CN102884609A - 检查装置及检查方法 - Google Patents

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Abstract

检查装置(1)具备：载台(5)，支撑被曝光装置曝光而于表面形成有既定图案的晶圆(10)；照明系(20)，对支撑于载台(5)的晶圆(10)的表面照射照明光；摄影装置(35)，检测来自被照射照明光的晶圆(10)的表面的光；以及影像处理部(40)，利用在某曝光装置设定的作为基准的聚焦条件或作为基准的曝光量，从被摄影装置(35)检测的来自被不同曝光装置(60)曝光的晶圆(10)表面的光的资讯，进行与该不同曝光装置(60)相关的聚焦条件或曝光量的调整值的算出。

Description

检查装置及检查方法
技术领域
本发明有关于检查被曝光装置曝光的半导体基板的检查装置及检查方法。
背景技术
作为求出曝光装置的最佳聚焦条件及曝光量(dose)的方法，已知使用借由曝光装置使聚焦或曝光量在每一照射变化而曝光的晶圆(以下称为FEM晶圆)的方法(例如参照专利文献1)。此方法，例如在将线图案投影曝光至FEM晶圆的表面时，以电子显微镜(CD-SEM)测定依照聚焦的变化而图案形状(线宽)变化之处，求出显示相对于聚焦变化(横轴)的线宽变化(纵轴)的图表(以下称为线宽基准聚焦曲线)。此处，将线宽为最大的聚焦值定义为最佳聚焦，求出在线宽基准聚焦曲线中线宽为最大的聚焦值。具体而言，在相同曝光量测定多次分别与聚焦的变化对应的线宽，使用多次测定的线宽的平均值求出线宽基准聚焦曲线，将在此线宽基准聚焦曲线中线宽为最大的聚焦值求出作为曝光装置的最佳聚焦(bestfocus)条件。
又，以电子显微镜(CD-SEM)测定依照曝光量的变化而图案形状(线宽)变化之处，求出显示相对于曝光量变化(横轴)的线宽变化(纵轴)的图表(以下称为线宽基准曝光量曲线)。接着，将在线宽基准曝光量曲线中得到设计值的线宽的曝光量求出作为曝光装置的最佳曝光量(best dose)条件。
先行技术文献
专利文献1：日本特开2007-304054号公报
发明内容
发明所欲解决的技术问题
然而，求出曝光装置的最佳聚焦条件及曝光量(dose)的作业，需就各不同制品、各不同步骤、以及各曝光装置的台数分别进行，公知的方法需要花费庞大劳力与时间。
本发明鉴于此种问题而为，其目的在提供一种能在短时间精度良好地设定聚焦条件或曝光量的装置及方法。
用以解决技术问题的手段
为达成上述目的，本发明的检查装置，具备：照明部，能以照明光照明借由曝光形成的图案；检测部，检测来自前述被照明的图案的反射光；以及运算部，比较第1变化情况与第2变化情况，算出前述第1变化情况与前述第2变化情况的偏差，该第1变化情况是以多个第1曝光条件形成的图案的检测结果相对于前述第1曝光条件的变化情况，该第2变化情况，是照明以在与前述第1曝光条件的范围至少一部分重复的范围内间隔为已知的多个第2曝光条件形成的图案、来自该图案的反射光的检测结果相对于前述第2曝光条件的变化情况。
上述检查装置较佳为，前述曝光条件是聚焦及曝光量的至少一方。
上述检查装置较佳为，进一步具备储存前述第1变化情况的储存部；根据储存于前述储存部的前述第1变化情况进行前述偏差的算出。
上述检查装置较佳为，利用前述第1变化情况与前述第2变化情况的图案匹配进行前述比较。
上述检查装置较佳为，前述第1曝光条件，是根据能测定图案形状的测定装置的测定结果来决定。
上述检查装置较佳为，照明借由根据前述算出的偏差而调整后的曝光装置以前述第1曝光条件形成的图案，以求出前述第1变化情况。
上述检查装置较佳为，前述检测部，检测以一次曝光形成的图案内的多个部分的前述反射光。
上述检查装置较佳为，前述照明部是以大致平行的光束即前述照明光一次照明形成有前述图案的前述基板的表面整体；前述检测部，是一次检测来自被照射前述照明光的前述基板的表面整体的光。
上述检查装置较佳为，前述检测部，检测被照射前述照明光而在前述基板的前述图案产生的绕射光。
上述检查装置较佳为，前述照明部，将大致直线偏光作为前述照明光照射于前述基板的表面；前述检测部，检测与在前述基板反射的大致直线偏光的振动方向大致正交的振动方向的偏光成分。
上述检查装置较佳为，将根据前述算出的偏差的资讯以能输入曝光装置的方式输出。
上述检查装置较佳为，其具备测定使前述图案曝光前的抗蚀膜的膜厚的膜厚测定部；前述运算部，根据在前述膜厚测定部分别测定的前述膜厚进行前述比较的修正。
上述检查装置较佳为，前述膜厚测定部根据来自以前述照明部照明的前述抗蚀膜的正反射光测定膜厚。
上述检查装置较佳为，前述膜厚测定部根据来自以多个波长的光分别照明的前述抗蚀膜的正反射光测定膜厚。
另一方面，本发明的检查方法，包括：准备第1变化情况，该第1变化情况是从以多个第1曝光条件形成的图案得到的反射光相对于前述第1曝光条件的变化情况；照明以在与前述第1曝光条件的范围至少一部分重复的范围内间隔为已知的多个第2曝光条件形成的图案；检测来自前述被照明的图案的反射光；求出前述检测的结果相对于前述第2曝光条件的变化情况即第2变化情况；求出前述第1变化情况与前述第2变化情况的偏差。
上述检查方法较佳为，前述曝光条件为聚焦及曝光量的至少一方。
上述检查方法较佳为，其利用前述第1变化情况与前述第2变化情况的图案匹配求出前述偏差。
上述检查方法较佳为，以一次曝光形成的图案内的多个部分进行前述检测。
上述检查方法较佳为，将根据前述偏差的资讯输出至以前述第2曝光条件形成图案后的曝光装置。
上述检查方法较佳为，以使前述图案曝光前的抗蚀膜的膜厚修正所求出的偏差。
上述检查方法较佳为，根据来自被照明的前述抗蚀膜的正反射光求出膜厚。
上述检查方法较佳为，以多个波长的光分别照明前述抗蚀膜，根据来自前述抗蚀膜的正反射光求出膜厚。
发明的效果
根据本发明，能在短时间精度良好地设定聚焦条件或曝光量。
附图说明
图1为显示表面检查装置的整体构成的图。
图2为显示于表面检查装置的光路上插入偏光滤光器的状态的图。
图3为半导体晶圆表面的外观图。
图4为用以说明重复图案的凹凸构造的立体图。
图5为用以说明直线偏光的入射面与重复图案的重复方向的倾斜状态的图。
图6为显示针对多个曝光装置进行对相同步骤的设定的方法的流程图。
图7为显示求出多个曝光装置中的聚焦及曝光量的变动状态的方法的流程图。
图8为显示FEM晶圆一实施例的图。
图9为显示比较借由不同曝光装置以相同条件曝光的晶圆的图。
图10为显示基准聚焦曲线与样本聚焦曲线的一实施例的图。
图11为显示使基准聚焦曲线拟合于样本聚焦曲线的状态的图。
图12为显示膜厚算出部的方块图。
图13为显示膜厚与各波长的反射率的对应关系的图。
图14为表示拟合计算处理的流程图。
主要元件标号说明：
1     表面检查装置
5     载台
10    晶圆(10aFEM晶圆)
20    照明系
30    受光系
35    摄影装置(检测部)
40    影像处理部
41    储存部
50    膜厚算出部
60    曝光装置
具体实施方式
为令本发明的发明目的、技术手段及技术效果有更完整及清楚的揭露，以下进行详细说明，并请一并参阅附图及部件标号。
本实施形态的表面检查装置显示于图1，以此装置检查作为基板的半导体晶圆10(以下，称晶圆10)的表面。本实施形态的表面检查装置1，如图1所示，具备支承大致圆盘形的晶圆10的载台5，以未图示的搬送装置搬送来的晶圆10被装载于载台5上并以真空吸附方式加以固定保持。载台5以晶圆10的旋转对称轴(载台5的中心轴)为旋转轴将晶圆10支承为能旋转(在晶圆10表面内的旋转)状态。又，载台5能以沿晶圆10表面的轴(入射光的光轴与反射光的光轴所构成的与平面大致垂直的轴)为中心使晶圆10倾斜(倾动)，而能调整照明光的入射角。
表面检查装置1，另具备使照明光成为平行光照射于被支承在载台5的晶圆10表面的照明系20、用以将受到照明光照射时来自晶圆10的反射光及绕射光等加以集光的受光系30、接收以受光系30集光的光以检测晶圆10表面的像的摄影装置35、影像处理部40及储存部41、以及膜厚算出部50。照明系20具有射出照明光的照明单元21、将从照明单元21射出的照明光反射向晶圆10表面的照明侧凹面镜25。照明单元21具有金属卤素灯及水银灯等光源部22、从来自光源部22的光中抽出具既定波长的光并调节强度的调光部23、将来自调光部23的光作为照明光导向照明侧凹面镜25的导光光纤24。
又，来自光源部22的光通过调光部23，具有既定波长(例如248nm的波长)的照明光从导光光纤24往照明侧凹面镜25射出，从导光光纤24射出向照明侧凹面镜25的照明光由于导光光纤24的射出部配置在照明侧凹面镜25的焦点面，因此借由照明侧凹面镜25成为平行光束照射于被保持在载台5的晶圆10的表面。又，对晶圆10的照明光入射角与出射角的关系，可借由使载台5绕前述倾斜轴倾斜(倾动)以使晶圆10的装载角度变化来加以调整。
又，导光光纤24与照明侧凹面镜25之间以可插入或拔出于光路上的方式设有照明侧偏光滤光器26，如图1所示，在将照明侧偏光滤光器26从光路上拔去的状态下进行利用绕射光的检查(以下为方便起见，称绕射检查)，如图2所示，在照明侧偏光滤光器26插入光路上的状态下进行利用偏光(构造性复折射形成的偏光状态的变化)的检查(以下为方便起见，称PER检查)(关于照明侧偏光滤光器26的详情留待后述)。
来自晶圆10表面的出射光(绕射光或反射光)被受光系30加以集光。受光系30以对向于载台5配设的受光侧凹面镜31为主体构成，以受光侧凹面镜31集光的出射光(绕射光或反射光)到达摄影装置35的摄影面上，成像出晶圆10的像。
又，于受光侧凹面镜31与摄影装置35之间以能插入或拔出于光路上的方式设有受光侧偏光滤光器32，如图1所示，在将受光侧偏光滤光器32从光路上拔去的状态下进行绕射检查，如图2所示，在将受光侧偏光滤光器32插入光路上的状态下进行PER检查(关于受光侧偏光滤光器32的详情留待后述)。
摄影装置35将形成在摄影面上的晶圆10表面的像加以光电转换而生成影像信号(数码影像资料)，将影像信号送至影像处理部40。影像处理部40根据从摄影装置35输入的晶圆10的影像信号生成晶圆10的数码影像。于影像处理部40的内部记忆体(未图示)中，预先储存有良品晶圆的影像资料，影像处理部40生成晶圆10的影像(数码影像)后，将晶圆10的影像资料与良品晶圆的影像资料加以比较，以检查晶圆10表面是否有缺陷(异常)。接着，影像处理部40的检查结果及此时的晶圆10的影像以未图示的影像显示装置输出显示。又，影像处理部40能利用与储存于储存部41的曝光装置60相关的资料设定曝光装置60的聚焦条件或曝光量(dose)(详情后述)。
此外，晶圆10以曝光装置60对最上层的抗蚀膜投影曝光出既定光罩图案，以显影装置(未图示)进行显影后，使用未图示的搬送装置将其从未图示的晶圆匣或从显影装置搬送至载台5上。且在此时，晶圆10在以晶圆10的图案或外缘部(缺口或定向平面等)为基准进行了对准的状态下，搬送至载台5上。此外，于晶圆10表面，如图3所示，纵横(于图3中的XY方向)排列有多个晶片区域11，于各晶片区域11中，作为半导体图案形成有线(line)图案或窗(hole)图案等的重复图案12。又，曝光装置60虽详细图示在附图中省略，但其透过缆线等与本实施形态的表面检查装置1电性连接。
膜厚算出部50从借由影像处理部40生成的晶圆10的影像资料求出抗蚀膜或硅氧化膜等薄膜的膜厚(详情后述)。于膜厚算出部50如图12所示电性连接测定条件保存部48或反射率资料算出部49。于测定条件保存部48储存有包含对晶圆10的照明光的入射角或从照明单元21射出的照明光的分光强度(各波长的强度)、以及摄影装置35的分光感度(各波长的感度)的测定条件资讯与关于晶圆10的基材(例如Si)及薄膜的各波长的复折射率(complex refractive index)。
关于晶圆10的基材的各波长的复折射率及关于构成形成于此晶圆10的基材上的单层薄膜的物质的各波长的复折射率，能借由例如利用了椭圆对称的折射率测量装置等对晶圆10的至少一个基准点(例如晶圆10的中心位置)进行测定，来预先予以特定。接着，能根据与以上述方式特定的各波长相关的复折射率与照明光对晶圆10的入射角，借由反射率资料算出部49，于以图1所示的照明系20的照明实现的角度条件中于晶圆10的基材上形成有各种膜厚的薄膜时，算出包含来自薄膜表面及背面的反射光的干涉的反射率。
例如，能于与上述的角度条件对应的薄膜干涉式代入晶圆10的基材(例如Si)与单层膜的材质(例如SiO2)的复折射率，针对膜厚为1070nm～1370nm的范围例如以10nm刻度使膜厚变化，记算将照明光设为h线(波长405nm)、g线(波长436nm)、以及e线(波长546nm)等时的反射率，并将计算结果保存于膜厚算出部50的反射率表51。例如，图13分别以粗实线、粗虚线、以及细的一点链线，显示针对波长分别为405nm、436nm、以及546nm的照明光计算来自以横轴显示的膜厚的二氧化硅薄膜的反射率后所得的反射率曲线。
再者，例如亦能借由另外准备的膜厚测定机等测定在上述至少一个基准点的薄膜的几何膜厚，将此等测定结果保存于膜厚资料保存部56，并用于基于反射率的膜厚测量的修正。
欲使用以上述方式构成的表面检查装置1进行晶圆10表面的绕射检查时，首先，如图1所示，从光路上拔去照明侧偏光滤光器26及受光侧偏光滤光器32，以未图示的搬送装置将晶圆10搬送至载台5上。于搬送途中已使用未图示的对准机构取得形成在晶圆10表面的图案的位置资讯(缺口、定向平面或对准标记等)，可将晶圆10以既定方向装载于载台5上的既定位置。
其次，旋转载台5以使在晶圆10表面上的照明方向与图案的反复方向一致的方式(若为线图案的情形时，与线正交)，并设图案的间距为P、照射于晶圆10表面的照明光的波长为λ、照明光的入射角为θ1、n次绕射光的出射角为θ2时，根据惠更斯原理(Huygens’principle)，以满足下述式1的方式进行设定(使载台5倾斜)。
[式1]
P＝n×λ/{sin(θ1)-sin(θ2)}……………………………………………(1)
其次，以照明系20将照明光照射于晶圆10表面。以此种条件将照明光照射于晶圆10表面时，来自照明单元21的光源部22的光通过调光部23，具有既定波长(例如248nm的波长或水银的亮线频谱)的既定强度的照明光从导光光纤24往照明侧凹面镜25射出，被照明侧凹面镜25反射的照明光成为平行光束照射于晶圆10表面。于晶圆10表面绕射的绕射光被受光侧凹面镜31集光后到达摄影装置35的摄影面上，成像出晶圆10的像(绕射像)。
摄影装置35将形成在摄影面上的晶圆10表面的像予以光电转换生成影像信号，将影像信号输出至影像处理部40。影像处理部40根据从摄影装置35输入的晶圆10的影像信号，生成晶圆10的数码影像。又，影像处理部40在生成晶圆10的影像(数码影像)后，比较晶圆10的影像资料与良品晶圆的影像资料，检查晶圆10表面有无缺陷(异常)。接着，影像处理部40的检查结果及此时的晶圆10的影像以未图示的影像显示装置输出显示。
又，以多个曝光装置将相同图案曝光、制作的情形，当在各曝光装置中曝光量(dose)或聚焦条件从最佳状态变动时，由于借由各曝光装置曝光、制作的图案的形状变化的方式亦具有相同倾向，因此影像处理部40在针对多个曝光装置60进行对相同图案的设定时，能利用在第一台曝光装置60设定的聚焦条件及曝光量(dose)的资料，针对第二台以后的曝光装置60进行聚焦条件及曝光量的设定。此处，参照图6所示的流程图说明针对多个曝光装置60进行对相同步骤的设定的方法。首先，如图8所示，作成分别以预先设定的值在每一曝光照射使曝光装置60的聚焦与曝光量阶段性变化而形成有重复图案(本实施形态中为线图案)的晶圆(以下称FEM晶圆10a)(步骤S101)。此时，在每一曝光照射使聚焦与曝光量矩阵状变化并曝光显影。此外，图8中的中央粗框为基准照射(例如，以设计上最佳聚焦条件及曝光量曝光的照射)，以阴影线表示相对基准照射的各照射的聚焦条件及曝光量的变动。
作成FEM晶圆10a后，对第一台曝光装置60进行设定时(在步骤S102为YES时)，使用电子显微镜(CD-SEM)在每一曝光照射各五处、针对所有照射测定借由第一台曝光装置60而形成于FEM晶圆10a表面的线图案的线宽(步骤S103)。此外，线宽的测定处最好选择图案的形状(线宽)对应聚焦及曝光量的变化而变化之处。又，亦可视必要，选择仅对聚焦变化有反应而图案形状(线宽)变化之处，亦可选择仅对曝光量变化有反应而图案形状(线宽)变化之处。
在使用电子显微镜(CD-SEM)测定线图案的线宽后，针对曝光照射内的五处测定处，以人工作业求出显示相对于聚焦变化(横轴)的线宽变化(纵轴)的图表(线宽基准聚焦曲线)(步骤S104)。此时，在相同曝光量(较佳为最佳曝光量)分别测定与聚焦变化对应的线宽(或粗糙度)以求出线宽基准聚焦曲线。此外，在使用设有多个聚焦与曝光量相同的照射的晶圆的情形，针对聚焦与曝光量相同的多个照射多次测定线宽(或粗糙度)，使用多次测定的线宽(或粗糙度)的平均值求出线宽基准聚焦曲线。又，求出线宽基准聚焦曲线后，将线宽为最大(粗糙度的情形则为最小)的聚焦值定义为最佳聚焦，求出线宽基准聚焦曲线中线宽为最大的聚焦值作为曝光装置60的最佳聚焦条件(best focus)。藉此，能针对第一台曝光装置60设定在曝光照射的五处的最佳聚焦条件。此外，线宽基准聚焦曲线亦可从电子显微镜(CD-SEM)对未图示的电脑发送资料，借由最小平方法等求出图表及最佳聚焦条件。
又，在使用电子显微镜(CD-SEM)测定线图案的线宽后，针对曝光照射内的五处测定处，以人工作业求出显示相对于曝光量变化(横轴)的线宽变化(纵轴)的图表(线宽基准聚焦曲线)。此时，在相同聚焦(较佳为最佳聚焦)分别测定与曝光量变化对应的线宽以求出线宽基准曝光量曲线。此外，在使用设有多个聚焦与曝光量相同的照射的晶圆的情形，针对聚焦与曝光量相同的多个照射多次测定线宽，使用多次测定的线宽的平均值求出线宽基准曝光量曲线。又，求出线宽基准曝光量曲线后，将线宽基准曝光量曲线中得到设计值的线宽的曝光量定义为曝光装置60的最佳曝光量(best dose)。藉此，能针对第一台曝光装置60设定在曝光照射的五处的最佳曝光量。以此方式求出的聚焦条件及曝光量例如以人工作业输入第一台曝光装置60。此外，与线宽基准聚焦曲线同样地，线宽基准曝光量曲线亦能从电子显微镜(CD-SEM)对未图示的电脑发送资料，借由最小平方法等求出图表及最佳曝光量。又，亦能使用通讯手段(缆线或无线)将最佳聚焦条件及最佳曝光量输入曝光装置60。
此外，在针对多个曝光装置60中第二台以后的曝光装置60进行设定的情形(在步骤S102为NO的情形)，使用本实施形态的表面检查装置1，拍摄借由第二台以后的曝光装置60而形成有线图案的FEM晶圆10a的表面整体(步骤S105)。此时，与绕射检查时同样地，将FEM晶圆10a搬送至载台5上，借由照明系20对FEM晶圆10a表面照射照明光，摄影装置35将FEM晶圆10a的绕射像加以光电转换而生成影像信号，将影像信号输出至影像处理部40。且在此时，针对FEM晶圆10a，利用已曝光的光罩图案的资讯或绕射条件搜寻(以正反射条件以外的角度范围使载台5倾斜，测绕射光的强度)求出绕射条件，以得到绕射光的方式进行与绕射检查的情形相同的设定。此处，所谓绕射条件搜寻，是指在正反射条件以外的角度范围使载台5的倾斜角度阶段性变化而在各倾斜角度取得影像，以求出影像变亮、亦即得到绕射光的倾斜角度的功能。此外，FEM晶圆10a的方位角(已曝光的图案相对照明光的照明方向的姿势)，配置成已曝光的图案的重复方向(在线图案的情形为与线正交的方向)与照明方向一致。
此外，针对第一台曝光装置60将聚焦条件及曝光量设定为最佳状态后，预先使用本实施形态的表面检查装置1，与绕射检查时同样地，拍摄借由设定为最佳状态的第一台曝光装置60而形成有线图案的FEM晶圆10a的表面整体。拍摄借由第一台曝光装置60而形成有线图案的FEM晶圆10a的表面整体后，表面检查装置1的影像处理部40针对曝光照射内的五处测定处的各处，求出一图表并储存于储存部41，该图表(以下称基准聚焦曲线)显示相对于在适当曝光量的聚焦的变化(横轴)的来自线图案的绕射光的辉度(信号强度)的变化(纵轴)。此外，此时针对在适当聚焦条件下不同的曝光量，分别测定与聚焦变化对应的来自线图案的绕射光的辉度(信号强度)，求出曝光量的变化与辉度变化的关系并储存于储存部41。
拍摄借由第二台以后的曝光装置60而形成有线图案的FEM晶圆10a的表面整体后，影像处理部40针对曝光照射内的五处各测定处，求出一图表，该图表(以下称样本聚焦曲线)显示相对于聚焦变化(横轴)的来自线图案的绕射光辉度(信号强度)的变化(纵轴)(步骤S106)。且在此时，在相同曝光量(最佳曝光量)分别多次测定与聚焦变化对应的来自线图案的绕射光辉度(信号强度)，使用多次测定的辉度(信号强度)的平均值求出样本聚焦曲线。
此外，借由同种的不同曝光装置60以相同设定分别作成FEM晶圆10a后，如以图9(a)与图9(b)比较所示，依装置不同形成于FEM晶圆10a表面的线图案产生形状差异(亦即于来自线图案的绕射光辉度(信号强度)产生差异)。在以本实施形态的表面检查装置1拍摄FEM晶圆10a的表面整体后，因同种的不同曝光装置60产生的线图案的差异，以与聚焦及曝光量变化对应的图案状态变化于纵横偏置(在图9(b)的情形，相对图9(a)往右方偏置)的形态表现。可知此差异相对于第一台曝光装置60的第二台以后的曝光装置60中的聚焦及曝光量的偏差，相反地，只要将此偏差修正并进行设定，即能利用在第一台曝光装置60中设定的聚焦及曝光量的资料针对第二台以后的曝光装置60设定适切的聚焦条件及曝光量。
因此，表面检查装置1的影像处理部40，借由比较储存于储存部41的基准聚焦曲线与样本聚焦曲线，针对第二台以后的曝光装置60设定最佳的聚焦条件及曝光量。此处，于图10显示基准聚焦曲线CV1与样本聚焦曲线CV2的一实施例。此外，作为基准聚焦曲线CV1及样本聚焦曲线CV2的近似曲线的式，能使用例如四次式。因同种的不同装置产生的基准聚焦曲线CV1与样本聚焦曲线CV2的差异，在横轴方向起因于聚焦的偏差，在纵轴方向起因于曝光量的偏差。其原因在于，虽曝光量变化则辉度(信号强度)会变化，但仅聚焦曲线移动于辉度方向，聚焦与辉度变化的倾向并不变。
此时，首先影像处理部40利用图案匹配的影像处理，如图11所示，使基准聚焦曲线CV1对样本聚焦曲线CV2拟合成关联性最佳。图案匹配的具体一例，是以既定函数(例如四次函数)使基准聚焦曲线CV1及样本聚焦曲线CV2近似，在固定使基准聚焦曲线CV1近似的函数的状态下使样本聚焦曲线CV2近似的函数移动于横轴方向，将两函数的纵轴方向的差的平方的总和为最小的位置决定为关联性最佳的位置。此外，图11中省略样本聚焦曲线CV2的近似曲线的图示。其次，影像处理部40分别求出已使基准聚焦曲线CV1对样本聚焦曲线CV2拟合时的横轴方向及纵轴方向的移动量。此时的横轴方向的移动量是相对于第一台曝光装置60的第二台以后的(作为对象的)曝光装置60的聚焦偏差，纵轴方向的移动量是起因于曝光量的偏差的辉度值。
因此，影像处理部40，是求出于第二台以后的曝光装置60中设定的聚焦条件加进了基准聚焦曲线CV1的横轴方向的移动量(聚焦偏差)的聚焦条件，作为第二台以后的(作为对象的)曝光装置60的最佳聚焦条件(best focus)。亦即，求出以与在第一台曝光装置60得到的基准聚焦曲线CV1大致一致的方式使样本聚焦曲线CV2移动时的横轴方向的移动量，作为第二台以后的曝光装置60的聚焦条件相对于最佳状态的偏差。同样地，影像处理部40，是求出于第一台曝光装置60中设定的曝光量加进了基准聚焦曲线CV1的纵轴方向的移动量(曝光量的偏差)的曝光量，作为第二台以后的(作为对象的)曝光装置60的最佳曝光量(best dose)。最好是预先求出曝光量的变化与辉度变化的关联性。
如此，由于使用本实施形态的表面检查装置1拍摄FEM晶圆10a，并借由影像处理部40自动求出第二台以后的曝光装置60的最佳聚焦条件及曝光量，因此无需使用电子显微镜(CD-SEM)测定线图案的线宽，能在短时间对第二台以后的曝光装置60设定在曝光照射内的五处的最佳聚焦条件及曝光量。以此方式求出的聚焦条件及曝光量，例如从影像处理部40输出至第二台以后的(作为对象的)曝光装置60。
此外，亦可制作多片FEM晶圆以求出各聚焦曲线。此情形下，各FEM晶圆的矩阵最好设定成会抵消聚焦条件(或曝光量)以外的条件造成的影响。
又，针对第二台以后的曝光装置60设定最佳的聚焦条件及曝光量时，若FEM晶圆10a的抗蚀膜的膜厚(显影后的图案高度)变动，则虽FEM晶圆10a的影像中的辉度(信号强度)的相对关系不变，但整体辉度(信号强度)会变化。亦即，若FEM晶圆10a的抗蚀膜的膜厚变动，则会导致基准聚焦曲线CV1及样本聚焦曲线CV2于纵轴方向(亦即起因于曝光量的偏差的辉度值)变动。
因此，最好在步骤S101中，借由曝光装置60进行曝光前，使用本实施形态的表面检查装置1先分别测定作为FEM晶圆10a的曝光前晶圆的抗蚀膜的膜厚(详情后述)，在步骤S106中，影像处理部40针对第二台以后的曝光装置60设定最佳的聚焦条件及曝光量时，使用从膜厚算出部50输入的作为对象的晶圆膜厚资料，进行聚焦条件及曝光量的修正。具体而言，依照相对于被第一台曝光装置60曝光的晶圆膜厚的被第二台以后的曝光装置60曝光的晶圆膜厚的变动，修正样本聚焦曲线CV2的辉度(横轴)。藉此，由于因膜厚变动产生的辉度(信号强度)变动被修正，因此能精度良好地设定最佳聚焦条件及曝光量。此外最好预先调查膜厚变动与辉度(信号强度)变动的关联性。
以上述方式设定最佳聚焦条件及曝光量后，借由设定成最佳聚焦条件及曝光量的曝光装置60作成形成有线图案(重复图案)的确认用晶圆(未图示)(步骤S107)。此时，针对所有曝光照射以最佳聚焦及最佳曝光量进行曝光、显影。
在作成确认用晶圆(未图示)后，使用电子显微镜(CD-SEM)测定形成于确认用晶圆(未图示)表面的线图案的线宽等，确认所设定的聚焦条件及曝光量是否为适切(步骤S108)。此外，线宽的测定处最好选择图案的形状(线宽)对应聚焦及曝光量的变化而变化之处。
在使用电子显微镜(CD-SEM)的确认结束后，针对所有曝光装置60未完成聚焦条件及曝光量的设定的情形(在步骤S109为N0的情形)，则返回步骤S101，针对所有曝光装置60的设定完成时(在步骤S109为YES的情形)，则结束聚焦条件及曝光量的设定。
进而，影像处理部40能利用储存于储存部41的基准聚焦曲线的资料定期地求出曝光装置60中的聚焦及曝光量的变动状态。因此，参照图7所示的流程图说明定期地测定曝光装置60中的聚焦及曝光量的变动状态的方法。首先，借由已以上述方式进行设定的曝光装置60作成FEM晶圆10a，使用本实施形态的表面检查装置1与绕射检查的情形同样地拍摄FEM晶圆10a的表面整体(步骤S201)。
拍摄借由已以上述方式进行设定的曝光装置60而形成有线图案的FEM晶圆10a的表面整体后，影像处理部40针对曝光照射内的五处各测定处，求出一图表，该图表(以下称条件聚焦曲线)显示相对于聚焦变化(横轴)的来自线图案的绕射光辉度(信号强度)的变化(纵轴)(步骤S202)。且在此时，在相同曝光量(最佳曝光量)分别多次测定与聚焦变化对应的来自线图案的绕射光辉度(信号强度)，使用多次测定的辉度(信号强度)的平均值求出条件聚焦曲线。
以上述方式进行聚焦条件及曝光量的设定后，借由各曝光装置60分别作成FEM晶圆10a时，通常应该不会因装置不同而于形成于FEM晶圆10a表面的线图案产生差异。然而，当曝光装置60的条件因某些原因变化时，该曝光装置60中的聚焦条件及曝光量变动，形成于FEM晶圆10a表面的线图案的状态亦变化。在以本实施形态的表面检查装置1拍摄FEM晶圆10a的表面整体后，当曝光装置60的条件因某些原因变化时，以与聚焦及曝光量变化对应的图案状态变化于纵横偏置的形态表现。因此，只要利用先前设定中使用的基准聚焦曲线求出聚焦条件及曝光量的偏差，则能求出曝光装置60中的聚焦条件及曝光量的变动状态。
因此，影像处理部40，借由比较储存于储存部41的基准聚焦曲线与条件聚焦曲线，求出曝光装置60中的聚焦条件及曝光量的变动状态。此外，详细图示虽省略，但作为条件聚焦曲线的近似曲线的式，能使用例如四次式。在基准聚焦曲线与条件聚焦曲线产生差异时，在横轴方向是起因于聚焦的偏差，在纵轴方向是起因于曝光量的偏差。
此时，首先影像处理部40利用图案匹配的影像处理，使基准聚焦曲线对条件聚焦曲线拟合成关联性最佳。其次，影像处理部40分别求出已使基准聚焦曲线对条件聚焦曲线拟合时的横轴方向及纵轴方向的移动量。此时的横轴方向的移动量与条件变化对应的曝光装置60的聚焦偏差，纵轴方向的移动量起因于曝光量的偏差的辉度值。
因此，影像处理部40从基准聚焦曲线的横轴方向的移动量求出聚焦变动量，从基准聚焦曲线的纵轴方向的移动量求出曝光量变动量，如此，由于使用本实施形态的表面检查装置1拍摄FEM晶圆10a，并借由影像处理部40自动求出曝光装置60的聚焦及曝光量的变动状态，因此无需使用电子显微镜(CD-SEM)测定线图案的线宽等，能在短时间对多个曝光装置60的聚焦及曝光量的变动状态。又，由于第二次以后能使用在第一次求出的基准聚焦曲线CV1，因此无需使用电子显微镜(CD-SEM)测定已以第一台曝光装置曝光的图案。
在求出聚焦的变动量及曝光量的变动量后，针对所有曝光装置60未完成测定的情形(在步骤S203为NO的情形)，则返回步骤S201，针对所有曝光装置60完成测定时(在步骤S203为YES的情形)，则结束多个曝光装置60的聚焦及曝光量的变动状态的设定。
亦可在步骤S201中，借由曝光装置60进行曝光前，使用本实施形态的表面检查装置1先分别测定作为FEM晶圆10a的曝光前晶圆的抗蚀膜的膜厚(详情后述)，在步骤S202中，测定多个曝光装置60的聚焦及曝光量的变动状态时，影像处理部40使用从膜厚算出部50输入的作为对象的晶圆膜厚资料，进行聚焦及曝光量的修正。具体而言，依照相对于设定时的晶圆膜厚的状态测定时的晶圆膜厚的变动，修正条件聚焦曲线的辉度(横轴)。藉此，由于因膜厚变动产生的辉度(信号强度)变动被修正，因此能精度良好地测定多个曝光装置60的聚焦及曝光量的变动状态。
此外，此处叙述使用本实施形态的表面检查装置1测定形成于曝光前的晶圆(未图示)表面的薄膜(抗蚀膜)的膜厚的情形。此情形，首先与绕射检查的情形同样地，将曝光前的晶圆搬送至载台5上。其次，使载台5倾斜成在受光系30能接收在晶圆表面的照明光的正反射光。
其次，以五种类的照明波长(例如546nm、436nm、405nm、313nm、及248nm)，将照明光照射于晶圆的表面。此时，具有五种类的波长中的任一波长的照明光成为平行光束照射于晶圆的表面。来自晶圆表面的正反射光，被受光侧凹面镜31集光而到达摄影装置35的摄影面上，成像出曝光前的晶圆的像(正反射像)。因此，摄影装置35就五种类的照明波长分别将形成在摄影面上的晶圆的像予以光电转换生成影像信号，将影像信号输出至影像处理部40。影像处理部40根据从摄影装置35输入的影像信号，生成曝光前的晶圆的数码影像，输出至膜厚算出部50。
此处，说明借由膜厚算出部50进行的拟合计算处理。如本实施形态所述，照明侧与摄影侧两者为远心的光学系统，能对摄影对象即晶圆的反射像的全区域适用薄膜干涉式(适用用于算出上述的反射率曲线的角度条件)。因此，以下述方式，赋予在输入膜厚算出部50的各波长的反射像所含的各像素的阶度值所示的反射率组合的膜厚，借由进行根据反射率表51进行搜索的拟合处理，而能求出以反射像捕捉的晶圆上的各位置的膜厚。
图14显示表示拟合计算处理的流程图。首先，借由反射率算出部52，根据以影像处理部40生成的反射像所含的基准位置的像素的阶度值与储存于测定条件保存部48的照明光的分光强度及摄影装置35的分光感度(各波长的感度)，算出反射像的拍摄时所选择的照明光的波长(λ1、λ2…)在基准位置的反射率(R(λ1)、R(λ2)、…)(步骤S301)。
其次，修正值算出部54，从反射率表51搜索赋予在步骤S301算出的反射率的推定膜厚，从所得的推定膜厚与膜厚资料保存部56所保存的实测膜厚就各波长算出修正值(步骤S302)。修正值算出部54例如能找出与波长λ1对应的反射率曲线与显示在基准点的波长λ1的实际反射率的直线的交点所对应的膜厚候补(例如，C1～C4)，将从此膜厚候补中最接近几何膜厚的实测值t与此实测值t的差作为从该波长反射率决定膜厚时的修正值δλ1。切换照明波长，同样地，修正值算出部54算出与各波长对应的修正值δ。
其次，反射率算出部52根据就照明光的各波长储存于影像储存部47的反射像所含的各像素的阶度值，与上述的步骤S301同样地，算出各波长的反射率(步骤S303)，以供候补抽出部53的处理。
在候补抽出部53，与上述的步骤S302同样地，求出针对各波长算出的反射率与针对对应的波长保存于反射率表51的反射率资料所示的反射率曲线的交点，藉此就各波长抽出至少一个膜厚候补(步骤S304)。
以此方式抽出的膜厚候补，借由修正处理部55使用上述的各波长对应的修正值修正后(步骤S305)，被传送至误差运算部57。
从修正处理部55例如与各波长(λ1、λ2、λ3…)对应地分别传送要素数k1、k2、k3、…的膜厚候补的集合{C(λ1)1，…，C(λ1)K1}、{C(λ2)1，…，C(λ2)K2}、{C(λ3)1，…，C(λ3)K3}…至误差运算部57。此情形下，误差运算部57，针对从各集合各取一个要素时所能想到的所有组合，使用各组合中从各集合选择的膜厚候补(Cλ1、Cλ2、Cλ3…)算出以如下(2)式表示的误差E(步骤S306)。
E＝(Cλ1-Cλ2)2+(Cλ2-Cλ3)2+(Cλ3-Cλ1)2+...……………………(2)
例如，根据与以五个不同波长(例如546nm、436nm、405nm、313nm、及248nm)的照明光所拍摄的反射像的瞩目像素对应的反射率，分别取得四个膜厚候补{C(λi)1，C(λi)2，C(λi)3，C(λi)4}(i＝1～5)时，借由误差运算部57，针对作为此等组合可想到的45(＝1024)种组合，使用上述的(2)式算出误差。
决定处理部58接收上述的误差运算部57的运算结果，检测出误差值最小的膜厚候补的组合，例如特定出此组合所含的膜厚候补的平均值作为从反射率求出的膜厚测定值(步骤S307)。决定处理部58所特定出的膜厚测定值与反射像中的像素位置对应地保存于膜厚资料保存部56。
此处，针对曝光前的晶圆的反射像所含的所有像素判定是否已得到膜厚测定值(步骤S308)。在判定为NO的情形，即针对反射像所含的各像素反复上述的步骤S303至步骤S307的处理。
另一方面，在判定为YES的情形，即根据保存于膜厚资料保存部56的膜厚分布，借由验证处理部59进行膜厚分布的连续性的验证处理(步骤S309)。此时，首先验证处理部59例如分别求出与曝光前的晶圆的反射像所含的座标(xi，yi)所示的瞩目像素对应而得到的膜厚测定值t(xi，yi)与对应周围像素而得到的膜厚测定值之差。
其次，将周围的膜厚测定值与对应瞩目像素的膜厚测定值之差分别与既定的阈值比较，在为阈值以下的情形，验证处理部59即判断对应瞩目像素的膜厚测定值具有与周围的膜厚测定值的连续性，结束验证处理。
另一方面，验证处理部59，例如在瞩目像素的膜厚测定值与对应其周围的至少一个像素的膜厚测定值之差超过上述阈值的情形，即判断为从瞩目像素远离的异常值，进行膜厚测定值的修正处理。
此情形下，验证处理部59例如能检测出在上述步骤S307检测出的组合的次一以误差运算部57取得的误差较小的组合，使用此组合所含的膜厚候补的平均值修正膜厚测定值，再验证与对应周围像素的膜厚测定值的连续性。
在以此方式修正的膜厚测定值与对应周围像素的膜厚测定值之差成为上述的阈值以下时，验证处理部59即将修正后的膜厚测定值写入膜厚资料保存部56，结束验证处理。
借由针对所有像素反复上述的步骤，能将就各像素个别进行拟合处理而取得的膜厚资料根据对应附近像素的结果来验证，并检测出异常值来予以修正。
上述验证处理完成后，在下一步骤S310，借由将保存于膜厚资料保存部56的异常值的修正已结束的膜厚资料对影像处理部40输出，以利用于影像处理部40中的各处理。
如此，由于针对各照明波长，一次取得与曝光前的晶圆全面对应的正反射像，因此能在短时间取得算出膜厚所需的反射率资料。因此，能在非常短的时间内测定晶圆全面的膜厚分布。
如上述，根据本实施形态，影像处理部40能利用在第一台曝光装置60中设定的聚焦条件或曝光量的资料，从来自借由第二台以后的曝光装置60曝光的FEM晶圆10a表面的光的资讯，进行针对第二台以后的曝光装置60的聚焦条件或曝光量的设定，因此能在短时间精度良好地对多个曝光装置60设定聚焦条件或曝光量。
具体而言，由于影像处理部40根据第一台曝光装置60中的聚焦变动与图案变动的关联性即基准聚焦曲线、与第二台以后的曝光装置60中的聚焦变动与图案变动的关联性即样本聚焦曲线之差，进行针对第二台以后的曝光装置60的聚焦条件或曝光量的设定，因此能在短时间容易地对第二台以后的曝光装置60设定聚焦条件或曝光量。且…此时，借由利用图案匹配的影像处理，而能精度良好地对第二台以后的曝光装置60设定聚焦条件或曝光量。
再者，由于影像处理部40根据设定后的曝光装置60中的聚焦变动与图案变动的关联性即条件聚焦曲线、与用于上述设定的基准聚焦曲线之差，求出曝光装置60中的聚焦及曝光量的变动状态，因此能在短时间测定多个曝光装置60中的聚焦及曝光量的变动状态(多个曝光装置60的条件)。且此时，借由利用图案匹配的影像处理，而能精度良好地设定多个曝光装置60中的聚焦及曝光量的变动状态。
又，由于摄影装置35是一次拍摄晶圆的表面整体，因此能在更短时间进行聚焦条件及曝光量的设定等。
又，由于只要拍摄因从晶圆表面产生的绕射光而产生的像，即不易受到抗蚀膜等的膜厚变动的影响，因此能精度良好地进行聚焦条件及曝光量的设定等。特别是，照明光的波长为248nm或313nm(j线)等深紫外区的波长较佳。
此外，上述实施形态中，亦可不论曝光量的变化为何，选择对应聚焦变化而图案形状(线宽)高感度地变化之处，求出聚焦曲线等，而以更良好精度进行聚焦条件的设定等。又，亦可不论聚焦变化为何，选择对应曝光量的变化而图案形状(线宽)高感度地变化之处，求出显示相对于曝光量变化(横轴)的线图案辉度(信号强度)的变化(纵轴)的图表(曝光量曲线)等，而以更良好精度进行曝光量的设定等。
又，上述实施形态中，虽利用在晶圆表面产生的绕射光进行聚焦条件或曝光量的设定等，但并不限于此，亦可利用在晶圆表面产生的正反射光或偏光的状态变化等。
接着，说明以表面检查装置1进行晶圆10表面的PER检查的情形。又，重复图案12，如图4所示，假设为多个线部2A沿其短边方向(X方向)以一定间距P排列的抗蚀图案(线图案)。此外，相邻线部2A彼此之间为空间部2B。并将线部2A的排列方向(X方向)称为“重复图案12重复方向”。
此处，设重复图案12中线部2A的线宽DA的设计值为间距P的1/2。若重复图案12形成如设计值时，线部2A的线宽DA与空间部2B的线宽DB会相等，线部2A与空间部2B的体积比约略为1∶1。相对于此，当形成重复图案12时的曝光聚焦(或曝光量)偏离最适值时，间距P虽不改变，但线部2A的线宽DA会与设计值不同、且与空间部2B的线宽DB亦不同，线部2A与空间部2B的体积比即会偏离约略1∶1。
PER检查，是利用在如上述重复图案12的线部2A与空间部2B间的体积比变化来进行重复图案12的异常检查。又，为简化说明，设理想的体积比(设计值)为1∶1。体积比的变化起因于曝光聚焦(或曝光量)偏离最适值，会出现于晶圆10的每一照射区域。此外，亦可将体积比另称为剖面形状的面积比。
PER检查中，如图2所示，照明侧偏光滤光器26及受光侧偏光滤光器32插入光路上。又，进行PER检查时，载台5使晶圆10倾斜成能以受光系30接收来自被照明光照射的晶圆10的正反射光的倾斜角度，并停止于既定旋转位置，如图5所示，将晶圆10的重复图案12的重复方向保持成相对在晶圆10表面的照明光(直线偏光L)的振动方向倾斜约45度。其原因在于，为了使重复图案12的检查的光量最高。又，只要设为22.5度或67.5度的话，可提高检查的感度。此外，亦能不限于此等角度，可设定为任意角度方向。
照明侧偏光滤光器26配置在导光光纤24与照明侧凹面镜25之间，且其透射轴被设定于既定方位，根据透射轴从来自照明单元21的光中抽出直线偏光。此时，由于导光光纤24的射出部配置在照明侧凹面镜25的焦点位置，因此照明侧凹面镜25使透射过照明侧偏光滤光器26的光成为平行光束，照射于半导体基板的晶圆10。如上所述，从导光光纤24射出的光透过照明侧偏光滤光器26及照明侧凹面镜25成为p偏光的直线偏光L(参照图5)，作为照明光照射于晶圆10的表面整体。
此时，直线偏光L的进行方向(到达晶圆10表面上任意点的直线偏光L的主光线的方向)与光轴略平行，因此直线偏光L于晶圆10的各点的入射角度为平行光束而彼此相同。又，由于射入晶圆10的直线偏光L为p偏光，因此如图5所示，在重复图案12的重复方向对直线偏光L的入射面(在晶圆10表面的直线偏光L的进行方向)设定为45度的角度的场合，在晶圆10表面的直线偏光L的振动方向与重复图案12的重复方向所夹角度，亦设定为45度。换言之，直线偏光L是在直线偏光L于晶圆10表面的振动方向对重复图案12的重复方向倾斜45度的状态下，以斜向切过重复图案12的方式射入重复图案12。
于晶圆10表面反射的正反射光，被受光系30的受光侧凹面镜31集光后到达摄影装置35的摄影面上，此时，因在重复图案12的构造性复折射使直线偏光L的偏光状态变化。受光侧偏光滤光器32配置在受光侧凹面镜31与摄影装置35之间，受光侧偏光滤光器32的透射轴的方位设定为对上述照明侧偏光滤光器26的透射轴成正交(正交偏光(crossnicol)的状态)。因此，借由受光侧偏光滤光器32，抽出来自晶圆10(重复图案12)的正反射光中振动方向与直线偏光L成略直角的偏光成分(例如s偏光成分)，导向摄影装置35。其结果，于摄影装置35的摄影面形成对来自晶圆10的正反射光中振动方向与直线偏光L成略直角的偏光成分形成的晶圆10的反射像。
欲以表面检查装置1进行晶圆10表面的PER检查时，首先，如图2所示将照明侧偏光滤光器26及受光侧偏光滤光器32插入光路上，使用未图示的搬送装置将晶圆10搬送至载台5上。又，已于搬送途中以未图示的对准机构取得形成在晶圆10表面的图案的位置资讯，因此能将晶圆10以既定方向装载于载台5上的既定位置。此时，载台5使晶圆10倾斜成来自照明光照射的晶圆10的正反射光能以受光系30受光的倾斜角度，并保持成于既定旋转位置停止，使在晶圆10的重复图案12的重复方向对在晶圆10表面的照明光(直线偏光L)的振动方向斜向45度。
接着，将照明光照射于晶圆10表面。以此种条件将照明光照射于晶圆10表面时，从照明单元21的导光光纤24射出的光透过照明侧偏光滤光器26及照明侧凹面镜25成为p偏光的直线偏光L，作为照明光照射于晶圆10的表面整体。于晶圆10表面反射的正反射光被受光侧凹面镜31集光后到达摄影装置35的摄影面上，成像出晶圆10的像(反射像)。
此时，因在重复图案12的构造性复折射使直线偏光L的偏光状态变化，受光侧偏光滤光器32可抽出来自晶圆10(重复图案12)的正反射光中振动方向与直线偏光L成略直角的偏光成分(亦即直线偏光L的偏光状态的变化)，以导至摄影装置35。其结果，于摄影装置35的摄影面，形成由来自晶圆10的正反射光中振动方向与直线偏光L成略直角的偏光成分形成的晶圆10的反射像。
此时，摄影装置35将形成在摄影面上的晶圆10表面的像(反射像)予以光电转换生成影像信号，将影像信号输出至影像处理部40。影像处理部40根据从摄影装置35输入的晶圆10的影像信号，生成晶圆10的数码影像。又，影像处理部40在生成晶圆10的影像(数码影像)后即比较晶圆10的影像资料与良品晶圆的影像资料，检查晶圆10表面有无缺陷(异常)。又，由于良品晶圆的反射影像的辉度资讯(信号强度)被认为会显示最高的辉度值，因此，例如，若与良品晶圆比较后的信号辉度变化较预先决定的阙值(容许值)大的话即判定为“异常”、若较阙值小的话即判断为“正常”。并将影像处理部40的检查结果及此时的晶圆10的影像以未图示的影像显示装置输出显示。
此外，影像处理部40亦能利用以使曝光装置60的聚焦与曝光量在每一照射变化的条件进行曝光并显影的晶圆的影像，求出曝光装置60的以偏光形成的基准聚焦曲线或样本聚焦曲线。接着，只要分别求出已使基准聚焦曲线对样本聚焦曲线拟合时的横轴方向及纵轴方向的移动量，即可与绕射光的情形同样地，在短时间精度良好地设定第二台以后的曝光装置60的最佳聚焦条件及曝光量。具体而言，只要在图6所示的流程图的步骤S105中，将直线偏光L作为照明光照射于FEM晶圆10a表面，摄影装置35将FEM晶圆10a的反射像加以光电转换而生成影像信号，将影像信号输出至影像处理部40即可。
再者，影像处理部40只要与PER检查的情形同样地进行晶圆的照明及摄影等，由于即能求出藉曝光装置60的偏光形成的条件聚焦曲线，因此能在短时间精度良好地测定设定后的多个曝光装置60中的聚焦及曝光量的变动状态。具体而言，只要在图7所示的流程图的步骤S201中，将直线偏光L作为照明光照射于FEM晶圆10a表面，摄影装置35将FEM晶圆10a的反射像加以光电转换而生成影像信号，将影像信号输出至影像处理部40即可。
又，上述实施形态中，虽利用以使曝光装置60的聚焦与曝光量在每一照射变化的条件进行曝光并显影的FEM晶圆10a的影像，但不限于此，亦可使用以使曝光装置60的聚焦与曝光量在每一晶圆变化的条件进行曝光并显影的多个晶圆。
又，上述实施形态中，虽是针对多个(固体上相异的)曝光装置60进行对相同步骤的设定，但不限于此，例如本发明亦能适用于，在针对相同曝光装置60进行对既定步骤的设定后，进行对与此步骤不同的步骤的设定，此后(与前述不同的时间)再进行对与既定步骤相同的步骤的设定的情形。
又，上述实施形态中，虽测定形成于曝光前的晶圆表面的薄膜(抗蚀膜)的膜厚，但不限于此，亦可测定曝光后的晶圆表面的薄膜的膜厚。
此外，作为检查装置构成亦有以下构成。例如具备：载台，支撑被曝光装置曝光而于表面的膜形成有既定图案的半导体基板；照射部，对支撑于前述载台的前述半导体基板的表面照射照明光；检测部，检测来自被前述照明光照射的前述半导体基板的表面的光；设定运算部，利用在前述曝光装置设定的作为基准的聚焦条件或作为基准的曝光量，从来自被前述检测部检测出、借由与前述曝光装置在时间上或固体上相异的曝光装置而曝光的前述半导体基板表面的光的资讯，算出前述在时间上或固体上相异的曝光装置的聚焦条件或曝光量的调整值；以及膜厚测定部，分别测定借由前述曝光装置及前述在时间上或固体上相异的曝光装置曝光的前述半导体基板表面的前述膜的膜厚，前述设定运算部，根据被前述膜厚测定部分别测定的前述膜厚进行前述调整值的修正。
此外，上述检查装置较佳为，进一步具备储存第1关联性的储存部，该第1关联性是前述曝光装置中的聚焦条件或曝光量的变动与借由前述曝光装置曝光而形成的前述图案的变动的关联性；前述设定运算部，从来自被前述检测部检测出、借由前述在时间上或固体上相异的曝光装置使聚焦条件或曝光量在每一照射变化而曝光的前述半导体基板表面的光的资讯，求出前述在时间上或固体上相异的曝光装置中的聚焦条件或曝光量的变动与借由前述在时间上或固体上相异的曝光装置曝光而形成的前述图案的变动的关联性即第2关联性，根据前述第2关联性与储存于前述储存部的前述第1关联性之差进行前述调整值的算出。
又，上述检查装置较佳为，前述第2关联性与前述第1关联性之差是利用图案匹配的影像处理来求出。
又，上述检查装置较佳为，在前述设定运算部进行前述调整值的算出时，前述照明部，以会在借由前述在时间上或固体上相异的曝光装置曝光的前述半导体基板的前述图案产生绕射光的方式，对借由前述在时间上或固体上相异的曝光装置曝光的前述半导体基板的表面照射前述照明光，前述检测部，检测被照射前述照明光而在前述半导体基板的前述图案产生的绕射光，前述设定运算部，根据被前述检测部检测出的前述绕射光的资讯进行前述调整值的算出，前述膜厚测定部测定前述膜厚时，前述照明部，对借由前述曝光装置及前述在时间上或固体上相异的曝光装置曝光的前述半导体基板的表面照射前述照明光，前述检测部，检测来自被照射前述照明光的前述半导体基板的表面的正反射光，前述膜厚测定部，根据被前述检测部检测出的前述正反射光的资讯测定前述膜厚。
又，上述检查装置亦可为，在前述设定运算部进行前述调整值的算出时，前述照明部，将大致直线偏光作为前述照明光照射于借由前述在时间上或固体上相异的曝光装置曝光的前述半导体基板的表面，前述检测部，检测出因被照射前述偏光的前述半导体基板的前述图案中的构造性复折射导致的前述偏光的变化，前述设定运算部，根据被前述检测部检测出的前述偏光的变化进行前述调整值的算出；
前述膜厚测定部测定前述膜厚时，前述照明部，对借由前述曝光装置及前述在时间上或固体上相异的曝光装置曝光的前述半导体基板的表面照射前述照明光，前述检测部，检测来自被照射前述照明光的前述半导体基板的表面的正反射光，前述膜厚测定部，根据被前述检测部检测出的前述正反射光的资讯测定前述膜厚。
以上所举仅为本发明示意性的部分实施例，并非用以限制本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括在本专利保护范围之内。

Claims (22)

1.一种检查装置，其特征在于，具备：
照明部，能以照明光照明借由曝光形成的图案；
检测部，检测来自前述被照明的图案的反射光；以及
运算部，比较第1变化情况与第2变化情况，算出前述第1变化情况与前述第2变化情况的偏差，该第1变化情况是以多个第1曝光条件形成的图案的检测结果相对于前述第1曝光条件的变化情况，该第2变化情况，是照明以在与前述第1曝光条件的范围至少一部分重复的范围内间隔为已知的多个第2曝光条件形成的图案后来自该图案的反射光的检测结果相对于前述第2曝光条件的变化情况。
2.根据权利要求1所述的检查装置，其特征在于，前述曝光条件是聚焦及曝光量的至少一方。
3.根据权利要求1或2所述的检查装置，其特征在于，进一步具备储存前述第1变化情况的储存部；
根据储存于前述储存部的前述第1变化情况进行前述偏差的算出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其特征在于，利用前述第1变化情况与前述第2变化情况的图案匹配进行前述比较。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的检查装置，其特征在于，前述第1曝光条件，是根据能测定图案形状的测定装置的测定结果来决定。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的检查装置，其特征在于，照明借由根据前述算出的偏差而调整后的曝光装置以前述第1曝光条件形成的图案，以求出前述第1变化情况。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的检查装置，其特征在于，前述检测部，检测以一次曝光形成的图案内的多个部分的前述反射光。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的检查装置，其特征在于，前述照明部是以大致平行的光束即前述照明光一次照明形成有前述图案的前述基板的表面整体；
前述检测部，是一次检测来自被照射前述照明光的前述基板的表面整体的光。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的检查装置，其特征在于，前述检测部，检测照射前述照明光而在前述基板的前述图案产生的绕射光。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的检查装置，其特征在于，前述照明部，将大致直线偏光作为前述照明光照射于前述基板的表面；
前述检测部，检测与在前述基板反射的大致直线偏光的振动方向大致正交的振动方向的偏光成分。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的检查装置，其特征在于，将根据前述算出的偏差的资讯以能输入曝光装置的方式输出。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的检查装置，其特征在于，具备测定使前述图案曝光前的抗蚀膜的膜厚的膜厚测定部；
前述运算部，根据在前述膜厚测定部分别测定的前述膜厚进行前述比较的修正。
13.根据权利要求12所述的检查装置，其特征在于，前述膜厚测定部根据来自以前述照明部照明的前述抗蚀膜的正反射光测定膜厚。
14.根据权利要求12或13所述的检查装置，其特征在于，前述膜厚测定部是根据来自以多个波长的光分别照明的前述抗蚀膜的正反射光测定膜厚。
15.一种检查方法，包括：
准备第1变化情况，该第1变化情况是从以多个第1曝光条件形成的图案得到的反射光相对于前述第1曝光条件的变化情况；
照明以在与前述第1曝光条件的范围至少一部分重复的范围内间隔为已知的多个第2曝光条件形成的图案；
检测来自前述被照明的图案的反射光；
求出前述检测的结果相对于前述第2曝光条件的变化情况即第2变化情况；
求出前述第1变化情况与前述第2变化情况的偏差。
16.根据权利要求15所述的检查方法，其中，前述曝光条件是聚焦及曝光量的至少一方。
17.根据权利要求15或16所述的检查方法，其利用前述第1变化情况与前述第2变化情况的图案匹配求出前述偏差。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的检查方法，其以一次曝光形成的图案内的多个部分进行前述检测。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的检查方法，是将根据前述偏差的资讯输出至以前述第2曝光条件形成图案后的曝光装置。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的检查方法，其是以使前述图案曝光前的抗蚀膜的膜厚修正所求出的偏差。
21.根据权利要求20所述的检查方法，其根据来自被照明的前述抗蚀膜的正反射光求出膜厚。
22.根据权利要求20或21所述的检查方法，其以多个波长的光分别照明前述抗蚀膜，根据来自前述抗蚀膜的正反射光求出膜厚。
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