JP5434352B2 - Surface inspection apparatus and surface inspection method - Google Patents
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Description
本発明は、露光装置により投影露光された半導体基板の表面を検査する表面検査装置に関する。 The present invention relates to a surface inspection apparatus that inspects the surface of a semiconductor substrate that has been projected and exposed by an exposure apparatus.
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、マスクパターンおよび投影レンズを介してスリット状の光を照射しながら、レチクルステージ（すなわち、マスクパターンが形成されたマスク基板）とウェハステージ（すなわち、半導体パターンを形成するウェハ）とを相対移動させて１ショット分だけ走査（＝スキャン）することにより、半導体ウェハに対して１ショット分の露光を行うようになっている。このようにすれば、スリット（光）の長辺とレチクルステージのスキャン距離で露光ショットの大きさが決まるため、露光ショットを大きくすることができる。 A step-and-scan type exposure apparatus irradiates slit-shaped light through a mask pattern and a projection lens, while a reticle stage (that is, a mask substrate on which the mask pattern is formed) and a wafer stage (that is, a semiconductor pattern). The wafer is exposed to one shot, and is scanned for one shot (= scanning). In this way, since the size of the exposure shot is determined by the long side of the slit (light) and the scanning distance of the reticle stage, the exposure shot can be enlarged.
このような露光装置においては、投影レンズのフォーカスを合わせる（合焦させる）ために、ウェハステージの高さに応じてマスク基板の高さを調整している。ところが、投影レンズ等によって（マスクパターンの）像面が傾く場合、マスク基板の高さの１次元的調整だけではフォーカスを合わせることができない。そこで、このような露光装置は、ウェハに対する露光を行う前に、最適なフォーカス条件の計測を行っている。最適なフォーカス条件を求めるには、例えば、１スリットよりも小さなエリアごとにフォーカスを変化させながら計測用のパターンを露光・現像し、得られたパターンの正反射像に基づいてベストフォーカスとなる条件を求める方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このとき、顕微鏡および撮像素子を利用してパターンの正反射像を拡大観察し、レジストパターン（ライン）とスペースとのコントラストが最大となる条件をベストフォーカスとなる条件と判定する。 In such an exposure apparatus, the height of the mask substrate is adjusted according to the height of the wafer stage in order to adjust the focus of the projection lens. However, when the image plane (of the mask pattern) is tilted by a projection lens or the like, focusing cannot be achieved only by one-dimensional adjustment of the height of the mask substrate. Therefore, such an exposure apparatus measures an optimum focus condition before performing exposure on the wafer. In order to obtain the optimum focus condition, for example, the measurement pattern is exposed and developed while changing the focus for each area smaller than one slit, and the best focus condition is obtained based on the specular reflection image of the obtained pattern. Is known (see, for example, Patent Document 1). At this time, the specular reflection image of the pattern is enlarged and observed using a microscope and an image sensor, and the condition that maximizes the contrast between the resist pattern (line) and the space is determined as the best focus condition.
しかしながら、このような方法で最適なフォーカス条件を求める場合には、露光エネルギーの変化によるレジストの膜厚変化（レジスト膜べり）や、過大なデフォーカスによるパターン消失等の影響を受けやすく、要求精度を満足できない場合があった。また、１ショットよりも小さなエリアごとにフォーカスを変化させて露光するため、ショット内の像面計測時の制御誤差が含まれてしまい精度を低下させる要因となっていた。また、レチクルステージもしくはウェハステージがスキャンするときの誤差によっても、ウェハ上のフォトレジストに形成される半導体パターン像が相対的に傾いてしまうことがあり、対応できなかった。 However, when finding the optimum focus condition using this method, it is easily affected by changes in resist film thickness (resist film sliding) due to changes in exposure energy, pattern loss due to excessive defocus, etc. There were cases where we could not satisfy. Further, since exposure is performed by changing the focus for each area smaller than one shot, a control error at the time of image plane measurement in the shot is included, which causes a decrease in accuracy. Further, even when the reticle stage or the wafer stage scans, the semiconductor pattern image formed on the photoresist on the wafer may be relatively inclined, which cannot be dealt with.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、露光装置の相対的な光学的像面を精度よく計測可能な装置および方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method that can accurately measure the relative optical image plane of an exposure apparatus.
このような目的達成のため、本発明に係る表面検査装置は、露光により形成された半導体パターンを有する基板に照明光を照射する照明部と、前記半導体パターンで反射した照明光の回折強度または偏光変化を検出して検出信号を出力する検出部と、前記半導体パターンを形成する時のフォーカスオフセットと該パターンからの前記検出信号の検出強度との相関関係において前記検出強度が最大となるフォーカスオフセットに基づいて、前記露光時の像面の状態を判定する判定部とを備え、前記判定部は、１回の露光により形成される前記半導体パターンの複数の部分のそれぞれにおける前記検出強度が最大となるフォーカスオフセットに基づいて、前記露光時の像面の状態を判定するようになっている。
なお、前記照明部は、前記基板の前記半導体パターンで回折光が発生するように、前記照明光を前記基板の表面に照射し、前記検出部は、前記半導体パターンで反射した前記照明光の回折強度を検出して前記検出信号を出力してもよい。
また、前記照明部は、前記照明光として略直線偏光を前記基板の表面に照射し、前記検出部は、前記半導体パターンで反射した前記照明光の偏光変化を検出して前記検出信号を出力してもよい。
In order to achieve such an object, a surface inspection apparatus according to the present invention includes an illumination unit that irradiates illumination light onto a substrate having a semiconductor pattern formed by exposure , and diffraction intensity or polarization of illumination light reflected by the semiconductor pattern. a detection unit for outputting a detection signal by detecting a change, the focus Oite the detected intensity on the correlation between the detected intensity of the detection signal from the focus offset and the pattern when forming the semiconductor pattern is maximum A determination unit that determines the state of the image plane at the time of exposure based on an offset, and the determination unit has a maximum detection intensity in each of the plurality of portions of the semiconductor pattern formed by one exposure. The state of the image plane at the time of exposure is determined based on the focus offset.
The illumination unit irradiates the surface of the substrate with the illumination light so that diffracted light is generated by the semiconductor pattern of the substrate, and the detection unit diffracts the illumination light reflected by the semiconductor pattern. The detection signal may be output by detecting the intensity .
The illumination unit irradiates the surface of the substrate with substantially linearly polarized light as the illumination light, and the detection unit detects a change in polarization of the illumination light reflected by the semiconductor pattern and outputs the detection signal. May be.
また、前記照明光として紫外光を用いてもよい。
また、前記基板は、異なる箇所に同じ露光条件で形成された前記半導体パターンを有し、前記判定部は、前記同じ露光条件で形成された前記半導体パターンの互いに対応する前記部分のそれぞれにおける前記検出強度の平均強度を用いて、前記判定を行ってもよい。
また、前記相関関係が関数近似を用いて求められていてもよい。
Further, ultraviolet light may be used as the illumination light.
Further, the substrate has the semiconductor pattern formed at the same exposure condition at different locations, and the determination unit detects the detection at each of the portions corresponding to each other of the semiconductor pattern formed at the same exposure condition. You may perform the said determination using the average intensity | strength of intensity | strength.
Further, the correlation may be obtained using function approximation.
また、前記判定部は、前記露光時の像面の状態として前記露光時の像面傾斜を判定してもよい。 The determination unit may determine an image plane inclination at the time of exposure as a state of the image plane at the time of exposure .
また、前記判定部により判定された前記露光時の像面の状態を、該露光を行った露光装置に入力可能な信号に変換して出力する信号出力部をさらに備えてもよい。
また、前記照明部は、前記照明光として略平行な光束を用いて、前記基板の前記半導体パターンが形成された面の全面を一括照明し、前記検出部は、前記全面からの光を一括して検出してもよい。
Further, the image forming apparatus may further include a signal output unit that converts the state of the image plane at the time of exposure determined by the determination unit into a signal that can be input to the exposure apparatus that has performed the exposure and outputs the signal.
In addition, the illumination unit collectively illuminates the entire surface of the substrate on which the semiconductor pattern is formed using a substantially parallel light beam as the illumination light, and the detection unit collectively collects light from the entire surface. May be detected.
また、本発明に係る表面検査方法は、露光により形成された半導体パターンを有する基板に照明光を照射し、前記半導体パターンで反射した照明光の回折強度または偏光変化を検出して検出信号を出力し、前記半導体パターンを形成する時のフォーカスオフセットと該パターンからの前記検出信号の検出強度との相関関係において前記検出強度が最大となるフォーカスオフセットに基づいて、前記露光時の像面の状態を判定し、前記判定の際、１回の露光により形成される前記半導体パターンの複数の部分のそれぞれにおける前記検出強度が最大となるフォーカスオフセットに基づいて、前記露光時の像面の状態を判定する。
なお、前記基板の前記半導体パターンで回折光が発生するように、前記照明光を前記基板の表面に照射し、前記半導体パターンで反射した前記照明光の回折強度を検出して前記検出信号を出力してもよい。
また、前記照明光として略直線偏光を前記基板の表面に照射し、前記半導体パターンで反射した前記照明光の偏光変化を検出して前記検出信号を出力してもよい。
The surface inspection method according to the present invention irradiates a substrate having a semiconductor pattern formed by exposure with illumination light, detects a diffraction intensity or polarization change of the illumination light reflected by the semiconductor pattern, and outputs a detection signal. and, wherein Oite the detected intensity on the correlation between the detected intensity of the detection signal from the focus offset and the pattern when forming a semiconductor pattern on the basis of a focus offset that maximizes, the image plane during the exposure The state is determined, and at the time of the determination, the state of the image plane at the time of exposure is determined based on a focus offset at which the detected intensity is maximized in each of the plurality of portions of the semiconductor pattern formed by one exposure Judge .
The surface of the substrate is irradiated with the illumination light so that diffracted light is generated in the semiconductor pattern of the substrate, and the detection signal is output by detecting the diffraction intensity of the illumination light reflected by the semiconductor pattern. May be.
Alternatively, the surface of the substrate may be irradiated with substantially linearly polarized light as the illumination light, and a change in polarization of the illumination light reflected by the semiconductor pattern may be detected to output the detection signal.
また、前記照明光として紫外光を用いてもよい。
また、前記基板は、異なる箇所に同じ露光条件で形成された前記半導体パターンを有し、前記同じ露光条件で形成された前記半導体パターンの互いに対応する前記部分のそれぞれにおける前記検出強度の平均強度を用いて、前記判定を行ってもよい。
また、関数近似を用いて前記相関関係を求めてもよい。
Further, ultraviolet light may be used as the illumination light.
Further, the substrate has the semiconductor pattern formed under the same exposure condition at different locations, and the average intensity of the detected intensity in each of the portions corresponding to each other of the semiconductor pattern formed under the same exposure condition. It may be used to make the determination.
Further, the correlation may be obtained using function approximation.
また、前記露光時の像面の状態として前記露光時の像面傾斜を判定してもよい。 The image plane inclination at the time of exposure may be determined as the state of the image plane at the time of exposure .
また、前記判定した前記露光時の像面の状態を、該露光を行った露光装置に入力可能な信号に変換して出力してもよい。
また、前記照明光として略平行な光束を用いて、前記基板の前記半導体パターンが形成された面の全面を一括照明し、前記全面からの光を一括して検出してもよい。
Further, the determined state of the image plane at the time of the exposure may be converted into a signal that can be input to the exposure apparatus that has performed the exposure and output.
Further, the entire surface of the substrate on which the semiconductor pattern is formed may be collectively illuminated using a substantially parallel light beam as the illumination light, and the light from the entire surface may be detected collectively.
本発明によれば、露光装置の相対的な光学的像面を精度よく求めることができる。 According to the present invention, the relative optical image plane of the exposure apparatus can be obtained with high accuracy.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態の表面検査装置を図１に示しており、この装置により半導体基板である半導体ウェハ１０（以下、ウェハ１０と称する）の表面を検査する。本実施形態の表面検査装置１は、図１に示すように、略円盤形のウェハ１０を支持するステージ５を備え、不図示の搬送装置によって搬送されてくるウェハ１０は、ステージ５の上に載置されるとともに真空吸着によって固定保持される。ステージ５は、ウェハ１０の回転対称軸（ステージ５の中心軸）を回転軸として、ウェハ１０を回転（ウェハ１０の表面内での回転）可能に支持する。また、ステージ５は、ウェハ１０の表面を通る軸を中心に、ウェハ１０をチルト（傾動）させることが可能であり、照明光の入射角を調整できるようになっている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The surface inspection apparatus of this embodiment is shown in FIG. 1, and the surface of a semiconductor wafer 10 (hereinafter referred to as wafer 10), which is a semiconductor substrate, is inspected by this apparatus. As shown in FIG. 1, the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment includes a stage 5 that supports a substantially disk-shaped wafer 10, and the wafer 10 that is transferred by a transfer device (not shown) is placed on the stage 5. It is placed and fixed and held by vacuum suction. The stage 5 supports the wafer 10 so that the wafer 10 can rotate (rotate within the surface of the wafer 10) with the rotational axis of symmetry of the wafer 10 (the central axis of the stage 5) as the rotation axis. Further, the stage 5 can tilt (tilt) the wafer 10 around an axis passing through the surface of the wafer 10, and can adjust the incident angle of illumination light.
表面検査装置１はさらに、ステージ５に支持されたウェハ１０の表面に照明光を平行光として照射する照明系２０と、照明光の照射を受けたときのウェハ１０からの反射光や回折光等を集光する受光系３０と、受光系３０により集光された光を受けてウェハ１０の表面の像を検出する撮像装置３５と、画像処理部４０とを備えて構成される。照明系２０は、照明光を射出する照明ユニット２１と、照明ユニット２１から射出された照明光をウェハ１０の表面に向けて反射させる照明側凹面鏡２５とを有して構成される。照明ユニット２１は、メタルハライドランプや水銀ランプ等の光源部２２と、光源部２２からの光のうち所定の波長を有する光を抽出し強度を調節する調光部２３と、調光部２３からの光を照明光として照明側凹面鏡２５へ導く導光ファイバ２４とを有して構成される。 The surface inspection apparatus 1 further includes an illumination system 20 that irradiates illumination light as parallel light onto the surface of the wafer 10 supported by the stage 5, and reflected light, diffracted light, and the like from the wafer 10 when irradiated with illumination light. A light receiving system 30 that collects light, an image pickup device 35 that receives light collected by the light receiving system 30 and detects an image on the surface of the wafer 10, and an image processing unit 40. The illumination system 20 includes an illumination unit 21 that emits illumination light, and an illumination-side concave mirror 25 that reflects the illumination light emitted from the illumination unit 21 toward the surface of the wafer 10. The illumination unit 21 includes a light source unit 22 such as a metal halide lamp or a mercury lamp, a light control unit 23 that extracts light having a predetermined wavelength from the light from the light source unit 22 and adjusts the intensity, and a light control unit 23 The light guide fiber 24 is configured to guide light to the illumination-side concave mirror 25 as illumination light.
そして、光源部２２からの光は調光部２３を通過し、所定の波長（例えば、２４８ｎｍの波長）を有する照明光が導光ファイバ２４から照明側凹面鏡２５へ射出され、導光ファイバ２４から照明側凹面鏡２５へ射出された照明光は、導光ファイバ２４の射出部が照明側凹面鏡２５の焦点面に配置されているため、照明側凹面鏡２５により平行光束となってステージ５に保持されたウェハ１０の表面に照射される。なお、ウェハ１０に対する照明光の入射角と出射角との関係は、ステージ５をチルト（傾動）させてウェハ１０の載置角度を変化させることにより調整可能である。 Then, the light from the light source unit 22 passes through the light control unit 23, and illumination light having a predetermined wavelength (for example, a wavelength of 248 nm) is emitted from the light guide fiber 24 to the illumination side concave mirror 25, and from the light guide fiber 24. The illumination light emitted to the illumination-side concave mirror 25 is held on the stage 5 as a parallel light beam by the illumination-side concave mirror 25 because the exit portion of the light guide fiber 24 is disposed on the focal plane of the illumination-side concave mirror 25. The surface of the wafer 10 is irradiated. The relationship between the incident angle and the exit angle of the illumination light with respect to the wafer 10 can be adjusted by tilting the stage 5 and changing the mounting angle of the wafer 10.
また、導光ファイバ２４と照明側凹面鏡２５との間には、照明側偏光フィルタ２６が光路上へ挿抜可能に設けられており、図１に示すように、照明側偏光フィルタ２６を光路上から抜去した状態で回折光を利用した検査（以下、便宜的に回折検査と称する）が行われ、図２に示すように、照明側偏光フィルタ２６を光路上に挿入した状態で偏光（構造性複屈折による偏光状態の変化）を利用した検査（以下、便宜的にＰＥＲ検査と称する）が行われるようになっている（照明側偏光フィルタ２６の詳細については後述する）。 In addition, an illumination-side polarizing filter 26 is provided between the light guide fiber 24 and the illumination-side concave mirror 25 so as to be able to be inserted into and removed from the optical path, and as shown in FIG. An inspection using the diffracted light (hereinafter referred to as a diffraction inspection for the sake of convenience) is performed in the extracted state, and as shown in FIG. 2, polarized light (structural complex) is inserted with the illumination side polarization filter 26 inserted in the optical path. An inspection using a change in polarization state due to refraction (hereinafter referred to as a PER inspection for convenience) is performed (details of the illumination-side polarizing filter 26 will be described later).
ウェハ１０の表面からの出射光（回折光もしくは反射光）は受光系３０により集光される。受光系３０は、ステージ５に対向して配設された受光側凹面鏡３１を主体に構成され、受光側凹面鏡３１により集光された出射光（回折光もしくは反射光）は、撮像装置３５の撮像面上に達し、ウェハ１０の像が結像される。 Light emitted from the surface of the wafer 10 (diffracted light or reflected light) is collected by the light receiving system 30. The light receiving system 30 is mainly composed of a light receiving side concave mirror 31 disposed to face the stage 5, and emitted light (diffracted light or reflected light) collected by the light receiving side concave mirror 31 is imaged by the imaging device 35. An image of the wafer 10 is formed on the surface.
また、受光側凹面鏡３１と撮像装置３５との間には、受光側偏光フィルタ３２が光路上へ挿抜可能に設けられており、図１に示すように、受光側偏光フィルタ３２を光路上から抜去した状態で回折検査が行われ、図２に示すように、受光側偏光フィルタ３２を光路上に挿入した状態でＰＥＲ検査が行われるようになっている（受光側偏光フィルタ３２の詳細については後述する）。 In addition, a light receiving side polarizing filter 32 is provided between the light receiving side concave mirror 31 and the imaging device 35 so as to be inserted into and extracted from the optical path. As shown in FIG. 1, the light receiving side polarizing filter 32 is removed from the optical path. In this state, the diffraction inspection is performed, and as shown in FIG. 2, the PER inspection is performed with the light receiving side polarizing filter 32 inserted in the optical path (details of the light receiving side polarizing filter 32 will be described later). To do).
撮像装置３５は、撮像面上に形成されたウェハ１０の表面の像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力する。画像処理部４０は、撮像装置３５から入力されたウェハ１０の画像信号に基づいて、ウェハ１０のデジタル画像を生成する。画像処理部４０の内部メモリ（図示せず）には、良品ウェハの画像データが予め記憶されており、画像処理部４０は、ウェハ１０の画像（デジタル画像）を生成すると、ウェハ１０の画像データと良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有無を検査する。そして、画像処理部４０による検査結果およびそのときのウェハ１０の画像が図示しない画像表示装置で出力表示される。また、画像処理部４０は、ウェハの画像を利用して露光装置５０により投影露光されるマスクパターンの像面の傾きを計測できるようになっている（詳細は後述する）。 The imaging device 35 photoelectrically converts an image of the surface of the wafer 10 formed on the imaging surface to generate an image signal, and outputs the image signal to the image processing unit 40. The image processing unit 40 generates a digital image of the wafer 10 based on the image signal of the wafer 10 input from the imaging device 35. Image data of a non-defective wafer is stored in advance in an internal memory (not shown) of the image processing unit 40. When the image processing unit 40 generates an image (digital image) of the wafer 10, the image data of the wafer 10 is stored. And the image data of the non-defective wafer are compared to inspect for defects (abnormalities) on the surface of the wafer 10. Then, the inspection result by the image processing unit 40 and the image of the wafer 10 at that time are output and displayed by an image display device (not shown). The image processing unit 40 can measure the inclination of the image plane of the mask pattern projected and exposed by the exposure apparatus 50 using the wafer image (details will be described later).
ところで、ウェハ１０は、露光装置５０により最上層のレジスト膜に対して所定のマスクパターンが投影露光され、現像装置（図示せず）による現像後、不図示の搬送装置により、不図示のウェハカセットまたは現像装置からステージ５上に搬送される。なおこのとき、ウェハ１０は、ウェハ１０のパターンもしくは外縁部（ノッチやオリエンテーションフラット等）を基準としてアライメントが行われた状態で、ステージ５上に搬送される。なお、ウェハ１０の表面には、図３に示すように、複数のチップ領域１１（ショット）が縦横に（図３におけるＸＹ方向に）配列され、各チップ領域１１の中には、半導体パターンとしてラインパターンまたはホールパターン等の繰り返しパターン１２が形成されている。また、露光装置５０は、詳細な図示を省略するが、前述のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であり、ケーブル等を介して本実施形態の表面検査装置１の信号出力部（図示せず）と電気的に接続され、表面検査装置１からのデータ（信号）に基づいて露光制御の調整を可能に構成されている。 By the way, a predetermined mask pattern is projected and exposed on the uppermost resist film by the exposure device 50 by the exposure device 50, and after development by a developing device (not shown), a wafer cassette (not shown) is transferred by a transfer device (not shown). Or it is conveyed on the stage 5 from a developing device. At this time, the wafer 10 is transferred onto the stage 5 in a state where the alignment is performed with reference to the pattern or outer edge (notch, orientation flat, etc.) of the wafer 10. As shown in FIG. 3, a plurality of chip regions 11 (shots) are arranged vertically and horizontally (in the XY directions in FIG. 3) on the surface of the wafer 10, and each chip region 11 has a semiconductor pattern as a semiconductor pattern. A repeating pattern 12 such as a line pattern or a hole pattern is formed. Although not shown in detail, the exposure apparatus 50 is the above-described step-and-scan type exposure apparatus, and a signal output unit (not shown) of the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment via a cable or the like. ) And is configured to be able to adjust exposure control based on data (signal) from the surface inspection apparatus 1.
以上のように構成される表面検査装置１を用いて、ウェハ１０表面の回折検査を行うには、まず、図１に示すように照明側偏光フィルタ２６および受光側偏光フィルタ３２を光路上から抜去し、不図示の搬送装置により、ウェハ１０をステージ５上に搬送する。なお、搬送の途中で不図示のアライメント機構によりウェハ１０の表面に形成されているパターンの位置情報を取得しており、ウェハ１０をステージ５上の所定の位置に所定の方向で載置することができる。 In order to perform diffraction inspection of the surface of the wafer 10 using the surface inspection apparatus 1 configured as described above, first, the illumination side polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 are removed from the optical path as shown in FIG. Then, the wafer 10 is transferred onto the stage 5 by a transfer device (not shown). In addition, the positional information of the pattern formed on the surface of the wafer 10 is acquired by an alignment mechanism (not shown) during the transfer, and the wafer 10 is placed at a predetermined position on the stage 5 in a predetermined direction. Can do.
次に、ウェハ１０の表面上における照明方向とパターンの繰り返し方向とが一致（ラインパターンの場合、ラインに対して直交）するようにステージ５を回転させるとともに、パターンのピッチをＰとし、ウェハ１０の表面に照射する照明光の波長をλとし、照明光の入射角をθ１とし、ｎ次回折光の出射角をθ２としたとき、ホイヘンスの原理より、次の（１）式を満足するように設定を行う（ステージ５をチルトさせる）。 Next, the stage 5 is rotated so that the illumination direction on the surface of the wafer 10 matches the pattern repetition direction (in the case of a line pattern, orthogonal to the line), the pattern pitch is set to P, and the wafer 10 When the wavelength of the illumination light applied to the surface of the light is λ, the incident angle of the illumination light is θ1, and the emission angle of the nth-order diffracted light is θ2, the following equation (1) is satisfied from the Huygens principle. Setting is performed (tilt stage 5).
Ｐ＝ｎ×λ／｛ｓｉｎ（θ１）−ｓｉｎ（θ２）｝ …（１） P = n × λ / {sin (θ1) −sin (θ2)} (1)
次に、照明光をウェハ１０の表面に照射する。このような条件で照明光をウェハ１０の表面に照射する際、照明ユニット２１における光源部２２からの光は調光部２３を通過し、所定の波長（例えば、２４８ｎｍの波長）を有する照明光が導光ファイバ２４から照明側凹面鏡２５へ射出され、照明側凹面鏡２５で反射した照明光が平行光束となってウェハ１０の表面に照射される。ウェハ１０の表面で回折した回折光は、受光側凹面鏡３１により集光されて撮像装置３５の撮像面上に達し、ウェハ１０の像（回折像）が結像される。 Next, the illumination light is irradiated on the surface of the wafer 10. When irradiating the illumination light onto the surface of the wafer 10 under such conditions, the light from the light source unit 22 in the illumination unit 21 passes through the light control unit 23 and has a predetermined wavelength (for example, a wavelength of 248 nm). Is emitted from the light guide fiber 24 to the illumination-side concave mirror 25, and the illumination light reflected by the illumination-side concave mirror 25 is irradiated onto the surface of the wafer 10 as a parallel light flux. The diffracted light diffracted on the surface of the wafer 10 is collected by the light-receiving-side concave mirror 31 and reaches the image pickup surface of the image pickup device 35 to form an image (diffraction image) of the wafer 10.
そこで、撮像装置３５は、撮像面上に形成されたウェハ１０の表面の像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力する。画像処理部４０は、撮像装置３５から入力されたウェハ１０の画像信号に基づいて、ウェハ１０のデジタル画像を生成する。また、画像処理部４０は、ウェハ１０の画像（デジタル画像）を生成すると、ウェハ１０の画像データと良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有無を検査する。そして、画像処理部４０による検査結果およびそのときのウェハ１０の画像が図示しない画像表示装置で出力表示される。 Therefore, the imaging device 35 photoelectrically converts the image of the surface of the wafer 10 formed on the imaging surface to generate an image signal, and outputs the image signal to the image processing unit 40. The image processing unit 40 generates a digital image of the wafer 10 based on the image signal of the wafer 10 input from the imaging device 35. In addition, when the image processing unit 40 generates an image (digital image) of the wafer 10, the image data of the wafer 10 and the image data of the non-defective wafer are compared to inspect for defects (abnormality) on the surface of the wafer 10. To do. Then, the inspection result by the image processing unit 40 and the image of the wafer 10 at that time are output and displayed by an image display device (not shown).
また、画像処理部４０は、露光装置５０のフォーカスオフセット量をショット毎に変化させた条件で露光して現像したウェハの画像を利用して、露光装置５０の回折光によるフォーカスカーブ（フォーカスオフセット量と回折光の強度の関係を示すカーブ）を求めることができる。このフォーカスカーブを利用して、１つのショット内の微小領域毎に回折光の輝度が最大となるフォーカスオフセット量を求めるようにすれば、露光装置５０により投影露光されるマスクパターンの像面の傾きを求めることができる。なお、回折光の場合、ラインアンドスペースのデューティー比をラインが１に対してスペースが１０以上とすれば、最大輝度となるフォーカスオフセット量がベストフォーカスとなる。 Further, the image processing unit 40 uses the image of the wafer that has been exposed and developed under the condition that the focus offset amount of the exposure device 50 is changed for each shot, and the focus curve (focus offset amount) by the diffracted light of the exposure device 50 is used. And a curve showing the relationship between the intensity of the diffracted light and the intensity of the diffracted light. By using this focus curve to obtain a focus offset amount that maximizes the brightness of the diffracted light for each minute region in one shot, the inclination of the image plane of the mask pattern projected and exposed by the exposure apparatus 50 Can be requested. In the case of diffracted light, if the line-and-space duty ratio is set to 10 or more for a line of 1, the focus offset amount that provides the maximum luminance is the best focus.
そこで、露光装置５０により投影露光されるマスクパターンの像面の傾きを求める方法について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、露光装置５０のフォーカスオフセット量を変化させて繰り返しパターンを形成したウェハを作成する（ステップＳ１０１）。このとき、露光ショット毎にフォーカスオフセット量をマトリックス状に変化させて露光し現像する。以下、このようなウェハを条件振りウェハ１０ａ（図７および図８を参照）と称することにする。 Therefore, a method for obtaining the inclination of the image plane of the mask pattern projected and exposed by the exposure apparatus 50 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, a wafer on which a repeated pattern is formed by changing the focus offset amount of the exposure apparatus 50 is created (step S101). At this time, the exposure is developed by changing the focus offset amount in a matrix for each exposure shot. Hereinafter, such a wafer will be referred to as a conditional wafer 10a (see FIGS. 7 and 8).
ここで、フォーカスオフセット量をマトリックス状に変化させるのは、例えば、ウェハの中央側と外周側の間に発生するレジスト条件の相違や、スキャン露光時のいわゆる左右差などの影響を相殺する目的で行う。なお、ウェハ上に形成されるレジスト膜（フォトレジスト）はスピンコートで塗布形成される場合が多く、レジスト原液がスピンにより広がるに連れ溶剤成分が揮発し粘度が上がり膜が厚くなる傾向があり、ウェハの中央側と外周側の間にレジスト条件の相違が発生する。また、いわゆる左右差とは、例えば、スキャン方向をＸ方向とした場合に、レチクルがＸ＋方向に移動（ウェハはＸ−方向に移動）しながら露光するときと、レチクルがＸ−方向に移動（ウェハはＸ＋方向に移動）しながら露光するときの差である。 Here, the focus offset amount is changed in the form of a matrix in order to offset the influence of differences in resist conditions occurring between the center side and the outer periphery side of the wafer and so-called left / right differences during scan exposure, for example. Do. In addition, the resist film (photoresist) formed on the wafer is often formed by coating by spin coating, and as the resist stock solution spreads by spin, the solvent component volatilizes and the viscosity tends to increase and the film tends to become thicker. A difference in resist conditions occurs between the center side and the outer peripheral side of the wafer. Also, the so-called left / right difference means that, for example, when the scanning direction is the X direction, the reticle moves in the X + direction (wafer moves in the X− direction) and the reticle moves in the X− direction ( This is the difference in exposure while the wafer is moving in the X + direction.
本実施形態の条件振りウェハ１０ａは、図７に示すように、フォーカスオフセット量を２５ｎｍ刻みで−１７５ｎｍ〜＋２００ｎｍの１６段階に振っている。なお、図７の各ショットには、２５ｎｍ刻みで振ったフォーカスオフセット量の段階を示しており、段階が同じでスキャン方向が逆方向の場合には「´」を付している。例えば、同じフォーカスオフセット量で行う露光を、レチクル移動Ｘ＋方向／中央側で１ショット・レチクル移動Ｘ＋方向／外周側で１ショット・レチクル移動Ｘ−方向／中央側で１ショット・レチクル移動Ｘ−方向／外周側で１ショットのように４箇所設定することができる。また例えば、同じフォーカスオフセット量で行う露光を、条件振りウェハ１０ａの中心を対称軸として、レチクル移動Ｘ＋方向／外周側で２ショット・レチクル移動Ｘ−方向／外周側で２ショットのように４箇所設定することができる。本実施形態では、このようにフォーカスオフセット量を１６段階、各フォーカスオフセット量で４ショットの合計６４ショットで条件振りウェハ１０ａを作っている。 As shown in FIG. 7, the conditionally adjusted wafer 10a of this embodiment oscillates the focus offset amount in 16 steps from -175 nm to +200 nm in increments of 25 nm. Each of the shots in FIG. 7 shows the stage of the focus offset amount shaken in increments of 25 nm, and “′” is given when the stage is the same and the scanning direction is the reverse direction. For example, exposure performed with the same focus offset amount is performed by reticle movement X + direction / one-shot reticle movement X + direction / center side one-shot reticle movement X-direction / one-shot reticle movement X-direction at the center side. / Four places can be set like one shot on the outer periphery side. Further, for example, exposure performed with the same focus offset amount is performed at four locations such as two shots on the reticle movement X + direction / outer peripheral side and two shots on the reticle movement X-direction / outer peripheral side with the center of the conditioned wafer 10a as the axis of symmetry. Can be set. In the present embodiment, the conditionally adjusted wafer 10a is made with a total of 64 shots, with 16 focus offset amounts and 4 shots for each focus offset amount.
なお、条件振りウェハを複数枚作り、フォーカスカーブを求めてもよい。その場合、各条件振りウェハのマトリックスは、フォーカスオフセット以外の条件による影響を相殺するように設定することが好ましい。 Note that a plurality of conditionally adjusted wafers may be made and the focus curve may be obtained. In this case, it is preferable that the matrix of each conditionally adjusted wafer is set so as to cancel the influence due to conditions other than the focus offset.
条件振りウェハ１０ａを作成すると、回折検査の場合と同様にして、条件振りウェハ１０ａをステージ５上に搬送する（ステップＳ１０２）。次に、回折検査の場合と同様に、照明光を条件振りウェハ１０ａの表面に照射し、撮像装置３５が条件振りウェハ１０ａの回折像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力する（ステップＳ１０３）。このとき、条件振りウェハ１０ａについて、露光したマスクパターンの情報または回折条件サーチ（正反射条件以外の角度範囲でステージ５をチルトさせ、回折光の強度を測る）を利用して回折条件を求め、回折光が得られるように回折検査の場合と同様の設定を行う。 When the conditioned wafer 10a is created, the conditioned wafer 10a is transferred onto the stage 5 in the same manner as in the diffraction inspection (step S102). Next, as in the case of the diffraction inspection, the illumination light is irradiated onto the surface of the conditioned wafer 10a, and the imaging device 35 photoelectrically converts the diffracted image of the conditioned wafer 10a to generate an image signal. The data is output to the processing unit 40 (step S103). At this time, with respect to the conditioned wafer 10a, information on the exposed mask pattern or diffraction condition search (tilt the stage 5 in an angle range other than the regular reflection condition and measure the intensity of the diffracted light) is used to obtain the diffraction condition, The same setting as in the case of diffraction inspection is performed so that diffracted light can be obtained.
次に、画像処理部４０は、撮像装置３５から入力された条件振りウェハ１０ａの画像信号に基づいて、条件振りウェハ１０ａのデジタル画像を生成し、フォーカスオフセット量が同じショット毎に画素単位（それぞれのショットの対応する部分の画素同士）で輝度（信号強度）の平均化を行う（ステップＳ１０４）。なお、回折検査で欠陥と判断された部分については、前述の平均化の対象から除外する。次に、画像処理部４０は、平均化を行った（すなわち、互いにフォーカスオフセット量の異なる）全てのショットについて、図８に示すようにショット内に設定した複数の設定領域（小さな長方形で囲んだ領域）Ａでの平均輝度（信号強度）をそれぞれ求める（ステップＳ１０５）。なお、条件振りウェハ１０ａは、露光装置５０のフォーカスオフセット量をショット毎に変化させているため、ショットの位置からフォーカスオフセット量を求めることができ、異なるフォーカスオフセット量で露光されたそれぞれのショット内の同位置の設定領域Ａにおいて、フォーカスオフセット量に応じて平均輝度が変化することになる。 Next, the image processing unit 40 generates a digital image of the conditioned wafer 10a based on the image signal of the conditioned wafer 10a input from the imaging device 35, and performs a pixel unit for each shot with the same focus offset amount (respectively). The luminance (signal intensity) is averaged between the pixels of corresponding portions of the shots (step S104). Note that a portion determined to be a defect by the diffraction inspection is excluded from the above-described averaging target. Next, the image processing unit 40 encloses all the shots that have been averaged (that is, the focus offset amounts are different from each other) in a plurality of setting areas (small rectangles) set in the shot as shown in FIG. The average luminance (signal intensity) in region A is obtained (step S105). In the condition wafer 10a, since the focus offset amount of the exposure apparatus 50 is changed for each shot, the focus offset amount can be obtained from the shot position, and each shot exposed with a different focus offset amount can be obtained. In the setting area A at the same position, the average luminance changes in accordance with the focus offset amount.
そこで、画像処理部４０は、平均輝度を求めた各設定領域Ａごとに、（互いにフォーカスオフセット量の異なる）各ショットにおける同位置の設定領域Ａでの平均輝度と、これに対応するフォーカスオフセット量との関係を示すグラフ、すなわちフォーカスカーブを求める（ステップＳ１０６）。なお、フォーカスカーブの一例を図９に示す。フォーカスカーブを求めると、画像処理部４０は、フォーカスカーブの近似曲線をそれぞれ求める（ステップＳ１０７）。なお、近似曲線の式には、４次式を用いるのが好ましい。 Therefore, the image processing unit 40 calculates, for each setting area A for which the average brightness is obtained, the average brightness in the setting area A at the same position in each shot (with different focus offset amounts) and the corresponding focus offset amount. That is, a graph showing the relationship between the two, that is, a focus curve is obtained (step S106). An example of the focus curve is shown in FIG. When obtaining the focus curve, the image processing unit 40 obtains approximate curves of the focus curve, respectively (step S107). Note that it is preferable to use a quartic equation as the approximate curve equation.
次に、画像処理部４０は、フォーカスカーブの近似曲線において最大輝度となるフォーカスオフセット量を求める（ステップＳ１０８）。このとき、最大輝度となるフォーカスオフセット量を各設定領域Ａごとに求める（ステップＳ１０９）。このようにすれば、図１０に示すように、ショット内における、回折光の輝度が最大輝度となるフォーカスオフセット量の分布を求めることができる。 Next, the image processing unit 40 obtains a focus offset amount that provides the maximum luminance in the approximate curve of the focus curve (step S108). At this time, the focus offset amount that provides the maximum luminance is obtained for each setting area A (step S109). In this way, as shown in FIG. 10, the distribution of the focus offset amount in which the brightness of the diffracted light becomes the maximum brightness in the shot can be obtained.
そして、ショット内における、回折光の輝度が最大輝度となるフォーカスオフセット量の分布に基づいて、露光装置５０により露光されるスリット（光）の長辺方向におけるフォーカスオフセット量の傾き（すなわち、像面の傾斜量）および、露光装置５０のレチクルステージ（図示せず）とウェハステージとのスキャン方向におけるフォーカスオフセット量の傾きをそれぞれ（近似的に）求める。なお、回折光の輝度が最大輝度となるフォーカスオフセット量がベストフォーカスでなくても、ショット内のパターンはそれぞれ近似しているためフォーカスオフセット量と回折光の輝度との関係は同様であり、像面の傾きは各結像点の相対位置関係であるので、回折光の最大輝度を求めることで像面の傾きが求まる。このようにして求めた像面の傾きは、例えば、像面湾曲率や最大最小値・対角方向の傾斜など露光装置５０が受け入れ可能なパラメータに変換された後に、画像処理部４０から信号出力部（図示せず）を介して露光装置５０に出力されて、露光装置５０による露光に反映される。なお、本実施形態における像面の傾きとは、露光装置５０における投影レンズによる投影像の像面傾斜とレチクルステージおよびウェハステージの走り誤差とによるウェハ上のフォトレジスト層に対する総合的な像面の傾きである。 Then, based on the distribution of the focus offset amount in which the luminance of the diffracted light is the maximum luminance in the shot, the inclination of the focus offset amount in the long side direction of the slit (light) exposed by the exposure device 50 (that is, the image plane) ) And the inclination of the focus offset amount in the scanning direction between the reticle stage (not shown) of the exposure apparatus 50 and the wafer stage (approximately). Note that, even if the focus offset amount at which the luminance of the diffracted light is the maximum luminance is not the best focus, the pattern in the shot is approximated and the relationship between the focus offset amount and the luminance of the diffracted light is the same. Since the inclination of the surface is a relative positional relationship between the respective image forming points, the inclination of the image surface can be obtained by obtaining the maximum luminance of the diffracted light. The image plane inclination obtained in this manner is converted into a parameter acceptable to the exposure apparatus 50 such as the curvature of field, maximum / minimum value, and diagonal inclination, and then output from the image processing unit 40 as a signal output. Is output to the exposure apparatus 50 via a unit (not shown) and reflected in the exposure by the exposure apparatus 50. The inclination of the image plane in the present embodiment is the total image plane with respect to the photoresist layer on the wafer due to the inclination of the image plane projected by the projection lens in the exposure apparatus 50 and the running error of the reticle stage and the wafer stage. It is a slope.
このように、本実施形態によれば、画像処理部４０が、露光装置５０により露光された条件振りウェハ１０ａの画像に基づいて、露光装置５０により投影露光されるマスクパターンの像面の傾き（すなわち、ウェハ１０に形成される繰り返しパターン１２内の合焦ズレの傾向）を求めるため、実際の露光に用いるマスクパターンおよび照明条件で露光したショットの画像に基づいて計測を行うことができる。このとき、露光装置５０のフォーカスオフセット量をショット毎に変化させながら露光したパターンをそれぞれ、条件振りウェハ１０ａの表面において一括で撮像することが可能である。そのため、ショット内の各設定領域Ａごとに回折光の最大輝度を求める際、条件振りウェハ１０ａ上のフォーカスオフセット量の異なるショット毎に各設定領域Ａの平均輝度を求めるため、レジスト膜等の膜厚変動による影響を平均化して低減することができる。このように、実際の露光に用いるマスクパターンで露光したショットの画像に基づいて計測を行うことができ、さらに、レジスト膜等の膜厚変動による影響を平均化して低減できることから、露光装置５０の相対的な光学的像面を精度よく計測することが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, the image processing unit 40 is based on the image of the conditioned wafer 10a exposed by the exposure device 50, and the inclination of the image plane of the mask pattern projected and exposed by the exposure device 50 ( That is, in order to obtain a tendency of focusing deviation in the repeated pattern 12 formed on the wafer 10, measurement can be performed based on a mask pattern used for actual exposure and an image of a shot exposed under illumination conditions. At this time, it is possible to collectively image the exposed patterns while changing the focus offset amount of the exposure apparatus 50 for each shot on the surface of the conditioned wafer 10a. Therefore, when the maximum brightness of the diffracted light is obtained for each setting area A in the shot, the average brightness of each setting area A is obtained for each shot having a different focus offset amount on the conditionally adjusted wafer 10a. The effect of thickness variation can be averaged and reduced. As described above, the measurement can be performed based on the shot image exposed with the mask pattern used for actual exposure, and the influence of the film thickness variation of the resist film or the like can be averaged and reduced. It becomes possible to accurately measure the relative optical image plane.
また、ウェハの表面から生じた回折光による像を撮像するようにすれば、レジスト膜等の膜厚変動による影響を受けにくいため、露光装置５０の相対的な光学的像面をより精度よく計測することが可能である。 Further, if an image by diffracted light generated from the surface of the wafer is taken, it is less affected by variations in the film thickness of the resist film or the like, so the relative optical image plane of the exposure apparatus 50 can be measured more accurately. Is possible.
このとき、対象となる様々なパターン毎に最適な回折条件を選択することで、高精度な計測が可能になる。特に、微少量のフォーカス変化に対する感度が高く高分解能が得られる。 At this time, it is possible to perform highly accurate measurement by selecting an optimal diffraction condition for each of various target patterns. In particular, high sensitivity can be obtained with high sensitivity to a small amount of focus change.
また、露光装置の露光条件に関して、ショット内の照明系不均一、レンズ曇り等による不均一性に関しても、適切な回折条件を選択することで、影響の少ない像面計測が可能となる。なお、従来では、ショット内の照明系不均一等によるコントラスト不均一性も精度を低下させる原因であった。 In addition, regarding the exposure conditions of the exposure apparatus, it is possible to measure the image plane with little influence by selecting appropriate diffraction conditions for the illumination system non-uniformity in the shot and the non-uniformity due to lens fogging. Conventionally, contrast non-uniformity due to non-uniform illumination system in a shot has also been a cause of a decrease in accuracy.
また、対象となるパターンによっては回折条件を複数選択し、それぞれの条件を平均化することで、さらなる精度向上が得られる。なおこのとき、多次数の回折条件や波長を選択するようにする。また、複数のパターンピッチが存在する条件に対しては、異なるピッチ条件による計測を行い、フォーカスカーブの曲がり方が急な条件を用いると精度が安定して良くなる。 Further, depending on the target pattern, by selecting a plurality of diffraction conditions and averaging each condition, further accuracy improvement can be obtained. At this time, multi-order diffraction conditions and wavelengths are selected. In addition, for conditions where there are a plurality of pattern pitches, if the measurement is performed under different pitch conditions and a condition where the focus curve is bent sharply is used, the accuracy is stabilized and improved.
また、回折条件を選択する際、ＤＯＳＥ量に拘わらずベストフォーカス位置がほとんど変わらない回折条件を選ぶことで、ショット内のＤＯＳＥ（エネルギー）不均一性があっても、像面計測には影響の無い精度を求めることが可能となる。従来のように、１ショットよりも小さなエリア内でフォーカスオフセットを変えて露光し、計測すると、異なるショット内のエネルギー分布を計測してしまうため、従来では誤差が生じていた。 Also, when selecting the diffraction conditions, by selecting a diffraction condition in which the best focus position hardly changes regardless of the amount of DOSE, even if there is a DOSE (energy) non-uniformity in the shot, the image plane measurement is not affected. It is possible to obtain a non-accuracy. As in the prior art, when exposure is performed while changing the focus offset within an area smaller than one shot, and the measurement is performed, the energy distribution in different shots is measured.
なお、上述の実施形態において、条件振りウェハ１０ａの画像に基づいて、露光装置５０の像面を計測しているが、これに限られるものではなく、露光装置５０のフォーカスオフセット量をウェハごとに変化させて（同一のウェハにおいては、同一の条件で）露光し現像した複数のウェハの画像を利用して、露光装置５０の像面を計測するようにしてもよい。このようにすれば、ショット位置を変えるごとに生じるダイナミックな制御誤差（ウェハステージの走り誤差やレベリング誤差、レチクルステージの走り誤差やレベリング誤差、レチクルステージとウェハステージとの同期誤差等）を低減することができるため、より高精度な計測が可能になる。 In the above-described embodiment, the image plane of the exposure apparatus 50 is measured based on the image of the conditioned wafer 10a. However, the present invention is not limited to this, and the focus offset amount of the exposure apparatus 50 is set for each wafer. The image plane of the exposure apparatus 50 may be measured by using images of a plurality of wafers that are changed and exposed (under the same conditions for the same wafer) and developed. In this way, dynamic control errors (wafer stage running error and leveling error, reticle stage running error and leveling error, reticle stage and wafer stage synchronization error, etc.) that occur each time the shot position is changed are reduced. This makes it possible to measure with higher accuracy.
また、回折が起こるためにはパターンの繰り返し間隔が照明波長の１／２以上でなければならない。そのため、照明光として波長が２４８ｎｍの光を用いた場合、繰り返し間隔が１２４ｎｍ以下の繰り返しパターンでは回折光が発生しなくなる。しかしそのような場合でも、ショット内の各位置に１２４ｎｍよりも長い繰り返し間隔を有するパターン（例えばガードパターン等）があれば、そこで回折光が発生するので測定が可能となる。なお、パターンを露光する際の照明条件は、微細なパターンに合わせてあるため、前述の繰り返し間隔の長いパターンの方が微細なパターンよりも合焦ズレ（デフォーカス）によって形状が崩れやすく、測定精度が上がる場合がある。 In addition, in order for diffraction to occur, the pattern repetition interval must be at least half the illumination wavelength. Therefore, when light having a wavelength of 248 nm is used as illumination light, diffracted light is not generated in a repetitive pattern with a repetitive interval of 124 nm or less. However, even in such a case, if there is a pattern (for example, a guard pattern) having a repetition interval longer than 124 nm at each position in the shot, diffracted light is generated there, so that measurement is possible. In addition, since the illumination conditions for exposing the pattern are matched to the fine pattern, the pattern with the long repetition interval described above is more likely to lose its shape due to focus shift (defocus) than the fine pattern. Accuracy may increase.
また、上述の実施形態において、露光装置５０はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であったが、露光装置５０のステージスキャンやレチクルスキャンを行わない、ステップ・アンド・リピート露光を行うときも同様の計測が有効な手段となる。 In the above-described embodiment, the exposure apparatus 50 is a step-and-scan type exposure apparatus. However, the same applies when performing step-and-repeat exposure without performing stage scanning or reticle scanning of the exposure apparatus 50. Is an effective means.
また、上述の実施形態において、ウェハの表面で生じた回折光を利用して露光装置５０の像面を計測しているが、これに限られるものではなく、ウェハの表面で生じた正反射光や偏光の状態変化等を利用して露光装置５０の像面を計測するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the image plane of the exposure apparatus 50 is measured using the diffracted light generated on the surface of the wafer. However, the present invention is not limited to this, and the regular reflection light generated on the surface of the wafer. Alternatively, the image plane of the exposure apparatus 50 may be measured using a change in the state of polarization or the like.
そこで、表面検査装置１によりウェハ１０表面のＰＥＲ検査を行う場合について説明する。なお、繰り返しパターン１２は、図４に示すように、複数のライン部２Ａがその短手方向（Ｘ方向）に沿って一定のピッチＰで配列されたレジストパターン（ラインパターン）であるものとする。また、隣り合うライン部２Ａ同士の間は、スペース部２Ｂである。また、ライン部２Ａの配列方向（Ｘ方向）を「繰り返しパターン１２の繰り返し方向」と称することにする。 Therefore, the case where the surface inspection apparatus 1 performs PER inspection on the surface of the wafer 10 will be described. As shown in FIG. 4, the repeated pattern 12 is a resist pattern (line pattern) in which a plurality of line portions 2 </ b> A are arranged at a constant pitch P along the short direction (X direction). . Further, a space 2B is provided between the adjacent line portions 2A. Further, the arrangement direction (X direction) of the line portions 2A will be referred to as a “repetitive direction of the repeated pattern 12”.
ここで、繰り返しパターン１２におけるライン部２Ａの線幅ＤAの設計値をピッチＰの１／２とする。設計値の通りに繰り返しパターン１２が形成された場合、ライン部２Ａの線幅ＤAとスペース部２Ｂの線幅ＤBは等しくなり、ライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比は略１：１になる。これに対して、繰り返しパターン１２を形成する際の露光フォーカスが適正値から外れると、ピッチＰは変わらないが、ライン部２Ａの線幅ＤAが設計値と異なってしまうとともに、スペース部２Ｂの線幅ＤBとも異なってしまい、ライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比が略１：１から外れる。 Here, the design value of the line width D A of the line portion 2A in the repetitive pattern 12 is set to ½ of the pitch P. If repeated pattern 12 is formed as the design value, the line width D B of the line width D A and the space portion 2B of the line portion 2A are equal, the volume ratio of the line portion 2A and the space portion 2B is substantially 1: 1 In contrast, when the exposure focus at the time of forming the repeating pattern 12 deviates from a proper value, the pitch P does not change, with the line width D A of the line portion 2A becomes different from a design value, of the space portion 2B It becomes different even with the line width D B, the volume ratio of the line portion 2A and the space portion 2B is substantially 1: deviates from 1.
ＰＥＲ検査は、上記のような繰り返しパターン１２におけるライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比の変化を利用して、繰り返しパターン１２の異常検査を行うものである。なお、説明を簡単にするため、理想的な体積比（設計値）を１：１とする。体積比の変化は、露光フォーカスの適正値からの外れに起因し、ウェハ１０のショット領域ごとに現れる。なお、体積比を断面形状の面積比と言い換えることもできる。 The PER inspection performs an abnormality inspection of the repetitive pattern 12 by using a change in the volume ratio between the line portion 2A and the space portion 2B in the repetitive pattern 12 as described above. In order to simplify the description, the ideal volume ratio (design value) is 1: 1. The change in the volume ratio is caused by deviation from the appropriate value of the exposure focus, and appears for each shot area of the wafer 10. The volume ratio can also be referred to as the area ratio of the cross-sectional shape.
ＰＥＲ検査では、図２に示すように、照明側偏光フィルタ２６および受光側偏光フィルタ３２が光路上に挿入される。また、ＰＥＲ検査を行うとき、ステージ５は、照明光が照射されたウェハ１０からの正反射光を受光系３０で受光できる傾斜角度にウェハ１０をチルトさせるとともに、所定の回転位置で停止し、ウェハ１０における繰り返しパターン１２の繰り返し方向を、図５に示すように、ウェハ１０の表面における照明光（直線偏光Ｌ）の振動方向に対して、４５度だけ斜めになるように保持する。繰り返しパターン１２の検査の光量を最も高くするためである。また、２２．５度や６７．５度とすれば検査の感度が高くなる。なお、角度はこれらに限らず、任意角度方向に設定可能である。 In the PER inspection, as shown in FIG. 2, the illumination side polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 are inserted on the optical path. When performing the PER inspection, the stage 5 tilts the wafer 10 to an inclination angle at which the regular reflection light from the wafer 10 irradiated with the illumination light can be received by the light receiving system 30, and stops at a predetermined rotational position. As shown in FIG. 5, the repeating direction of the repeating pattern 12 on the wafer 10 is held so as to be inclined by 45 degrees with respect to the vibration direction of the illumination light (linearly polarized light L) on the surface of the wafer 10. This is because the amount of light for inspection of the repeated pattern 12 is maximized. If the angle is 22.5 degrees or 67.5 degrees, the inspection sensitivity is increased. In addition, an angle is not restricted to these, It can set to an arbitrary angle direction.
照明側偏光フィルタ２６は、導光ファイバ２４と照明側凹面鏡２５との間に配設されるとともに、その透過軸が所定の方位に設定され、透過軸に応じて照明ユニット２１からの光から直線偏光を抽出する。このとき、導光ファイバ２４の射出部が照明側凹面鏡２５の焦点位置に配置されているため、照明側凹面鏡２５は、照明側偏光フィルタ２６を透過した光を平行光束にして、半導体基板であるウェハ１０を照明する。このように、導光ファイバ２４から射出された光は、照明側偏光フィルタ２６および照明側凹面鏡２５を介しｐ偏光の直線偏光Ｌ（図５を参照）となり、照明光としてウェハ１０の表面全体に照射される。 The illumination-side polarizing filter 26 is disposed between the light guide fiber 24 and the illumination-side concave mirror 25, and its transmission axis is set to a predetermined direction, and the light from the illumination unit 21 is linearly set according to the transmission axis. Extract polarized light. At this time, since the emitting portion of the light guide fiber 24 is disposed at the focal position of the illumination-side concave mirror 25, the illumination-side concave mirror 25 is a semiconductor substrate that converts the light transmitted through the illumination-side polarization filter 26 into a parallel light flux. The wafer 10 is illuminated. Thus, the light emitted from the light guide fiber 24 becomes p-polarized linearly polarized light L (see FIG. 5) via the illumination-side polarizing filter 26 and the illumination-side concave mirror 25, and is applied to the entire surface of the wafer 10 as illumination light. Irradiated.
このとき、直線偏光Ｌの進行方向（ウェハ１０表面上の任意の点に到達する直線偏光Ｌの主光線の方向）は光軸に略平行であることから、ウェハ１０の各点における直線偏光Ｌの入射角度は、平行光束のため互いに同じとなる。また、ウェハ１０に入射する直線偏光Ｌがｐ偏光であるため、図５に示すように、繰り返しパターン１２の繰り返し方向が直線偏光Ｌの入射面（ウェハ１０の表面における直線偏光Ｌの進行方向）に対して４５度の角度に設定された場合、ウェハ１０の表面における直線偏光Ｌの振動方向と繰り返しパターン１２の繰り返し方向とのなす角度も、４５度に設定される。言い換えると、直線偏光Ｌは、ウェハ１０の表面における直線偏光Ｌの振動方向が繰り返しパターン１２の繰り返し方向に対して４５度傾いた状態で、繰り返しパターン１２を斜めに横切るようにして繰り返しパターン１２に入射することになる。 At this time, the traveling direction of the linearly polarized light L (the direction of the principal ray of the linearly polarized light L reaching an arbitrary point on the surface of the wafer 10) is substantially parallel to the optical axis. Are equal to each other because of the parallel light flux. Further, since the linearly polarized light L incident on the wafer 10 is p-polarized light, as shown in FIG. 5, the repeating direction of the repeated pattern 12 is the incident surface of the linearly polarized light L (the traveling direction of the linearly polarized light L on the surface of the wafer 10). Is set to 45 degrees, the angle formed by the vibration direction of the linearly polarized light L on the surface of the wafer 10 and the repeating direction of the repeating pattern 12 is also set to 45 degrees. In other words, the linearly polarized light L changes into the repeated pattern 12 so as to cross the repeated pattern 12 diagonally with the vibration direction of the linearly polarized light L on the surface of the wafer 10 inclined by 45 degrees with respect to the repeated direction of the repeated pattern 12. It will be incident.
ウェハ１０の表面で反射した正反射光は、受光系３０の受光側凹面鏡３１により集光されて撮像装置３５の撮像面上に達するが、このとき、繰り返しパターン１２での構造性複屈折により直線偏光Ｌの偏光状態が変化する。受光側偏光フィルタ３２は、受光側凹面鏡３１と撮像装置３５との間に配設され、受光側偏光フィルタ３２の透過軸の方位は、上述した照明側偏光フィルタ２６の透過軸に対して直交するように設定されている（クロスニコルの状態）。したがって、受光側偏光フィルタ３２により、ウェハ１０（繰り返しパターン１２）からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分（例えば、ｓ偏光の成分）を抽出して、撮像装置３５に導くことができる。その結果、撮像装置３５の撮像面には、ウェハ１０からの正反射光のうち直線偏光Ｌに対して振動方向が略直角な偏光成分によるウェハ１０の反射像が形成される。 The specularly reflected light reflected on the surface of the wafer 10 is collected by the light receiving side concave mirror 31 of the light receiving system 30 and reaches the image pickup surface of the image pickup device 35. At this time, the light is linearly reflected by the structural birefringence in the repetitive pattern 12. The polarization state of the polarized light L changes. The light receiving side polarizing filter 32 is disposed between the light receiving side concave mirror 31 and the imaging device 35, and the direction of the transmission axis of the light receiving side polarizing filter 32 is orthogonal to the transmission axis of the illumination side polarizing filter 26 described above. Is set (cross Nicole state). Accordingly, the light receiving side polarizing filter 32 extracts a polarization component (for example, an s-polarized component) whose vibration direction is substantially perpendicular to the linearly polarized light L from the regular reflected light from the wafer 10 (repeated pattern 12), and the imaging device. 35. As a result, a reflected image of the wafer 10 is formed on the imaging surface of the imaging device 35 with a polarized light component whose vibration direction is substantially perpendicular to the linearly polarized light L of the regular reflected light from the wafer 10.
表面検査装置１によりウェハ１０表面のＰＥＲ検査を行うには、まず、図２に示すように照明側偏光フィルタ２６および受光側偏光フィルタ３２を光路上に挿入し、不図示の搬送装置により、ウェハ１０をステージ５上に搬送する。なお、搬送の途中で不図示のアライメント機構によりウェハ１０の表面に形成されているパターンの位置情報を取得しており、ウェハ１０をステージ５上の所定の位置に所定の方向で載置することができる。またこのとき、ステージ５は、照明光が照射されたウェハ１０からの正反射光を受光系３０で受光できる傾斜角度にウェハ１０をチルトさせるとともに、所定の回転位置で停止し、ウェハ１０における繰り返しパターン１２の繰り返し方向を、ウェハ１０の表面における照明光（直線偏光Ｌ）の振動方向に対して、４５度だけ斜めになるように保持する。 In order to perform the PER inspection of the surface of the wafer 10 by the surface inspection apparatus 1, first, as shown in FIG. 2, the illumination side polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 are inserted on the optical path, and the wafer is then transferred by a not-shown transfer apparatus. 10 is conveyed onto the stage 5. In addition, the positional information of the pattern formed on the surface of the wafer 10 is acquired by an alignment mechanism (not shown) during the transfer, and the wafer 10 is placed at a predetermined position on the stage 5 in a predetermined direction. Can do. At this time, the stage 5 tilts the wafer 10 at an inclination angle at which the regular reflection light from the wafer 10 irradiated with the illumination light can be received by the light receiving system 30, stops at a predetermined rotational position, and repeats on the wafer 10. The repeating direction of the pattern 12 is held so as to be inclined by 45 degrees with respect to the vibration direction of the illumination light (linearly polarized light L) on the surface of the wafer 10.
次に、照明光をウェハ１０の表面に照射する。このような条件で照明光をウェハ１０の表面に照射する際、照明ユニット２１の導光ファイバ２４から射出された光は、照明側偏光フィルタ２６および照明側凹面鏡２５を介しｐ偏光の直線偏光Ｌとなり、照明光としてウェハ１０の表面全体に照射される。ウェハ１０の表面で反射した正反射光は、受光側凹面鏡３１により集光されて撮像装置３５の撮像面上に達し、ウェハ１０の像（反射像）が結像される。 Next, the illumination light is irradiated on the surface of the wafer 10. When irradiating the illumination light onto the surface of the wafer 10 under such conditions, the light emitted from the light guide fiber 24 of the illumination unit 21 passes through the illumination-side polarizing filter 26 and the illumination-side concave mirror 25 and is p-polarized linearly polarized light L. Thus, the entire surface of the wafer 10 is irradiated as illumination light. The specularly reflected light reflected from the surface of the wafer 10 is collected by the light-receiving-side concave mirror 31 and reaches the image pickup surface of the image pickup device 35 to form an image (reflected image) of the wafer 10.
このとき、繰り返しパターン１２での構造性複屈折により直線偏光Ｌの偏光状態が変化し、受光側偏光フィルタ３２は、ウェハ１０（繰り返しパターン１２）からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分（すなわち、直線偏光Ｌの偏光状態の変化）を抽出して、撮像装置３５に導くことができる。その結果、撮像装置３５の撮像面には、ウェハ１０からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分によるウェハ１０の反射像が形成される。 At this time, the polarization state of the linearly polarized light L changes due to the structural birefringence in the repeating pattern 12, and the light receiving side polarizing filter 32 causes the linearly polarized light L and the vibration direction of the regular reflected light from the wafer 10 (the repeating pattern 12). Can be extracted and guided to the imaging device 35 by extracting a polarization component having a substantially right angle (that is, a change in the polarization state of the linearly polarized light L). As a result, a reflected image of the wafer 10 is formed on the imaging surface of the imaging device 35 with a polarized light component that is substantially perpendicular to the linearly polarized light L of the regular reflected light from the wafer 10.
そこで、撮像装置３５は、撮像面上に形成されたウェハ１０の表面の像（反射像）を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力する。画像処理部４０は、撮像装置３５から入力されたウェハ１０の画像信号に基づいて、ウェハ１０のデジタル画像を生成する。また、画像処理部４０は、ウェハ１０の画像（デジタル画像）を生成すると、ウェハ１０の画像データと良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有無を検査する。なお、良品ウェハの反射画像の輝度情報（信号強度）は、最も高い輝度値を示すものと考えられるため、例えば、良品ウェハと比較した輝度変化が予め定められた閾値（許容値）より大きければ「異常」と判定し、閾値より小さければ「正常」と判断する。そして、画像処理部４０による検査結果およびそのときのウェハ１０の画像が図示しない画像表示装置で出力表示される。 Therefore, the imaging device 35 photoelectrically converts an image (reflected image) of the surface of the wafer 10 formed on the imaging surface to generate an image signal, and outputs the image signal to the image processing unit 40. The image processing unit 40 generates a digital image of the wafer 10 based on the image signal of the wafer 10 input from the imaging device 35. In addition, when the image processing unit 40 generates an image (digital image) of the wafer 10, the image data of the wafer 10 and the image data of the non-defective wafer are compared to inspect for defects (abnormality) on the surface of the wafer 10. To do. Note that the luminance information (signal intensity) of the reflection image of the non-defective wafer is considered to indicate the highest luminance value. For example, if the luminance change compared with the non-defective wafer is larger than a predetermined threshold (allowable value). It is determined as “abnormal”, and is determined as “normal” if it is smaller than the threshold. Then, the inspection result by the image processing unit 40 and the image of the wafer 10 at that time are output and displayed by an image display device (not shown).
ところで、画像処理部４０は、露光装置５０のフォーカスオフセット量をショット毎に変化させた条件で露光して現像したウェハの画像を利用して、露光装置５０の偏光によるフォーカスカーブを求めることができる。このフォーカスカーブを利用して、検出される偏光の輝度が最大となるフォーカスオフセット量を求めるようにすれば、回折光の場合と同様に、露光装置５０により投影露光されるマスクパターンの像面の傾きを求めることができる。具体的には、図６に示すフローチャートのステップＳ１０３において、照明光として直線偏光Ｌを条件振りウェハ１０ａの表面に照射し、撮像装置３５が条件振りウェハ１０ａの反射像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力すればよい。なお、偏光の場合、最大輝度となるフォーカスオフセット量がベストフォーカスと考えられるため、ベストフォーカスとなるフォーカスオフセット量を容易に知ることができる。 By the way, the image processing unit 40 can obtain a focus curve due to the polarization of the exposure apparatus 50 using an image of the wafer exposed and developed under the condition that the focus offset amount of the exposure apparatus 50 is changed for each shot. . If this focus curve is used to obtain the focus offset amount that maximizes the brightness of the detected polarized light, the image plane of the mask pattern projected and exposed by the exposure apparatus 50 as in the case of diffracted light. The inclination can be obtained. Specifically, in step S103 of the flowchart shown in FIG. 6, linearly polarized light L is irradiated as illumination light on the surface of the conditionally adjusted wafer 10a, and the imaging device 35 photoelectrically converts the reflected image of the conditionally adjusted wafer 10a to generate an image signal. And the image signal may be output to the image processing unit 40. In the case of polarized light, since the focus offset amount that provides the maximum luminance is considered to be the best focus, it is possible to easily know the focus offset amount that provides the best focus.
なお、受光側偏光フィルタ３２の透過軸の方位は、上述した照明側偏光フィルタ２６の透過軸に対して直交状態から僅かにずらして、照明光である偏光の構造性複屈折による回転に合わせてもよい。 The direction of the transmission axis of the light-receiving side polarizing filter 32 is slightly shifted from the orthogonal state with respect to the transmission axis of the illumination-side polarizing filter 26 described above to match the rotation due to the structural birefringence of the polarization of the illumination light. Also good.
１ 表面検査装置 ５ ステージ
１０ ウェハ（１０ａ 条件振りウェハ） ２０ 照明系（照明部）
３０ 受光系 ３５ 撮像装置（検出部）
４０ 画像処理部（演算部） ５０ 露光装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface inspection apparatus 5 Stage 10 Wafer (10a Condition swing wafer) 20 Illumination system (illumination part)
30 Light-receiving system 35 Imaging device (detection unit)
40 Image processing unit (calculation unit) 50 Exposure apparatus
Claims (18)
前記半導体パターンで反射した照明光の回折強度または偏光変化を検出して検出信号を出力する検出部と、
前記半導体パターンを形成する時のフォーカスオフセットと該パターンからの前記検出信号の検出強度との相関関係において前記検出強度が最大となるフォーカスオフセットに基づいて、前記露光時の像面の状態を判定する判定部とを備え、
前記判定部は、１回の露光により形成される前記半導体パターンの複数の部分のそれぞれにおける前記検出強度が最大となるフォーカスオフセットに基づいて、前記露光時の像面の状態を判定することを特徴とする表面検査装置。 An illumination unit that irradiates illumination light to a substrate having a semiconductor pattern formed by exposure; and
A detection unit that detects the diffraction intensity or polarization change of the illumination light reflected by the semiconductor pattern and outputs a detection signal;
On the basis of the focus offset and focus offset Oite the detected intensity on the correlation between the detected intensity of the detection signal from the pattern becomes maximum at the time of forming the semiconductor pattern, the state of the image plane during the exposure A determination unit for determining ,
The determination unit determines the state of the image plane at the time of exposure based on a focus offset that maximizes the detection intensity at each of the plurality of portions of the semiconductor pattern formed by one exposure. Surface inspection equipment.
前記検出部は、前記半導体パターンで反射した前記照明光の回折強度を検出して前記検出信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。 The illumination unit irradiates the surface of the substrate with the illumination light so that diffracted light is generated in the semiconductor pattern of the substrate,
The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the detection unit detects a diffraction intensity of the illumination light reflected by the semiconductor pattern and outputs the detection signal.
前記検出部は、前記半導体パターンで反射した前記照明光の偏光変化を検出して前記検出信号を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の表面検査装置。 The illumination unit irradiates the surface of the substrate with substantially linearly polarized light as the illumination light,
The surface inspection apparatus according to claim 1, wherein the detection unit detects a change in polarization of the illumination light reflected by the semiconductor pattern and outputs the detection signal.
前記判定部は、前記同じ露光条件で形成された前記半導体パターンの互いに対応する前記部分のそれぞれにおける前記検出強度の平均強度を用いて、前記判定を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の表面検査装置。 The substrate has the semiconductor pattern formed under the same exposure conditions at different locations,
5. The determination unit according to claim 1 , wherein the determination unit performs the determination by using an average intensity of the detection intensity in each of the portions corresponding to each other of the semiconductor pattern formed under the same exposure condition . The surface inspection apparatus as described in any one of Claims.
前記検出部は、前記全面からの光を一括して検出することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の表面検査装置。 The illumination unit collectively illuminates the entire surface of the substrate on which the semiconductor pattern is formed, using a substantially parallel light beam as the illumination light,
The surface inspection apparatus according to claim 1 , wherein the detection unit collectively detects light from the entire surface.
前記半導体パターンで反射した照明光の回折強度または偏光変化を検出して検出信号を出力し、
前記半導体パターンを形成する時のフォーカスオフセットと該パターンからの前記検出信号の検出強度との相関関係において前記検出強度が最大となるフォーカスオフセットに基づいて、前記露光時の像面の状態を判定し、
前記判定の際、１回の露光により形成される前記半導体パターンの複数の部分のそれぞれにおける前記検出強度が最大となるフォーカスオフセットに基づいて、前記露光時の像面の状態を判定することを特徴とする表面検査方法。 Irradiate illumination light to a substrate having a semiconductor pattern formed by exposure,
Detecting the diffraction intensity or polarization change of the illumination light reflected by the semiconductor pattern and outputting a detection signal;
On the basis of the focus offset and focus offset Oite the detected intensity on the correlation between the detected intensity of the detection signal from the pattern becomes maximum at the time of forming the semiconductor pattern, the state of the image plane during the exposure Judgment,
In the determination, the state of the image plane at the time of exposure is determined based on a focus offset that maximizes the detected intensity in each of the plurality of portions of the semiconductor pattern formed by one exposure. Surface inspection method.
前記半導体パターンで反射した前記照明光の回折強度を検出して前記検出信号を出力することを特徴とする請求項１０に記載の表面検査方法。 Irradiating the surface of the substrate with the illumination light so that diffracted light is generated in the semiconductor pattern of the substrate;
The surface inspection method according to claim 10 , wherein the detection signal is output by detecting a diffraction intensity of the illumination light reflected by the semiconductor pattern .
前記半導体パターンで反射した前記照明光の偏光変化を検出して前記検出信号を出力することを特徴とする請求項１０または１１に記載の表面検査方法。 Irradiating the surface of the substrate with substantially linearly polarized light as the illumination light,
The surface inspection method according to claim 10 or 11 , wherein a change in polarization of the illumination light reflected by the semiconductor pattern is detected and the detection signal is output.
前記同じ露光条件で形成された前記半導体パターンの互いに対応する前記部分のそれぞれにおける前記検出強度の平均強度を用いて、前記判定を行うことを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項に記載の表面検査方法。 The substrate has the semiconductor pattern formed under the same exposure conditions at different locations,
Using the average intensity of the detected intensity in each of the portions corresponding to each other of the semiconductor pattern the formed under the same exposure conditions, to any one of claims 10 to 13, characterized in that said determination The surface inspection method as described.
前記全面からの光を一括して検出することを特徴とする請求項１０から１７のいずれか一項に記載の表面検査方法。 Using a substantially parallel light beam as the illumination light, collectively illuminating the entire surface of the substrate on which the semiconductor pattern is formed,
The surface inspection method according to any one of claims 10 to 17 , wherein light from the entire surface is collectively detected.
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| JP3271348B2 (en) * | 1993-01-14 | 2002-04-02 | 株式会社ニコン | Leveling mating surface measuring method and exposure apparatus |
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| EP0985977A1 (en) * | 1998-09-11 | 2000-03-15 | Lucent Technologies Inc. | Integrated circuit device fabrication utilizing latent imagery |
| JP2002075815A (en) * | 2000-08-23 | 2002-03-15 | Sony Corp | Pattern tester and aligner control system using the same |
| JP4802481B2 (en) * | 2004-11-09 | 2011-10-26 | 株式会社ニコン | Surface inspection apparatus, surface inspection method, and exposure system |
| EP1950794A4 (en) * | 2005-10-07 | 2010-03-31 | Nikon Corp | Optical characteristic measuring method, exposure method, device manufacturing method, inspecting apparatus and measuring method |
| WO2009091034A1 (en) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Nikon Corporation | Surface inspection apparatus and surface inspection method |
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