CN103283002B - 检查装置、检查方法、曝光方法、以及半导体元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

表面检查装置(1)，具备：载台(5)，支承通过曝光装置(100)进行曝光而于表面形成有既定图案的晶片(10)；照明系统(20)，将照明光照射于支承在载台(5)的晶片(10)的表面；摄影装置(35)，检测来自照射照明光的晶片(10)的表面的光并输出检测信号；以及图像处理部(40)，根据从摄影装置(35)所输出的检测信号以判定曝光时的聚焦状态。

Description

检查装置、检查方法、曝光方法、以及半导体元件的制造方法
技术领域
本发明是关于一种检查装置及检查方法，用以检查通过曝光而形成有既定图案的基板的表面，亦关于一种曝光方法，用以将既定图案曝光在基板的表面、以及通过该曝光方法所制作的半导体元件的制造方法。
背景技术
步进扫描(stepandscan)方式的曝光装置，是一边通过光罩及投影透镜照射狭缝状的光，一边使保持有标线片(亦即，形成有图案的光罩基板)的载台与保持有晶片(亦即，欲形成半导体图案的晶片)的载台相对移动，以进行1个照射区域分扫描，藉此对半导体晶片进行1个照射区域分(既定范围)的曝光。以此方式，由于以狭缝(光)的长边与标线片载台的相对扫描距离决定曝光照射区域(exposureshot)的大小，因此可将曝光照射区域予以扩大。曝光照射区域亦称为曝光场(exposurefield)。
此种曝光装置中，聚焦(在晶片面上的图案的对焦状态)的管理非常地重要。因此，会监测曝光装置的在晶片面上的聚焦的状态(此处，聚焦管理并不限于管理离焦(defocus)所造成的不良，而亦管理在照射区域内或晶片整面聚焦状态的变动、及剂量(曝光量)状态的变动)。在曝光装置的聚焦状态的测量，主要而言是有测量曝光照射区域内的聚焦状态的分布的、以及测量晶片整面的聚焦状态的分布的。以下，将前者称为像面或像面测量，而将后者称为聚焦监测或聚焦监测测量。聚焦状态是指以数值来表示曝光时的焦点为从最佳聚焦或聚焦的基准状态偏离多少。欲测量曝光装置的聚焦状态，例如已知有一种方法，其是使用专用的光罩基板对测试图案进行曝光并显影，再从所获得的测试图案的位置偏移而测量出聚焦偏置(focusoffset)量。
然而，在以此种方法测量曝光装置的聚焦状态的情况下，除了提出测量所需的参数条件的作业耗时以外，由于测量基本上是1点1点的测量，因此会在测量上耗费大量的时间。又，在图案的种类或曝光装置的照明条件有其限制，仅能以与实际元件不同的图案来测量聚焦状态。
又，此种曝光装置中，为了对准投影透镜的焦点(使其对焦)，是对应晶片载台的高度来调整光罩基板的高度。然而，在因投影透镜等导致(图案的)像面倾斜的情况下，仅以光罩基板的高度的一维调整无法对准焦点。因此，此种曝光装置，是在进行对晶片的曝光前，进行最佳的聚焦条件的测量。欲求出最佳的聚焦条件，例如已知有一种方法，其是一边使焦点依较一狭缝还小的区域分别改变，一边对测试用的图案进行曝光并显影，再根据所获得的图案的正反射像来求出成为最佳聚焦的条件(例如，参照专利文献1)。此时，利用显微镜及摄影元件放大观察图案的正反射像，将光阻图案(线)与间距的对比为极大的条件判定为成为最佳聚焦的条件。
然而，在以此种方法求出最佳的聚焦条件的情况下，容易受到因曝光能量的变化所造成的光阻的膜厚变化(光阻膜变薄)、或因过大的离焦而造成图案消失等的影响，而有无法满足要求精度的情形。又，由于使聚焦依较一照射区域还小的区域分别改变以进行曝光，因此含有照射区域内的像面测量时的控制误差，而成为使精度降低的主要原因。又，因标线片载台或晶片载台进行扫描时的误差，亦有形成在晶片上的光阻的半导体图案像会相对地倾斜的情形而无法应付。
专利文献1：美国专利申请公开第2008/0207499号说明书。
发明内容
如上述般，正谋求用以以高精度且短时间测量曝光时的曝光状态(聚焦状态/剂量状态)的方法。
本发明是有鉴于此种问题而构成，以提供一种能以高精度且短时间测量曝光时的曝光状态的装置及方法为目的。
为了达成此种目的，本发明的检查装置，具备：照明部，将照明光照射于具有反复既定范围的曝光所制作的多个图案的基板的该图案；检测部，一次检测来自该照明光照射的该基板的该既定范围的该图案的光；以及运算部，根据以该检测部检测出的检测结果，求出该图案曝光时的曝光状态。
此外，上述的检查装置中，较佳为：该运算部对该图案曝光时的对焦状态与曝光量的至少一方进行运算以作为该曝光状态。
又，上述的检查装置中，较佳为：进一步具备控制该照明部与该检测部的控制部；在对该对焦状态与该曝光量的一方进行运算以作为该曝光状态时，该控制部以不易受到另一方的影响的方式控制该照明部与该检测部的至少一方。
又，上述的检查装置中，较佳为：该检测部检测来自该图案的衍射光。
又，上述的检查装置中，较佳为：该检测部检测4次以上的次数的衍射光。
又，上述的检查装置中，较佳为：该检测部检测来自该图案的反射光的中既定的偏光成分。
又，上述的检查装置中，较佳为：进一步具备储存以多种不同曝光状态进行曝光的多个图案的检测结果的存储部、及可进行通信的输入部；该运算部根据该储存的检测结果，求出该图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查装置中，较佳为：该存储部可储存多种不同的曝光状态、及以该曝光状态进行曝光的图案的检测结果；该运算部根据该储存的检测结果与检查对象的图案的检测结果，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查装置中，较佳为：该存储部可储存表示该多种不同的曝光状态与以该曝光状态进行曝光的图案的检测结果的关系的曝光状态曲线；该运算部根据该曝光状态曲线的反曲点，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查装置中，较佳为：该存储部可储存表示该多种不同的曝光状态与以该曝光状态进行曝光的图案的检测结果的关系的曝光状态曲线；该运算部是通过检查对象的图案的检测结果与该曝光状态曲线的拟合，求出该检查对象的图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查装置中，较佳为：该检测部多次检测来自该图案的光，该运算部根据将该多次检测结果予以累算的累算信号，求出该曝光状态。
又，上述的检查装置中，较佳为：进一步具备变更该基板与该检测部的相对位置、及该基板与该照明部的相对位置的至少一方的变更部；该运算部根据该相对位置变更前后的检测结果，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查装置中，较佳为：该运算部根据多个该相对位置的检测结果的平均，求出该曝光状态。
又，上述的检查装置中，较佳为：该照明部以大致平行的光束一次照明该基板的形成有图案的面整面；该检测部一次检测来自位于该整面的图案的光。
又，上述的检查装置中，较佳为：进一步具备可将该运算部求出的曝光状态反馈输出至已进行该曝光的曝光装置的输出部。
又，本发明的检查方法，将照明光照射于具有反复既定范围的曝光所制作的多个图案的基板的该图案；一次检测来自该照明光照射的该基板的该既定范围的该图案的光；根据该检测出的检测结果，求出该图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查方法中，较佳为：求出该图案曝光时的对焦状态与曝光状态的至少一方以作为该曝光状态。
又，上述的检查方法中，较佳为：在求出该对焦状态与该曝光状态的至少一方时，以不易受到另一方的影响的方式控制该照射与该检测的至少一方。
又，上述检查方法中，较佳为：检测来自该图案的衍射光。
又，上述的检查方法中，较佳为：检测来自该图案的光的既定偏光成分。
又，上述的检查方法中，较佳为：根据以多种不同曝光状态进行曝光的多个图案的检测结果，求出该图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查方法中，较佳为：根据以多种不同曝光状态进行曝光的多个图案的检测结果与该图案曝光时的曝光状态的关系，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查方法中，较佳为：使用曝光状态曲线作为以该多种不同曝光状态进行曝光的多个图案的检测结果与该图案曝光时的曝光状态的关系，并根据该曝光状态曲线的反曲点，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查方法中，较佳为：使用曝光状态曲线作为以该多种不同曝光状态进行曝光的多个图案的检测结果与该图案曝光时的曝光状态的关系，并根据检查对象的图案的检测结果与该曝光状态曲线的拟合，求出该检查对象的图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查方法中，较佳为：多次检测来自该图案的光，将该多次的检测结果予以累算，以求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查方法中，较佳为：变更该照明光的照射状态、及来自该图案的光的检测状态的至少一方，并根据在该变更前后检测出的检测结果，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
又，上述的检查方法中，较佳为：根据在该变更前后检测出的检测结果的平均，求出该曝光状态。
又，上述的检查方法中，较佳为：一次照明形成有该图案的面整面，并一次检测来自位于该整面的该图案的光。
又，上述的检查方法中，较佳为：求出检查对象的图案曝光时的曝光状态，作为可反馈至已使该图案曝光的曝光装置的信息。
又，本发明的曝光方法，是根据通过本发明的检查方法所得的该可反馈的信息来决定曝光条件。
又，本发明的半导体元件的制造方法，是通过本发明的曝光方法所制作。
根据本发明，即能以高精度且短时间测量曝光时的曝光状态。
附图说明
图1是表示表面检查装置的整体构成。
图2是表示在表面检查装置的光路上插入有偏光滤波器的状态。
图3是半导体晶片的表面的外观图。
图4是说明反复图案的凹凸构造的立体图。
图5是说明直线偏光的入射面与反复图案的反复方向的倾斜状态。
图6是表示求出曝光装置的像面的倾斜的方法的流程图。
图7是表示在条件区分晶片所设定的聚焦偏置量的表。
图8是表示条件区分晶片的一例。
图9是表示聚焦曲线的一例。
图10是表示照射区域内的聚焦偏置量的分布。
图11是以的顺序表示求出曝光时的聚焦状态的步骤。
图12是表示晶片整面中的聚焦偏置量的偏移的分布。
图13是表示聚焦曲线的一例。
图14是表示聚焦曲线的一例。
图15是由多个孔构成的图案区块的示意图。
图16是表示一边改变增益一边进行拟合的例。
图17是表示求出曝光装置的聚焦的变动状态的方法的流程图。
图18是表示通过拟合求出像面的倾斜的方法的流程图。
图19是表示通过拟合求出聚焦的变动状态的方法的流程图。
图20是表示拟合的一例。
图21是表示拟合的一例。
图22是表示晶片的片数为1片时的拟合的例。
图23是表示求出曝光装置的剂量的变动状态的方法的流程图。
图24是表示剂量曲线的一例。
图25是表示求出剂量对晶片表面整体的变动状态的方法的流程图。
图26是表示曝光方法的流程图。
图27是表示半导体元件制造方法的流程图。
具体实施方式
以下，参照图式针对本发明的较佳实施形态加以说明。将第1实施形态的表面检查装置表示于图1，通过此装置来检查半导体基板即半导体晶片10(以下，称为晶片10)的表面。第1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片10的载台5，通过未图示的搬送装置搬送来的晶片10载置于载台5之上，并且通过真空吸附固定保持。载台5以晶片10的旋转对称轴(载台5的中心轴)为旋转轴，将晶片10支承成可旋转(在晶片10的表面内的旋转)。又，载台5能以通过晶片10的表面的轴为中心，使晶片10倾斜(倾斜移动)，而可调整照明光的入射角。
表面检查装置1，进一步具备：照明系统20、受光系统30、摄影装置(imagingdevice)35、图像处理部（imageprocessingunit）40、检查部60、控制部80、以及存储部85而构成，其中该照明系统20将照明光以平行光照射于支承在载台5的晶片10的表面，该受光系统30将来自受到照明光照射时的晶片10的反射光或衍射光等予以聚光，该摄影装置35则是接受通过受光系统30聚光的光以检测出晶片10的表面的像。此外，控制部80具备有与存储部85进行存储信息的收授(通信)的通信端口82。照明系统20具有射出照明光的照明单元21、以及使从照明单元21射出的照明光朝向晶片10的表面反射的照明侧凹面镜25而构成。照明单元21具有金属卤素灯或水银灯等的光源部22、根据控制部80的指令从来自光源部22的光中取出具有既定波长的光以调节强度的调光部23、以及将来自调光部23的光作为照明光导引至照明侧凹面镜25的导光光纤24而构成。
接着，来自光源部22的光通过调光部23(具备具有透射波长不同的多个带通滤波器的旋转板与中性密度滤波器(neutraldensityfilter)，根据控制部80的指令控制照明光的波长与强度)，具有既定波长(例如，248nm的波长)的既定强度的照明光，即从导光光纤24往照明侧凹面镜25射出，从导光光纤24往照明侧凹面镜25射出的照明光，由于导光光纤24的射出部是配置在照明侧凹面镜25的焦点面，因此通过照明侧凹面镜25便成为平行光束，而照射于保持在载台5的晶片10的表面。此外，照明光对晶片10的入射角与出射角的关系，是根据控制部80的指令通过使载台5倾斜(倾斜移动)，以使晶片10的载置角度改变而可调整。
又，在导光光纤24与照明侧凹面镜25之间，设有照明侧偏光滤波器26，该照明侧偏光滤波器26可根据控制部80的指令通过未图示的照明侧偏光滤波器驱动部往光路上插拔，如图1所示，以从光路上拔去照明侧偏光滤波器26的状态，进行利用衍射光的检查(以下，为了方便而称为衍射检查)，如图2所示，以将照明侧偏光滤波器26插入至光路上的状态，进行利用偏光(因结构性复折射所产生的偏光状态的变化)的检查(以下，为了方便而称为PER检查)(针对照明侧偏光滤波器26的详细将于后述)。此外，亦能以使照明光成为s偏光的方式，将照明侧偏光滤波器26配置在光路上，以进行衍射检查。在使用s偏光的衍射检查中，是不易受到基底层的影响而可检测出最上层的状态。
来自晶片10的表面的射出光(衍射光或反射光)，是通过受光系统30聚光。受光系统30是以与载台5相对向配置的受光侧凹面镜31为主体所构成，通过受光侧凹面镜31聚光的射出光(衍射光或反射光)，是到达摄影装置35的摄影面上，而形成晶片10的像。
又，在受光侧凹面镜31与摄影装置35之间，设有受光侧偏光滤波器32，该受光侧偏光滤波器32可根据控制部80的指令通过未图示的受光侧偏光滤波器驱动部往光路上插拔，如图1所示，以从光路上拔去受光侧偏光滤波器32的状态进行衍射检查，如图2所示，以将受光侧偏光滤波器32插入至光路上的状态进行PER检查(针对受光侧偏光滤波器32的详细将于后述)。
摄影装置35对形成在摄影面上的晶片10的表面的像进行光电转换，以生成图像信号并将图像信号输出至图像处理部40。依控制部80的指令图像处理部40，根据从摄影装置35所输入的晶片10的图像信号，生成晶片10的数字图像。在图像处理部40的内部存储器(未图示)，是预先储存有良品晶片的图像数据，图像处理部40于生成晶片10的图像(数字图像)后，即在检查部60比较晶片10的图像数据与良品晶片的图像数据，以检查在晶片10的表面有无缺陷(异常)。接着，以未图示的图像显示装置输出显示图像处理部40及检查部60的检查结果及该时的晶片10的图像。又，图像处理部40可利用晶片的图像来判定曝光时的聚焦状态(例如，通过曝光装置100进行投影曝光的图案的像面的倾斜、或曝光装置100的聚焦的变动状态)、或剂量状态(例如，通过曝光装置100进行投影曝光的图案的在照射区域内或照射区域间的曝光量的变动状态)(详细将于后述)。
然而，晶片10是通过曝光装置100对最上层的光阻膜投影曝光既定图案，通过显影装置(未图示)进行显影后，通过未图示的搬送装置，从未图示的晶片匣或显影装置搬送至载台5上。此外，此时晶片10是以晶片10的图案或者外缘部(凹槽或定向平面等)为基准，以进行对准后的状态搬送至载台5上。此外，在晶片10的表面，如图3所示，多个晶片区域11排列于纵横(于图3中的XY方向)，在各晶片区域11之中，作为半导体图案形成有线图案(linepattern)或孔图案(holepattern)等的反复图案12。在曝光的1个照射区域大多包含多个晶片区域，图3中为了易于了解1个晶片设为1个照射区域。又，虽省略详细的图示，不过曝光装置100是前述步进扫描方式的曝光装置，且构成为通过缆线等与本实施形态的表面检查装置1的信号输出部90电气连接，而可根据来自表面检查装置1的数据(信号)，进行曝光控制的调整。
欲使用以上方式构成的表面检查装置1，进行晶片10表面的衍射检查(以下，说明检测聚焦状态的步骤，针对检测剂量状态的步骤则于后述)，控制部80是通过通信端口82读取储存在存储部85的工作程序信息(检查条件或步骤等)，进行以下的处理。首先，如图1所示般从光路上拔去照明侧偏光滤波器26及受光侧偏光滤波器32，通过未图示的搬送装置将晶片10搬送至载台5上。此外，在搬送的途中已通过未图示的对准机构取得形成在晶片10表面的图案的位置信息，而可将晶片10以既定方向载置在载台5上的既定位置。
其次，以晶片10表面上的照明方向与图案的反复方向为一致(在线图案的情况下，对线正交)的方式使载台5旋转，并且在以图案的间距为P，以照射于晶片10表面的照明光的波长为λ，以照明光的入射角为θ1，以n次衍射光的射出角为θ2时，根据海更士原理(Huygen’sprinciple)，以满足以下(1)式的方式进行设定(使载台5倾斜)。
P＝n×λ/｛sin(θ1)－sin(θ2)｝…(1)
其次，将照明光照射于晶片10的表面。以此种条件将照明光照射于晶片10的表面时，来自照明单元21中的光源部22的光通过调光部23，具有既定波长(例如，248nm的波长)的既定强度的照明光即从导光光纤24往照明侧凹面镜25射出，在照明侧凹面镜25反射的照明光则成为平行光束，而照射于晶片10的表面。在晶片10的表面衍射的衍射光，是通过受光侧凹面镜31聚光，并到达摄影装置35的摄影面上，而形成晶片10的像(衍射像)。
接着，摄影装置35是对形成在摄影面上的晶片10的表面的像进行光电转换，以生成图像信号并将图像信号输出至图像处理部40。图像处理部40根据从摄影装置35所输入的晶片10的图像信号，生成晶片10的数字图像。又，图像处理部40是于生成晶片10的图像(数字图像)后，即比较晶片10的图像数据与良品晶片的图像数据，以检查在晶片10的表面有无缺陷(异常)。接着，以未图示的图像显示装置输出显示图像处理部40的检查结果及该时的晶片10的图像。
又，图像处理部40可利用以使曝光装置100的聚焦偏置量依照射区域分别改变的条件进行曝光并显影的晶片的图像，求出衍射光的聚焦曲线(表示聚焦偏置量与衍射光强度的关系的曲线)。若利用此聚焦曲线，依1个照射区域内的微小区域分别求出衍射光的信号强度成为极大(最大)的聚焦偏置量时，即可求出通过曝光装置100进行投影曝光的图案的像面(曝光照射区域内的聚焦状态的分布)。此处，信号强度是指对应以摄影装置35的摄影元件所检测出的光的强度的信号强度，取决于照明光强度、图案的衍射效率、及摄影装置的感度等。本实施形态中，由于信号强度是以图像亮度观测，因此此2种说法实质上是指相同者。此外，本案的发明人发现在衍射光的情况下，若将线宽与线距的占空比(dutyratio)设为相对于线宽为1而线距为10以上时，信号强度成为极大的聚焦偏置量即为最佳聚焦(bestfocus)。例如4次函数虽具有最大3个极值(向上或向下的尖峰)，不过极大是指此等之中，聚焦的测量范围(最佳聚焦附近)内的极大点。
接着，针对求出通过曝光装置100进行投影曝光的图案的像面的倾斜的方法，一边参照图6所示的流程图一边加以说明。首先，制作使曝光装置100的聚焦偏置量依照射区域分别改变而形成反复图案的晶片(步骤S101)。此时，依曝光照射区域分别使聚焦偏置量改变，设定多个相同聚焦偏置量的照射区域，并将其等分散配置。以下，将此种晶片称为条件区分晶片10a(参照图7及图8)。
此处，将相同聚焦偏置量的照射区域予以散乱地配置，是为了抵消例如在晶片的中央侧与外周侧之间所产生的光阻条件的不同、或扫描曝光时的所谓左右差等的影响而进行。此外，形成在晶片上的光阻膜(光阻)大多是以旋转涂布而涂布形成，有光阻原液会随着旋转扩展导致溶剂成分挥发使黏度上升造成膜变厚的趋势，而在晶片的中央侧与外周侧之间产生光阻条件的不同。又，所谓左右差，例如在以扫描方向为X方向的情况下，是指标线片一边移动至X＋方向(晶片是移动至X－方向)一边进行曝光时、与标线片一边移动至X－方向(晶片是移动至X＋方向)一边进行曝光时的差。
本实施形态的条件区分晶片10a，如图7所示，是将聚焦偏置量以每25nm区分成-的16个等级。此外，在图7的各照射区域是已以编号表示每25nm区分的聚焦偏置量的等级，在等级相同而扫描方向为反方向的情况下赋予“’”。例如，以编号12表示的聚焦偏置量的照射区域，是以将以相同聚焦偏置量进行的曝光，在标线片移动X＋方向/中央侧1个照射区域、在标线片移动X＋方向/外周侧1个照射区域、在标线片移动X－方向/中央侧1个照射区域、在标线片移动X－方向/外周侧1个照射区域的方式设定有4个部位。又，例如以编号15表示的聚焦偏置量的照射区域，是以将相同聚焦偏置量进行的曝光，以条件区分晶片10a的中心为对称轴，在标线片移动X＋方向/外周侧2个照射区域、在标线片移动X－方向/外周侧2个照射区域的方式设定有4个部位。本实施形态中，以此方式以将聚焦偏置量区分16个等级，以各聚焦偏置量4个照射区域的合计64个照射区域，将其等散乱地配置在而制作了条件区分晶片10a。
此外，亦可制作多片条件区分晶片，以求出聚焦曲线。此时，各条件区分晶片的依聚焦偏置量的照射区域配置，较佳为设定成抵消聚焦偏置以外的条件所造成的影响。
制作条件区分晶片10a后，与衍射检查的情形同样地，将条件区分晶片10a搬送至载台5上(步骤S102)。其次，与衍射检查的情形同样地，将照明光照射于条件区分晶片10a的表面，摄影装置35即对条件区分晶片10a的衍射像进行光电转换，以生成图像信号并将图像信号输出至图像处理部40(步骤S103)。此时，针对条件区分晶片10a，利用曝光后的图案的间距信息或衍射条件搜寻来求出衍射条件，以可获得衍射光的方式进行与衍射检查的情形同样的设定。衍射条件搜寻是指在正反射以外的角度范围使载台5的倾斜角度阶段性地改变，以在其各倾斜角度取得图像，来求出图像变亮，亦即可获得衍射光的倾斜角度的功能。此外，条件区分晶片10a的方位角(曝光后的图案对照明光的照明方向的姿势)，配置成使曝光后的图案的反复方向(在线宽与线距的图案的情况是与线正交的方向)与照明方向一致。
其次，图像处理部40根据从摄影装置35所输入的条件区分晶片10a的图像信号，生成条件区分晶片10a的数字图像，依聚焦偏置量相同的照射区域分别以像素单位(各自的照射区域所对应的部分的像素彼此)，进行信号强度(亮度)的平均化(步骤S104)。此外，针对在衍射检查判断为缺陷的部分，是从前述平均化的对象剔除。其次，图像处理部40是针对通过平均化所获得(聚焦偏置量彼此互异)的所有照射区域，分别求出如图8所示般在设定于照射区域内的多个设定区域(以小长方形围成的区域)A的信号强度的平均值(以下，为了方便而称为平均亮度)(步骤S105)。在至此为止的处理，即可依设于曝光照射区域内的多个设定区域A，分别获得对以每25nm将聚焦偏置量区分成－的16个等级时的其各平均亮度。
图像处理部40依求出平均亮度后的各设定区域A，分别求出表示聚焦偏置与平均亮度的关系的图形，亦即聚焦曲线(步骤S106)。此外，将聚焦曲线的一例表示于图9及其次，图像处理部40依设定区域A分别求出以函数来近似聚焦曲线的近似曲线(步骤S107)。此外，于近似曲线的函数，较佳为使用4次函数(4次式)。又，将在此处所求出的聚焦曲线称为基准聚焦曲线。又，4次函数表示成以下的(2)式。
y＝ax4＋bx3＋cx2＋dx＋e…(2)
此处，x是聚焦偏置，y是信号强度(平均亮度)，a、b、c、d、e则为系数。通过使用最小平方法等求出用以近似聚焦曲线的最佳系数a、b、c、d、e，即可获得(2)式的近似函数。
其次，图像处理部40依各设定区域，分别在聚焦曲线的近似曲线求出平均亮度成为极大的聚焦偏置量(步骤S108)。以此方式，如图10所示，即可求出照射区域内衍射光的平均亮度成为极大的聚焦偏置量的分布，依曝光照射区域内的设定区域分别计算其等的值与曝光时的聚焦偏置设定值的差，其即成为像面的测量值(步骤S109)。
接着，根据像面的测量值，分别(近似地)求出通过曝光装置100进行曝光的狭缝(光)在长边方向的聚焦的倾斜(亦即，像面的倾斜量)、以及曝光装置100的标线片载台(未图示)与晶片载台在扫描方向的聚焦的倾斜。此外，如上述般可测量像面，虽是基于衍射光的强度成为极大的聚焦偏置量为最佳聚焦的假设，不过依图案的不同而在衍射光的强度成为极大的聚焦偏置量与最佳聚焦之间，有时会有差。然而，即使在该情况下，由于照射区域内的图案已各自近似，因此其偏置量与最佳聚焦的差是一定的，由于像面的倾斜是测量值的各设定区域的值的相对性倾斜，因此可从以上述般求出的像面的测量值来求出像面的倾斜。以此方式所求出的像面的测量结果，例如是在转换成像面弯曲率或最大最小值、对角方向的倾斜等曝光装置100可接受的参数之后，从图像处理部40通过信号输出部(未图示)输出至曝光装置100，以反映于曝光装置100的曝光。此外，本实施形态中的像面的倾斜，是曝光装置100中的投影透镜所产生的投影像的像面倾斜、与标线片载台及晶片载台的行进误差所造成的对晶片上的光阻层的综合性像面倾斜。
以此方式，根据本实施形态，由于图像处理部40是根据通过曝光装置100进行曝光的条件区分晶片10a的图像，判定通过曝光装置100进行投影曝光的图案的像面的倾斜(亦即，形成在晶片10的反复图案12内的对焦透镜的趋势)，因此不仅可根据测量专用的图案，亦可根据以实际的曝光所使用的图案及照明条件进行曝光并显影的晶片的图像来进行测量。此时，本实施形态中，是可一边使曝光装置100的聚焦偏置量依照射区域分别改变，一边对曝光后的图案各自在条件区分晶片10a的表面一次进行摄影。因此，摄影在短时间即完成，而且由于在依照射区域内的各设定区域A分别求出衍射光的极大亮度(强度)时，依条件区分晶片10a上的聚焦偏置量不同的照射区域分别求出各设定区域A的平均亮度，因此可将光阻膜等的膜厚变动所造成的影响平均化而予以降低。以此方式，由于可根据以实际的曝光所使用的图案进行曝光的照射区域的图像来进行测量，再者可将因光阻膜等的膜厚变动所造成的影响平均化而予以降低，因此能以高精度测量曝光装置100的相对光学像面。
此外，以上的说明中，条件区分晶片10a虽具有多个聚焦偏置量相同的照射区域并将该等散乱地配置，不过即使使用一般使用在曝光装置的调整的所谓FEM晶片(FocusExposureMatrix晶片：聚焦曝光矩阵晶片)，亦可进行像面的测量。FEM晶片是指将聚焦与剂量(曝光能量)区分成矩阵状予以曝光并显影的晶片，一般是以相同聚焦偏置量而且相同剂量的照射区域仅有一个。因此，由于无法通过平均化将光阻膜厚变动等所造成的影响予以平均化，因此测量精度虽稍差，不过若使用剂量一定且聚焦偏置量不同的照射区域，则可求出聚焦曲线而可进行像面的测量(又，若使用聚焦量一定且剂量不同的照射区域，则如后述般可测量剂量变动)。
又，若设置成对从晶片的表面所产生的衍射光的像进行摄影，由于不易受到因光阻膜等的膜厚变动所造成的影响，因此能以更高精度测量曝光装置100的相对光学像面。
此时，通过依成为对象的各种图案分别选择最佳的衍射条件，即可进行高精度的测量。尤其，对微小量的聚焦变化感度较高而可获得高分析能力。
又，关于曝光装置的曝光条件，关于因照射区域内的照明系统不均匀、透镜模糊等所造成的不均匀性，亦可通过选择适切的衍射条件，进行影响较少的像面测量。此外，现有技术中，照射区域内的照明系统不均匀等所造成的对比不均匀性，亦为使精度降低的原因。
又，根据成为对象的图案选择多个衍射条件，即可将在各衍射条件求出的曝光装置100的相对像面(像面的倾斜)加以平均化，藉此即可获得进一步的精度提升。此时，例如若以照射区域内的中心位置为基准且以成为相同聚焦偏置量的方式，使在各衍射条件求出的像面分别偏置时，即能以高精度加以平均化。此外，此时较佳为设置成选择次数较高的衍射条件或波长。又，对存在多个图案间距的条件，若取得不同的间距条件所形成的图像加以解析，并使用聚焦曲线的弯曲较陡峭的条件，则精度会稳定且变佳。此外，在进行平均化时，亦可剔除异常值。
又，在选择衍射条件时，不拘剂量且通过选择最佳聚焦位置几乎不变的衍射条件，即使在照射区域内有剂量(能量)不均匀性，亦可谋求对像面测量无影响的精度。如现有技术般，在较1个照射区域还小的区域内，改变聚焦偏置进行曝光并测量时，由于会测量不同照射区域内的能量分布，因此以往会产生误差。此外，为了不拘剂量选择最佳聚焦位置几乎不变的衍射条件，例如只要使用前述FEM晶片并依不同剂量分别求出聚焦曲线再加以比较，以选择不会因剂量而造成最佳聚焦位置改变的条件即可。
再者，图像处理部40可利用使曝光装置100的聚焦偏置量依晶片分别改变以进行曝光并显影的多个晶片的图像，求出曝光装置100的聚焦对晶片10的表面整体的变动状态，亦即进行聚焦监测测量。接着，针对求出曝光装置100的聚焦的变动状态的方法，一边参照图17所示的流程图一边加以说明。首先，如图11(a)所示，取得使曝光装置100的聚焦偏置量依晶片分别改变以进行曝光并显影的多个晶片(此处，例如聚焦偏置量为－100nm,－50nm,0nm,＋50nm,＋100nm的5个晶片)的图像(步骤S201)。此时，晶片的照明及摄影等是以与衍射检查的情形同样的方式进行。此处，为了方便，将聚焦偏置量不同的5个晶片称为测量用晶片。
其次，从所取得的晶片的图像，依使曝光装置100的聚焦偏置量改变的测量用晶片以像素单位(或者以少数像素形成的设定区域的平均值，以下相同)，分别求出针对晶片内的所有照射区域的信号强度(步骤S202)。不论是像素单位、或者是以少数像素形成的设定区域，为了方便皆称为设定区域A，并将其信号强度(或者平均值)称为平均亮度。像面的测量中，虽对曝光照射区域设定有多个设定区域A，不过聚焦监测测量中，是对晶片表面整体设定有复数(多数)个设定区域A，依各设定区域分别求出平均值。其次，如图11(b)所示，依照射区域的设定区域A分别求出在(聚焦偏置量彼此互异之)各晶片中同位置的设定区域A的平均亮度、以及表示与此对应的聚焦偏置量的关系的图形，亦即聚焦曲线(为了与以条件区分晶片所求出的构成基准的聚焦曲线作区别，此后适当称为取样聚焦曲线)(步骤S203)。此外，在欲近似取样聚焦曲线时，较佳为亦使用4次函数作为近似曲线(步骤S204)。
其次，图像处理部40依各设定区域，分别求出在聚焦曲线的近似曲线平均亮度成为极大的聚焦偏置量(步骤S205)。以此方式，如图12所示，即可求出晶片内衍射光的平均亮度成为极大的聚焦偏置量(图12中已将聚焦偏置量转换成亮度)的分布，依晶片内的设定区域分别计算该等的值与曝光时的聚焦设定值的差(步骤S206)，即可获得晶片整面的聚焦状态的分布，亦即聚焦监测的测量值。此外，为了方便将至此为止所说明的像面测量的方法及聚焦监测测量的方法，亦即从聚焦曲线的近似曲线成为极大的聚焦偏置量求出的方法称为尖峰(peak)法。
以此方式，由于可求出在晶片面上的聚焦偏置量的偏移量的分布，因此可求出曝光装置100的聚焦对晶片10的表面整体的变动状态(例如，参照图12)。本实施形态中，由于是一次取得晶片整面的图像，因此能以非常短的时间测量晶片整面的聚焦状态。此外，图12的例中，虽以明暗来表示曝光装置100的聚焦的变动状态，不过若设置成使用假色(pesudocolor)显示，则通过改变颜色同时即可表示聚焦偏移的大小及正负。此外，将在图像处理部40所求出的曝光装置100的聚焦对晶片10的表面的变动状态(聚焦偏置量)，从图像处理部40通过信号输出部(未图示)输出至曝光装置100，即可反馈至曝光装置100的设定。
以此方式，根据本实施形态，由于可根据以实际的曝光所使用的图案进行曝光的晶片的图像来判定曝光装置100的聚焦的变动状态，且可使用实际的元件所使用的图案而非专用的图案，而且曝光装置100的照明条件亦不会受限，因此能以高精度测量曝光装置100的聚焦状态。当然，在曝光装置的调整用等亦可使用专用的图案。
又，若设置成对从晶片的表面所产生的衍射光的像进行摄影，则由于不易受到因光阻膜等的膜厚变动所造成的影响，因此能以更高精度测量曝光装置100的聚焦的状态。尤其，照明光的波长最好是248nm或313nm(j线)等的深紫外区的波长。
又，若设置成使用多个衍射条件，求出曝光装置100的聚焦的状态，则例如可通过针对各衍射条件加以平均化，即可期待进一步的精度提升。又，依成为对象的各种图案分别选择最佳的衍射条件，即可进行感度较高且高精度的测量。此外，在进行平均化时亦可剔除异常值。
又，在求出对聚焦偏置量的衍射亮度变化(亦即，聚焦曲线)时，若以稍微超过或者低于最佳剂量的剂量(曝光量)进行曝光，则可提升测量感度。尤其，过剂量侧更为有效。在因曝光装置的定期检查等而需更高精度的测量的情况下，亦可以此种方法进行。
此外，上述实施形态中，为了引起衍射，图案的反复间隔必需为照明波长的1/2以上。因此，在使用波长为248nm的光作为照明光的情况下，在反复间隔为124nm以下的反复图案便不会产生衍射光。然而，即使在该情况下，只要在照射区域内的各位置有具有较124nm更长的反复间隔的图案(例如保护图案等)，由于在该处会产生衍射光，因此便可进行测定。此外，由于对图案进行曝光时的照明条件是配合微细的图案，因此前述反复间隔较长的图案较微细的图案更易于因对焦偏移(散焦)而导致形状崩溃，亦即对聚焦偏移变得敏感，而有测量精度提高的情形。
又，上述实施形态中，由于对属反复图案的图案的间距使用高次的衍射光较使用1次衍射光，一般而言衍射效率对图案的变化的变动较大，因此对聚焦的变化的感度即提升，而能以更高精度测量曝光时的聚焦状态(前述对焦偏移的趋势或曝光装置100的聚焦的变动状态)。根据本案的发明人的实验，以4次以上的衍射光即可获得效果，以10次衍射光或120次衍射光有时可亦获得高精度。
在图案的反复间距较短而无法产生衍射光的情况下，有时亦可通过来自图案区块，亦即图案的块的反复的衍射光进行检查。例如，如图15所示，由多个孔13构成的图案区块14排列成纵横的半导体元件DV(例如，存储器元件等)的情形。本案的发明人发现若以从以10μm的反复间距排列的图案区块14获得100次衍射光的方式设定衍射条件，则在图案区块14对以0.14μm的反复间距排列的直径60nm的孔13的形状变化(亦即，孔图案的变化)，该100次衍射光具有较高的感度。以此方式，通过以从相对反复间隔较长的图案获得高次的衍射光的方式设定衍射条件，即可检测出不易产生衍射光的微细图案(亦即，相对反复间隔较短的图案)的散焦所造成的图案变化，而能以更高精度测量曝光时的聚焦状态。
此外，为了获得高次的衍射光，较佳为使用波长较短的紫外光作为照明光。尤其，照明光的波长最好是248nm或313nm(j线)等的深紫外区的波长。根据前述(1)式，在反复图案的间距相同的情况下，通过缩短照明光的波长，即可获得高次的衍射光。又，在晶片的反复图案有基底层的情况下，或有基底膜的膜厚不均的情况下，若使用短波长(例如，248nm或313nm等)的照明光，即可设置成不易受基底的影响。
又，在使用高次的衍射光的情况下，较佳为通过摄影装置35对晶片的像(衍射像)进行多次(例如10次)摄影，并将其各图像信号输出至图像处理部40，通过图像处理部40根据将来自摄影装置35的多个图像信号加以累算后的累算信号，以进行晶片的数字图像的生成、或曝光时的聚焦状态的判定等。由于高次的衍射光反射率较低，因此通过进行图像信号的累算，可增加信号量以提升SN比，而能以更高精度测量曝光时的聚焦状态。
又，亦可针对摄影装置35的摄影元件，预先测定暗电流，以在进行图像信号的累算时，剔除因暗电流所产生的信号。藉此，可使SN比更为提升。例如，以摄影次数为N，以N次分的图像信号的累算值为S，以暗电流的信号值为A时，剔除因暗电流所产生的信号后的图像信号的累算值Sa，则能以Sa＝S－｛A×(N－1)｝表示。
再者，为了增加信号量以使SN比提升，亦可延长摄影装置35的摄影时间(曝光时间)。又，为了减少摄影元件的随机噪声，亦可将摄影装置35的摄影元件加以冷却。
又，上述实施形态中，亦可通过摄影装置35，除了对通过载台6位于既定旋转位置(第1旋转位置)的晶片的像(衍射像)以外，亦对位于从该旋转位置使其旋转180度后的旋转位置(第2旋转位置)的晶片的像(衍射像)进行摄影，通过图像处理部40从摄影装置35修正旋转分，将各别输出的在各旋转位置的图像信号予以平均化，以进行晶片的数字图像的生成、或曝光时的聚焦状态的判定等。以此方式，由于可降低因图案形状的非对称性所造成的测量误差、或因对晶片的照明的不均匀性所造成的测量误差，因此能以更高精度测量曝光时的聚焦状态。
又，上述实施形态中，亦可通过摄影装置35对晶片的像(衍射像)进行多次(例如10次)摄影，通过图像处理部40将从摄影装置35各别输出的在各次数的图像信号予以平均化，以进行晶片的数字图像的生成、或曝光时的聚焦状态的判定等。以此方式，由于摄影元件的随机噪声较1次的摄影减少至左右，因此能以更高精度测量曝光时的聚焦状态。
又，上述实施形态中，虽根据条件区分晶片10a的图像来测量曝光装置100的像面，不过并非限制于此，亦可利用使曝光装置100的聚焦偏置量依晶片分别改变(在同一晶片是以同一条件)以进行曝光并显影的多个晶片的图像，来测量曝光装置100的像面。以此方式，由于可降低每次改变照射区域位置时所产生的动态控制误差(晶片载台的行进误差或调平误差、标线片载台的行进误差或调平误差、以及标线片载台与晶片载台的同步误差等)，因此可进行更高精度的测量。
又，上述实施形态中，曝光装置100虽为步进扫描方式的曝光装置，不过不进行曝光装置100的载台扫描或标线片扫描，而在进行步进重复(stepandrepeat)曝光时，同样的测量亦为有效的手段。
又，上述实施形态中，求出聚焦曲线的近似曲线(4次式)时，在聚焦曲线的端部附近若存在曲线呈不连续或不规则的变化的点，则会成为造成近似曲线的误差的原因。因此，较佳为在以最小平方法计算近似曲线的参数时，对测定值赋予权重，例如增加聚焦曲线中信号强度较大的点的权重，而缩小信号强度较小的点的权重，藉此降低聚焦曲线的端部附近的不连续点或不规则点的影响。
又，上述实施形态中，较佳为选择以下衍射条件，亦即在所选择的照明波长，照明角度与受光角度为对形成有图案的光阻膜的反射率成为极大或极小附近。若曝光量(剂量)产生变化，则图案的线宽亦产生变化，导致形成有该图案的光阻膜的实质膜厚产生变化。因此，利用反射光的干涉条件(反射率)是对应光阻膜厚周期性地变化，选择对光阻膜的反射率成为极大或极小附近的衍射条件(照明角度与受光角度)，藉此由于反射率对膜厚变化(线宽变化)的变动会变小，因此可降低因曝光量的变化所造成的影响。
又，上述实施形态中，虽利用在晶片的表面所产生的衍射光，以求出曝光装置100的像面或聚焦状态，不过并非限制于此，亦可利用在晶片的表面所产生的正反射光或偏光的状态变化，以求出曝光装置100的像面或聚焦状态。
接着，针对通过表面检查装置1进行晶片10的表面的PER检查的情形加以说明。此外，反复图案12，如图4所示，是设置成多个线宽部2A为沿着其短边方向(X方向)以一定间距P排列的光阻图案(线图案)。又，相邻的线宽部2A彼此之间是线距部2B。又，将线宽部2A的排列方向(X方向)称为“反复图案12的反复方向”。
此处，以反复图案12中线宽部2A的线宽DA的设计值为间距P的1/2。在按照设计值形成有反复图案12的情况下，线宽部2A的线宽DA与线距部2B的线宽DB相等，线宽部2A与线距部2B的体积比大致1：1。相对于此，若形成反复图案12时的曝光聚焦偏离适切值，则间距P虽不变，不过线宽部2A的线宽DA会与设计值不同，而且与线距部2B的线宽DB亦不同，线宽部2A与线距部2B的体积比则从大致1：1偏离。
PER检查是利用上述的反复图案12中线宽部2A与线距部2B的体积比的变化，进行反复图案12的异常检查。此外，为了简化说明，将理想的体积比(设计值)设为1：1。体积比的变化，是因曝光聚焦偏离适切值所造成，依晶片10的照射区域分别显现。此外，亦可将体积比改说成剖面形状的面积比。
PER检查中，如图2所示，是在光路上插入照明侧偏光滤波器26及受光侧偏光滤波器32。又，进行PER检查时，载台5使晶片10倾斜至能以受光系统30接受来自照明光所照射的晶片10的正反射光的倾斜角度，并且在既定旋转位置停止，以将晶片10中的反复图案12的反复方向，如图5所示，对晶片10的表面的照明光(直线偏光L)的振动方向，保持成45度倾斜。其是为了将反复图案12的检查的信号强度提升到最大之故。又，若设置成22.5度或67.5度则检查的感度会变高。此外，角度并不限于这些，而可设定成任意角度方向。
照明侧偏光滤波器26配置在导光光纤24与照明侧凹面镜25之间，而且其透射轴设定于既定方位(方向)，对应透射轴从来自照明单元21的光取出(透射)偏光成分(直线偏光)。此时，由于导光光纤24的射出部是配置于照明侧凹面镜25的焦点位置，因此照明侧凹面镜25是将透射照明侧偏光滤波器26的光形成为平行光束，以照明半导体基板即晶片10。以此方式，从导光光纤24射出的光，是通过照明侧偏光滤波器26及照明侧凹面镜25，而成为p偏光的直线偏光L(参照图5)，以照明光照射于晶片10的表面整体。
此时，由于直线偏光L的行进方向(到达晶片10表面上的任意点的直线偏光L的主光线的方向)是大致平行于光轴，因此晶片10的各点中直线偏光L的入射角度由于是平行光束因此彼此相同。又，由于入射至晶片10的直线偏光L是p偏光，因此如图5所示，在反复图案12的反复方向是对直线偏光L的入射面(晶片10的表面中直线偏光L的行进方向)设定成45度的角度的情况下，晶片10的表面中直线偏光L的振动方向与反复图案12的重复方向所构成的角度亦设定成45度。换言之，直线偏光L是以晶片10的表面中直线偏光L的振动方向对反复图案12的反复方向倾斜45度的状态，以斜向横越反复图案12的方式射入于反复图案12。
在晶片10的表面反射的正反射光，虽通过受光系统30的受光侧凹面镜31聚光，而到达摄影装置35的摄影面上，不过此时因在反复图案12的结构性复折射导致直线偏光L的偏光状态产生变化(椭圆偏光化)。受光侧偏光滤波器32配置在受光侧凹面镜31与摄影装置35之间，受光侧偏光滤波器32的透射轴的方位，是设定成对上述照明侧偏光滤波器26的透射轴正交(正交偏光镜(crossedNicol)的状态)。因此，可通过受光侧偏光滤波器32，取出来自晶片10(反复图案12)的正反射光中振动方向与直线偏光L呈大致直角的偏光成分(例如，s偏光的成分)，并导引至摄影装置35。其结果，在摄影装置35的摄影面，即形成来自晶片10的正反射光中对直线偏光L振动方向呈大致直角的偏光成分所产生的晶片10的反射像。此外，在椭圆偏光的短轴方向与直线偏光L并未正交的情况下，通过使受光侧偏光滤波器32的透射轴与椭圆偏光的短轴方向一致，感度即提升。
欲通过表面检查装置1进行晶片10表面的PER检查，首先，如图2所示，将照明侧偏光滤波器26及受光侧偏光滤波器32插入至光路上，通过未图示的搬送装置将晶片10搬送至载台5上。此外，在搬送的途中已通过未图示的对准机构取得形成在晶片10表面的图案的位置信息，而可将晶片10以既定方向载置在载台5上的既定位置。又，此时，载台5是使晶片10倾斜至能以受光系统30接受来自照明光所照射的晶片10的正反射光的倾斜角度，并且在既定旋转位置停止，以将晶片10中的反复图案12的反复方向，对晶片10的表面的照明光(直线偏光L)的振动方向，保持成45度倾斜。
其次，将照明光照射于晶片10的表面。在以此种条件将照明光照射于晶片10的表面时，从照明单元21的导光光纤24所射出的光，是通过照明侧偏光滤波器26及照明侧凹面镜25，而成为p偏光的直线偏光L，以照明光照射在晶片10的表面整体。在晶片10的表面反射的正反射光，是通过受光侧凹面镜31聚光，到达摄影装置35的摄影面上，而形成晶片10的像(反射像)。
此时，通过在反复图案12的结构性复折射导致直线偏光L的偏光状态产生变化，受光侧偏光滤波器32即可取出来自晶片10(反复图案12)的正反射光中振动方向与直线偏光L呈大致直角的偏光成分(亦即，直线偏光L的偏光状态的变化)，并导引至摄影装置35。其结果，在摄影装置35的摄影面，即形成来自晶片10的正反射光中振动方向与直线偏光L呈大致直角的偏光成分所产生的晶片10的反射像。
接着，摄影装置35对形成在摄影面上的晶片10的表面的像(反射像)进行光电转换，以生成图像信号并将图像信号输出至图像处理部40。图像处理部40根据从摄影装置35所输入的晶片10的图像信号，生成晶片10的数字图像。又，图像处理部40是在生成晶片10的图像(数字图像)后，即比较晶片10的图像数据与良品晶片的图像数据，以检查在晶片10的表面有无缺陷(异常)。此外，由于一般认为良品晶片亦即以最佳聚焦、最佳剂量的状态进行曝光并显影的晶片的反射图像的信号强度(亮度值)，会显示最高的信号强度(亮度值)，因此例如与良品晶片比较的信号强度变化(亮度变化)若大于预定的阈值(容许值)则判定为“异常”，若小于阈值则判断为“正常”。接着，以未图示的图像显示装置输出显示图像处理部40的检查结果及该时的晶片10的图像。
然而，图像处理部40是利用以使曝光装置100的聚焦偏置量依照射区域分别改变的条件进行曝光并显影的晶片的图像，即可求出曝光装置100的偏光的聚焦曲线。若利用此聚焦曲线，求出所检测出的偏光的信号强度(前述平均亮度)成为极大的聚焦偏置量时，与衍射光的情形同样地，即可求出通过曝光装置100进行投影曝光的图案的像面的倾斜。具体而言，在图6所示的流程图的步骤S103，只要将直线偏光L作为照明光照射于条件区分晶片10a的表面，并使摄影装置35对条件区分晶片10a的反射像进行光电转换，以生成图像信号并将图像信号输出至图像处理部40即可。此外，在偏光的情况下，由于一般认为信号强度成为极大的聚焦偏置量即为最佳聚焦，因此可容易地得知成为最佳聚焦的聚焦偏置量。
再者，图像处理部40若与PER检查的情形同样地进行晶片的照明及摄影等，利用使曝光装置100的聚焦偏置量依晶片分别改变以进行曝光并显影的多个晶片的图像，求出偏光的平均亮度(照明条件是一定)的聚焦曲线，藉此即可进行曝光装置100对晶片10的表面的聚焦状态，亦即聚焦监测测量。
此外，受光侧偏光滤波器32的透射轴的方位，亦可对上述照明侧偏光滤波器26的透射轴微幅偏离正交状态，以与照明光即偏光的结构性复折射所造成的旋转一致。
又，上述实施形态中，虽通过尖峰法进行聚焦监测测量，不过亦能以别的方法进行聚焦监测测量。依图案的不同，有时聚焦曲线的极大值附近呈平坦的形状。例如，亦有如图16所示的聚焦曲线CV1,CV2的形状的情形。此时，由于难以以高精度决定信号强度成为极大的聚焦偏置量，因此以第1实施形态的尖峰法，结果而言测量精度会降低。
因此，说明在此种情况下有效的方法，以作为本案的第2实施形态。第2实施形态中，由于装置构成或晶片的曝光方法等基本上是与第1实施形态的情形相同，因此针对第2实施形态的表面检查装置省略详细的说明。第2实施形态与第1实施形态的不同，是聚焦状态的测定方法相对于在第1实施形态中为尖峰法，在第2实施形态中则通过为了方便而称为拟合(fitting)法的方法。
首先，一边参照图18所示的流程图，一边说明拟合法的像面测量的步骤。图18的步骤是与图6的步骤相同的处理。相同处理的部分的说明虽省略，不过在截至步骤S305为止，对区分有聚焦偏置的各照射区域，是依设定在照射区域内的多个设定区域分别求出平均亮度。其次，进一步对区分有聚焦偏置的各照射区域，将照射区域内的所有设定区域的平均值(平均亮度)加以平均，以求出照射区域平均值(步骤S306)。其次，求出表示该照射区域平均值与聚焦偏置的关系的聚焦曲线(为了与其他聚焦曲线作区别，此后将称为照射区域聚焦曲线)，再以例如4次函数的近似曲线来近似所求出的照射区域聚焦曲线(步骤S307)。此外，照射区域聚焦曲线是从1片条件区分晶片仅可获得1个。
其次，依照射区域内的设定区域，分别将在步骤S305所求出的对各聚焦偏置的平均值(平均亮度)与在步骤S307所求出的照射区域聚焦曲线予以拟合，以求出最为一致的照射区域聚焦曲线的(图形上的)位置(步骤S308)。此处所称的拟合(fitting)是在例如图20所示的图形，一边使以实线表示的照射区域聚焦曲线的近似曲线于左右，亦即使聚焦偏置以例如每1nm平行地移动，一边求出与以菱形的标记表示的平均亮度的一致度，以求出最为一致的位置的动作，从原照射区域聚焦曲线起的移动量(亦即，聚焦偏置的差)则成为该设定区域的(表示聚焦状态)测量值。此外，作为一致度，可求出平均亮度与在和该平均亮度相同的聚焦偏置的近似曲线的值的差的平方和、再求出该平方和成为最小的位置，亦可求出相关系数再求出相关系数成为最大的位置。
尖峰法中，虽依设定区域分别求出聚焦曲线，再从其极大值的聚焦偏置求出聚焦状态，不过拟合法中是求出各设定区域的平均亮度对作为基准的一个照射区域聚焦曲线的位置的差，以求得聚焦状态。接着，通过求出照射区域内的(依设定区域的)聚焦状态的分布(步骤S309)，即可进行拟合法的像面测量。
接着，一边参照图19所示的流程图，一边说明拟合法的聚焦监测测量的步骤。拟合法的聚焦监测测量中，使用与在像面测量所使用者同样地制作的1片条件区分晶片、以及以既定的2种聚焦偏置量(例如，－100nm与－50nm)分别曝光并显影的2片晶片(以下，为了方便而称为测量用晶片)的共3片晶片。
首先，取得1片条件区分晶片与2片测量用晶片的图像(步骤S401)。其次，从条件区分晶片的图像，以与像面测量的情形同样的方法，依设定在曝光照射区域内的多个设定区域，分别求出(与在第1实施形态所述的情形同样的)基准聚焦曲线，再以例如4次函数的近似曲线来近似所求出的基准聚焦曲线(步骤S402)。其次，依设定在测量用晶片的晶片面内的多个设定区域，分别求出平均亮度，以进行与基准聚焦曲线的近似曲线的拟合(步骤S403)，并输出其结果(步骤S404)。图21是说明某一个设定区域中的拟合的例。图21中，以图形的实线表示的曲线是基准聚焦曲线的近似曲线，菱形的标记则为测量用晶片的平均亮度。若将近似曲线偏移至图形的左右方向以求出与平均亮度最为一致的位置，则成为以虚线表示的曲线，其左右方向的移动量，亦即聚焦偏置的差成为表示此设定区域的聚焦状态的测量值。
聚焦监测测量的拟合中，具体而言，只要一边依设定区域分别使近似曲线以例如聚焦偏置量(于左右)每1nm逐次偏移，一边求出测量用晶片的信号强度(平均亮度)与近似曲线的差，再计算测量用晶片的片数分其差分的平方和，以求出该平方和成为最小的位置即可。又，亦可一边使近似曲线偏移一边计算相关系数，以求出相关系数成为最大的位置。
较佳为求出基准聚焦曲线时的照射内的设定区域、以及在测量用晶片设于晶片内的设定区域，预先设置成照射区域内的配置为相同的位置关系，在上述拟合时使用测量用晶片的设定区域与照射区域内的位置关系为依相同设定区域各自的基准聚焦曲线。又，并不限于基准聚焦曲线，亦可使用在像面测量所求出的照射区域聚焦曲线。相对于若使用依设定区域各自的基准聚焦曲线，则是测量除了照射区域的像面的变动成分以外的晶片整面的聚焦状态，而若使用照射区域聚焦曲线则是测量包含像面的变动成分的晶片整面的聚焦状态。亦即，可根据用途来区分使用。
以此方式，即能以1片条件区分晶片与2片测量用晶片来进行聚焦监测测量。拟合法中，即使聚焦曲线的极大值附近平坦，由于是以曲线整体拟合，因此可进行高精度的测量。又，亦有测量所需的晶片片数较少即可进行测量的优点。
上述实施形态中，测量用晶片的片数虽设为2片，不过并非限制于此，只要是2片以上则任何片数皆可。测量用晶片的片数愈多，则愈可进行稳定的测量。此外，测量用晶片的片数若为1片，如图22所示，则在拟合时一致的位置会有2个部位，因此无法进行测量。
在条件区分晶片与测量用晶片之间，有时会因光阻膜厚或剂量的微妙差异而造成图像的亮度微幅地产生变动。在该情况下，对近似曲线的信号强度乘上增益(gain)，以使亮度一致来进行拟合，藉此即可获得更高精度的结果。增益(gain)的值亦可为从晶片的图像求出的固定值。又，亦可一边改变增益一边进行拟合，以同时获得近似曲线与平均亮度的乖离为最小的增益、以及近似曲线的左右方向的移动量(亦即，聚焦偏置的差)(例如，参照图16)。
又，上述第2实施形态中，亦与第1实施形态的情形同样地，不仅是衍射光，亦可进行使用偏光状态的变化的测量，图像的累算或平均化、高次衍射光或短波长的利用等，应用在第1实施形态所说明的精度提升的手段亦为有效。
又，上述第1实施形态与第2实施形态中，虽求出曝光时的聚焦状态，不过并非限制于此，亦可求出曝光时的剂量状态。接着，针对本案的第3实施形态加以说明。第3实施形态中，是以衍射检查的方法求出剂量(曝光量)的变动。此外，剂量(dose)是指形成图案时的能量量。又，第3实施形态中，由于装置构成或晶片的曝光方法等基本上是与第1实施形态的情形相同，因此针对第3实施形态的表面检查装置省略详细的说明。
针对求出曝光装置100的剂量的变动状态的方法，一边参照图23所示的流程图一边加以说明。首先，制作使曝光装置100的剂量改变而形成反复图案的晶片(步骤S501)。此时，依曝光照射区域分别使剂量散乱地改变以进行曝光并显影。以下，将此种晶片称为剂量条件区分晶片。此处，将剂量设置成散乱是为了抵消在晶片的中央侧与外周侧之间所产生的光阻条件的差异、或扫描曝光时的左右差等的影响而进行。
本实施形态的剂量条件区分晶片，是将剂量以每1.5mJ区分成8个等级(10.0mJ、11.5mJ、13.0mJ、14.5mJ、16.0mJ、17.5mJ、19.0mJ、20.5mJ)。此外，图案曝光所需的曝光量是依图案而不同为左右，在制作条件区分晶片时的择幅，最好设置成。
此外，亦可制作多片条件区分晶片，以求出剂量曲线。此时，各条件区分晶片的依各剂量的照射区域配置，较佳为设定成抵消因剂量以外的条件所造成的影响。
制作剂量条件区分晶片后，与衍射检查的情形同样地，将剂量条件区分晶片搬送至载台5上(步骤S502)。其次，与衍射检查的情形同样地，将照明光照射于剂量条件区分晶片的表面，摄影装置35是对剂量条件区分晶片的衍射像进行光电转换，以生成图像信号并将图像信号输出至图像处理部40(步骤S503)。此时，针对剂量条件区分晶片，利用曝光后的图案的间距信息或衍射条件搜寻来求出衍射条件，以可获得衍射光的方式进行与衍射检查的情形同样的设定。衍射条件搜寻是指在正反射以外的角度范围使载台5的倾斜角度阶段性地改变，以在其各倾斜角度取得图像，来求出图像变亮亦即可获得衍射光的倾斜角度的功能。此外，剂量条件区分晶片的方位角(曝光后图案对照明光的照明方向的姿势)，配置成使曝光后的图案的反复方向(在线宽与线距的图案的情况是与线正交的方向)与照明方向一致。
其次，图像处理部40根据从摄影装置35所输入的剂量条件区分晶片的图像信号，生成剂量条件区分晶片的数字图像，依剂量相同的照射区域分别以像素单位(各自的照射区域所对应的部分的像素彼此)，进行信号强度(亮度)的平均化(步骤S504)。此外，针对在衍射检查判断为缺陷的部分，从前述平均化的对象剔除。其次，图像处理部40针对通过平均化所获得(剂量彼此互异)的所有照射区域，分别求出在求出聚焦曲线时如图8所示的在设定于照射区域内的多个设定区域(以小长方形围成的区域)A的信号强度的平均值(以下，为了方便而称为平均亮度)。此外，由于剂量条件区分晶片是使曝光装置100的剂量依照射区域分别改变，因此可从照射区域的位置求出剂量，在以不同剂量进行曝光的各照射区域内的相同位置的设定区域中，平均亮度对应剂量而变化。
接着，图像处理部40依求出平均亮度的设定区域，分别求出表示在(剂量彼此互异之)各照射区域中同位置的设定区域的平均亮度与对应此的剂量的关系的图形，亦即剂量曲线(步骤S505)。此外，将剂量曲线的一例表示于图24。
其次，图像处理部40依设定区域分别求出以函数来近似剂量曲线的近似曲线(步骤S506)。此外，在近似曲线的函数，较佳为使用4次函数(4次式)。又，将在此处所求出的剂量曲线称为基准剂量曲线。又，针对4次函数，由于与聚焦曲线相同，因此省略其说明。
其次，图像处理部40求出在剂量曲线的近似曲线成为对应设计值的亮度的剂量(步骤S507)。此时，依设定区域分别求出成为对应设计值的亮度的剂量(步骤S508)。以此方式，即可求出照射区域内的剂量的分布。此外，对应剂量曲线的近似曲线中的设计值的亮度(信号强度)，是预先使用线宽与设计值一致的图案来求出。
接着，在照射区域内，根据衍射光的亮度成为对应设计值的亮度的剂量的分布，求出通过曝光装置100进行投影曝光的图案的像面中剂量的变动状态。以此方式求出的在像面的剂量的变动状态，例如是在转换成与曝光装置100一致的参数，从图像处理部40通过信号输出部90，输出至曝光装置100，或调整光学系统以反映于曝光装置100的曝光。
以此方式，由于摄影取得使曝光装置100的剂量改变而形成有反复图案的晶片的图像，因此根据以实际的曝光所使用的图案进行曝光的晶片的图像，即能以短时间且高精度测量曝光装置100的剂量的变动状态。
又，若设置成对从晶片的表面所产生的衍射光的像进行摄影，则由于不易受到因光阻膜等的膜厚变动所造成的影响，因此能以高精度测量曝光装置100的剂量的变动状态。尤其，照明光的波长最好是248nm或313nm(j线)等的深紫外区的波长。又，若设置成使用多个衍射条件，求出的曝光装置100的剂量的变动状态，则例如可通过针对各衍射条件加以平均化，即可期待进一步的精度提升。又，通过依成为对象的各种图案分别选择最佳的衍射条件，即可进行感度较高且高精度的测量。
此外，图像处理部40是利用使曝光装置100的剂量依晶片分别改变以进行曝光并显影的多个晶片的图像，即可求出曝光装置100的剂量对晶片10的表面整体的变动状态。接着，针对求出曝光装置100的剂量对晶片10的表面的变动状态的方法，一边参照图25所示的流程图一边加以说明。首先，取得使曝光装置100的剂量依晶片分别改变以进行曝光并显影的多个晶片(剂量是10.0mJ、11.5mJ、13.0mJ、14.5mJ、16.0mJ、17.5mJ、19.0mJ、20.5mJ的8个晶片)的图像(步骤S601)。此时，晶片的照明及摄影等是以与衍射检查的情形同样(可从以最佳剂量与最佳聚焦条件进行曝光、显影的图案获得既定信号强度的条件)的方式进行。此处，是将剂量不同的多个晶片称为测量用晶片。
其次，从所取得的晶片的图像，依使曝光装置100的剂量改变的测量用晶片，以1个照射区域的像素单位(或者以少数像素形成的微小区域，以下相同)，分别求出针对晶片内的所有照射区域的平均亮度(步骤S602)。其次，依测量用晶片分别生成将亮度值取代成平均亮度的照射区域(步骤S603)，依所生成的照射区域的设定区域，分别求出在(剂量彼此互异之)各照射区域中同位置的设定区域的平均亮度(信号强度)、以及表示与对应此的剂量的关系的图形，亦即剂量曲线(为了与以条件区分晶片所求出的作为基准的剂量曲线作区别，此后将适当称为取样剂量曲线)(步骤S604)。此外，虽依设定区域分别求出以函数来近似取样剂量曲线的近似曲线，不过在近似曲线的函数，较佳为使用4次函数(4次式)。此时，由于使曝光装置100的剂量偏置量依测量用晶片分别改变，因此可从对应所生成的平均亮度的照射区域的测量用晶片的种类求出剂量，在照射区域内的同位置的设定区域，平均亮度对应剂量而变化。
其次，利用所求出的取样剂量曲线，针对所有照射区域的设定区域，分别求出对应各设定区域的取样剂量曲线的剂量的偏移量(步骤S605)。具体而言，首先以使储存在未图示的存储器的各设定区域的取样剂量曲线、以及所对应的设定区域的基准剂量曲线的相关成为最佳的方式进行拟合(所谓图案匹配(patternmatching))。此时，往剂量的增减方向的移动量即为该设定区域的剂量的偏移量。
以此方式，由于可求出在晶片面上的剂量的偏移量的分布，因此可求出曝光装置100的剂量对晶片10的表面整体的变动状态。
此外，本实施形态中，虽已说明通过与衍射检查同样的方法来求出剂量变动的技术，不过亦可通过与偏光检查(PER检查)同样的方法来求出剂量变动。
又，上述实施形态中，虽以使用4次式作为剂量曲线的近似曲线的式为较佳，不过依图形形状而不同，亦可选择进行直线近似。
又，上述实施形态中，在求出曝光装置100的剂量对晶片10的表面整体的变动状态时，在因聚焦的变动导致信号强度对剂量变化的感度容易产生变化的情况下，亦可预先依不同的聚焦偏置量分别求出基准剂量曲线，再对应聚焦的变动状态选择基准剂量曲线使用。
以此方式，根据各实施形态，即能以短时间且高精度测量曝光时的聚焦状态或剂量状态。又，通过将所测量的聚焦状态或剂量状态反馈至曝光装置100，即可在晶片整面将曝光、显影后的图案的线宽设置成与设计值一致。
又，上述实施形态中，作为曝光状态虽已针对对焦状态(聚焦状态)与曝光量(剂量状态)加以说明，不过并非限制于此，亦可应用于扫描曝光时的标线片载台或晶片载台的扫描速度。又，曝光状态广泛包含图案的状态，显影后的蚀刻状态亦包含于曝光状态。
又，由于通过本发明曝光装置即可维持高性能，因此即使是线宽非常细的图案亦可大幅降低缺陷(不良)的发生率。因此，根据使用应用了本发明的曝光装置的曝光系统，即可制造无缺陷的高性能半导体元件。
例如，如图25所示，在具有进行曝光装置100的曝光条件的设定(依图案分别进行的设定或反馈设定)的设定步骤S701、以及根据所设定的曝光条件曝光装置100进行曝光的曝光步骤S702的曝光方法中，若设置成在设定步骤S701中，根据从表面检查装置1的信号输出部90输出至曝光装置100的信息(前述各种参数)来决定曝光条件，则由于曝光装置100可维持高性能，因此即使是线宽非常细的图案亦可大幅降低缺陷(不良)的发生率。
又，如图26所示，半导体元件(未图示)是经由以下步骤所制造，亦即进行元件的功能、性能设计的设计步骤(步骤S801)、制作根据该设计步骤的标线片的标线片制作步骤(步骤S802)、从硅材料制作晶片的晶片制作步骤(步骤S803)、通过曝光等将标线片的图案转印于晶片(包含曝光步骤、显影步骤等)的微影步骤(步骤S804)、进行元件的组装(包含切割步骤、接合步骤、及封装步骤等)的组装步骤(步骤S805)、以及进行元件的检查的检查步骤(步骤S806)等。在此种半导体元件制造方法的微影步骤中，通过使用前述曝光方法进行图案的曝光，由于即使是线宽非常细的图案亦可大幅降低缺陷(不良)的发生率，因此可制造无缺陷的高性能半导体元件。
又，根据本发明，可制得一种表面检查装置，其特征在于，构成为具备：载台，支承通过曝光装置投影曝光既定光罩图案而于表面形成有根据光罩图案的半导体图案的半导体基板；照明部，将照明光照射于支承在载台的该半导体基板的表面；检测部，检测出来自照射有照明光的半导体基板的表面的光；以及运算部，根据检测部所检测出的来自该半导体基板的表面的光的信息，求出所形成的图案内的对焦偏移的趋势。又，该运算部使曝光装置的聚焦条件依照射区域分别改变，并根据来自该投影曝光后的半导体基板的表面的光的信息，即可求出该对焦偏移的趋势。又，运算部依设定在照射区域内的多个设定区域分别求出在该设定区域的亮度成为最大的照射区域的聚焦条件，根据依设定区域分别求出的亮度成为最大的聚焦条件，即可求出对焦偏移的趋势。又，亦可进一步具备信号输出部，以将通过运算部所求出的对焦的偏移的趋势转换成可输入至曝光装置的信号并予以输出。又，照明部能以大致平行的光束一次照明半导体基板的形成有该图案的面的整面；检测部则可一次检测出来自整面的光。又，照明部是将照明光照射于半导体基板的表面，以在半导体基板的半导体图案产生衍射光；检测部可检测出照射照明光而在半导体基板的半导体图案所产生的衍射光。又，使衍射光产生的衍射条件改变，照明部将照明光照射于半导体基板的表面，并且检测部检测出对应衍射条件的衍射光，运算部即可根据以多个衍射条件所检测出的衍射光的资讯，求出对焦偏移的趋势。又，照明部将大致直线偏光作为照明光照射于半导体基板的表面；检测部可检测出照射偏光的半导体基板的半导体图案中因结构性复折射所产生的偏光的变化。
又，可制得一种检查装置，其特征在于，构成为具备：载台，支承通过曝光装置进行曝光而于表面形成有半导体图案的半导体基板；照明部，是将照明光照射于支承在载台的半导体基板的表面；检测部，检测出来自照射有照明光的半导体基板的表面的光；以及运算部，根据检测部所检测出的来自半导体基板的表面的光的信息，求出曝光装置的聚焦对半导体基板的表面的变动状态。又，亦可进一步具备存储部，以储存曝光装置的聚焦的变动状态与来自半导体基板的表面的光的关系；运算部可根据储存于存储部的信息与来自检查对象即半导体基板的表面的光，求出曝光装置的聚焦的变动状态。又，照明部将照明光照射于半导体基板的表面，以在半导体基板的半导体图案产生衍射光；检测部可检测出照射照明光而在半导体基板的半导体图案所产生的衍射光。又，照明部将大致直线偏光作为照明光照射于半导体基板的表面；检测部可检测出照射偏光的半导体基板的半导体图案中因结构性复折射所产生的偏光的变化。又，照明部将照明光照射于半导体基板的表面，以在半导体基板的半导体图案产生衍射光，并且检测部检测出射照明光而在半导体基板的半导体图案所产生的衍射光；照明部是将大致直线偏光作为照明光照射于半导体基板的表面，并且检测部可检测出照射偏光的半导体基板的半导体图案中因结构性复折射所产生的偏光的变化；运算部即可根据检测部分别检测出的该衍射光的信息及偏光的变化信息，求出曝光装置的聚焦的变动状态。
附图标记
1表面检查装置
5载台(变更部)
10晶片(10a条件区分晶片)
测量用晶片
20照明系统(照明部)
30受光系统
35摄影装置(检测部)
40图像处理部(运算部)
60检查部
80控制部
82通信端口(输入部)
85存储部
90信号输出部
100曝光装置

Claims (31)

1.一种检查装置，具备：
照明部，将照明光照射于具有反复既定范围的曝光所制作的多个图案的基板的该图案；
检测部，一次检测来自该照明光照射的该基板的该既定范围的该图案的光；以及
运算部，比较表示形成图案时的曝光状态偏置与该检测部的检测结果之间的关系的第一曝光状态曲线、与表示形成判定对象图案时的曝光状态偏置与来自该判定对象图案的由该检测部所测得的检测结果之间的关系的第二曝光状态曲线，求出该判定对象图案曝光时的曝光状态。
2.根据权利要求1所述的检查装置，其中，该运算部对该图案曝光时的对焦状态与曝光量的至少一方进行运算以作为该曝光状态。
3.根据权利要求2所述的检查装置，其进一步具备控制该照明部与该检测部的控制部；
在对该对焦状态与该曝光量的一方进行运算以作为该曝光状态时，该控制部以不易受到另一方的影响的方式控制该照明部与该检测部的至少一方。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其中，该检测部检测来自该图案的衍射光。
5.根据权利要求4所述的检查装置，其中，该检测部检测4次以上的次数的衍射光。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其中，该检测部检测来自该图案的反射光之中既定的偏光成分。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其进一步具备储存以多种不同曝光状态进行曝光的多个图案的检测结果的存储部、及可进行通信的输入部；
该运算部根据该储存的检测结果，求出该图案曝光时的曝光状态。
8.根据权利要求7所述的检查装置，其中，该存储部可储存多种不同的曝光状态、及以该曝光状态进行曝光的图案的检测结果；
该运算部根据该储存的检测结果与检查对象的图案的检测结果，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
9.根据权利要求8所述的检查装置，其中，该存储部可储存表示该多种不同的曝光状态与以该曝光状态进行曝光的图案的检测结果的关系的曝光状态曲线；
该运算部根据该曝光状态曲线的反曲点，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
10.根据权利要求8所述的检查装置，其中，该存储部可储存表示该多种不同的曝光状态与以该曝光状态进行曝光的图案的检测结果的关系的曝光状态曲线；
该运算部通过检查对象的图案的检测结果与该曝光状态曲线的拟合，求出该检查对象的图案曝光时的曝光状态。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其中，该检测部多次检测来自该图案的光，该运算部根据将该多次检测结果予以累算的累算信号，求出该曝光状态。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其进一步具备变更该基板与该检测部的相对位置、及该基板与该照明部的相对位置的至少一方的变更部；
该运算部根据该相对位置变更前后的检测结果，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
13.根据权利要求12所述的检查装置，其中，该运算部根据多个该相对位置的检测结果的平均，求出该曝光状态。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其中，该照明部以平行的光束一次照明该基板的形成有图案的面整面；
该检测部一次检测来自位于该整面的图案的光。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的检查装置，其进一步具备可将该运算部求出的曝光状态反馈输出至已进行该曝光的曝光装置的输出部。
16.一种检查方法，将照明光照射于具有反复既定范围的曝光所制作的多个图案的基板的该图案；
一次检测来自该照明光照射的该基板的该既定范围的该图案的光；
比较表示形成图案时的曝光状态偏置与该检测部的检测结果之间的关系的第一曝光状态曲线、与表示形成判定对象图案时的曝光状态偏置与来自该判定对象图案的由该检测部所测得的检测结果之间的关系的第二曝光状态曲线，求出该判定对象图案曝光时的曝光状态。
17.根据权利要求16所述的检查方法，其中，求出该图案曝光时的对焦状态与曝光状态的至少一方以作为该曝光状态。
18.根据权利要求17所述的检查方法，其中，在求出该对焦状态与该曝光状态的至少一方时，以不易受到另一方的影响的方式控制该照射与该检测的至少一方。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的检查方法，其中，检测来自该图案的衍射光。
20.根据权利要求16至18中任一项所述的检查方法，其中，检测来自该图案的光的既定偏光成分。
21.根据权利要求16至18中任一项所述的检查方法，其中，根据以多种不同曝光状态进行曝光的多个图案的检测结果，求出该图案曝光时的曝光状态。
22.根据权利要求16至18中任一项所述的检查方法，其中，根据以多种不同曝光状态进行曝光的多个图案的检测结果与该图案曝光时的曝光状态的关系，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
23.根据权利要求22所述的检查方法，其中，使用曝光状态曲线作为以该多种不同曝光状态进行曝光的多个图案的检测结果与该图案曝光时的曝光状态的关系，并根据该曝光状态曲线的反曲点，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
24.根据权利要求22所述的检查方法，其中，使用曝光状态曲线作为以该多种不同曝光状态进行曝光的多个图案的检测结果与该图案曝光时的曝光状态的关系，并根据检查对象的图案的检测结果与该曝光状态曲线的拟合，求出该检查对象的图案曝光时的曝光状态。
25.根据权利要求16至18中任一项所述的检查方法，其中，多次检测来自该图案的光，将该多次的检测结果予以累算，以求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
26.根据权利要求16至18中任一项所述的检查方法，其中，变更该照明光的照射状态、及来自该图案的光的检测状态的至少一方，并根据在该变更前后检测出的检测结果，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态。
27.根据权利要求26所述的检查方法，其中，根据在该变更前后检测出的检测结果的平均，求出该曝光状态。
28.根据权利要求16至18中任一项所述的检查方法，其中，一次照明形成有该图案的面整面，并一次检测来自位于该整面的该图案的光。
29.根据权利要求16至18中任一项所述的检查方法，其中，求出检查对象的图案曝光时的曝光状态，作为可反馈至已使该图案曝光的曝光装置的信息。
30.一种曝光方法，根据通过权利要求29所述的检查方法所得的该可反馈的信息来决定曝光条件。
31.一种半导体元件的制造方法，通过权利要求30所述的曝光方法所制作。
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