JP5434353B2 - Surface inspection apparatus and surface inspection method - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本発明は、露光装置により露光された半導体基板を検査する検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus for inspecting a semiconductor substrate 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）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相対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 exposure apparatus moves a reticle stage (that is, a mask substrate on which a mask pattern is formed) relative to one shot while irradiating slit-shaped light through a mask pattern and a projection lens. By scanning only (= scanning), the semiconductor wafer is exposed for one shot. In this way, since the size of the exposure shot is determined by the relative scanning distance between the long side of the slit (light) and the reticle stage, the exposure shot can be enlarged.
このような露光装置においては、フォーカス（ウェハ面上でのパターンの合焦状態）の管理が非常に重要である。そこで、露光装置のウェハ面上でのフォーカスの状態をモニター（監視）している（ここでフォーカス管理とは、デフォーカス（非合焦）による不具合に限らず、ショット内若しくはウェハ全面においてフォーカス状態の変動を管理することをいう）。露光装置のフォーカスの状態を計測するには、例えば、専用のマスク基板を用いてテストパターンを露光・現像し、得られたテストパターンの位置ずれからフォーカスオフセット量を計測する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。 In such an exposure apparatus, it is very important to manage the focus (the focused state of the pattern on the wafer surface). Therefore, the focus state on the wafer surface of the exposure apparatus is monitored (monitoring here). Here, focus management is not limited to a problem caused by defocusing (not focused), but the focus state within the shot or the entire wafer surface. To manage fluctuations in In order to measure the focus state of the exposure apparatus, for example, a method is known in which a test pattern is exposed and developed using a dedicated mask substrate, and the focus offset amount is measured from the positional deviation of the obtained test pattern. (For example, see Patent Document 1).
しかしながら、このような方法で露光装置のフォーカスの状態を計測する場合には、計測に必要なパラメータの条件出し作業に時間が掛かるため、計測に多くの時間を費やしてしまう。また、マスクパターンの種類や露光装置の照明条件に制約があり、実際のデバイスとは異なるパターンでフォーカスの状態を計測することしかできない。 However, when the focus state of the exposure apparatus is measured by such a method, it takes a lot of time for measurement because it takes time to determine the parameters necessary for the measurement. Further, there are restrictions on the type of mask pattern and the illumination conditions of the exposure apparatus, and it is only possible to measure the focus state with a pattern different from that of an actual device.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、露光装置のフォーカスの状態を短時間で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 focus state of an exposure apparatus in a short time.
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、前記パターンで反射した照明光を検出して検出信号を出力する検出部と、パターンを形成する時のフォーカスオフセットと前記検出信号の強度との第１の相関関係と、判定対象のパターンを形成する時のフォーカスオフセットと該判定対象のパターンの検出信号の強度との第２の相関関係とに基づいて、判定対象のパターンの露光状態を判定する判定部とを備えて構成される。
なお、前記判定部は、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係との乖離に基づいて、前記判定対象のパターンの露光状態を判定してもよい。
また、前記照明部は、前記基板の前記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、前記基板の前記パターンで発生した前記回折光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 detects an illumination unit that irradiates illumination light onto a substrate having a pattern formed by exposure, and detects a detection signal by detecting illumination light reflected by the pattern. A first correlation between a detection unit to output, a focus offset when forming a pattern and the intensity of the detection signal, a focus offset when forming a pattern to be determined, and a detection signal of the pattern to be determined And a determination unit that determines the exposure state of the pattern to be determined based on the second correlation with the intensity .
The determination unit may determine an exposure state of the determination target pattern based on a difference between the first correlation and the second correlation.
Further, the illumination unit irradiates the surface of the substrate with the illumination light so that diffracted light is generated by the pattern of the substrate, and the detection unit applies the diffracted light generated by the pattern of the substrate. The detection signal may be output upon detection.
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、前記略直線偏光の偏光状態の変化を検出して前記検出信号を出力してもよい。
また、前記照明光として紫外光を用いてもよい。
また、前記第１の相関関係が関数近似を用いて求められていてもよい。
The illumination unit may irradiate the surface of the substrate with substantially linearly polarized light as the illumination light, and the detection unit may detect a change in the polarization state of the substantially linearly polarized light and output the detection signal. .
Further, ultraviolet light may be used as the illumination light.
Further, the first correlation may be obtained using function approximation .
また、前記判定部は、１回の露光で形成されるパターン内の複数の部分からの検出信号の強度に基づいて、前記１回の露光での露光状態を判定してもよい。The determination unit may determine an exposure state in the one-time exposure based on detection signal intensities from a plurality of portions in a pattern formed in one exposure.
また、前記判定部は、前記１回の露光での露光状態として像面傾斜を判定してもよい。The determination unit may determine an image plane inclination as an exposure state in the one-time exposure.
また、前記判定部により判定された前記露光状態を、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。The signal processing unit may further include a signal output unit that converts the exposure state 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.
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 illumination unit collectively illuminates the entire surface of the substrate on which the pattern is formed using a substantially parallel light beam as the illumination light, and the detection unit collectively collects light from the entire surface. It 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パターンを有する基板に照明光を照射し、前記パターンで反射した照明光を検出して検出信号を出力し、パターンを形成する時のフォーカスオフセットと前記検出信号の強度との第１の相関関係と、判定対象のパターンを形成する時のフォーカスオフセットと該判定対象のパターンの検出信号の強度との第２の相関関係とに基づいて、判定対象のパターンの露光状態を判定する。
なお、前記第１の相関関係と前記第２の相関関係との乖離に基づいて、前記判定対象のパターンの露光状態を判定してもよい。
また、前記基板の前記パターンで回折光が発生するように照明光を照射し、前記基板の前記パターンで発生した前記回折光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、前記略直線偏光の偏光状態の変化を検出して前記検出信号を出力してもよい。
また、前記照明光として紫外光を用いてもよい。
In the surface inspection method according to the present invention, the substrate having a pattern formed by exposure is irradiated with illumination light, the illumination light reflected by the pattern is detected, a detection signal is output, and a pattern is formed. Based on the first correlation between the focus offset and the intensity of the detection signal, and the second correlation between the focus offset when forming the determination target pattern and the detection signal intensity of the determination target pattern The exposure state of the pattern to be determined is determined.
Note that the exposure state of the determination target pattern may be determined based on the difference between the first correlation and the second correlation.
Further, illumination light may be irradiated so that diffracted light is generated in the pattern of the substrate, the diffracted light generated in the pattern of the substrate is detected, and the detection signal may be output.
Alternatively, the surface of the substrate may be irradiated with substantially linearly polarized light as the illumination light, and a change in the polarization state of the substantially linearly polarized light may be detected to output the detection signal.
Further, ultraviolet light may be used as the illumination light.
また、関数近似を利用して前記第１の相関関係を求めてもよい。
また、１回の露光で形成されるパターン内の複数の部分からの検出強度に基づいて、前記１回の露光での露光状態を判定してもよい。
また、前記１回の露光での露光状態として像面傾斜を判定してもよい。
また、前記判定した前記露光状態を、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 first correlation may be obtained using function approximation.
Further , the exposure state in the one-time exposure may be determined based on detection intensities from a plurality of portions in the pattern formed by one-time exposure.
Further, the image plane inclination may be determined as the exposure state in the one-time exposure.
Further, the determined exposure state may be converted into a signal that can be input to the exposure apparatus that has performed the exposure and output.
Further, a substantially parallel light beam may be used as the illumination light to collectively illuminate the entire surface of the substrate on which the pattern is formed, and the light from the entire surface may be detected collectively.
本発明によれば、露光装置のフォーカスの状態を短時間で精度よく計測可能となる。 According to the present invention, the focus state of the exposure apparatus can be accurately measured in a short time.
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のフォーカスの変動状態を求めることが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). Further, the image processing unit 40 can obtain the focus fluctuation state of the exposure apparatus 50 using the image of the wafer (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と電気的に接続されている。 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 exposure apparatus, and is electrically connected to the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment via a cable or the like. .
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。また、ここで求めたフォーカスカーブを適宜基準フォーカスカーブと称する。 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. The focus curve obtained here is appropriately referred to as a reference focus curve.
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および、露光装置５０のレチクルステージ（図示せず）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）求めることで、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（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）が求まる。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、露光装置５０に合わせたパラメータに変換され、画像処理部４０から露光装置５０に出力されて、露光装置５０による露光に反映される。 Then, based on the distribution of the focus offset amount in which the brightness of the diffracted light is maximum 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 and the exposure device 50 The inclination of the focus offset amount in the scanning direction of the reticle stage (not shown) is (approximately) determined, so that the inclination of the image plane of the mask pattern projected and exposed by the exposure apparatus 50 (the image of the projection image by the projection lens) is obtained. The total image plane tilt with respect to the photoresist layer on the wafer due to the image plane tilt and the running error of the reticle stage and wafer stage is determined. 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 way is converted into, for example, a parameter suitable for the exposure apparatus 50, output from the image processing unit 40 to the exposure apparatus 50, and reflected in exposure by the exposure apparatus 50.
さらに、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ウェハごとに変化させて露光し現像した複数のウェハの画像を利用して、ウェハ１０の表面に対する露光装置５０のフォーカスの変動状態を求めることができるようになっている。そこで、露光装置５０のフォーカスの変動状態を求める方法について説明する。まず、図１１（ａ）に示すように、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露光し現像した複数のウェハ（フォーカスオフセット量が−１００ｎｍ，−５０ｎｍ，０ｎｍ，＋５０ｎｍ，＋１００ｎｍである５つのウェハ１５ａ〜１５ｅ）の画像を取得する。このとき、ウェハの照明および撮像等は、回折検査の場合と同様にして行う。ここで、便宜上、フォーカスオフセット量が異なる５つのウェハ１５ａ〜１５ｅを計測用ウェハ１５ａ〜１５ｅと称することにする。なお、各計測用ウェハ１５ａ〜１５ｅは、露光装置５０により、前述の方法で求めた像面の傾きを補正しながら露光されたものである。 Further, the image processing unit 40 changes the focus offset amount of the exposure apparatus 50 for each wafer, and uses the images of a plurality of wafers that are exposed and developed to change the focus fluctuation state of the exposure apparatus 50 with respect to the surface of the wafer 10. You can ask for it. Therefore, a method for obtaining the focus fluctuation state of the exposure apparatus 50 will be described. First, as shown in FIG. 11A, a plurality of wafers exposed and developed by changing the focus offset amount of the exposure apparatus 50 for each wafer (with focus offset amounts of −100 nm, −50 nm, 0 nm, +50 nm, and +100 nm). Images of five wafers 15a to 15e) are acquired. At this time, illumination and imaging of the wafer are performed in the same manner as in the case of diffraction inspection. Here, for convenience, the five wafers 15a to 15e having different focus offset amounts are referred to as measurement wafers 15a to 15e. Each of the measurement wafers 15a to 15e is exposed by the exposure apparatus 50 while correcting the inclination of the image plane obtained by the above-described method.
次に、取得したウェハの画像から、露光装置５０のフォーカスオフセット量を変化させた計測用ウェハ１５ａ〜１５ｅごとに、ウェハ内の全てのショットについての平均輝度を１ショットの画素単位（または小数の画素で形成される微小領域、以下に同じ）で求める。次に、図１１（ｂ）に示すように、輝度値を平均輝度に置き換えたショットを計測用ウェハ１５ａ〜１５ｅごとに生成し、図１１（ｃ）に示すように、生成したショットの設定領域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（条件振りウェハで求めた基準となるフォーカスカーブと区別するため、以降適宜サンプルフォーカスカーブと称する）を求める。なお、サンプルフォーカスカーブを求める際も近似曲線として４次式を用いることが好ましい。このとき、露光装置５０のフォーカスオフセット量を計測用ウェハ１５ａ〜１５ｅごとに変化させているため、生成した平均輝度のショットに対応する計測用ウェハ１５ａ〜１５ｅの種類からフォーカスオフセット量を求めることができ、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, for each of the measurement wafers 15a to 15e in which the focus offset amount of the exposure apparatus 50 is changed from the acquired image of the wafer, the average luminance of all shots in the wafer is set to one shot pixel unit (or a decimal number). It is obtained in a minute region formed by pixels (the same applies hereinafter). Next, as shown in FIG. 11B, a shot in which the luminance value is replaced with the average luminance is generated for each of the measurement wafers 15a to 15e, and as shown in FIG. For each A, a graph showing the relationship between the average luminance 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 focus curve (obtained with a conditionally adjusted wafer) In order to distinguish it from the reference focus curve, it is hereinafter referred to as a sample focus curve as appropriate). Note that it is preferable to use a quartic equation as the approximate curve when obtaining the sample focus curve. At this time, since the focus offset amount of the exposure apparatus 50 is changed for each of the measurement wafers 15a to 15e, the focus offset amount can be obtained from the type of the measurement wafers 15a to 15e corresponding to the generated average brightness shot. In the setting area A at the same position in the shot, the average luminance changes according to the focus offset amount.
次に、求めたサンプルフォーカスカーブを利用して、全てのショットの設定領域Ａについて、各設定領域Ａのサンプルフォーカスカーブに対応するフォーカスオフセット量のずれ量をそれぞれ求める。具体的にはまず、図示しないメモリに記憶された、各設定領域Ａのサンプルフォーカスカーブと、対応する設定領域のＡの基準フォーカスカーブの最大輝度を比較する。次に、比較に基づいて両者の最大輝度が一致するようにサンプルフォーカスカーブの各輝度にオフセットを加える。輝度が変化する要因として露光量（ＤＯＳＥ：ドーズ）があり、露光量が変化すると輝度が変わるもののフォーカスカーブが輝度方向に移動するだけでフォーカスオフセット量と輝度変化の傾向は変わらないためである。次にサンプルフォーカスカーブをフォーカスオフセット量の増減方向に移動させ最も相関が良くなるようにする。この最も相関が良くなるように移動させた移動量が即ちその設定領域Ａのフォーカスオフセットのずれ量となる。 Next, using the obtained sample focus curve, the shift amount of the focus offset amount corresponding to the sample focus curve of each setting area A is obtained for each setting area A of all shots. Specifically, first, the maximum brightness of the sample focus curve of each setting area A stored in a memory (not shown) and the reference focus curve of A of the corresponding setting area is compared. Next, based on the comparison, an offset is added to each luminance of the sample focus curve so that the maximum luminances of the two coincide. This is because an exposure amount (DOSE: dose) is a factor that causes the luminance to change. Although the luminance changes when the exposure amount changes, the focus offset amount and the luminance change tendency do not change only by moving the focus curve in the luminance direction. Next, the sample focus curve is moved in the increasing / decreasing direction of the focus offset amount so as to obtain the best correlation. The amount of movement moved so that the correlation is the best is the amount of shift in the focus offset of the setting area A.
このようにすれば、ウェハ面上でのフォーカスオフセット量のずれ量の分布を求めることができるため、ウェハ１０の表面全体に対する露光装置５０のフォーカスの変動状態を求めることが可能になる（例えば、図１２を参照）。なお、図１２の例では、露光装置５０のフォーカスの変動状態を明暗で表しているが、カラー画像を用いるようにすれば、色を変えることによってフォーカスずれの大小および正負を一度に表示することが可能である。 In this way, since it is possible to determine the distribution of the shift amount of the focus offset amount on the wafer surface, it is possible to determine the fluctuation state of the focus of the exposure apparatus 50 with respect to the entire surface of the wafer 10 (for example, (See FIG. 12). In the example of FIG. 12, the focus fluctuation state of the exposure apparatus 50 is expressed in light and dark, but if a color image is used, the magnitude of the focus shift and the positive / negative can be displayed at once by changing the color. Is possible.
また、図１１（ｃ）に示すようなフォーカスカーブの場合、１枚のウェハの情報だけでは、例えば図１３に示すように、１つの輝度値から２つの解が求められて判別が困難となることから、フォーカスオフセット量が異なる２枚のウェハのデータを計算に用いることで、１つの輝度値から求まる２つの解のうちいずれかを判別することが可能となる。また、複数の回折条件でフォーカスカーブを求めるようにすれば、回折条件が異なるとフォーカスカーブの位置がずれるため、フォーカスオフセット量が０ｎｍである計測用ウェハ１５ｃだけを用いて、露光装置５０のフォーカスの状態を求めることが可能である。 Further, in the case of the focus curve as shown in FIG. 11C, with only information on one wafer, for example, as shown in FIG. 13, two solutions are obtained from one luminance value, which makes it difficult to discriminate. Therefore, by using the data of two wafers having different focus offset amounts for calculation, it is possible to determine one of two solutions obtained from one luminance value. Further, if the focus curve is obtained under a plurality of diffraction conditions, the position of the focus curve is shifted if the diffraction conditions are different. Therefore, only the measurement wafer 15c having a focus offset amount of 0 nm is used to focus the exposure apparatus 50. It is possible to obtain the state of
また、サンプルフォーカスカーブを求めるための（フォーカスオフセット量を変化させた）計測用ウェハの枚数は、フォーカス状態の検出精度によって変えることができる。例えばフォーカスオフセット量を５段階に振った計測用ウェハからサンプルフォーカスカーブを求めれば、得られる近似曲線と各点との乖離が少ない。これに対して３段階に振った計測用ウェハから求められるサンプルフォーカスカーブでは乖離が大きくなってしまうためである。 Further, the number of measurement wafers (with the focus offset amount changed) for obtaining the sample focus curve can be changed depending on the detection accuracy of the focus state. For example, if a sample focus curve is obtained from a wafer for measurement with the focus offset amount varied in five stages, the difference between the obtained approximate curve and each point is small. On the other hand, this is because the divergence becomes large in the sample focus curve obtained from the measurement wafers swung in three stages.
このように、本実施形態の表面検査装置１によれば、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露光し現像した複数のウェハ（計測用ウェハ１５ａ〜１５ｅ）の画像を撮像取得するため、実際の露光に用いるマスクパターンで露光したウェハの画像に基づいて露光装置５０のフォーカスの変動状態を求めることができる。そのため、専用のマスク基板を用いる場合のように、計測に必要なパラメータの条件出し作業に時間を要さないため、露光装置５０のフォーカスの状態を短時間で計測することが可能になる。また、専用のマスクパターンではなく、実際のデバイスに用いるパターンを使用することができ、また、露光装置５０の照明条件も制約されないため、露光装置５０のフォーカスの状態を精度よく計測することが可能になる。 As described above, according to the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment, images of a plurality of wafers (measurement wafers 15a to 15e) that have been exposed and developed by changing the focus offset amount of the exposure apparatus 50 for each wafer are acquired and acquired. Therefore, the focus fluctuation state of the exposure apparatus 50 can be obtained based on the image of the wafer exposed with the mask pattern used for actual exposure. For this reason, unlike the case where a dedicated mask substrate is used, it does not take time to set the parameters necessary for the measurement, so that the focus state of the exposure apparatus 50 can be measured in a short time. In addition, since a pattern used for an actual device can be used instead of a dedicated mask pattern, and the illumination condition of the exposure apparatus 50 is not restricted, the focus state of the exposure apparatus 50 can be accurately measured. become.
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のフォーカスの状態を精度よく計測することが可能である。特に、照明光の波長は、２４８ｎｍや３１３ｎｍ（ｊ線）等の深紫外域の波長が望ましい。また、複数の回折条件を用いて露光装置５０のフォーカスの状態を求めるようにすれば、例えば、各回折条件について平均化することにより、さらなる精度向上が期待できる。また、対象となる様々なパターンごとに最適な回折条件を選択することで、感度の高い、高精度な計測が可能になる。 Further, if an image by diffracted light generated from the surface of the wafer is taken, it is difficult to be affected by fluctuations in the thickness of the resist film or the like, so that the focus state of the exposure apparatus 50 can be accurately measured. is there. In particular, the wavelength of the illumination light is preferably a deep ultraviolet wavelength such as 248 nm or 313 nm (j-line). Further, if the focus state of the exposure apparatus 50 is obtained using a plurality of diffraction conditions, for example, further accuracy improvement can be expected by averaging each diffraction condition. Further, by selecting an optimal diffraction condition for each of various target patterns, highly sensitive and highly accurate measurement can be performed.
また、各設定領域Ａのサンプルフォーカスカーブと、対応する設定領域のＡの基準フォーカスカーブの最大輝度を比較し、両者の最大輝度が一致するようにサンプルフォーカスカーブの各輝度にオフセットを加えるようにすれば、露光時に露光量（ドーズ）が変化した場合においても、精度よく露光装置５０のフォーカスの状態を計測することができる。 Also, the maximum brightness of the sample focus curve of each setting area A and the reference focus curve of A of the corresponding setting area are compared, and an offset is added to each brightness of the sample focus curve so that the maximum brightness of both matches. Thus, even when the exposure amount (dose) changes during exposure, the focus state of the exposure apparatus 50 can be accurately measured.
また、フォーカスオフセット量に対する回折輝度変化（すなわち、フォーカスカーブ）を求める際、ベストドーズ量から少しオーバーまたはアンダーのドーズ量（露光量）で露光を行うと、計測感度が向上する。特に、オーバードーズ量側が効果的である。 In addition, when obtaining a diffraction luminance change (that is, a focus curve) with respect to the focus offset amount, if the exposure is performed with a dose amount (exposure amount) slightly over or under the best dose amount, the measurement sensitivity is improved. In particular, the overdose amount side is effective.
なお、上述の実施形態において、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 the above-described embodiment, in order for diffraction to occur, the pattern repetition interval must be at least ½ of 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、各設定領域Ａのサンプルフォーカスカーブと、対応する設定領域のＡの基準フォーカスカーブの最大輝度を比較し、両者の最大輝度が一致するようにサンプルフォーカスカーブの各輝度にオフセットを加えているが、これに限られるものではなく、オフセットを加えずに、各設定領域Ａのサンプルフォーカスカーブを用いてフォーカスオフセット量のずれ量を求めるようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the maximum brightness of the sample focus curve of each setting area A and the reference focus curve of A of the corresponding setting area are compared, and each brightness of the sample focus curve is set so that the maximum brightness of both matches. However, the present invention is not limited to this, and the shift amount of the focus offset amount may be obtained using the sample focus curve of each setting area A without adding the offset.
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のフォーカスの状態を求めているが、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のフォーカスの状態を求めるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the focus state of the exposure apparatus 50 is obtained 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 focus state of the exposure apparatus 50 may be obtained 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、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 a focus offset amount that maximizes the luminance of polarized light is obtained by using this focus curve, the inclination of the image plane of the mask pattern projected and exposed by the exposure apparatus 50 is obtained as in the case of diffracted light. be able to. 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.
さらに、画像処理部４０は、ウェハの照明および撮像等を、ＰＥＲ検査の場合と同様にして行えば、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露光し現像した複数のウェハの画像を利用して、偏光の平均輝度によるフォーカスカーブを求めることにより、ウェハ１０の表面に対する露光装置５０のフォーカスの状態を求めることができる。なお、露光装置５０の偏光によるフォーカスカーブおよび、回折光によるフォーカスカーブをそれぞれ求め、これらのフォーカスカーブを利用して、露光装置５０のフォーカスの状態を求めるようにしてもよい。このようにすれば、偏光の場合と回折光の場合とでフォーカスカーブの位置がずれる（例えば、図１４を参照）場合には、フォーカスオフセット量が０ｎｍである計測用ウェハ１５ｃだけを用いて、露光装置５０のフォーカスの状態を求めることが可能である。 Further, if the image processing unit 40 performs illumination and imaging of the wafer in the same manner as in the case of PER inspection, the image of a plurality of wafers exposed and developed by changing the focus offset amount of the exposure apparatus 50 for each wafer. The focus state of the exposure apparatus 50 with respect to the surface of the wafer 10 can be obtained by obtaining a focus curve based on the average luminance of polarized light. Note that a focus curve based on polarization of the exposure apparatus 50 and a focus curve based on diffracted light may be obtained, and the focus state of the exposure apparatus 50 may be obtained using these focus curves. In this way, when the position of the focus curve shifts between polarized light and diffracted light (see, for example, FIG. 14), only the measurement wafer 15c having a focus offset amount of 0 nm is used. The focus state of the exposure apparatus 50 can be obtained.
１ 表面検査装置 ５ ステージ
１０ ウェハ（１０ａ 条件振りウェハ）
１５ａ〜１５ｅ 計測用ウェハ
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
1 Surface Inspection Device 5 Stage 10 Wafer (10a Conditional Wafer)
15a to 15e Measurement wafer 20 Illumination system (illumination unit)
30 Light-receiving system 35 Imaging device (detection unit)
40 Image processing unit (calculation unit) 50 Exposure apparatus
Claims (20)
前記パターンで反射した照明光を検出して検出信号を出力する検出部と、
パターンを形成する時のフォーカスオフセットと前記検出信号の強度との第１の相関関係と、判定対象のパターンを形成する時のフォーカスオフセットと該判定対象のパターンの検出信号の強度との第２の相関関係とに基づいて、判定対象のパターンの露光状態を判定する判定部とを備えて構成されることを特徴とする表面検査装置。 An illumination unit that irradiates illumination light onto a substrate having a pattern formed by exposure; and
A detection unit that detects illumination light reflected by the pattern and outputs a detection signal;
A first correlation between the focus offset when forming a pattern and the intensity of the detection signal, and a second correlation between the focus offset when forming the pattern to be determined and the intensity of the detection signal of the pattern to be determined A surface inspection apparatus comprising: a determination unit that determines an exposure state of a pattern to be determined based on a correlation .
前記検出部は、前記基板の前記パターンで発生した前記回折光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 the illumination light so that diffracted light is generated in the pattern of the substrate,
The surface inspection apparatus according to claim 1 , wherein the detection unit detects the diffracted light generated in the pattern of the substrate and outputs the detection signal.
前記検出部は、前記略直線偏光の偏光状態の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から３のいずれか一項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 a polarization state of the substantially linearly polarized light and outputs the detection signal.
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９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 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.
前記パターンで反射した照明光を検出して検出信号を出力し、
パターンを形成する時のフォーカスオフセットと前記検出信号の強度との第１の相関関係と、判定対象のパターンを形成する時のフォーカスオフセットと該判定対象のパターンの検出信号の強度との第２の相関関係とに基づいて、判定対象のパターンの露光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 pattern formed by exposure,
Detecting the illumination light reflected by the pattern and outputting a detection signal;
A first correlation between the focus offset when forming a pattern and the intensity of the detection signal, and a second correlation between the focus offset when forming the pattern to be determined and the intensity of the detection signal of the pattern to be determined A surface inspection method, comprising: determining an exposure state of a pattern to be determined based on a correlation .
前記基板の前記パターンで発生した前記回折光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１１または１２に記載の表面検査方法。 Irradiate illumination light so that diffracted light is generated in the pattern of the substrate,
The surface inspection method according to claim 11, wherein the detection signal is output by detecting the diffracted light generated in the pattern of the substrate.
前記略直線偏光の偏光状態の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１１から１３のいずれか一項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 11, wherein a change in a polarization state of the substantially linearly polarized light is detected and the detection signal is output.
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１１から請求項１９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, the entire surface of the surface on which the pattern of the substrate is formed is collectively illuminated,
The surface inspection method according to any one of claims 11 to 19 , wherein light from the entire surface is detected in a lump.
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