のうち何れかが、線幅測定装置３３によって検出可能なミクロ欠陥とは関連の浅いマクロ欠陥１４ｂ（異物）やマクロ欠陥１４ｃ（レジスト塗布むら）の分布領域と重なっている場合には、そのサンプリング領域でのミクロ検査を省略する処理を付加することが考えられる。
【００５４】
さらに、上記した第２実施形態では、線幅測定装置３３をミクロ検査装置として用いた基板検査システム３０を説明したが、本発明はこの構成に限定されない。自動マクロ検査装置１１によって検出されるマクロ欠陥（１４ｂ〜１４ｄ）の種類と関連があるミクロ欠陥を検出可能なミクロ検査装置であれば、線幅測定装置３３に代えて用いることができる。この場合にも、上記と同様の効果を奏する。
【００５５】
例えば、レジストパターンの断面形状を測定する断面形状測定装置を上記の線幅測定装置３３に代えて用いた場合、この断面形状測定装置によって検出可能なミクロ欠陥の種類（断面形状の異常）は、露光時のデフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄと関連が深いため、このマクロ欠陥１４ｄの分布領域でも、断面形状測定を実施すれば良い。これにより、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄの詳細な断面形状測定が可能となり、デフォーカスによってレジストパターンの断面形状がどのように変化したかを把握することもできる。
【００５６】
さらに、レジスト膜厚を測定する膜厚測定装置を上記の線幅測定装置３３に代えて用いた場合、この膜厚測定装置によって検出可能なミクロ欠陥の種類（膜厚の異常）は、レジスト膜の塗布むら（マクロ欠陥１４ｃ）やデフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄと関連が深いため、これらマクロ欠陥１４ｃ，１４ｄの分布領域でも、膜厚測定を実施すれば良い。これにより、レジスト膜の塗布むら（１４ｃ）やデフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄの詳細な膜厚測定が可能となり、その膜厚が好ましい厚さに対して何ｎｍ変化したかを把握することもできる。
【００５７】
また、基板表面の異物を検査する表面異物検査装置を上記の線幅測定装置３３に代えて用いた場合、この表面異物検査装置によって検出可能なミクロ欠陥の種類（異物）は、ウエハ１４の表面に付着した異物（マクロ欠陥１４ｂ）と関連が深いため、このマクロ欠陥１４ｂの分布領域でも、異物検査を実施すれば良い。これにより、その異物を構成する物質を特定したり、大きさが何μｍかを把握することもできる。
【００５８】
さらに、線幅測定装置３３と、断面形状測定装置と、膜厚測定装置と、表面異物検査装置とを組み合わせて用いることもできる。この場合、自動マクロ検査装置１１によって検出されたマクロ欠陥に対し自動欠陥分類（異物，塗布不良，デフォーカス）を行うことで、欠陥種別に応じたミクロ検査を効率良く実施することが可能となる。
【００５９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態（請求項１〜請求項８に対応）について説明する。
第３実施形態の基板検査システム５０は、図１１に示すように、上記した基板検査システム３０（図７）に対して顕微鏡装置５１と重ね合わせ測定装置５２をさらに付加したものである。ただし、重ね合わせ測定装置５２は、上記した重ね合わせ測定装置１３（図１）と同じ構成である。
【００６０】
この基板検査システム３０も、半導体回路素子の製造工程において、ＩＣ製造用のウエハ１４に対するマクロ検査とミクロ検査とを実施する。ウエハ１４は、図１２のステップＳ４１に示すリソグラフィー工程を経た後の状態にあり、その表面にレジストパターンが形成されている。
そして、基板検査システム５０では、レジストパターンが表面に形成されたウエハ１４に対して、図１２のステップＳ４２→Ｓ４３→Ｓ４４→Ｓ４５に示す順序で検査を実施する。このとき、ウエハ１４は、不図示の搬送手段によって、まず初めに自動マクロ検査装置３１へ搬送され、その次に線幅測定装置３３へ搬送され、その次に顕微鏡装置５１へ搬送され、最後に重ね合わせ測定装置５２へ搬送される。
【００６１】
詳細は後述するが、自動マクロ検査装置３１は、図１２のステップＳ４２に示すマクロ検査工程において、ウエハ１４に対するマクロ検査を実施する。また、線幅測定装置３３は、ステップＳ４３の線幅測定工程において、ウエハ１４に対するミクロ検査を実施する。顕微鏡装置５１は、ステップＳ４４の顕微鏡観察工程において、ウエハ１４に対するミクロ検査を実施する。重ね合わせ測定装置５２は、ステップＳ４５の重ね合わせ測定工程において、ウエハ１４に対するミクロ検査を実施する。すなわち、ウエハ１４に対する検査は、マクロ検査→ミクロ検査の順に実施される。
【００６２】
さて、自動マクロ検査装置３１は、マクロ検査工程（図１２のＳ４２）において、ウエハ１４のマクロ欠陥を自動的に検出すると共に、検出したマクロ欠陥の自動分類を行う。そして、マクロ欠陥の分布情報および分類情報を自動的に電子情報化してマクロ欠陥マップ３５（図１１）を生成し、このマクロ欠陥マップ３５を自動的に出力する。マクロ欠陥マップ３５は、不図示の通信手段を介して検査データ記憶装置１２に取り込まれ、そこに記憶される。
【００６３】
線幅測定装置３３は、線幅測定工程（ステップＳ４３）において、図１０の処理（ステップＳ３１〜Ｓ３５）を順に実行し、ウエハ欠陥マップ３５を参照して、レジストパターンの線幅を自動的に測定する。つまり、ウエハ１４がデフォーカスによるマクロ欠陥を含む場合には、そのマクロ欠陥の分布領域と予め用意されたサンプリング領域とで線幅を測定する。また、デフォーカスによるマクロ欠陥がない場合には、予め用意されたサンプリング領域のみで線幅を測定する。
【００６４】
このようにして、線幅測定装置３３でのミクロ検査が終了すると、ウエハ１４は、顕微鏡装置５１に向けて搬送される。
顕微鏡装置５１は、ウエハ１４を微視的に観察することにより欠陥を判別するためのミクロ検査装置である。顕微鏡装置５１には、例えば、光学顕微鏡、電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、近接場光学顕微鏡などの各種顕微鏡を用いることができる。
【００６５】
そして、顕微鏡装置５１は、顕微鏡観察工程（ステップＳ４４）において、図１３の処理（ステップＳ５１〜Ｓ５３）を順に実行する。すなわち、ウエハ１４の観察を実施する前に、ステップＳ５１において、検査データ記憶装置１２に記憶されているウエハ欠陥マップ３５を不図示の通信手段を介して取り込む。
次に、顕微鏡装置５１は、ステップＳ５２に進み、取り込んだマクロ欠陥マップ３５を参照して、ウエハ１４におけるマクロ欠陥の有無を判断する。そして、マクロ欠陥がある場合（Ｓ５２がＹ）には、マクロ欠陥の分布領域で観察を実施する（ステップＳ５３）。一方、ウエハ１４にマクロ欠陥がない場合（Ｓ５２がＮ）、顕微鏡装置５１は、ウエハ１４の観察を行うことなく処理を終了する。
【００６６】
このようにして、顕微鏡装置５１でのミクロ検査が終了すると、ウエハ１４は、重ね合わせ測定装置５２に向けて搬送される。
重ね合わせ測定装置５２は、重ね合わせ測定工程（ステップＳ４５）において、図５の処理（ステップＳ１１〜Ｓ１５）を順に実行し、ウエハ欠陥マップ３５を参照して、レジストパターンと下地パターンとの重ね合わせずれを自動的に測定する。つまり、ウエハ１４がマクロ欠陥を含む場合には、そのマクロ欠陥の分布領域を除くサンプリング領域で重ね合わせずれを測定する。また、マクロ欠陥がない場合には、予め用意されたサンプリング領域で重ね合わせずれを測定する。
【００６７】
このようにして重ね合わせ測定工程（図１２のＳ４５）も終了すると、ステップＳ４６では、上記のマクロ検査および線幅測定，顕微鏡観察，重ね合わせ測定（ミクロ検査）の結果に基づく判定がなされる。そして、正常なウエハ１４は次工程（加工工程）へ送られ、再生可能な不良品は再生工程へ送られ、再生不可能な不良品は廃棄される。
【００６８】
上記したように、第３実施形態の基板検査システム５０では、自動マクロ検査装置３１で検出されたマクロ欠陥の分布情報および分類情報（マクロ欠陥マップ３５）を検査データ記憶装置１２に記憶させ、このマクロ欠陥マップ３５を複数のミクロ検査装置（３３，５１，５２）で共有するため、ミクロ検査装置（３３，５１，５２）の各々におけるミクロ検査を効率良く実施することができる。
【００６９】
なお、上記した実施形態では、ミクロ検査装置の例として、重ね合わせ測定装置１３，５２、線幅測定装置３３、断面形状測定装置、膜厚測定装置、表面異物検査装置、顕微鏡装置を挙げたが、その他にも、パターン欠陥を検査するパターン欠陥検査装置や、基板の平面形状の測定を行う平坦度測定装置をミクロ検査装置として用いることもできる。
【００７０】
また、上記した実施形態では、半導体回路素子の製造工程においてＩＣ製造用のウエハ１４を検査する例を説明したが、本発明は、液晶表示素子の製造工程において液晶製造用のガラス基板を検査する場合にも同じように適用できる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マクロ検査とミクロ検査とを効率良く運用することができるため、コスト増加を抑えつつ信頼性の高い検査を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の基板検査システム１０の構成を示すブロック図である。
【図２】ウエハ１４に対する各工程の順序を示すフローチャートである。
【図３】ウエハ１４におけるマクロ欠陥１４ａを説明する図である。
【図４】予め用意されたサンプリング領域１３ａを説明する図である。
【図５】図２の重ね合わせ測定工程の具体例を示すフローチャートである。
【図６】ウエハ１４の正常な領域から選択された代替領域１３ｂを説明する図である。
【図７】第２実施形態の基板検査システム３０の構成を示すブロック図である。
【図８】ウエハ１４に対する各工程の順序を示すフローチャートである。
【図９】ウエハ１４のマクロ欠陥の自動分類を説明する図である。
【図１０】図８の線幅測定工程の具体例を示すフローチャートである。
【図１１】第３実施形態の基板検査システム５０の構成を示すブロック図である。
【図１２】ウエハ１４に対する各工程の順序を示すフローチャートである。
【図１３】図１２の顕微鏡観察工程の具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０，３０，５０　基板検査システム
１１，３１　自動マクロ検査装置
１２　検査データ記憶装置
１３，５２　重ね合わせ測定装置
１３ａ　サンプリング領域
１３ｂ　代替領域
１４　ウエハ
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ　マクロ欠陥
１５，３５　ウエハ欠陥マップ
３３　線幅測定装置
５１　顕微鏡装置
【図１】
2004012365.tif 000003
【図２】
2004012365.tif 000004
【図３】
2004012365.tif 000005
【図４】
2004012365.tif 000006
【図５】
2004012365.tif 000007
【図６】
2004012365.tif 000008
【図７】
2004012365.tif 000009
【図８】
2004012365.tif 000010
【図９】
2004012365.tif 000011
【図１０】
2004012365.tif 000012
【図１１】
2004012365.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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