JP2010181414A - 基板検査システムおよび基板検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検査基板の広い領域を対象とした検査と狭い領域を対象とした検査とを効率良く運用できる基板検査システムを提供する。
【解決手段】 複数の被検査基板１４(１)〜１４(ｎ)それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの被検査基板の欠陥の有無情報を出力する第１の検査装置１１と、第１の検査装置から出力された欠陥の有無情報を被検査基板ごとに記憶する記憶装置１２と、被検査基板のマクロ検査の検査範囲よりも狭い所定の部分に対してマクロ検査よりも精密であり微視的な検査を実施する第２の検査装置１３とを備える。この第２の検査装置は、記憶装置に記憶された欠陥の有無情報を参照して、複数の被検査基板１４(１)〜１４(ｎ)のうち、欠陥の無い被検査基板で、検査を実施し、欠陥のある被検査基板では、検査を実施しないものである。
【選択図】 図１

Description

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。

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。

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。

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。特許文献１には、マクロ検査とミクロ検査をそれぞれ行う装置が記載されている。

特開２００２−７６０７７号公報

上記した従来技術では、被検査基板の広い領域を対象とした検査と狭い領域を対象とした検査が個別に実施されるため、両方の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両方の検査が効率的に運用されているとは限らなかった。

本発明の目的は、被検査基板の広い領域を対象とした検査と狭い領域を対象とした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。

請求項１に記載の基板検査システムは、複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の有無情報を出力する第１の検査装置と、前記第１の検査装置から出力された前記欠陥の有無情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶装置と、前記被検査基板の前記マクロ検査の検査範囲よりも狭い所定の部分に対して前記マクロ検査よりも精密であり微視的な検査を実施する第２の検査装置とを備え、前記第２の検査装置は、前記記憶装置に記憶された前記欠陥の有無情報を参照して、前記複数の被検査基板のうち、前記欠陥の無い被検査基板で、前記検査を実施し、前記欠陥のある被検査基板では、前記検査を実施しないものである。

請求項２に記載の基板検査システムは、複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の分布情報を出力する第１の検査装置と、前記第１の検査装置から出力された前記欠陥の分布情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶装置と、前記被検査基板の前記マクロ検査の検査範囲よりも狭い所定の部分に対して前記マクロ検査よりも精密であり微視的な検査を実施する第２の検査装置とを備え、前記第２の検査装置は、前記記憶装置に記憶された前記欠陥の分布情報と予め記憶された前記所定の部分の位置情報とを比較し、前記複数の被検査基板のうち、前記所定の部分に前記欠陥が１つも無い被検査基板で、前記検査を実施し、前記所定の部分に前記欠陥が１つでもある被検査基板では、前記検査を実施しないものである。

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、前記第２の検査装置は、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、前記検査を実施するものである。

請求項４に記載の基板検査システムは、複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を出力する第１の検査装置と、前記第１の検査装置から出力された前記欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶装置と、前記被検査基板の所定の部分に対する検査を実施する第２の検査装置とを備え、前記第２の検査装置は、前記記憶装置に記憶された前記欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を参照して、前記複数の被検査基板のうち、前記検査を実施すべき被検査基板を決定するものである。

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、前記第２の検査装置は、前記分類情報に含まれている前記欠陥の種類と当該第２の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、前記検査を実施すべき被検査基板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、前記第２の検査装置は、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、前記検査を実施するものである。

請求項７に記載の基板検査方法は、複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の有無情報を出力する第１の検査工程と、前記第１の検査工程で出力された前記欠陥の有無情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶工程と、前記被検査基板の前記マクロ検査の検査範囲よりも狭い所定の部分に対して前記マクロ検査よりも精密であり微視的な検査を実施する第２の検査工程とを備え、前記第２の検査工程では、前記記憶工程で記憶された前記欠陥の有無情報を参照して、前記複数の被検査基板のうち、前記欠陥の無い被検査基板で、前記検査を実施し、前記欠陥のある被検査基板では、前記検査を実施しないものである。

請求項８に記載の基板検査方法は、複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の分布情報を出力する第１の検査工程と、前記第１の検査工程で出力された前記欠陥の分布情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶工程と、前記被検査基板の前記マクロ検査の検査範囲よりも狭い所定の部分に対して前記マクロ検査よりも精密であり微視的な検査を実施する第２の検査工程とを備え、前記第２の検査工程では、前記記憶工程で記憶された前記欠陥の分布情報と予め記憶された前記所定の部分の位置情報とを比較し、前記複数の被検査基板のうち、前記所定の部分に前記欠陥が１つも無い被検査基板で、前記検査を実施し、前記所定の部分に前記欠陥が１つでもある被検査基板では、前記検査を実施しないものである。

請求項９に記載の発明は、請求項７または請求項８に記載の基板検査方法において、前記第２の検査工程では、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、前記検査を実施するものである。

請求項１０に記載の基板検査方法は、複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を出力する第１の検査工程と、前記第１の検査工程で出力された前記欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶工程と、前記被検査基板の所定の部分に対する検査を実施する第２の検査工程とを備え、前記第２の検査工程では、前記記憶工程で記憶された前記欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を参照して、前記複数の被検査基板のうち、前記検査を実施すべき被検査基板を決定するものである。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の基板検査方法において、前記第２の検査工程では、前記分類情報に含まれている前記欠陥の種類と当該第２の検査工程で検出可能な欠陥の種類との関連の度合いに応じて、前記検査を実施すべき被検査基板を決定するものである。

請求項１２に記載の発明は、請求項１０または請求項１１に記載の基板検査方法において、前記第２の検査工程では、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、前記検査を実施するものである。

本発明によれば、被検査基板の広い領域を対象とした検査と狭い領域を対象とした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。

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。 ウエハ１４(ｊ)におけるマクロ欠陥１４ａ(ｊ)を説明する図である。 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。 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。 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。 ウエハ１４のマクロ欠陥の自動分類を説明する図である。 線幅測定工程の具体例を示すフローチャートである。

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)
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。

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(１)〜１４(ｎ)に対してマクロ検査と重ね合わせ検査とを実施するものである（詳細は後述する）。

検査対象のウエハ１４(１)〜１４(ｎ)（被検査基板）は、１つのカセット１６内に水平な状態で格納され、垂直方向に並べられている。ここでは、上の段に格納されたウエハから順に“１４(１)”〜“１４(ｎ)”の符号を付した。“ｎ”は２以上の整数（例えば２５）である。また、ウエハ１４(１)〜１４(ｎ)は、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(１)〜１４(ｎ)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(１)〜１４(ｎ)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。

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(１)〜１４(ｎ)は、基板検査システム１０において、カセット１６内に格納された状態で、不図示の搬送手段により、まず初めに自動マクロ検査装置１１（第１の検査装置）へ搬送され、その次に重ね合わせ測定装置１３（第２の検査装置）へ搬送される。

詳細は後述するが、自動マクロ検査装置１１は、ウエハ１４(１)〜１４(ｎ)それぞれに対するマクロ検査を実施する。また、重ね合わせ測定装置１３は、ウエハ１４(１)〜１４(ｎ)のサンプリング領域に対する重ね合わせ検査を実施する。つまり、基板検査システム１０における検査は、“広い領域を対象とした検査（マクロ検査）”→“狭い領域を対象とした検査（重ね合わせ検査）”の順に実施される。

なお、自動マクロ検査装置１１と重ね合わせ測定装置１３は、カセット１６が搬送されてくると、そのカセット１６内から１枚ずつウエハ１４(ｊ)を取り出して所定の検査を実施する（ｊ＝１〜ｎ）。そして検査が終了したウエハ１４(ｊ)を再びカセット１６内に格納する。

さて、自動マクロ検査装置１１は、ウエハ１４(１)〜１４(ｎ)のうち任意のウエハ１４(ｊ)の広い領域を照明すると共に、ウエハ１４(ｊ)から発生する回折光や反射光などに基づいてウエハ１４(ｊ)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(ｊ)のマクロ欠陥１４ａ(ｊ)（図２）を自動的に検出する。自動マクロ検査装置１１による検査面積率は、４％〜１００％である。

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(ｊ)とは、ウエハ１４(ｊ)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(ｊ)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）。

さらに、自動マクロ検査装置１１は、ウエハ１４(ｊ)から検出したマクロ欠陥１４ａ(ｊ)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(ｊ)を生成し、このマクロ欠陥マップ１５(ｊ)を自動的に出力する。マクロ欠陥マップ１５(ｊ)には、検出されたマクロ欠陥１４ａ(ｊ)のウエハ１４(ｊ)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１４ａ(ｊ)の検出およびマクロ欠陥マップ１５(ｊ)の生成は、自動マクロ検査装置１１に搬送されてきたカセット１６内の全てのウエハ１４(１)〜１４(ｎ)それぞれについて順に行われる（全数検査）。そして、得られたマクロ欠陥マップ１５(１)〜１５(ｎ)は、ウエハ１４(１)〜１４(ｎ)が格納されているカセット１６の番号およびカセット１６内での段の番号と共に出力される。出力先は検査データ記憶装置１２である。

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(１)〜１５(ｎ)，カセット１６の番号,カセット１６内での段の番号を不図示の通信手段を介して取り込み、マクロ欠陥マップ１５(１)〜１５(ｎ)のそれぞれに適切なＩＤ番号を付けて記憶するデータサーバである。ＩＤ番号は、カセット１６の番号およびカセット１６内での段の番号からマクロ欠陥マップ１５(１)〜１５(ｎ)を特定するときに参照される。

このようにして、ウエハ１４(１)〜１４(ｎ)ごとのマクロ欠陥マップ１５(１)〜１５(ｎ)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(１)〜１４(ｎ)は、カセット１６に格納された状態で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(１)〜１４(ｎ)に対する重ね合わせ検査が実施される。

重ね合わせ測定装置１３は、カセット１６に格納されたウエハ１４(１)〜１４(ｎ)のうち重ね合わせ検査に適したウエハ１４(ｊ)を後述の方法によって選別した後、そのウエハ１４(ｊ)のごく狭い領域を照明すると共に、ウエハ１４(ｊ)から発生する反射光などに基づいてウエハ１４(ｊ)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(ｊ)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。

重ね合わせ測定装置１３の検査精度は、１００ｎｍ〜１０ｎｍ以下である。さらに、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３(ａ)）がウエハ１４(ｊ)の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によって検出される欠陥の種類（レジストパターンの重ね合わせずれの異常）は、肉眼では見ることのできない微視的なものである。また、この欠陥の種類（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(ｊ)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(ｊ)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。

しかし、仮に、重ね合わせ測定装置１３による検査領域（ウエハ１４(ｊ)のサンプリング領域１３ａ）にマクロ欠陥１４ａ(ｊ)が存在すると（図３(ｂ)参照）、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４の処理（ステップＳ１０〜Ｓ１６）を順に実行して、カセット１６に格納されたウエハ１４(１)〜１４(ｎ)のうち重ね合わせ検査に適したウエハ１４(ｊ)を選別した後、ウエハ１４(ｊ)のサンプリング領域１３ａ（図３(ａ)）に対する重ね合わせ検査を実施する。

図４を参照して重ね合わせ測定装置１３の具体的な動作説明を行う。

重ね合わせ測定装置１３は、ステップＳ１０において、搬送されてきたカセット１６内のウエハ１４(１)〜１４(ｎ)のうち、上から１段目に格納されているウエハ１４(１)を１回目の処理対象に指定し、続くステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を実行する。

ステップＳ１１では、ウエハ１４(１)が格納されているカセット１６の番号およびカセット１６内での段の番号に基づいて、検査データ記憶装置１２に記憶されている各々のウエハ欠陥マップのＩＤ番号を参照することで、ウエハ１４(１)に対応するマクロ欠陥マップ１５(１)を特定し、これを不図示の通信手段を介して取り込む。

ステップＳ１２では、取り込んだマクロ欠陥マップ１５(１)を参照して、ウエハ１４(１)にマクロ欠陥（図２の１４ａ(ｊ)参照）があるかないかを判断する。そして、マクロ欠陥がない場合には（Ｓ１２がＮｏ）、ステップＳ１３に進み、マクロ欠陥マップ１５(１)に対応するウエハ１４(１)をカセット１６内の１段目から取り出し、予め用意されたサンプリング領域１３ａ（図３(ａ)参照）で重ね合わせ検査を実施する。

また、マクロ欠陥がある場合には（Ｓ１２がＹｅｓ）、ステップＳ１４に進み、マクロ欠陥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は（Ｓ１４がＮｏ）、ステップＳ１３に進み、上記と同様にウエハ１４(１)のサンプリング領域１３ａ（図３(ｃ)参照）で重ね合わせ検査を実施する。

一方、図３(ｂ)に示すように、マクロ欠陥（１４ａ(ｊ)参照）の分布領域とサンプリング領域１３ａとが少しでも重なっている場合には（Ｓ１４がＹｅｓ）、ウエハ１４(１)のサンプリング領域１３ａに対する重ね合わせ検査を行っても正確な結果が得られない。このため、重ね合わせ検査を実施せず、次のステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、重ね合わせ検査が実施されたウエハ（つまりステップＳ１３の処理を経たウエハ）の総数が、所定枚数ｍに達したか否かを判断する（ｍ＜ｎ）。カセット１６内に格納されているウエハはｎ枚だが、このうち重ね合わせ検査を実施すべき枚数ｍは予め全数ｎより少なく定められている。つまり一般的に重ね合わせ検査はカセット１６内の一部のウエハに対して実施される（抜き取り検査）。なお、重ね合わせ検査が実施されるウエハは、サンプリング領域１３ａにマクロ欠陥が分布していないウエハである。

ステップＳ１５の判断の結果、検査済みウエハの総数が所定枚数ｍより少ない場合（Ｓ１５がＮｏ）、重ね合わせ測定装置１３は、ステップＳ１６を経て、ステップＳ１１へ戻る。そして今度は、カセット１６の上から２段目に格納されているウエハ１４(２)を２回目の処理対象に指定し、上記と同様の処理（ステップＳ１１〜Ｓ１５）を行う。

ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理は、ステップＳ１５の判断の結果、検査済みウエハの総数が所定枚数ｍに達するまで（Ｓ１５がＹｅｓ）、処理対象のウエハを変更しながら繰り返し行われる。そして、検査済みウエハの総数が所定枚数ｍに達すると、そのカセット１６に対する重ね合わせ検査を終了する。

このようにして重ね合わせ測定工程が終了すると、次に、上記のマクロ検査および重ね合わせ検査の結果に基づいて、カセット１６単位で良否判定がなされる。そして、例えば正常だと判定されたカセット１６は次工程（加工工程）へ送られ、不良と判定されたカセット１６は再生工程へ送られ、再生不可能なカセット１６は廃棄される。

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(ｊ)の分布領域において、重ね合わせ測定装置１３による検査を実施しない。つまり、マクロ欠陥１４ａ(ｊ)の分布領域を避けて、重ね合わせ測定装置１３による検査を実施できる。

このため、常に、ウエハ１４(ｊ)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(ｊ)）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も正確に検出でき、信頼性が向上する。

さらに、カセット１６の重ね合わせ検査に適した検査領域（サンプリング領域１３ａ）をウエハ単位で取捨選択し、マクロ欠陥１４ａ(ｊ)の分布領域で重ね合わせ検査を実施してしまうといった無駄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。

なお、上記した第１実施形態では、自動マクロ検査装置１１がマクロ欠陥１４ａ(ｊ)の分布情報に関わるマクロ欠陥マップ１５(ｊ)を出力し、重ね合わせ測定装置１３が重ね合わせ検査を実施する前にマクロ欠陥マップ(ｊ)を参照する例で説明したが、本発明はこの例に限定されない。

例えば、マクロ欠陥１４(ｊ)の“有無情報”を自動マクロ検査装置１１が出力し、この“有無情報”を検査データ記憶装置１２に記憶させ、重ね合わせ測定装置１３が重ね合わせ検査を実施する前に“有無情報”を参照するようにしても構わない。この場合の重ね合わせ測定装置１３は、図４のステップＳ１４を省略した手順で動作する。したがって、カセット１６内のウエハ１４(１)〜１４(ｎ)のうち、マクロ欠陥１４(ｊ)の無いウエハ１４(ｊ)のみで、重ね合わせ検査が実施される。

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欠陥を検出可能な検査装置であれば、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。
(第２実施形態)
第２実施形態の基板検査システム３０は、図５に示すように、上記の自動マクロ検査装置１１に代えて自動マクロ検査装置３１（第１の検査装置）を設け、上記の重ね合わせ測定装置１３に代えて線幅測定装置３３（第２の検査装置）を設けたものであり、カセット１６内のウエハ１４(１)〜１４(ｎ)に対してマクロ検査と線幅検査とを順に実施する。線幅検査は、狭い領域を対象とした検査である。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。

自動マクロ検査装置３１は、上記の自動マクロ検査装置１１と同様にウエハ１４(ｊ)（図６）のマクロ欠陥１４ｂ(ｊ)〜１４ｄ(ｊ)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(ｊ)〜１４ｄ(ｊ)の分類も併せて自動的に行う。

例えば、ウエハ１４(ｊ)の表面に付着した異物(マクロ欠陥１４ｂ(ｊ))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(ｊ))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(ｊ))は、ショット単位で明るくなったり暗くなったりする。

このように、ウエハ１４(ｊ)のマクロ欠陥１４ｂ(ｊ)〜１４ｄ(ｊ)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(ｊ)〜１４ｄ(ｊ)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、ウエハ１４(ｊ)から検出したマクロ欠陥１４ｂ(ｊ)〜１４ｄ(ｊ)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(ｊ)を生成し、このマクロ欠陥マップ３５(ｊ)を自動的に出力する。マクロ欠陥マップ３５(ｊ)には、検出されたマクロ欠陥１４ｂ(ｊ)〜１４ｄ(ｊ)のウエハ１４(ｊ)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。

なお、マクロ欠陥１４ｂ(ｊ)〜１４ｄ(ｊ)の検出や分類およびマクロ欠陥マップ３５(ｊ)の生成は、自動マクロ検査装置３１に搬送されてきたカセット１６内の全てのウエハ１４(１)〜１４(ｎ)それぞれについて順に行われる（全数検査）。

そして、得られたマクロ欠陥マップ３５(１)〜３５(ｎ)は、ウエハ１４(１)〜１４(ｎ)が格納されているカセット１６の番号およびカセット１６内での段の番号と共に出力され、不図示の通信手段を介して検査データ記憶装置１２に取り込まれる。検査データ記憶装置１２内では、マクロ欠陥マップ３５(１)〜３５(ｎ)のそれぞれに適切なＩＤ番号が付けられる。

一方、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(１)〜１４(ｎ)は、カセット１６に格納された状態で線幅測定装置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(１)〜１４(ｎ)に対する線幅検査が実施される。

線幅測定装置３３は、カセット１６に格納されたウエハ１４(１)〜１４(ｎ)のうち線幅検査に適したウエハ１４(ｊ)を後述の方法によって選別した後、そのウエハ１４(ｊ)のごく狭い領域を照明すると共に、ウエハ１４(ｊ)から発生する反射光などに基づいてウエハ１４(ｊ)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(ｊ)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。線幅測定装置３３の検査精度は、１００ｎｍ〜１０ｎｍ以下である。線幅測定装置３３による検査面積率は１０^-8％程度である。

線幅測定装置３３によって検出される欠陥の種類（レジストパターンの線幅の異常）は、肉眼では見ることのできない微視的なものである。また、この欠陥の種類（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３１によって検出されるマクロ欠陥１４ｂ(ｊ)〜１４ｄ(ｊ)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(ｊ))と関連が深い。つまり、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄ(ｊ)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。

このため、線幅測定装置３３は、図７の処理（ステップＳ３０〜Ｓ３６）を順に実行し、カセット１６内のウエハ１４(１)〜１４(ｎ)のうち線幅検査に適したウエハ１４(ｊ)を選別した後で、ウエハ１４(ｊ)に対する線幅検査を実施する。図７のステップＳ３０〜Ｓ３２,Ｓ３５,Ｓ３６は、上述した図４のステップＳ１０〜Ｓ１２,Ｓ１５,Ｓ１６と同様であるため、詳細な説明を省略する。

線幅測定装置３３は、検査データ記憶装置１２からウエハ欠陥マップ３５(ｉ)を取り込み（Ｓ３１）、マクロ欠陥１４ｂ(ｉ)〜１４ｄ(ｉ)があるかないかを判断し（Ｓ３２）、「ある」場合（Ｓ３２がＹｅｓ）にはステップＳ３３に進み、それらの種類が露光時のデフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄ(ｉ)であるか否かを判断する。

この判断の結果、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄ(ｉ)を含む場合（Ｓ３３がＹｅｓ）は、ステップＳ３４に進み、ウエハ欠陥マップ３５(ｉ)に対応するウエハ１４(ｉ)をカセット１６から取り出し、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄ(ｉ)の分布領域（図６参照）で線幅検査を実施する。

一方、ウエハ１４(ｉ)にマクロ欠陥(１４ｂ〜１４ｄ)が存在しない場合（Ｓ３２がＮｏ）、または、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄ(ｉ)が存在しない場合（Ｓ３３がＮｏ）に、線幅測定装置３３は、ステップＳ３４の処理を実行せず（つまりウエハ１４(ｉ)に対する線幅検査を実施せず）、次のステップＳ３５に進む。

ステップＳ３５では、線幅検査が実施されたウエハ（つまりステップＳ３４の処理を経たウエハ）の総数が、所定枚数ｋに達したか否かを判断する（ｋ＜ｎ）。カセット１６内に格納されているウエハはｎ枚だが、このうち線幅検査を実施すべき枚数ｋは全数ｎより少ない（抜き取り検査）。なお、線幅検査を実施すべきウエハは、ウエハ欠陥マップ３５(ｉ)を参照して決定される。

ステップＳ３１〜Ｓ３６の処理は、ステップＳ３５の判断の結果、検査済みウエハの総数が所定枚数ｋに達するまで（Ｓ３５がＹｅｓ）、処理対象のウエハを変更しながら繰り返し行われる。そして、検査済みウエハの総数が所定枚数ｋに達すると、そのカセット１６に対する線幅検査を終了する。

このようにして線幅測定工程が終了すると、次に、上記のマクロ検査および線幅検査の結果に基づいて、カセット１６単位で良否判定がなされる。そして、例えば正常だと判定されたカセット１６は次工程（加工工程）へ送られ、不良と判定されたカセット１６は再生工程へ送られ、再生不可能なカセット１６は廃棄される。

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３１で検出されたマクロ欠陥の種類を参照し、線幅検査を実施すべきウエハを決定する。具体的には、線幅測定装置３３で検出可能な欠陥の種類（レジストパターンの線幅の異常）と関連の度合いが深いマクロ欠陥（例えば露光時のデフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄ）を有するウエハが、線幅検査を実施すべきウエハとして決定される。

このため、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄが検出されたショット領域で効率良く線幅検査を実施することができる。また、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。さらに、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。

なお、デフォーカスによるマクロ欠陥１４ｄが検出されたショット領域での線幅検査に加えて、予め用意された複数のサンプリング領域１３ａ（図３(ａ)）での線幅検査を実施しても構わない。ただし、線幅測定装置３３によって検出可能な欠陥（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)がサンプリング領域１３ａに存在する場合は、そのサンプリング領域１３ａでの線幅検査を実施しないようにすることが好ましい。これにより線幅検査を効率良く実施することができる。

また、線幅測定装置３３による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。

さらに、上記した第２実施形態では、線幅測定装置３３を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３１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欠陥を検出可能な検査装置であれば、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。

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、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。

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、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。

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、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。

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３１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、欠陥種別に応じた線幅検査,断面形状検査,膜厚検査,異物検査を効率良く実施することが可能となる。

また、第１実施形態で説明した重ね合わせ測定装置１３と、第２実施形態で説明した線幅測定装置３３や断面形状測定装置などを組み合わせて用いることもできる。その他、顕微鏡装置や、パターン欠陥を検査するパターン欠陥検査装置、基板の平面形状の測定を行う平坦度測定装置を組み合わせてもよい。顕微鏡装置には、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を用いることができる。

このようにして複数の検査装置(１３,３３,…)を組み合わせた基板検査システムでは、自動マクロ検査装置により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）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を複数の検査装置(１３,３３,…)で共有するため、各種検査を効率良く実施することができる。

さらに、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。

１０，３０ 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 重ね合わせ測定装置
１３ａ サンプリング領域
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

Claims (12)

1. 複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の有無情報を出力する第１の検査装置と、
   前記第１の検査装置から出力された前記欠陥の有無情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶装置と、
   前記被検査基板の前記マクロ検査の検査範囲よりも狭い所定の部分に対して前記マクロ検査よりも精密であり微視的な検査を実施する第２の検査装置とを備え、
   前記第２の検査装置は、前記記憶装置に記憶された前記欠陥の有無情報を参照して、前記複数の被検査基板のうち、前記欠陥の無い被検査基板で、前記検査を実施し、前記欠陥のある被検査基板では、前記検査を実施しない
   ことを特徴とする基板検査システム。
2. 複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の分布情報を出力する第１の検査装置と、
   前記第１の検査装置から出力された前記欠陥の分布情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶装置と、
   前記被検査基板の前記マクロ検査の検査範囲よりも狭い所定の部分に対して前記マクロ検査よりも精密であり微視的な検査を実施する第２の検査装置とを備え、
   前記第２の検査装置は、前記記憶装置に記憶された前記欠陥の分布情報と予め記憶された前記所定の部分の位置情報とを比較し、前記複数の被検査基板のうち、前記所定の部分に前記欠陥が１つも無い被検査基板で、前記検査を実施し、前記所定の部分に前記欠陥が１つでもある被検査基板では、前記検査を実施しない
   ことを特徴とする基板検査システム。
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、
   前記第２の検査装置は、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、前記検査を実施する
   ことを特徴とする基板検査システム。
4. 複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を出力する第１の検査装置と、
   前記第１の検査装置から出力された前記欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶装置と、
   前記被検査基板の所定の部分に対する検査を実施する第２の検査装置とを備え、
   前記第２の検査装置は、前記記憶装置に記憶された前記欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を参照して、前記複数の被検査基板のうち、前記検査を実施すべき被検査基板を決定する
   ことを特徴とする基板検査システム。
5. 請求項４に記載の基板検査システムにおいて、
   前記第２の検査装置は、前記分類情報に含まれている前記欠陥の種類と当該第２の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、前記検査を実施すべき被検査基板を決定する
   ことを特徴とする基板検査システム。
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、
   前記第２の検査装置は、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、前記検査を実施する
   ことを特徴とする基板検査システム。
7. 複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の有無情報を出力する第１の検査工程と、
   前記第１の検査工程で出力された前記欠陥の有無情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶工程と、
   前記被検査基板の前記マクロ検査の検査範囲よりも狭い所定の部分に対して前記マクロ検査よりも精密であり微視的な検査を実施する第２の検査工程とを備え、
   前記第２の検査工程では、前記記憶工程で記憶された前記欠陥の有無情報を参照して、前記複数の被検査基板のうち、前記欠陥の無い被検査基板で、前記検査を実施し、前記欠陥のある被検査基板では、前記検査を実施しない
   ことを特徴とする基板検査方法。
8. 複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の分布情報を出力する第１の検査工程と、
   前記第１の検査工程で出力された前記欠陥の分布情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶工程と、
   前記被検査基板の前記マクロ検査の検査範囲よりも狭い所定の部分に対して前記マクロ検査よりも精密であり微視的な検査を実施する第２の検査工程とを備え、
   前記第２の検査工程では、前記記憶工程で記憶された前記欠陥の分布情報と予め記憶された前記所定の部分の位置情報とを比較し、前記複数の被検査基板のうち、前記所定の部分に前記欠陥が１つも無い被検査基板で、前記検査を実施し、前記所定の部分に前記欠陥が１つでもある被検査基板では、前記検査を実施しない
   ことを特徴とする基板検査方法。
9. 請求項７または請求項８に記載の基板検査方法において、
   前記第２の検査工程では、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、前記検査を実施する
   ことを特徴とする基板検査方法。
10. 複数の被検査基板それぞれに対するマクロ検査を実施して、それぞれの前記被検査基板の欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を出力する第１の検査工程と、
    前記第１の検査工程で出力された前記欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を前記被検査基板ごとに記憶する記憶工程と、
    前記被検査基板の所定の部分に対する検査を実施する第２の検査工程とを備え、
    前記第２の検査工程では、前記記憶工程で記憶された前記欠陥の分布情報および欠陥の種類に関する分類情報を参照して、前記複数の被検査基板のうち、前記検査を実施すべき被検査基板を決定する
    ことを特徴とする基板検査方法。
11. 請求項１０に記載の基板検査方法において、
    前記第２の検査工程では、前記分類情報に含まれている前記欠陥の種類と当該第２の検査工程で検出可能な欠陥の種類との関連の度合いに応じて、前記検査を実施すべき被検査基板を決定する
    ことを特徴とする基板検査方法。
12. 請求項１０または請求項１１に記載の基板検査方法において、
    前記第２の検査工程では、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、前記検査を実施する
    ことを特徴とする基板検査方法。
    

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