KR101742411B1 - 평가 방법 및 장치, 가공 방법, 및 노광 시스템 - Google Patents

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Abstract

복수의 가공 조건 하에서의 가공에 의해 설치된 구조체를 갖는 기판을 이용하여, 그 복수의 가공 조건 중 하나의 가공 조건을 고정밀도로 평가한다. 평가 장치(1)는, 제 1 및 제 2 노광 조건을 포함한 복수의 노광 조건 하에서의 노광에 의해 설치된 패턴을 갖는 웨이퍼(10)를 조명광으로 조명하는 조명계(20)와, 웨이퍼(10)의 표면으로부터 발생하는 광을 검출하는 수광계(30) 및 촬상부(35)와, 조명 조건과 검출 조건 중 적어도 한쪽이 서로 다른 제 1 회절 조건 및 제 2 회절 조건 하에서 촬상부(35)에 의해 얻은 검출 결과에 근거하여, 웨이퍼(10)의 노광시의 그 제 1 노광 조건을 추정하는 연산부(50)를 구비한다.

Description

평가 방법 및 장치, 가공 방법, 및 노광 시스템{EVALUATION METHOD AND DEVICE, PROCESSING METHOD, AND EXPOSURE SYSTEM}
본 발명은, 복수의 가공 조건 하에서의 가공에 의해 설치된 구조체를 가지는 기판의 평가 기술, 이 평가 기술을 이용하는 가공 기술 및 노광 기술, 및 그 가공 기술을 이용하는 디바이스 제조 기술에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등을 제조하기 위한 리소그래피 공정에서 사용되는 스캐닝 스테퍼 또는 스테퍼 등의 노광 장치에 있어서는, 도즈(dose)량(노광량), 포커스 위치(투영 광학계의 상면(像面)에 대한 노광 대상의 기판의 디포커스량), 및 노광 파장 등의 복수의 노광 조건을 고정밀도로 관리할 필요가 있다. 그러기 위해서는, 노광 장치에서 기판을 노광하여, 노광된 기판에 형성되는 패턴 등을 이용하여, 그 노광 장치의 실제의 노광 조건을 고정밀도로 평가할 필요가 있다.
예를 들면 노광 장치의 포커스 위치의 종래의 평가 방법으로서, 주 광선이 경사진 조명광으로 레티클의 평가용의 패턴을 조명하여, 스테이지에서 기판의 높이를 변화시키면서 그 패턴의 상(像)을 그 기판의 복수의 샷에 순차 노광하고, 노광 후의 현상(現像)에 의해서 얻은 레지스트 패턴의 횡 어긋남량을 계측하고, 이 계측 결과로부터 각 샷의 노광시의 포커스 위치를 평가하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 미국 특허 출원 공개 제 2002/0100012 호 명세서 특허 문헌 2 : 미국 특허 출원 공개 제 2007/0242247 호 명세서
종래의 포커스 위치의 평가 방법에 있어서는, 계측 결과에 도즈량의 불균일 등의 영향도 어느 정도는 포함되어 있을 우려가 있다. 향후, 개별의 노광 조건을 보다 고정밀도로 평가하기 위해서는, 다른 노광 조건의 영향을 가능한 한 억제하는 것이 바람직하다.
또, 종래의 포커스 위치의 평가 방법으로는, 전용의 평가용의 패턴을 노광할 필요가 있어, 실 디바이스용의 패턴을 노광하는 경우의 평가가 곤란했다.
본 발명의 태양은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 복수의 가공 조건(예를 들면 노광 조건) 하에서의 가공에 의해 설치된 구조체를 가지는 기판을 이용하여, 그 복수의 가공 조건 중 하나의 가공 조건을 고정밀도로 평가하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 태양에 따르면, 제 1 및 제 2 가공 조건을 포함한 복수의 가공 조건 하에서의 가공에 의해 설치된 구조체를 가지는 기판을 조명광으로 조명하는 조명부와, 그 조명광에 의해 그 기판의 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출하는 검출부와, 그 조명부의 조명 조건과 그 검출부의 검출 조건 중 적어도 한쪽이 다른 복수의 평가 조건 하에서 그 검출부에 의해 얻은 검출 결과에 근거하여 그 기판의 가공시의 그 제 1 가공 조건과 그 제 2 가공 조건 중 적어도 한쪽을 추정하는 추정부를 구비하는 평가 장치가 제공된다.
또, 제 2 태양에 따르면, 기판의 표면에 패턴을 노광하는 투영 광학계를 가지는 노광부와, 그 제 1 태양의 평가 장치를 구비하고, 그 평가 장치의 그 추정부에 의해 추정되는 그 제 1 가공 조건에 따라 그 노광부에 있어서의 가공 조건을 보정하는 노광 시스템이 제공된다.
또, 제 3 태양에 따르면, 제 1 및 제 2 가공 조건을 포함한 복수의 가공 조건 하에서의 가공에 의해 설치된 구조체를 가지는 기판을 조명광으로 조명하고, 그 조명광에 의해 그 기판의 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출하고, 그 조명광의 조명 조건과 그 피가공면으로부터 발생하는 광의 검출 조건 중 적어도 한쪽이 다른 복수의 평가 조건 하에서 그 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출해 얻은 검출 결과에 근거하여 그 기판의 가공시의 그 제 1 가공 조건과 그 제 2 가공 조건 중 적어도 한쪽을 추정하는 평가 방법이 제공된다.
또, 제 4 태양에 따르면, 기판의 표면에 가공에 의해 패턴을 마련하고, 그 제 3 태양의 평가 방법을 이용하여 그 기판의 그 제 1 가공 조건을 추정하고, 그 평가 방법에 의해 추정되는 그 제 1 가공 조건에 따라 그 기판의 노광시의 가공 조건을 보정하는 가공 방법이 제공된다.
또, 제 5 태양에 따르면, 기판의 표면에 패턴을 마련하는 가공 공정을 가지는 디바이스 제조 방법으로서, 그 가공 공정으로 제 4 태양의 가공 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
또, 제 6 태양에 따르면, 기판의 표면에 패턴을 마련하는 가공 공정을 가지는 디바이스 제조 방법으로서, 그 가공 공정으로 제 4 태양의 가공 방법을 이용하고, 제조 대상의 디바이스에 따라 그 제 2 가공 조건의 변화에 대한 변화량을 억제하기 위해서 실시하는 연산식을 기억하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 태양에 따르면, 복수의 가공 조건 하에서의 가공에 의해 설치된 구조체를 가지는 기판을 이용하여, 그 복수의 가공 조건 중 하나의 가공 조건을 고정밀도로 평가할 수 있다.
도 1(a)은 실시 형태에 따른 평가 장치의 전체 구성을 나타내는 도면, 도 1(b)는 디바이스 제조 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 2(a)는 광로 상에 편광 필터가 삽입된 평가 장치를 나타내는 도면, 도 2(b)는 반도체 웨이퍼의 표면의 패턴의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3(a)은 반복 패턴의 요철 구조를 나타내는 확대 사시도, 도 3(b)은 직선 편광의 입사면과 반복 패턴의 주기 방향(또는 반복 방향)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 평가 조건을 구하는 방법(조건 도출)의 일례를 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 도즈량의 평가 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 6(a)은 조건 변경 웨이퍼(10)의 일례를 나타내는 평면도, 도 6(b)은 하나의 샷을 나타내는 확대도, 도 6(c)은 샷 중의 복수의 설정 영역의 배열의 일례를 나타내는 확대도이다.
도 7은 복수의 회절 조건에서 촬상된 웨이퍼의 상을 나타내는 도면이다.
도 8(a)은 복수의 포커스 변화 곡선을 나타내는 도면, 도 8(b)은 복수의 도즈 변화 곡선을 나타내는 도면이다.
도 9(a) 및 도 9(b)은 각각 2개의 회절 조건에서 계측된 포커스 변화 곡선 및 도즈 변화 곡선을 나타내는 도면이다.
도 10(a)은 포커스 위치의 잔차를 나타내는 도면, 도 10(b)은 도즈량의 차분을 나타내는 도면이다.
도 11(a)은 웨이퍼 면의 도즈량의 분포의 일례를 나타내는 도면, 도 11(b)은 웨이퍼 면의 포커스 값의 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12(a)는 조건 도출의 다른 예의 주요부를 나타내는 플로우차트, 도 12(b)는 포커스 값의 평가 방법의 주요부를 나타내는 플로우차트이다.
도 13(a) 및 도 13(b)은 각각 2개의 회절 조건에서 계측된 도즈 변화 곡선 및 포커스 변화 곡선을 나타내는 도면이다.
도 14(a)는 웨이퍼의 주요부를 나타내는 확대 단면도, 도 14(b)는 다른 웨이퍼의 주요부를 나타내는 확대 단면도, 도 14(c)는 도 14(b)의 후속 공정의 웨이퍼를 나타내는 확대 단면도, 도 14(d)는 웨이퍼에 형성된 패턴의 일부를 나타내는 확대 단면도, 도 14(e)는 2개의 스페이서 변화 곡선 및 그 잔차를 나타내는 도면, 도 14(f)는 2개의 에칭 변화 곡선 및 그 차분을 나타내는 도면이다.
도 15(a)는 제 2 실시 형태의 조건 도출의 일례를 나타내는 플로우차트, 도 15(b)는 제 2 실시 형태의 에칭의 평가 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 16은 반도체 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로우차트이다.
［제 1 실시 형태］
이하, 본 발명이 바람직한 제 1 실시 형태에 대해 도 1~도 11을 참조하여 설명한다. 도 1(a)은 본 실시 형태에 따른 평가 장치(1)를 나타내고, 도 1(b)은 본 실시 형태에 따른 디바이스 제조 시스템(DMS)을 나타낸다. 도 1(b)에 있어서, 디바이스 제조 시스템(DMS)은, 반도체 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 단지 웨이퍼라고 한다.)의 표면(웨이퍼 면)에 박막을 형성하는 박막 형성 장치(미도시), 웨이퍼 면에 대한 레지스트(감광 재료)의 도포 및 현상을 행하는 코터·디벨로퍼(200), 레지스트가 도포된 웨이퍼 면에 반도체 디바이스 등의 회로 패턴을 노광하는 노광 장치(100), 및 노광 및 현상 후에 웨이퍼 면에 형성되는 구조체를 이용하여 가공 조건으로서의 노광 장치(100)에 있어서의 노광 조건을 평가하는 평가 장치(1)를 구비하고 있다. 노광 장치(100)로서는, 예를 들면 참조로서 원용하는 특허 문헌 2 등에 개시되고 있는 액침형의 스캐닝 스테퍼(주사형의 투영 노광 장치)가 사용된다. 추가로, 디바이스 제조 시스템(DMS)은, 현상 후의 웨이퍼를 가공하는 에칭 장치, 이들 장치 간에 웨이퍼를 반송하는 반송계(500), 및 이들 장치 간에서의 제어 정보의 중개 등을 행하는 호스트·컴퓨터(600)를 구비하고 있다.
도 1(a)에 있어서, 평가 장치(1)는, 대략 원판형의 웨이퍼(10)를 지지하는 스테이지(5)를 구비하고, 도 1(b)의 반송계(500)에 의해서 반송되어 오는 웨이퍼(10)는, 스테이지(5)의 상면(탑재면)에 탑재되고, 예를 들면 진공 흡착에 의해서 고정 유지된다. 스테이지(5)는, 스테이지(5)의 중심축을 회전축으로 하는 각도 φ1를 제어하는 제 1 구동부(미도시)와, 예를 들면 스테이지(5)의 상면을 지나, 도 1(a)의 지면에 수직인 축을 회전축으로 하는 경사각인 틸트각 φ2(웨이퍼(10)의 표면의 틸트각)를 제어하는 제 2 구동부(미도시)를 통해서 베이스 부재(미도시)에 지지되어 있다.
평가 장치(1)는 또한, 스테이지(5)에 지지된 웨이퍼(10)의 표면(웨이퍼 면)에 조명광(ILI)을 평행광으로 하여 조사하는 조명계(20)와, 조명광(ILI)의 조사를 받은 웨이퍼 면으로부터 사출하는 광(반사광 또는 회절광 등)을 집광하는 수광계(30)와, 수광계(30)에 의해 집광된 광을 받아 웨이퍼 면의 상을 검출하는 촬상 장치(35)와, 촬상 장치(35)로부터 출력되는 화상 신호의 처리 등을 행하는 연산부(50)를 구비하고 있다. 촬상 장치(35)는, 웨이퍼 면의 상을 형성하는 결상 렌즈(35a)와, CCD 또는 CMOS형의 2차원의 촬상 소자(35b)를 갖고, 촬상 소자(35b)는 웨이퍼(10)의 전면(全面)의 상을 일괄하여 촬상하여 화상 신호를 출력한다. 연산부(50)는, 촬상 장치(35)로부터 입력된 웨이퍼(10)의 화상 신호에 근거하여 웨이퍼(10)의 디지털 화상(화소마다의 휘도, 샷마다 평균화된 휘도, 또는 샷보다 작은 영역마다 평균화된 휘도 등)의 정보를 생성하는 화상 처리부(40)와, 화상 처리부(40)로부터 출력되는 화상 정보를 처리하는 연산부(60a, 60b, 60c)를 포함한 검사부(60)와, 화상 처리부(40) 및 검사부(60)의 동작 등을 제어하는 제어부(80)와, 화상에 관한 정보 등을 기억하는 기억부(85)와, 얻은 노광 조건의 평가 결과를 호스트·컴퓨터(600)를 통해서 노광 장치(100) 내의 제어부(미도시)에 출력하는 신호 출력부(90)를 구비하고 있다. 또, 연산부(50)를 전체적으로 컴퓨터로 구성하고, 검사부(60) 및 제어부(80) 등을 컴퓨터의 소프트웨어 상의 기능으로 해도 좋다.
조명계(20)는, 조명광을 사출하는 조명 유닛(21)과, 조명 유닛(21)으로부터 사출된 조명광을 웨이퍼 면을 향해서 평행광으로서 반사하는 조명측 오목면경(25)을 가진다. 조명 유닛(21)은, 메탈 할라이드 램프(Metal-halide Lamp) 또는 수은 램프 등의 광원부(22)와, 제어부(80)의 지령에 의해 광원부(22)로부터의 광 중 소정의 파장(예를 들면 파장 λ1, λ2, λ3 등)의 광을 선택하고 그 강도를 조절하는 조광부(23)와, 조광부(23)에서 선택되고 강도가 조절된 광을 소정의 사출점으로부터 조명측 오목면경(25)에 사출하는 도광 파이버(24)를 가진다. 일례로서, 파장 λ1은 248nm, λ2는 265nm, λ3은 313nm이다. 이 경우, 도광 파이버(24)의 사출부가 조명측 오목면경(25)의 초점면에 배치되어 있기 때문에, 조명측 오목면경(25)에서 반사되는 조명광(ILI)은 평행 광속으로 되어 웨이퍼 면에 조사된다. 웨이퍼(10)에 대한 조명광의 입사각 θ1은, 제어부(80)의 지령에 의해 스테이지(5)의 틸트각 φ2를 제어함으로써 조정 가능하다.
또, 도광 파이버(24)와 조명측 오목면경(25)의 사이에는, 제어부(80)의 지령에 근거하여 미도시의 구동부에 의해 조명측 편광 필터(26)가 광로 상에 삽입 및 제거 가능하게 설치되어 있다. 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 조명측 편광 필터(26)를 광로 상으로부터 제거한 상태에서는, 웨이퍼(10)로부터의 회절광(ILD)을 이용한 검사(이하, 편의적으로 회절 검사라고 한다.)를 행한다. 한편, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 조명측 편광 필터(26)를 광로 상에 삽입한 상태에서는, 편광(구조성 복굴절에 의한 편광 상태의 변화)을 이용한 검사(이하, 편의적으로 PER 검사라고 한다)를 행한다. 조명측 편광 필터(26)는, 예를 들면 회전각이 제어 가능한 직선 편광판이다. 또, 회절 검사시에 있어도, 조명광(ILI)이 웨이퍼(10)의 표면에 대해서 S 편광(입사면에 대해서 수직인 방향의 직선 편광)이 되도록 조명측 편광 필터(26)를 광로 상에 배치하는 것도 가능하다. S 편광을 이용한 회절 검사에서는 웨이퍼(10)의 하지층의 영향을 받기 어렵고 최상층의 상태를 검출할 수 있다.
수광계(30)는, 스테이지(5)(웨이퍼(10))에 대향해서 배치된 수광측 오목면경(31)을 갖고, 촬상 장치(35)의 입사부는 수광측 오목면경(31)의 초점면에 배치되어 있다. 이 때문에, 웨이퍼 면으로부터 사출하는 평행광은 수광측 오목면경(31)에 의해 촬상 장치(35)에 집광되고, 촬상 장치(35)의 촬상 소자(35b)의 촬상면에 웨이퍼(10)의 상이 결상된다.
또, 수광측 오목면경(31)과 촬상 장치(35)의 사이에는, 제어부(80)의 지령에 근거하여 미도시의 구동부에 의해 수광측 편광 필터(32)가 광로에 삽입 제거 가능하게 설치되어 있다. 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 수광측 편광 필터(32)를 광로로부터 제거한 상태에서 회절 검사를 행한다. 한편, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 수광측 편광 필터(32)를 광로에 삽입한 상태에서 PER 검사를 행한다. 수광측 편광 필터(32)도, 조명측 편광 필터(26)와 마찬가지로, 예를 들면 회전각이 제어 가능한 직선 편광판이다. PER 검사에 있어서 통상, 수광측 편광 필터(32)의 편광 방향은, 조명측 편광 필터(26)의 편광 방향에 대해서 직교한 크로스 니콜(cross-nicol) 상태로 설정된다.
제어부(80)의 지령에 의해 검사부(60)는, 가장 기본적인 동작으로서, 화상 처리부(40)로부터 공급되는 웨이퍼(10)의 디지털 화상과, 기억부(85)에 기억되어 있는 양품 웨이퍼의 화상 데이터를 비교하여, 웨이퍼 면에 있어서의 결함(이상)의 유무를 검사한다. 그리고, 검사부(60)에 의한 검사 결과 및 그때의 웨이퍼 면의 화상이 도시하지 않는 화상 표시 장치로 출력 표시된다. 본 실시 형태에서는, 검사부(60)는, 후술하는 바와 같이 웨이퍼 면의 화상을 처리하여, 웨이퍼(10)를 노광한 노광 장치(100)의 도즈량(노광량 또는 노광 에너지), 포커스 위치(노광면의 투영 광학계의 광축 방향의 위치), 노광 파장(중심 파장 및/또는 반치폭), 및 액침법으로 노광하는 경우의 투영 광학계와 웨이퍼의 사이의 액체의 온도 등의 복수의 노광 조건 중 소정의 노광 조건을 평가한다. 그 노광 조건의 평가 결과는 노광 장치(100) 내의 제어부(미도시)에 공급되고, 그 평가 결과에 따라 노광 장치(100)는 그 노광 조건의 보정(예를 들면 오프셋 또는 불균일 등의 보정)을 행할 수 있다.
또, 웨이퍼(10)는, 노광 장치(100)에 의해 최상층의 레지스트에 대해서 소정의 패턴이 투영 노광되고, 코터·디벨로퍼(200)에 의한 현상 후, 반송계(500)에 의해, 평가 장치(1)의 스테이지(5) 상에 반송된다. 이때, 웨이퍼(10)는, 반송 도중에 미도시의 얼라이먼트 기구에 의해 웨이퍼(10)의 샷 내의 패턴, 웨이퍼 면의 마크(예를 들면 서치 얼라이먼트 마크), 또는 가장자리부(노치나 오리엔테이션 플랫 등)를 기준으로 하여 얼라이먼트를 행한 상태에서, 스테이지(5) 상에 반송된다. 웨이퍼 면에는, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 복수의 샷(샷 영역)(11)이 직교하는 2개의 방향(X 방향 및 Y 방향으로 한다.)으로 각각 소정 간격으로 배열되고, 각 샷(11) 중에는, 반도체 디바이스의 회로 패턴으로서 라인 패턴 또는 홀 패턴 등의 요철의 반복 패턴(12)이 형성되어 있다. 또, XY 면에 수직인 축을 Z 축으로 한다. 반복 패턴(12)은 예를 들면 레지스트 패턴이어도 좋다. 또, 하나의 샷(11) 중에는 복수의 칩 영역이 포함되는 것이 많지만, 도 2(b)에서는 알기 쉽게 하나의 샷 중에 하나의 칩 영역이 있는 것으로 하고 있다.
이상과 같이 구성되는 평가 장치(1)를 이용하여, 웨이퍼 면의 회절 검사(웨이퍼(10)로부터의 회절광(ILD)을 검출하여 행하는 검사)를 실시하려면, 제어부(80)가 기억부(85)에 기억된 레시피 정보(검사 조건이나 순서 등)를 판독하여, 이하의 처리를 행한다. 우선, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이 조명측 편광 필터(26) 및 수광측 편광 필터(32)를 광로로부터 취출하고, 반송계(500)에 의해, 웨이퍼(10)를 스테이지(5) 상에 반송한다. 또, 반송 도중에 미도시의 얼라이먼트 기구에 의해 얻은 웨이퍼(10)의 위치 정보에 근거하여, 웨이퍼(10)는 스테이지(5) 상의 소정의 위치에 소정의 방향으로 탑재된다.
다음에, 웨이퍼 면에 있어서의 조명광(ILI)의 입사면의 방향(조명 방향)과 각 샷(11) 내의 반복 패턴(12)의 주기 방향(또는 반복 방향)이 일치하도록(라인 패턴의 경우, 라인에 대해서 직교하도록) 스테이지(5)의 각도 φ1을 조정한다. 또, 반복 패턴(12)의 피치를 P, 웨이퍼(10)에 입사하는 조명광(ILI)의 파장을 λ, 조명광(ILI)의 입사각을 θ1, 웨이퍼 면으로부터 사출하는 검출 대상의 n차(n는 0 이외의 정수)의 회절광(ILD)의 회절각을 θ2로 했을 때, 다음의 수식(수 1)을 만족하도록 스테이지(5)의 틸트각 φ2를 조정한다.
[수 1]
Figure 112015069504611-pct00001
다음에, 조명 유닛(21)으로부터의 소정의 선택된 파장의 조명광(ILI)의 사출을 개시한다. 이것에 의해, 도광 파이버(24)로부터 사출되는 조명광(ILI)이 조명측 오목면경(25)에서 반사되어 평행광으로 되어 웨이퍼 면에 조사된다. 웨이퍼 면에서 회절한 회절광(ILD)은, 수광측 오목면경(31)에 의해 촬상 장치(35)에 집광되고, 촬상 장치(35)의 촬상면에 웨이퍼(10)의 전면(全面)의 상(회절상)이 결상된다. 촬상 장치(35)는 그 상의 화상 신호를 화상 처리부(40)로 출력하고, 화상 처리부(40)는 웨이퍼 면의 디지털 화상을 생성하고, 그 화상의 정보를 검사부(60)로 출력한다. 이 경우, 상기 수식(수 1)의 조건을 만족함으로써, 그 촬상면에 회절광(ILD)에 의한 웨이퍼 면의 상이 형성된다.
그리고, 그 웨이퍼 면의 상으로부터 얻은 디지털 화상의 개개의 화상 신호의 레벨(대응하는 부분의 화상의 휘도)이 평균적으로 어느 강도(휘도) 이상으로 될 때의, 조명광(ILI)의 파장 λ 및 스테이지(5)의 틸트각 φ2(입사각 θ1 또는 회절각θ2)의 조합을 하나의 회절 조건이라 부른다. 그리고, 복수의 회절 조건이 상기의 레시피 정보에 포함되어 있다. 또, 실제로는, 얻은 디지털 화상의 대응하는 부분의 화상의 휘도가 평균적으로 어느 휘도 이상으로 되도록, 스테이지(5)의 틸트각 φ2를 조정해도 좋다. 이러한 틸트각 φ2의 조정 방법은 회절 조건 서치라고도 부를 수 있다.
다음에, 평가 장치(1)에 의한 웨이퍼 면의 PER 검사(반사광의 편광 상태의 변화에 근거하는 검사)에 대해 설명한다. 이 경우, 도 2(b)의 웨이퍼 면의 반복 패턴(12)은, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 복수의 라인부(2A)가 그 짧은 변 방향인 배열 방향(여기에서는 X 방향)을 따라서, 스페이스부(2B)를 사이에 두고 일정한 피치(주기)(P)로 배열된 레지스트 패턴(라인 패턴)인 것으로 한다. 라인부(2A)의 배열 방향(X 방향)을, 반복 패턴(12)의 주기 방향(또는 반복 방향)으로도 부른다.
여기서, 반복 패턴(12)에 있어서의 라인부(2A)의 선폭 DA의 설계값을 피치 P의 1/2로 한다. 설계값 대로 반복 패턴(12)이 형성된 경우, 라인부(2A)의 선폭 DA와 스페이스부(2B)의 선폭 DB는 동일하게 되고, 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비는 대략 1 : 1이 된다. 이것에 대해서, 반복 패턴(12)을 형성할 때의 노광 장치(100)에 있어서의 포커스 위치가 베스트 포커스 위치(적정치)로부터 벗어나면, 피치 P는 변하지 않지만, 라인부(2A) 및 스페이스부(2B)의 선폭 DA, DB가 설계값과 다르게 되어 버려, 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비가 대략 1 : 1로부터 벗어난다.
PER 검사는, 상기와 같이 반복 패턴(12)에 있어서의 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비의 변화에 따른 반사광의 편광 상태의 변화를 이용하여, 반복 패턴(12)의 상태(양부 등)의 검사를 행하는 것이다. 또, 설명을 간단하게 하기 위해, 이상적인 체적비(설계값)를 1 : 1로 한다. 체적비의 변화는, 포커스 위치의 적정치로부터의 차이 등에 기인하여, 웨이퍼(10)의 샷(11)마다, 또 샷(11) 내의 복수의 영역마다 나타난다. 또, 체적비를 단면 형상의 면적비라고 바꿔 말할 수도 있다.
본 실시 형태의 평가 장치(1)를 이용하여, 웨이퍼 면의 PER 검사를 행하려면, 제어부(80)가 기억부(85)에 기억된 레시피 정보(검사 조건이나 순서 등)를 판독하고, 이하의 처리를 행한다. 우선, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 조명측 편광 필터(26) 및 수광측 편광 필터(32)가 광로 상에 삽입된다. 그리고, 도 1(b)의 반송계(500)에 의해, 웨이퍼(10)를 스테이지(5) 상에 반송한다. 또, 반송 도중에 미도시의 얼라이먼트 기구에 의해 얻은 웨이퍼(10)의 위치 정보에 근거하여, 웨이퍼(10)는 스테이지(5) 상의 소정의 위치로 소정의 방향으로 탑재된다. 또, PER 검사를 행할 때, 스테이지(5)의 틸트각은, 수광계(30)에서 웨이퍼(10)로부터의 정 반사광(ILR)을 수광할 수 있도록, 즉 입사하는 조명광(ILI)의 입사각(도 2(a)에서는 각도 θ3)에 대해서 수광계(30)에서 수광하는 광의 웨이퍼 면에 대한 반사각이 동일하게 되도록 설정된다. 추가로, 스테이지(5)의 회전각은, 웨이퍼 면에 있어서의 반복 패턴(12)의 주기 방향이, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 면에 있어서의 조명광(도 3(b)에서는 P 편광의 직선 편광의 광 L로 하고 있다)의 진동 방향에 대해서, 45도로 경사지도록 설정된다. 반복 패턴(12)으로부터의 반사광의 신호 강도를 가장 높게 하기 위함이다. 또, 주기 방향과 그 진동 방향의 각도를 22.5도나 67.5도로 함으로써 검출 감도(노광 조건의 변화에 대한 검출 신호의 변화의 비율)가 높아지는 경우에는, 그 각도를 변경해도 좋다. 또, 그 각도는 이들에 한정하지 않고, 임의 각도로 설정 가능하다.
조명측 편광 필터(26)는, 도광 파이버(24)와 조명측 오목면경(25)의 사이에 배치됨과 아울러, 그 투과축이 소정의 방위(방향)로 설정되고, 투과축에 따라서 조명 유닛(21)으로부터의 광으로부터 편광 성분(직선 편광)을 추출한다(투과시킨다). 본 실시 형태에서는, 일례로서 도광 파이버(24)로부터 사출된 광은, 조명측 편광 필터(26) 및 조명측 오목면경(25)을 통해서 P 편광의 직선 편광 L(도 3(b) 참조)으로 되어 웨이퍼 면에 조사된다.
이때, 웨이퍼 면에 입사하는 조명광(ILI)(여기에서는 직선 편광의 광 L)이 P 편광이기 때문에, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 반복 패턴(12)의 주기 방향이 광 L의 입사면(웨이퍼 면에 있어서의 광 L의 진행 방향)에 대해서 45도의 각도로 설정된 경우, 웨이퍼 면에 있어서의 광 L의 진동 방향과 반복 패턴(12)의 주기 방향이 이루는 각도도 45도로 설정된다. 바꾸어 말하면, 직선 편광의 광 L는, 웨이퍼 면에 있어서의 광 L의 진동 방향이 반복 패턴(12)의 주기 방향에 대해서 45도 기운 상태로, 반복 패턴(12)을 경사지게 횡단하도록 입사한다.
웨이퍼 면에서 반사한 평행광의 정반사광(ILR)는, 수광계(30)의 수광측 오목면경(31)에 의해 집광되어 수광측 편광 필터(32)를 거쳐서 촬상 장치(35)의 촬상면에 이른다. 이때, 반복 패턴(12)에서의 구조성 복굴절에 의해 정반사광(ILR)(여기에서는 직선 편광의 광 L)의 편광 상태가 예를 들면 타원 편광으로 변화한다. 수광측 편광 필터(32)의 투과축의 방위는, 상술한 조명측 편광 필터(26)의 투과축에 대해 직교하도록 (크로스 니콜 상태로) 설정되어 있다. 따라서, 수광측 편광 필터(32)에 의해, 웨이퍼(10)(반복 패턴(12))로부터의 정반사광 중 광 L와 진동 방향이 대략 직각인 편광 성분이 추출되어, 촬상 장치(35)로 유도된다. 그 결과, 촬상 장치(35)의 촬상면에는, 웨이퍼(10)로부터의 정반사광 중 광 L에 대해서 진동 방향이 대략 직각인 편광 성분(광 L가 P 편광이면 S 편광 성분)에 의한 웨이퍼 면의 상이 형성된다. 또, 타원 편광의 단축 방향이 광 L의 편광 방향과 직교하지 않는 경우는, 수광측 편광 필터(32)의 투과축을 그 타원 편광의 단축 방향에 맞도록 해도 좋다. 이것에 의해서, 검출 감도(노광 조건의 변화에 대한 검출 신호의 변화의 비율)가 향상되는 경우가 있다.
그리고, 촬상 장치(35)는 그 웨이퍼 면의 상의 화상 신호를 화상 처리부(40)에 출력하고, 화상 처리부(40)는 웨이퍼 면의 디지털 화상을 생성하고, 그 화상의 정보를 검사부(60)에 출력한다. 검사부(60)는 그 화상의 정보를 이용하여 웨이퍼(10)의 반복 패턴(12)을 형성할 때에 사용된 노광 장치에 있어서의 노광 조건 등을 평가한다. 또, 조명측 편광 필터(26)를 회전시켜 웨이퍼 면에 입사하는 조명광(ILI)의 편광 방향을 P 편광으로부터 어긋나게 하는 것도 가능하다. 다만, 이 경우에도, 수광측 편광 필터(32)의 편광 방향은 조명측 편광 필터(26)에 대해서 크로스 니콜 상태로 설정된다. 그와 같이, 디지털 화상을 생성했을 때에, 조명광(ILI)의 파장 λ 및 조명측 편광 필터(26)의 각도의 조합을 하나의 편광 조건이라고 부른다. 또, 예를 들면 조명광(ILI)의 입사각 θ3(즉 반사각 θ3)을 변경하는 기구를 마련하는 것도 가능하고, 이와 같이 입사각을 변경하는 경우에는, 입사각도 하나의 편광 조건에 포함된다. 그리고, 복수의 편광 조건이 상기의 레시피 정보에 포함되어 있다.
다음에, 본 실시 형태에 있어서, 평가 장치(1)를 이용하여 웨이퍼 면의 패턴으로부터의 광을 검출하여, 그 패턴을 형성할 때에 사용한 노광 장치(100)의 노광 조건을 평가하는 방법의 일례에 대해 도 5의 플로우차트를 참조하여 설명한다. 또, 그 평가에 즈음하여 미리 평가 조건을 구할 필요가 있기 때문에, 그 평가 조건을 구하는 방법(이하, 조건 도출로도 부른다.)의 일례에 대해 도 4의 플로우차트를 참조하여 설명한다. 여기에서는, 일례로서 평가 장치(1)를 이용하여 웨이퍼 면의 회절 검사(웨이퍼(10)로부터의 회절광(ILD)을 검출하여 행하는 검사)를 행하는 것으로 한다. 이 때문에, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 평가 장치(1)의 광로로부터 조명측 편광 필터(26) 및 수광측 편광 필터(32)가 추출된다. 추가로, 노광 장치(100)의 도즈량 및 포커스 위치를 포함한 복수의 노광 조건 중, 도즈량의 평가를 행하는 것으로 한다.
우선, 조건 도출을 위해서, 도 4의 스텝 102(조건 변경 웨이퍼의 작성)에 있어서, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 일례로서 스크라이브 라인(scribe line) 영역 SL를 사이에 두고 N개(N는 예를 들면 수10 ~ 100 정도의 정수)의 샷 SAn(n = 1 ~ N)이 배열되는 웨이퍼(10a)가 준비된다. 그리고, 레지스트를 도포한 웨이퍼(10a)를 도 1(b)의 노광 장치(100)에 반송하고, 노광 장치(100)에 의해서, 웨이퍼(10a)의 예를 들면 주사 노광시의 주사 방향(샷의 장변 방향)으로 배열된 샷 사이에서는 포커스 위치가 점차 변화하고, 주사 방향에 직교하는 비주사 방향(샷의 단변 방향)으로 배열된 샷 사이에서는 도즈량이 점차 변화하도록, 노광 조건을 변화시키면서 각 샷 SAn에 동일한 실 디바이스용의 레티클(미도시)의 패턴을 노광한다. 이때에, 포커스 위치 및 도즈량의 제어 정밀도를 높이기 위해서, 예를 들면 주사 노광시의 주사 속도를 늦춰도 좋다. 그 후, 노광 완료 웨이퍼(10a)를 현상함으로써, 각 샷 SAn에 서로 다른 노광 조건 하에서 반복 패턴(12)이 형성된 웨이퍼(이하, 조건 변경 웨이퍼라고 한다.)(10a)가 작성된다.
또, 통상, 실 디바이스용의 레티클에는 복수의 피치로 주기 방향이 동일 또는 직교하는 복수의 패턴이 형성되어 있고, 각 샷 SAn에도 피치 P의 반복 패턴(12) 이외에 다른 피치의 패턴도 형성된다. 추가로, 예를 들면 피치 P의 반복 패턴을 그것보다 큰 피치 P1(＞P)로 배열한 패턴 블록이 있는 경우, 이 패턴 블록에서는 피치 P1의 패턴으로부터 발생하는 회절광과 동일한 회절광이 발생하기 때문에, 실질적으로 피치 P1의 패턴인 것으로 보고 회절 검사를 행하는 것도 가능하다.
이하에서는, 포커스 위치로서, 베스트 포커스 위치(베스트 포커스 위치는, ±로 포커스를 변경했을 때에 선폭의 변동이 가장 작아지는 위치를 말한다. 다만, 본 명세서 내에서는, 노광 장치(100)에 설정되어 있는 베스트 포커스 위치를 가리킨다.)에 대한 디포커스량(여기에서는 포커스 값이라 부른다.)을 이용하는 것으로 한다. 포커스 위치에 관해서는, 일례로서 포커스 값이 30nm 피치로 -60nm, -30nm, 0nm, +30nm, +60nm의 5 단계로 설정된다. 후술의 도 8(a)의 횡축의 포커스 값의 번호 1 ~ 5는, 그 5 단계의 포커스 값(-60 ~ +60nm)에 대응하고 있다. 또, 포커스 값을 예를 들면 50nm 피치로 복수 단계로 설정하는 것도 가능하고, 포커스 값을 예를 들면 25nm 피치로 -200nm ~ +200nm의 17 단계 등으로 설정하는 것도 가능하다.
그리고, 도즈량은, 일례로서 1.5mJ 피치로 9 단계(10.0mJ, 11.5mJ, 13.0mJ, 14.5mJ, 16.0mJ, 17.5mJ, 19.0mJ, 20.5mJ, 22.0mJ)로 설정된다. 후술의 도 8(b)의 횡축의 도즈량의 번호 1 ~ 9는, 그 9 단계의 도즈량(10.0 ~ 22.0mJ)에 대응하고 있다. 또, 실제의 반도체 디바이스용의 패턴의 노광에 필요한 최적의 노광량(베스트 도즈)은, 패턴에 따라서 5mJ ~ 40mJ 정도이며, 도즈량은 그 패턴의 베스트 도즈를 중심으로 하여 0.5mJ ~ 2.0mJ 정도의 간격으로 변화시키는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 조건 변경 웨이퍼(10a)는, 도즈량(노광량 또는 노광 에너지)과 포커스 위치를 매트릭스 길이로 변경하여 노광하고 현상한 소위 FEM 웨이퍼(Focus Exposure Matrix 웨이퍼)이다. 또, 포커스 값의 단계수에 도즈량의 단계수를 곱해서 얻은 노광 조건의 조합이 서로 다른 샷의 개수가, 조건 변경 웨이퍼(10a)의 전면의 샷수보다 많은 경우에는, 조건 변경 웨이퍼(10a)를 복수매 작성해도 좋다.
반대로, 예를 들면 샷 SAn의 주사 방향의 배열수가 포커스 값의 변화의 단계수보다 큰 경우, 및/또는 비주사 방향의 배열수가 도즈량의 변화의 단계수보다 큰 경우에는, 주사 방향 및/또는 비주사 방향으로 배열된 샷의 일부의 샷만을 노광해도 좋다. 다만, 이 경우, 포커스 값 및 도즈량을 변화시켜 노광한 복수의 샷을, 주사 방향 또는 비주사 방향으로 복수 세트 마련하고, 포커스 값 및 도즈량이 동일한 샷에 대해서 얻은 계측치를 평균화해도 좋다. 또, 예를 들면 웨이퍼의 중심부와 주변부의 레지스트의 도포 불균일의 영향, 및 주사 노광시의 웨이퍼의 주사 방향(도 2(b)의 +Y 방향 또는 -Y 방향)의 불일치의 영향 등을 경감하기 위해서, 포커스 값 및 도즈량이 서로 다른 복수의 샷을 랜덤하게 배열해도 좋다.
조건 변경 웨이퍼(10a)를 작성하면, 조건 변경 웨이퍼(10a)를 도 1(a)의 평가 장치(1)의 스테이지(5) 상에 반송한다. 그리고, 제어부(80)는 기억부(85)의 레시피 정보로부터 복수의 회절 조건을 판독한다. 복수의 회절 조건으로서는, 일례로서 조명광(ILI)의 파장 λ이 상기의 λ1, λ2, λ3 중 어느 하나로 되고, 스테이지(5)의 틸트각 φ2가 상기 수식(수 1)을 만족하는 5개의 각도 D1 ~ D5 중 어느 하나로 되는 15(=3×5)개의 조건을 상정한다. 여기에서는, 파장 λ가 λn(n=1~3)이고, 틸트각 φ2가 Dm(m=1~5)로 되는 회절 조건을 도 8(a) 및 도 8(b)의 (n-Dm)로 나타낸다.
그리고, 회절 조건을 그 15개의 조건 중 n=1에서 m=1~5, n=2에서 m=1~5, n=3에서 m=1~5의 조건으로 차례로 설정하고, 각 회절 조건 하에서, 조명광(ILI)을 조건 변경 웨이퍼(10a)의 표면에 조사하고, 촬상 장치(35)가 조건 변경 웨이퍼(10a)의 회절광의 상을 촬상하여 화상 신호를 화상 처리부(40)에 출력한다(스텝 104). 또, 이때, 회절 조건 서치를 이용하여 회절 조건을 구해도 좋다. 도 7은, 그 15개의 회절 조건(n-Dm)에서 촬상된 조건 변경 웨이퍼(10a)의 상 A1~A15의 휘도 분포의 일례를 나타낸다.
다음에, 화상 처리부(40)는, 촬상 장치(35)로부터 입력된 조건 변경 웨이퍼(10a)의 화상 신호에 근거하여, 복수(여기에서는 15개)의 회절 조건의 각각에 대해 조건 변경 웨이퍼(10a)의 전면의 디지털 화상을 생성한다. 그리고, 그 복수의 회절 조건에 대해서, 각각 대응하는 디지털 화상을 이용하여, 조건 변경 웨이퍼(10a)의 스크라이브라인 영역 SL를 제외한 전부의 샷 SAn(도 6(b) 참조) 내의 전부의 화소의 신호 강도를 평균화한 평균 신호 강도를 산출하고, 산출 결과를 검사부(60)에 출력한다(스텝 106). 또, 그 평균 신호 강도를 샷 평균 휘도(또는 샷 내 평균 휘도)라고도 부른다. 이와 같이 샷 평균 휘도를 산출하는 것은, 노광 장치(100)의 투영 광학계의 수차의 영향 등을 억제하기 위함이다. 또, 그 수차의 영향 등을 더 억제하기 위해서, 예를 들면 도 6(b)의 샷 SAn의 중앙부의 부분 영역 CAn 내의 전부의 화소의 신호 강도를 평균화한 평균 신호 강도(평균 휘도)를 산출해도 좋다.
다만, 미리 투영 광학계의 수차의 영향(디지털 화상에 부여되는 오차 분포)을 구해 두고, 디지털 화상의 단계에서 그 수차의 영향을 보정하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 샷 평균 휘도 대신에, 샷 SAn 내의 I개(I는 예를 들면 수 10의 정수)의 장방형 등의 설정 영역(16)(도 6(c) 참조)마다 평균 신호 강도(평균 휘도)를 산출하고, 예를 들면 샷 SAn 내에서 동일 위치에 있는 설정 영역(16)의 평균 휘도를 이용하여 이 이후의 처리를 행하도록 해도 좋다. 설정 영역(16)의 배열은, 예를 들면 주사 방향으로 6행이며 비주사 방향으로 5열이지만, 그 크기 및 배열은 임의이다.
그리고, 검사부(60) 내의 제 1 연산부(60a)는, 그 복수의 회절 조건(n-Dm)의 각각에 대해서 얻은 조건 변경 웨이퍼(10a)의 전부의 샷 평균 휘도로부터, 노광 조건 중의 도즈량이 동일하고 포커스 값이 5 단계로 변화할 때의 평균 휘도의 변화 특성을 포커스 변화 곡선으로서 추출하여, 기억부(85)에 기억한다(스텝 108). 도 8(a)은, 그 중에 도즈량이 베스트 도즈일 때 회절 조건(n-Dm)으로 얻은 복수(여기에서는 15개)의 포커스 변화 곡선을 나타낸다. 도 8(a) 및 도 8(b)의 종축은 샷 평균 휘도의 상대치, 도 8(a)의 횡축은 제 1 단계 ~ 제 5 단계의 포커스 값(-100 ~ +100nm)이다.
또, 그 제 1 연산부(60a)는, 그 복수의 회절 조건(n-Dm)의 각각에 대해 얻은 전부의 샷 평균 휘도로부터, 노광 조건 중의 포커스 값이 동일하고 도즈량이 9 단계로 변화할 때의 평균 휘도의 변화 특성을 도즈 변화 곡선으로서 추출하여, 기억부(85)에 기억한다(스텝 110). 도 8(b)은, 그 중에 포커스 값이 0(베스트 포커스 위치)일 때 회절 조건(n-Dm)으로 얻은 복수의 도즈 변화 곡선을 나타낸다. 도 8(b)의 횡축은 제 1 단계 ~ 제 9 단계의 도즈량(10.0 ~ 22.0mJ)이다.
그 후, 그 제 1 연산부(60a)는, 상기의 복수의 회절 조건으로부터, 포커스 변화 곡선이 같은 경향(예를 들면 포커스 값이 증가할 경우에 양쪽의 샷 평균 휘도가 대략 동일하도록 증감하는 특성)을 갖고, 도즈 변화 곡선이 반대의 경향(예를 들면 도즈량이 증가할 경우에 한쪽의 샷 평균 휘도가 거의 증가하고 다른쪽의 샷 평균 휘도가 거의 감소하는 특성)을 가지는 제 1 및 제 2 회절 조건을 선택하여, 선택된 2개의 회절 조건을 기억부(85)에 기억한다(스텝 112). 본 실시 형태에서는, 그러한 제 1 및 제 2 회절 조건으로서 (n=1, m=2)의 (1-D2) 및 (n=3, m=3)의 (3-D3)를 선택한다. 도 9(a)는, 도 8(a)의 15개의 포커스 변화 곡선 중, 회절 조건 (1-D2) 및 (3-D3) 하에서 얻은 2개의 포커스 변화 곡선 B2 및 B13를 나타내고, 도 9(b)는, 도 8(b)의 15개의 변화 곡선 중, 회절 조건 (1-D2) 및 (3-D3) 하에서 얻은 2개의 도즈 변화 곡선 C2 및 C13를 나타낸다. 포커스 변화 곡선 B2 및 B13는 동일한 경향으로 변화하고, 도즈 변화 곡선 C2 및 C13는 반대의 경향으로 변화하고 있는 것을 알 수 있다.
그리고, 제 1 연산부(60a)는, 제 1 회절 조건(1-D2)으로 얻은 포커스 변화 곡선 B2를 이득 a(임의의 배율 또는 비례 계수) 및 오프셋 b로 보정한 곡선 B2A(도 10(a) 참조)과, 제 2 회절 조건(3-D3)으로 얻은 포커스 변화 곡선 B13가 일치하도록, 즉 보정 후의 곡선 B2A와 포커스 변화 곡선 B13의 차분(이하, 포커스 잔차라 한다.)(△B)가 최소가 되도록 이득 a 및 오프셋 b를 결정하여, 이들 이득 a 및 오프셋 b를 기억부(85)에 기억한다(스텝 114). 또, 도 10(a)의 우측의 종축이 포커스 잔차(△B)의 값이다. 이 경우, 일례로서 포커스 변화 곡선 B2, B13의 포커스 값이 Fi(i=1~5)일 때의 값을 LB2(Fi), LB13(Fi)로서, 다음의 차분의 제곱 합인 오차가 최소로 되도록 이득 a 및 오프셋 b를 결정해도 좋다. 도 9(a)의 경우, 곡선 B2의 값은 곡선 B13보다 크기 때문에, 이득 a는 1보다 작은 값이 된다. 아래와 같이 수식(수 2) 중의 적산은 포커스 값 Fi(i=1~5)에 대해서 실행된다.
[수 2]
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또, 이득 a 및 오프셋 b는, 노광 대상의 레티클의 패턴마다 그들 값을 결정해서 기억해도 좋다.
또, 제 2 회절 조건(3-D3)으로 얻은 포커스 변화 곡선 B12를 이득 a'(비례 계수 또는 배율) 및 오프셋 b'로 보정한 곡선과, 제 1 회절 조건(1-D2)으로 얻은 포커스 변화 곡선 B2가 일치하도록 이득 a' 및 오프셋 b'를 결정해도 좋다. 추가로, 곡선 B2A 및 포커스 변화 곡선 B13를 포커스 값 Fi에 관한 고차 다항식(예를 들면 4차의 다항식)으로 근사하고, 이들 차분의 제곱 합이 최소로 되도록 a, b의 값을 결정해도 좋다. 또, 이득 a 또는 오프셋 b만을 사용하여, 한쪽의 포커스 변화 곡선을 보정하고, 이 보정 후의 곡선이 다른쪽의 포커스 변화 곡선과 가능한 한 일치하도록 a 또는 b의 값을 결정해도 좋다. 추가로, 예를 들면 포커스 값 Fi 마다, 보정 후의 차분이 0이 되도록 한쪽의 포커스 변화 곡선에 곱한 계수 cfi를 독립적으로 결정해도 좋다. 또, 2개의 포커스 변화 곡선의 특성이 상반되는 경향(예를 들면 포커스 값 Fx의 변화에 대해서, 한쪽의 곡선 FA1가 볼록 형상으로 변화하여 한쪽의 곡선 FB1가 오목 형상으로 변화하는 것)을 가지며, 도즈 변화 곡선의 특성이 같은 경향(예를 들면 도즈량의 변화에 대해서, 2개의 곡선 DA1, DA2가 거의 단조롭게 증가 또는 감소하는 것)을 가지는 2개의 회절 조건을 이용하는 것도 가능하다. 이 경우, 한쪽의 곡선 FA1를 함수 (fa(Fx)+fb1)(fb는 정수)로 하면, 한쪽의 곡선 FB1는 거의 함수(-fb1·fa(Fx)+fb2)(fb1, fb2는 정수이며, fb1는 정(+))가 되고, 곡선 FB1를 곡선 FA1에 맞추기 위한 이득 a1는 -1/fb1이라고 하는 부(-)의 값으로 된다. 이 때문에, 상기 수식(수 2)의 우변의 괄호 내의 연산은, 이득 a1에 대해서는, 곡선 FA1와, 곡선 FB1에 정수(1/fb1)를 곱한 값의 합으로 된다.
다음에, 제 1 연산부(60a)는, 도 9(b)의 제 1 회절 조건(1-D2)으로 얻은 도즈 변화 곡선 C2를 스텝 114에서 산출된 이득 a 및 오프셋 b로 보정한 곡선 C2A(도 10(b) 참조)과, 제 2 회절 조건(3-D3)으로 얻은 도즈 변화 곡선 C13의 차분(도즈 차분)을 도즈량의 함수로 나타낸 곡선(이하, 기준 도즈 곡선이라고 한다.) SD1를 산출하여, 산출된 도 10(b)의 기준 도즈 곡선 SD1를 기억부(85)에 기억한다(스텝 116). 또, 도 10(b)의 우측의 종축이 도즈 차분의 값이다. 또, 기준 도즈 곡선 SD1도 도즈량에 관한 1차식 또는 고차 다항식에서 근사해도 좋다. 이상의 동작에 의해서, 노광 장치(100)의 노광 조건을 평가할 때에 사용하는 평가 조건인 제 1 및 제 2 회절 조건을 구하는 조건 도출이 종료한 것으로 된다.
다음에, 실제의 디바이스 제조 공정에 있어서 노광 장치(100)에 의한 노광에 의해서 패턴이 형성된 웨이퍼에 대해서, 평가 장치(1)에 의해서 상기의 조건 도출로 구해진 2개의 회절 조건(1-D2) 및 (3-D3)을 이용하는 회절 검사를 행함으로써, 노광 장치(100)의 노광 조건 중의 도즈량을 이하와 같이 평가한다. 이 평가 동작은 도즈 모니터라고 부를 수도 있다. 우선, 도 5의 스텝 120에 있어서, 도 6(a)과 같은 샷 배열을 갖고, 레지스트를 도포한 실 노광용의 웨이퍼(10)를 도 1(b)의 노광 장치(100)에 반송하고, 노광 장치(100)에 의해서, 웨이퍼(10)의 각 샷 SAn(n=1~N)에 실 디바이스용의 레티클(미도시)의 패턴을 노광하여, 노광 후의 웨이퍼(10)를 현상한다. 이때의 노광 조건은, 전부의 샷에 있어서, 도즈량에 대해서는 그 레티클에 따라 정해져 있는 베스트 도즈이며, 포커스 위치에 대해서는 베스트 포커스 위치이다.
그렇지만, 실제로는 노광 장치(100)에 있어서의 주사 노광시의 슬릿 형상의 조명 영역 내의 예를 들면 비주사 방향에 있어서의 약간의 조도 얼룩 등의 영향에 의해서, 웨이퍼(10)의 샷 SAn마다, 추가로 각 샷 SAn 내의 복수의 설정 영역(16)마다 도즈량에 불균일 등이 생길 가능성이 있기 때문에, 그 도즈량의 평가를 행한다. 추가로, 노광 장치(100)에 있어서의 진동 등의 영향에 의해서, 샷 SAn마다, 추가로 각 샷 SAn내의 복수의 설정 영역(16)마다 포커스 위치에도 불균일 등이 생길 가능성이 있다. 이 경우, 단순히 회절 검사를 행하면 그 검사 결과에는 도즈량 외에 포커스 위치에 기인하는 부분도 포함되어 있기 때문에, 그 포커스 위치의 영향을 이하와 같이 해서 배제한다.
노광 및 현상 후의 웨이퍼(10)는, 미도시의 얼라이먼트 기구를 통해서 도 1(a)의 평가 장치(1)의 스테이지(5) 상에 로드된다(스텝 122). 그리고, 제어부(80)는 기억부(85)의 레시피 정보로부터 상기의 조건 도출로 결정된 제 1 및 제 2 회절 조건(1-D2) 및 (3-D3)을 판독한다. 그리고, 회절 조건을 차례로 그 제 1 및 제 2 회절 조건으로 설정하고, 각 회절 조건 하에서, 각각 조명광(ILI)을 웨이퍼(10)의 표면에 조사하고, 촬상 장치(35)가 웨이퍼(10)의 회절광의 상을 촬상하여 화상 신호를 화상 처리부(40)에 출력한다(스텝 124).
또, 상술의 도 4의 조건 도출 공정 중의 스텝 104에 있어서, 복수의 회절 조건 하에서 얻은 도 7에 나타내는 조건 변경 웨이퍼의 상 A1~A13 중, 그 제 1 회절 조건(1-D2) 하에서 얻은 상이 상 A2이며, 그 제 2 회절 조건(3-D3) 하에서 얻은 상이 상 A13이다. 이 때문에, 그 제 1 및 제 2 회절 조건 하에서 촬상된 웨이퍼(10)의 각 부분의 상의 휘도는, 각각 상 A2 및 A13 중에서, 웨이퍼(10)의 해당 부분의 도즈량 및 포커스 값이 조건 변경 웨이퍼 중에서 거의 같게 되는 부분의 상의 휘도와 거의 같게 된다.
다음에, 화상 처리부(40)는, 촬상 장치(35)로부터 입력된 웨이퍼(10)의 화상 신호에 근거하여, 제 1 및 제 2 회절 조건의 각각에 대해서 웨이퍼(10)의 전면의 디지털 화상을 생성한다. 그리고, 그 제 1 및 제 2 회절 조건에 대해서, 각각 대응하는 디지털 화상을 이용하여, 웨이퍼(10)의 전부의 샷 SAn 내의 I개의 설정 영역(16)(도 6(c) 참조)마다 평균 신호 강도(평균 휘도)를 산출하여, 산출 결과를 검사부(60)에 출력한다(스텝 126). 또, 그 설정 영역(16) 대신에 촬상 장치(35)의 촬상 소자의 각 화소에 대응하는 영역을 사용해도 좋다. 여기서, 제 1 및 제 2 회절 조건 하에서 n번째의 샷 내의 i번째의 설정 영역(16)에서 얻은 평균 휘도를 각각 L1ni 및 L2ni로 한다(n=1~N, i=1~I). 이들 평균 휘도에는 각각 포커스 변화 곡선 및 도즈 변화 곡선의 2개의 값이 포함되어 있다.
그리고, 검사부(60) 내의 제 3 연산부(60c)는, 웨이퍼(10)의 전부의 설정 영역(16)마다, 제 1 회절 조건(1-D2)으로 얻은 평균 휘도 L1ni를 상기의 스텝 114에서 산출된 이득 a 및 오프셋 b로 보정한 휘도 L1ni'로부터, 제 2 회절 조건(3-D3)으로 얻은 평균 휘도 L2ni를 감산하여 평균 휘도의 차분 △ni를 산출하여, 산출 결과를 기억부(85)에 기억한다(스텝 128). 이 차분 △ni으로부터는, 도 10(a)의 보정 후의 포커스 변화 곡선 B2A, B13에 대응하는 성분이 거의 제거되고, 도 10(b)의 보정 후의 도즈 변화 곡선 C2A, C13의 차분에 대응하는 성분만이 거의 남아 있다.
그래서, 제 3 연산부(60c)는, 웨이퍼(10)의 전부의 설정 영역(16)마다, 상기의 스텝 116에서 기억한 도 10(b)의 기준 도즈 곡선 SD1에 상기의 평균 휘도의 차분 △ni를 적용시켜 대응하는 도즈량 Dni를 산출 또는 추정하고, 산출 결과 또는 추정 결과를 기억부(85)에 기억한다(스텝 130). 이와 같이 산출 또는 추정되는 도즈량 Dni으로부터는 포커스 위치에 기인하는 성분이 제거되어 있다. 그 후, 제어부(80)가 도즈량 Dni를 예를 들면 밝기(또는 색을 변화시켜도 좋다)로 환산하여 웨이퍼(10)의 전면의 도즈 분포(예를 들면 도 11(a)의 화상으로 나타내는 분포)를 표시 장치(미도시)에 표시한다(스텝 132). 추가로, 제어부(80)의 제어 하에 신호 출력부(90)로부터 호스트·컴퓨터(600)를 통해서 노광 장치(100)에, 웨이퍼(10)의 전면의 도즈 분포의 정보가 제공된다(스텝 134). 이것에 따라서 노광 장치(100)의 제어부(미도시)에서는, 예를 들면 그 도즈 분포와 베스트 도즈의 차분의 분포를 구하고, 이 차분의 분포가 소정의 허용 범위를 넘는 경우에, 예를 들면 주사 노광시의 조명 영역의 주사 방향의 폭의 분포의 보정 등을 행한다. 이것에 의해서, 그 후의 노광시에 도즈 분포의 오차가 저감된다.
이 실시 형태에 따르면, 실 디바이스용의 패턴이 형성된 웨이퍼(10)를 이용하여 2개의 회절 조건 하에서 회절 검사를 행함으로써, 그 패턴의 형성시에 사용된 노광 장치(100)의 노광 조건 중의 도즈량을 포커스 위치의 영향을 제거하여 고정밀도로 추정 또는 평가할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 평가 장치(1)는, 도즈량 및 포커스 위치(제 1 및 제 2 노광 조건)를 포함한 복수의 노광 조건 하에서의 노광에 의해 설치된 요철의 반복 패턴(12)(구조체)을 가지는 웨이퍼(10)를 조명광으로 조명하는 조명계(20)와, 그 조명광에 의해 웨이퍼(10)의 표면(노광면)으로부터 발생하는 광을 검출하는 수광계(30) 및 촬상부(35)(검출부)와 그 조명계(20)의 조명 조건(파장 λ 등)과 그 수광계(30) 및 촬상부(35)의 검출 조건(스테이지(5)의 틸트각 φ2 등)의 적어도 한쪽이 서로 다른 제 1 및 제 2 회절 조건(평가 조건) 하에서 촬상부(35)에 의해 얻은 검출 결과에, 그 포커스의 변화에 대한 변화량을 억제하는 연산을 실시해서 얻은 연산 결과로부터, 웨이퍼(10)의 노광시의 도즈량을 산출 또는 추정하는 연산부(50)를 구비하고 있다.
또, 평가 장치(1)를 이용하는 평가 방법은, 웨이퍼(10)를 조명광으로 조명 하고, 그 조명광에 의해 웨이퍼(10)의 반복 패턴(12)이 형성된 표면으로부터 발생하는 광을 검출하는 스텝 124와, 그 조명광의 조명 조건과 웨이퍼(10)의 표면으로부터 발생하는 광의 검출 조건 중 적어도 한쪽이 서로 다른 제 1 및 제 2 회절 조건 하에서 그 표면으로부터 발생하는 광을 검출해서 얻은 검출 결과에, 포커스 위치의 변화에 대한 변화량을 억제하는 연산을 실시해서 얻은 연산 결과로부터, 웨이퍼(10)의 노광시의 도즈량을 산출 또는 추정하는 스텝 128, 130을 가진다.
이 실시 형태에 따르면, 복수의 가공 조건으로서의 복수의 노광 조건 하에서의 노광에 의해 설치된 요철의 반복 패턴(12)을 가지는 웨이퍼(10)를 이용하여, 그 복수의 노광 조건 중 도즈량을 포커스 위치의 영향을 억제한 상태에서 고정밀도로 추정 또는 평가할 수 있다. 또, 별도 계측용의 패턴을 사용할 필요가 없고, 실 디바이스의 패턴이 형성된 웨이퍼로부터의 광을 검출함으로써 노광 조건을 평가할 수 있기 때문에, 실제로 노광하는 패턴에 관한 노광 조건을 효율적으로, 또한 고정밀도로 평가할 수 있다.
또, 그 평가 방법은, 도즈량 및 포커스 위치의 적어도 한쪽을 변경하면서 평가용의 웨이퍼를 노광하고, 이 웨이퍼의 표면의 복수의 샷에 반복 패턴(12)을 마련하여 조건 변경 웨이퍼(10a)(평가용 기판)를 작성하는 스텝 102와, 웨이퍼(10a)의 반복 패턴(12)이 설치된 표면을 조명광으로 조명하고, 그 조명광에 의해 그 표면으로부터 발생하는 광을 검출하는 스텝 104, 106과, 그 조명광의 조명 조건과 웨이퍼(10a)의 표면으로부터 발생하는 광의 검출 조건 중 적어도 한쪽이 서로 다른 제 1 및 제 2 회절 조건 하에서, 조건 변경 웨이퍼(10a)에 대해서 그 표면으로부터 발생하는 광을 검출해서 얻은 복수의 검출 결과를 이용하고, 포커스 위치의 변화에 대한 변화량을 억제 가능한 검출 결과를 일으키는 그 제 1 및 제 2 회절 조건을 미리 구해 기억하는 스텝 108~112와, 그 제 1 및 제 2 회절 조건 하에서 얻은 2개의 검출 결과에 실시하는 연산식의 계수(이득 a 및 오프셋 b)를 구해 기억하는 스텝 114를 가진다.
따라서, 미리 그 제 1 및 제 2 회절 조건을 구해 둠으로써, 이후는 2회의 계측을 행하는 것만으로 효율적으로 실 디바이스의 패턴이 형성된 웨이퍼에 대해서 노광 조건을 효율적으로 평가할 수 있다.
또, 본 실시 형태의 디바이스 제조 시스템(DMS)(노광 시스템)는, 웨이퍼의 표면에 패턴을 노광하는 투영 광학계를 가지는 노광 장치(100)(노광부)와, 본 실시 형태의 평가 장치(1)를 구비하되, 평가 장치(1)의 연산부(50)에 의해 추정되는 제 1 노광 조건(제 1 가공 조건)에 따라 노광 장치(100)에 있어서의 노광 조건(가공 조건)을 보정하고 있다.
또, 본 실시 형태의 노광 방법(가공 방법)은, 웨이퍼의 표면에 노광에 의해 패턴을 마련하고(스텝 120), 본 실시 형태의 평가 방법을 이용하여 웨이퍼의 제 1 노광 조건을 추정하고(스텝 122~130), 그 평가 방법에 의해 추정되는 제 1 노광 조건에 따라 웨이퍼의 노광시의 노광 조건을 보정하고 있다(스텝 134).
이와 같이, 평가 장치(1) 또는 이것을 이용하는 평가 방법에 의해 추정되는 제 1 노광 조건에 따라 노광 장치(100)에 의한 노광 조건을 보정함으로써, 실제로 디바이스 제조를 위해 사용되는 웨이퍼를 이용하여, 효율적으로, 또한 고정밀도로 노광 장치(100)에 있어서의 노광 조건을 목표로 하는 상태로 설정할 수 있다.
또, 상기의 실시 형태에서는, 포커스 위치의 영향을 억제하여 도즈량을 평가하고 있지만, 도 12(a) 및 도 12(b)의 변형예의 주요부의 플로우차트에 나타내는 바와 같이, 도즈량의 영향을 억제하여 포커스 위치를 평가하는 것도 가능하다. 이 평가 동작은 포커스 모니터라고 부를 수도 있다. 이 변형예에서는, 도 4의 스텝 110에 이어서 도 12(a)의 스텝 112A에 있어서, 도 1(a)의 검사부(60)의 제 2 연산부(60b)가, 상기의 복수의 회절 조건으로부터, 도즈 변화 곡선이 같은 경향을 갖고, 포커스 변화 곡선이 반대의 경향을 가지는 제 1 및 제 2 회절 조건을 선택하여, 선택된 2개의 회절 조건을 기억부(85)에 기억한다. 그러한 제 1 및 제 2 회절 조건으로서, (n=1, m=3)의 (1-D3) 및 (n=1, m=4)의 (1-D4)를 선택한다.
또, 상술의 도 4의 조건 도출 공정 중의 스텝 104에 있어서, 복수의 회절 조건 하에서 얻은 도 7에 나타내는 조건 변경 웨이퍼의 상 A1~A13 중, 그 제 1 회절 조건(1-D3) 하에서 얻은 상이 상 A3이며, 그 제 2 회절 조건(1-D4) 하에서 얻은 상이 상 A4이다. 이 때문에, 그 제 1 및 제 2 회절 조건 하에서 촬상된 웨이퍼(10)의 각 부분의 상의 휘도는, 각각 상 A3 및 A4 중에서, 웨이퍼(10)의 해당 부분의 도즈량 및 포커스 값이 조건 변경 웨이퍼 중에서 대략 같게 되는 부분의 상의 휘도와 대략 같게 된다.
도 13(a)은, 도 8(b)의 15개의 도즈 변화 곡선 중, 회절 조건(1-D3) 및 (1-D4) 하에서 얻은 2개의 도즈 변화 곡선 C2 및 C4를 나타내고, 도 13(b)은, 도 8(a)의 15개의 변화 곡선 중, 회절 조건 (1-D3) 및 (1-D4) 하에서 얻은 2개의 포커스 변화 곡선 B3 및 B4를 나타낸다. 도즈 변화 곡선 C2 및 C4는 같은 경향으로 변화하고 있으며, 포커스 변화 곡선 B3 및 B4는 반대의 경향으로 변화하고 있는 것을 알 수 있다. 또, 포커스 값이 작은 범위에서는 포커스 변화 곡선 B3의 부(-)의 기울기의 절대치가 포커스 변화 곡선 B4의 부(-)의 기울기의 절대치보다 크기 때문에, 포커스 값의 전부의 범위 내에서, 곡선 B3의 기울기는 곡선 B4의 기울기보다 작아져서, 곡선 B3, B4는 반대의 경향으로 변화하고 있는 것으로 볼 수 있다.
그리고, 제 2 연산부(60b)는, 제 1 회절 조건(1-D3)으로 얻은 도즈 변화 곡선 C3를 이득 a 및 오프셋 b로 보정한 곡선(미도시)과, 제 2 회절 조건(1-D4)으로 얻은 도즈 변화 곡선 C4가 일치하도록, 즉 보정 후의 곡선과 도즈 변화 곡선 C4와의 잔차 △C의 제곱 합이 최소로 되도록 이득 a 및 오프셋 b를 결정하여, 이들 이득 a 및 오프셋 b를 기억부(85)에 기억한다(스텝 114A). 또, 도 13(a)의 우측의 종축이 잔차 △C의 값이다.
다음에, 제 2 연산부(60b)는, 도 13(b)의 제 1 회절 조건(1-D3)으로 얻은 포커스 변화 곡선 B3를 스텝 114A에서 산출된 이득 a 및 오프셋 b로 보정한 곡선(미도시)과, 제 2 회절 조건(1-D4)으로 얻은 포커스 변화 곡선 B4의 차분(포커스 차분)을 포커스 값의 함수로 나타낸 곡선(이하, 기준 포커스 곡선이라고 한다.) SF1를 산출하여, 산출된 기준 포커스 곡선 SF1를 기억부(85)에 기억한다(스텝 116A). 또, 도 10(b)의 우측의 종축이 포커스 차분의 값이다. 또, 기준 포커스 곡선 SF1도 포커스 값에 관한 1차식 또는 고차 다항식으로 근사해도 좋다.
그리고, 노광 장치(100)의 노광 및 현상 후의 웨이퍼의 회절 검사에 의해서 그 웨이퍼의 노광 조건인 포커스 위치를 평가하는 경우에는, 도 5의 스텝 124에서는, 스텝 112A에서 선택된 제 1 및 제 2 회절 조건 (1-D3) 및 (1-D4) 하에서 웨이퍼(10)의 상이 촬상되고, 도 5의 스텝 128에서는, 스텝 114A에서 기억된 이득 a 및 오프셋 b를 이용하여, 웨이퍼(10)의 설정 영역마다, 그 제 1 및 제 2 회절 조건 하에서 얻은 2개의 평균 휘도의 차분 △ni가 산출된다. 그리고, 스텝 128에 이어서, 도 12(b)의 스텝 130A에 있어서, 검사부(60)의 제 3 연산부(60c)는, 웨이퍼(10)의 전부의 설정 영역(16)마다, 상기의 스텝 116A에서 기억한 도 13(b)의 기준 포커스 곡선 SF1에 상기의 평균 휘도의 차분 △ni를 적용시켜 대응하는 포커스 값 Fni를 산출 또는 추정한다. 산출 결과 또는 추정 결과를 기억부(85)에 기억한다. 이와 같이 산출 또는 추정되는 포커스 값 Fni으로부터는 도즈량에 기인하는 성분이 제거되어 있다.
그 후, 제어부(80)가 포커스 값 Fni를 예를 들면 밝기(또는 색을 변화시켜도 좋다)로 환산하여 웨이퍼(10)의 전면의 포커스 분포(예를 들면 도 11(b)의 화상으로 나타내는 분포)를 표시 장치(미도시)에 표시한다(스텝 136). 추가로, 제어부(80)의 제어 하에 신호 출력부(90)로부터 노광 장치(100)로, 웨이퍼(10)의 전면의 포커스 분포의 정보가 제공된다(스텝 134A). 이것에 따라 노광 장치(100)의 제어부(미도시)에서는, 예를 들면 그 포커스 분포와 베스트 포커스 위치의 차분의 분포를 구하고, 이 차분의 분포가 소정의 허용 범위를 넘는 경우에, 예를 들면 오토 포커스 기구(미도시)의 조정 등(보정)을 행한다. 이것에 의해서, 그 후의 노광시에 포커스 분포의 오차가 저감된다.
또, 상기의 실시 형태에서는, 2개의 회절 조건 하에서 얻은 웨이퍼의 화상으로부터 얻은 평균 휘도에 한쪽의 노광 조건의 영향을 억제하기 위한 연산을 실시하고 있다. 이것 외에, 예를 들면 3개 이상의 회절 조건 하에서 얻은 웨이퍼의 화상으로부터 얻은 3개 이상의 휘도에, 한쪽의 노광 조건의 영향을 억제하기 위한 연산을 실시하고, 이 연산 결과로부터 한쪽의 노광 조건을 구하도록 해도 좋다.
추가로, 상기의 실시 형태에서는, 평가 장치(1)에 의한 웨이퍼 면의 회절 검사를 이용하여 노광 조건을 검사하고 있지만, 평가 장치(1)에 의한 웨이퍼 면의 PER 검사(반사광의 편광 상태의 변화에 근거하는 검사)를 이용하여 노광 조건을 검사해도 좋다.
또, 상기의 실시 형태에서는, 복수의 회절 조건(또는 편광 조건)으로부터, 예를 들면 포커스 변화 곡선이 같은 경향을 갖고, 도즈 변화 곡선이 반대의 경향을 가지는 제 1 및 제 2 회절 조건(또는 편광 조건)을 선택하고 있기 때문에, 제 1 및 제 2 회절 조건(또는 편광 조건)의 선택이 용이하다. 이외에, 복수의 회절 조건(또는 편광 조건)으로부터, 이러한 조건 하에서의 검출 결과의 예를 들면 포커스 값의 변화에 대한 차분(또는 차분의 제곱 합)보다 도즈량의 변화에 대한 차분(또는 차분의 제곱 합)이 커지도록, 제 1 및 제 2 회절 조건(또는 편광 조건)을 선택하도록 해도 좋다.
추가로, 상기의 실시 형태에서는, 노광 조건으로서 도즈량 및 포커스 위치를 평가하고 있지만, 노광 조건으로서 노광 장치(100)에 있어서의 노광광의 파장, 조명 조건(예를 들면 코히런스 팩터(σ값), 투영 광학계 PL의 개구수, 또는 액침 노광시의 액체의 온도 등을 평가하기 위해서 상기의 실시 형태의 회절 검사 또는 PER 검사를 사용해도 좋다.
[제 2 실시 형태］
제 2 실시 형태에 대해 도 14(a)~도 15(b)를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서도, 도 1(b)의 디바이스 제조 시스템(DMS)을 사용하고, 가공 조건을 평가하기 위해서 도 1(a)의 평가 장치(1)를 사용한다. 또, 본 실시 형태에서는, 소위 스페이서·더블 패터닝법(또는 사이드 웰·더블 패터닝법)으로 미세한 피치의 반복 패턴이 형성된 웨이퍼의 가공 조건을 평가한다.
스페이서·더블 패터닝법에서는, 우선, 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(10d)의 예를 들면 하드 마스크층(17)의 표면에, 레지스트의 도포, 노광 장치(100)에 의한 패턴의 노광, 및 현상에 의해서, 복수의 레지스트 패턴의 라인부(2A)를 피치 P로 배열한 반복 패턴(12)이 형성된다. 본 실시 형태에서는, 피치 P가 노광 장치(100)의 해상 한계에 가까운 것으로 한다. 이후, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 라인부(2A)를 슬리밍에 의해서 선폭이 1/2의 라인부(12A)로 하고, 미도시의 박막 형성 장치에서 라인부(12A)를 덮도록 스페이서층(18)을 퇴적한다. 그 후, 에칭 장치(300)로 웨이퍼(10d)의 스페이서층(18)만을 에칭한 후, 에칭 장치(300)로 라인부(12A)만을 제거함으로써, 도 14(c)에 나타내는 바와 같이, 하드 마스크층(17) 상에 선폭이 거의 P/4인 복수의 스페이서부(18A)를 피치 P/2로 배열한 반복 패턴이 형성된다. 그 후, 복수의 스페이서부(18A)를 마스크로 하여 하드 마스크층(17)을 에칭함으로써, 도 14(d)에 나타내는 바와 같이, 선폭이 거의 P/4인 하드 마스크부(17A)를 피치 P/2로 배열한 반복 패턴(17B)이 형성된다. 이 후, 일례로서 반복 패턴(17B)을 마스크로 하여, 웨이퍼(10d)의 디바이스층(10da)의 에칭을 행함으로써, 노광 장치(100)의 해상 한계의 거의 1/2인 피치의 반복 패턴을 형성할 수 있다. 추가로, 상기의 공정을 반복함으로써, 피치가 P/4인 반복 패턴을 형성하는 것도 가능하다.
또, 평가 장치(1)를 이용하여 회절 검사를 행하는 경우, 회절이 일어나기 위해서는 반복 패턴의 피치가 평가 장치(1)의 조명광(ILI)의 파장 λ의 1/2 이상이어야 한다. 그 때문에, 조명광으로서 파장이 248nm인 광을 이용한 경우, 피치 P가 124nm 이하의 반복 패턴(12)에서는 회절광(ILD)이 발생하지 않게 된다. 이 때문에, 도 14(a)의 경우와 같이, 피치 P가 노광 장치(100)의 해상 한계에 가까우면 회절 검사는 점차 곤란하게 된다. 또한, 도 14(d)의 경우와 같이, 피치가 P/2(또 P/4)인 반복 패턴(17B)에 대해서는, 정반사광(ILR)만이 발생하기 때문에, 회절 검사는 곤란하다. 다만, 반복 패턴(17B)이 보다 큰 피치로 배열된 패턴 블록이 존재하는 경우에는, 이 패턴 블록으로부터의 회절광을 검출함으로써, 회절 검사도 가능하다.
본 실시 형태에서는, 도 14(d)와 같이, 회절광이 발생하지 않는 반복 패턴(17B)이 각 샷에 형성된 웨이퍼(10d)로부터의 광을 검출하여, 반복 패턴(17B)의 가공 조건을 평가하기 위해서, 평가 장치(1)에 의한 웨이퍼 면의 PER 검사(반사광의 편광 상태의 변화에 근거하는 검사)를 행한다. 이하, 도 15(a)의 플로우차트를 참조하여, PER 검사를 행할 때 사용하는 복수의 편광 조건을 선택하는 조건 도출에 대해 설명하고, 도 15(b)의 플로우차트를 참조하여, 그 선택된 편광 조건을 이용하여 PER 검사를 행하여, 디바이스 제조 시스템(DMS)의 가공 조건을 평가하는 방법에 대해 설명한다. 또, 도 15(a) 및 도 15(b)에 있어서, 도 4 및 도 5에 대응하는 스텝에는 동일 또는 유사한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략 또는 간략화한다.
여기에서는, 평가 장치(1)를 이용하여 웨이퍼(10d)의 피치 P/2의 반복 패턴(17B)이 형성된 표면의 PER 검사를 행하기 위해, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 평가 장치(1)의 광로에 조명측 편광 필터(26) 및 수광측 편광 필터(32)가 삽입되고, 웨이퍼(10d)가 탑재되는 스테이지(5)의 틸트각은, 조명계(20)로부터의 조명광(ILI)이 조사된 웨이퍼(10d)로부터의 정반사광(ILR)을 수광계(30)로 수광할 수 있도록 설정된다. 또, 스테이지(5)의 회전각은, 반복 패턴(17B)의 주기 방향과, 조명광(ILI)의 입사 방향이 예를 들면 45도로 교차하도록 설정된다. 그리고, 복수의 편광 조건으로서는, 일례로서, 조명광(ILI)의 파장 λa(상기 λ1~λ3의 어느 하나)와, 조명측 편광 필터(26)의 각도 θb(예를 들면 반복 패턴의 주기 방향에 대한 편광축의 회전 각도, 회전각 35도 + 5도×b(b=0~4))와의 조합인 15의 조건(λa, θb)(a=1~3, b=0~4)을 상정한다. 다만, 조명측 편광 필터(26)의 각도가 전환되었을 때에는, 수광측 편광 필터(32)의 각도도, 조명측 편광 필터(26)에 대해서 크로스 니콜 상태를 유지하도록 전환된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 디바이스 제조 시스템(DMS)에 의한 반복 패턴(17B)의 가공 조건으로서, 도 14(b)의 스페이서층(18)의 퇴적 시간 ts(박막 퇴적량) 및 스페이서층(18)의 에칭 시간 te(에칭량)를 상정하고, 이중 에칭 시간 te를 퇴적 시간 ts의 영향을 억제하면서 평가하는 것으로 한다.
우선, 조건 도출을 위해서, 도 15의 스텝 102A에 있어서, 도 14(a)~(d)의 스페이서·더블 패터닝·프로세스를, 5 종류의 퇴적 시간 ts(ts3 ~ ts7) 및 5 종류의 에칭 시간 te(te3 ~ te7)를 조합한 25(=5×5)회의 프로세스로 실행하여, 25매의 조건 변경 웨이퍼(미도시)의 각 샷에 각각 반복 패턴(17B)을 형성한다. 또, 퇴적 시간 ts5가 베스트 퇴적 시간(적정량)이며, 에칭 시간 te5가 베스트 에칭 시간(적정 에칭량)인 것으로 한다. 이 경우, 에칭 시간 te3, te4는 에칭 부족이며, 에칭 시간 te6, te7는 에칭 과잉이다.
작성된 복수(여기에서는 25매)의 조건 변경 웨이퍼는 차례로, 도 2(a)의 평가 장치(1)의 스테이지(5) 상에 반송된다. 그리고, 복수의 조건 변경 웨이퍼의 각각에 있어서, 상기의 복수(여기에서는 15개)의 편광 조건(λa, θb) 하에서 조명광(ILI)을 조건 변경 웨이퍼의 표면에 조사하고, 촬상 장치(35)가 조건 변경 웨이퍼로부터의 정반사광(ILR)에 의한 상을 촬상하여 화상 신호를 화상 처리부(40)에 출력한다(스텝 104 A). 여기에서는 25매의 조건 변경 웨이퍼에 대해서 각각 15개의 상이 촬상되기 때문에, 화상 처리부(40)에 있어서, 전부 375(=25×5)개의 디지털 화상을 얻을 수 있다.
또한, 화상 처리부(40)는, 그 복수의 편광 조건에 대해서, 각각 대응하는 디지털 화상을 이용하여, 조건 변경 웨이퍼의 전부의 샷(또는 샷의 중앙부의 영역) 내의 전부의 화소의 신호 강도를 평균화한 평균 신호 강도(평균 휘도)를 산출하고, 산출 결과를 검사부(60)에 출력한다(스텝 106A).
그리고, 검사부(60) 내의 제 1 연산부(60a)는, 그 복수의 편광 조건(λa, θb)의 각각에 대해 얻은 전부의 조건 변경 웨이퍼의 평균 휘도로부터, 가공 조건 중의 에칭량(에칭 시간 te)이 같고 퇴적량(퇴적 시간 ts)이 5 단계로 변화할 때의 평균 휘도의 변화 특성을 스페이서 변화 곡선(미도시)으로서 추출하여, 기억부(85)에 기억한다(스텝 108A). 또, 그 제 1 연산부(60a)는, 그 복수의 편광 조건(λa, θb)의 각각에 대해 얻은 전부의 평균 휘도로부터, 가공 조건 중의 퇴적량이 같고 에칭량이 5 단계로 변화할 때의 평균 휘도의 변화 특성을 에칭 변화 곡선(미도시)으로서 추출하여, 기억부(85)에 기억한다(스텝 110A).
그 후, 그 제 1 연산부(60a)는, 상기의 복수의 편광 조건(λa, θb)으로부터, 스페이서 변화 곡선이 같은 경향(예를 들면 퇴적 시간 ts가 증가할 경우에 양쪽의 평균 휘도가 대략 같이 증감하는 특성)을 갖고, 에칭 변화 곡선이 반대의 경향(예를 들면 에칭 시간 te가 증가할 경우에 한쪽의 평균 휘도가 거의 증가해 한편의 평균 휘도가 거의 감소하는 특성)을 가지는 제 1 및 제 2 편광 조건을 선택하여, 선택된 2개의 편광 조건을 기억부(85)에 기억한다(스텝 112B). 도 14(e)는, 15개의 스페이서 변화 곡선 중, 제 1 및 제 2 편광 조건 하에서 얻은 2개의 변화 곡선 Bk1 및 Bk2를 나타내며, 도 14(f)는, 15개의 에칭 변화 곡선 중, 제 1 및 제 2 편광 조건 하에서 얻은 2개의 변화 곡선 Ck1 및 Ck2를 나타낸다. 변화 곡선 Bk1 및 Bk2는 같은 경향으로 변화하고, 변화 곡선 Ck1 및 Ck2는 반대의 경향으로 변화하고 있다.
그리고, 제 1 연산부(60a)는, 제 1 편광 조건으로 얻은 스페이서 변화 곡선 Bk1를 이득 a 및 오프셋 b로 보정한 변화 곡선(미도시)과, 제 2 편광 조건으로 얻은 스페이서 변화 곡선 Bk2가 일치하도록, 즉 보정 후의 곡선과 곡선 Bk2의 차분 △Bk가 최소 제곱법으로 최소가 되도록 이득 a 및 오프셋 b를 결정하여, 이들 이득 a 및 오프셋 b를 기억부(85)에 기억한다(스텝 114B). 또, 도 14(e)의 우측의 종축이 차분 △Bk의 값이다. 또, 부분적으로 차분 △Bk의 값이 비교적 크게 되어 버리는 경우는, 그 부분만큼 서로 다른 이득 a' 및 오프셋 b'로 할 수도 있다.
다음에, 제 1 연산부(60a)는, 도 14(f)의 제 1 편광 조건으로 얻은 에칭 변화 곡선 Ck1를 스텝 114B에서 산출된 이득 a 및 오프셋 b로 보정한 곡선(미도시)과, 제 2 편광 조건으로 얻은 에칭 변화 곡선 Ck2의 차분을 에칭 시간 te(에칭량)의 함수로 나타낸 곡선(이하, 기준 에칭 곡선이라고 한다.) SE1를 산출하여, 산출된 기준 에칭 곡선 SE1를 기억부(85)에 기억한다(스텝 116B). 또, 도 14(f)의 우측의 종축이 기준 에칭 곡선 SE1의 값이다. 또, 기준 에칭 곡선 SE1도 에칭 시간 te에 관한 1차식 또는 고차 다항식으로 근사해도 좋다. 이상의 동작에 의해서, 가공 조건을 평가할 때에 사용하는 평가 조건인 제 1 및 제 2 편광 조건을 구하는 조건 도출이 종료한 것으로 된다.
다음에, 실제의 디바이스 제조 공정에 있어서 디바이스 제조 시스템(DMS)에 의해서 반복 패턴(17B)이 형성된 웨이퍼(10d)에 대해서, 평가 장치(1)에 의해서 편광 검사를 행함으로써, 가공 조건 중의 에칭량을 이하와 같이 평가한다. 이 평가 동작은 에칭 모니터라고 부를 수도 있다. 우선, 도 15(b)의 스텝 138에 있어서, 디바이스 제조 시스템(DMS)에서, 도 14(a)~(d)를 참조하여 설명한 스페이서·더블 패터닝·프로세스를 실행함으로써, 각 샷에 반복 패턴(17B)이 형성된 웨이퍼(10d)를 제조한다. 이때의 가공 조건은, 전부의 샷에 있어서, 스페이서의 퇴적량(퇴적 시간 ts)에 대해서는 베스트 퇴적 시간(적정량)이며, 에칭량(에칭 시간 te)에 대해서는 베스트 에칭량(적정량)이다. 그렇지만, 실제로는 박막 형성 장치(미도시)에 있어서의 막 두께 불균일에 의해 스페이서의 퇴적량의 불균일이 생길 우려가 있어, 에칭 장치(300)에 있어서의 에칭 얼룩에 의해서 에칭량의 불균일이 생길 우려가 있다. 이 경우, 단순히 편광 검사를 행하면, 그 검사 결과에는 에칭량 외에 스페이서의 퇴적량에 기인하는 부분도 포함되어 있기 때문에, 그 스페이서의 퇴적량의 영향을 이하와 같이 해서 배제한다.
제조된 웨이퍼(10d)는, 미도시의 얼라이먼트 기구를 통해서 도 2(a)의 평가 장치(1)의 스테이지(5) 상에 로드된다(스텝 122A). 그리고, 평가 장치(1)에 있어서, 상기의 조건 도출로 결정된 제 1 및 제 2 편광 조건 하에서, 웨이퍼(10d)의 상을 촬상해서 화상 신호를 화상 처리부(40)에 출력한다(스텝 124A).
다음에, 화상 처리부(40)는, 제 1 및 제 2 편광 조건의 각각에 대해 웨이퍼(10d)의 전면의 디지털 화상을 생성한다. 그리고, 그 제 1 및 제 2 편광 조건에 대해서, 각각 대응하는 디지털 화상을 이용하여, 웨이퍼(10d)의 전부의 샷 내의 복수의 설정 영역(16)(도 6(c) 참조)마다 평균 신호 강도(평균 휘도)를 산출하여, 산출 결과를 검사부(60)에 출력한다(스텝 126). 그리고, 검사부(60) 내의 제 3 연산부(60c)는, 웨이퍼(10d)의 전부의 설정 영역(16)마다, 제 1 편광 조건으로 얻은 평균 휘도를 상기의 스텝 114B에서 산출된 이득 a 및 오프셋 b로 보정한 휘도로부터, 제 2 편광 조건으로 얻은 평균 휘도를 감산하여 평균 휘도의 차분 △ni를 산출하여, 산출 결과를 기억부(85)에 기억한다(스텝 128). 이 차분 △ni으로부터는, 도 14(e)의 스페이서 변화 곡선 Bk1, Bk2에 대응하는 성분이 대부분 제거되고, 도 14(f)의 에칭 변화 곡선 Ck1, Ck2의 보정 후의 차분에 대응하는 성분만이 대부분 남아 있다.
그래서, 제 3 연산부(60c)는, 웨이퍼(10d)의 전부의 설정 영역(16)마다, 상기의 스텝 116B에서 기억한 도 14(f)의 기준 에칭 곡선 SE1에 상기의 평균 휘도의 차분 △ni를 적용시켜 대응하는 에칭량(에칭 시간) teni를 산출 또는 추정하여, 산출 결과 또는 추정 결과를 기억부(85)에 기억한다(스텝 140). 이와 같이 산출 또는 추정되는 에칭량 teni으로부터는 스페이서의 퇴적 시간에 기인하는 성분이 제거되어 있다. 그 후, 제어부(80)가 에칭량 teni를 예를 들면 밝기(또는 색을 변화시켜도 좋다)로 환산해서 웨이퍼(10d)의 전면의 에칭 얼룩을 표시 장치(미도시)에 표시한다(스텝 142). 또한, 제어부(80)의 제어 하에서 신호 출력부(90)로부터 호스트·컴퓨터(600)를 통해서 에칭 장치(300)로, 웨이퍼(10)의 전면의 에칭 얼룩의 정보가 제공된다(스텝 144). 이것에 따라 에칭 장치(300)의 제어부(미도시)에서는, 예를 들면 그 에칭 얼룩과 적정 에칭량과의 차분의 분포를 구하고, 이 차분의 분포가 소정의 허용 범위를 넘는 경우에, 예를 들면 에칭부의 조정 등의 보정을 행한다. 이것에 의해서, 그 후의 스텝 138(스페이서·더블 패터닝·프로세스)의 실행시에 에칭 얼룩이 감소하고, 피치 P/2의 반복 패턴(17B)을 고정밀도로 제조할 수 있다.
이 실시 형태에 따르면, 실 디바이스용의 반복 패턴(17B)이 형성된 웨이퍼(10d)를 이용하여 2개의 편광 조건 하에서 PER 검사를 행함으로써, 그 패턴의 형성시에 사용된 에칭 장치(300)에 있어서의 에칭량을 스페이서의 퇴적량의 영향을 제거해서 고정밀도로 추정 또는 평가할 수 있다.
또, 마찬가지로 해서, 2개의 편광 조건 하에서 PER 검사를 행함으로써, 스페이서의 퇴적량을 에칭량의 영향을 제거하여 고정밀도로 추정 또는 평가할 수도 있다.
또, 더블 패터닝·프로세스에서의 가공 조건으로서는, 에칭량 및 스페이서의 퇴적량 외에, 예를 들면 노광 장치(100)에 있어서의 노광시의 도즈량 및 포커스 위치 등을 고려할 수도 있다.
또, 상술의 실시 형태에 있어서, 노광 장치(100)는 액침 노광법을 이용하는 스캐닝 스테퍼로 했지만, 노광 장치(100)로서 드라이형의 스캐닝 스테퍼 또는 스테퍼 등의 노광 장치를 사용하는 경우에도 상술의 실시 형태를 적용해 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 노광 장치(100)로서, 노광광으로서 파장이 100nm 이하인 EUV 광(Extreme Ultraviolet Light)을 사용하는 EUV 노광 장치, 또는 노광 빔으로서 전자빔을 이용하는 전자빔 노광 장치를 사용하는 경우에도 상술의 실시 형태를 적용할 수 있다.
또, 도 16에 나타내는 바와 같이, 반도체 디바이스(도시하지 않음)는, 디바이스의 기능·성능 설계를 행하는 설계 공정(스텝 221), 이 설계 공정에 근거한 마스크(레티클)를 제작하는 마스크 제작 공정(스텝 222), 실리콘 재료 등으로부터 웨이퍼용의 기판을 제조하는 기판 제조 공정(스텝 223), 디바이스 제조 시스템(DMS) 또는 이것을 이용한 패턴 형성 방법에 의해 웨이퍼에 패턴을 형성하는 기판 처리 공정(스텝 224), 디바이스의 조립을 행하는 다이싱 공정, 본딩 공정, 및 패키지 공정 등을 포함한 조립 공정(스텝 225), 및 디바이스의 검사를 행하는 검사 공정(스텝 226) 등을 거쳐 제조된다. 그 기판 처리 공정(스텝 224)에서는, 디바이스 제조 시스템(DMS)에 의해 웨이퍼에 레지스트를 도포하는 공정, 디바이스 제조 시스템(DMS) 내의 노광 장치(100)에 의해 레티클의 패턴을 웨이퍼에 노광하는 노광 공정, 및 웨이퍼를 현상하는 현상 공정을 포함한 리소그래피 공정, 및 평가 장치(1)에 의해 웨이퍼로부터의 광을 이용하여 노광 조건 등을 평가하는 평가 공정이 실행된다.
이러한 반도체 디바이스 제조 방법에 있어서, 전술의 평가 장치(1)를 이용해 노광 조건 등을 평가하고, 예를 들면 이 평가 결과에 근거해 그 노광 조건 등을 보정함으로써, 제조 공정이 양호한 상태로 되어, 최종적으로 제조되는 반도체의 수율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태의 디바이스 제조 방법에서는, 특히 반도체 디바이스의 제조 방법에 대해 설명했지만, 본 실시 형태의 디바이스 제조 방법은, 반도체 재료를 사용한 디바이스 외, 예를 들면 액정 패널이나 자기 디스크 등의 반도체 재료 이외의 재료를 사용한 디바이스의 제조에도 적용할 수 있다.
또, 본 발명은 상술의 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 구성을 취할 수 있다.
1 : 평가 장치 5 : 스테이지
10 : 웨이퍼 10a : 조건 변경 웨이퍼
20 : 조명계 30 : 수광계
35 : 촬상부 40 : 화상 처리부
50 : 연산부 60 : 검사부
85 : 기억부 100 : 노광 장치
DMS : 디바이스 제조 시스템

Claims (18)

  1. 제 1 및 제 2 가공 조건을 포함하는 복수의 가공 조건 하에서의 가공에 의해 설치된 구조체를 갖는 기판을 조명광으로 조명하는 조명부와,
    상기 조명광에 의해 상기 기판의 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출하는 검출부와,
    복수의 회절 조건 하에서 상기 검출부에 의해 얻어진 검출 결과를 연산하고, 상기 기판의 가공시의 상기 제 1 가공 조건 또는 상기 제 2 가공 조건을 추정하기 위한 산출 결과를 출력하는 연산부와,
    상기 조명부의 조명 조건과 상기 검출부의 검출 조건 중 적어도 한쪽이 서로 다른 복수의 평가 조건 하에서 상기 검출부에 의해 얻은 검출 결과에 근거하여 상기 기판의 가공시의 상기 제 1 가공 조건과 상기 제 2 가공 조건 중 적어도 한쪽을 추정하는 추정부
    를 구비하되,
    상기 검출부는 상기 기판의 상기 피가공면으로부터의 반사 또는 회절광을 검출하고,
    상기 복수의 평가 조건은 회절 조건이 서로 다른
    평가 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 평가 조건은 제 1 및 제 2 평가 조건을 포함하고,
    상기 추정부는, 상기 제 1 평가 조건으로 얻은 상기 검출 결과와 제 2 평가 조건으로 얻은 상기 검출 결과의 차분으로부터 상기 제 1 가공 조건과 상기 제 2 가공 조건 중 적어도 한쪽을 추정하는 평가 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 평가 조건으로 얻은 상기 검출 결과와 상기 제 2 평가 조건으로 얻은 상기 검출 결과 중 적어도 한쪽의 검출치에, 오프셋을 가하는 처리와 임의의 배율을 부여하는 처리 중 적어도 한쪽을 행한 후의 차분인 평가 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 가공은 투영 광학계를 통해서 상기 기판을 노광하는 것을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 가공 조건의 한쪽은 상기 기판의 노광시의 노광량이며,
    상기 제 1 및 제 2 가공 조건의 다른 쪽은 상기 기판의 노광시의 상기 투영 광학계에 대한 포커싱 상태인
    평가 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 기판의 표면에 패턴을 노광하는 투영 광학계를 갖는 노광부와,
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 평가 장치를 구비하되,
    상기 평가 장치의 상기 추정부에 의해 추정되는 상기 제 1 가공 조건에 따라 상기 노광부에 있어서의 가공 조건을 보정하는
    노광 시스템.
  8. 제 1 및 제 2 가공 조건을 포함하는 복수의 가공 조건 하에서의 가공에 의해 설치된 구조체를 갖는 기판을 조명광으로 조명하고,
    상기 조명광에 의해 상기 기판의 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출하고,
    복수의 회절 조건 하에서 상기 기판의 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출해서 얻은 검출 결과를 연산하고, 상기 기판의 가공시의 상기 제 1 가공 조건 또는 상기 제 2 가공 조건을 추정하기 위한 산출 결과를 출력하고,
    상기 조명광의 조명 조건과 상기 피가공면으로부터 발생하는 광의 검출 조건 중 적어도 한쪽이 서로 다른 복수의 평가 조건 하에서 상기 기판의 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출해서 얻은 검출 결과에 근거해 상기 기판의 가공시의 상기 제 1 가공 조건과 상기 제 2 가공 조건 중 적어도 한쪽을 추정하되,
    상기 기판의 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출할 때에, 상기 피가공면으로부터의 반사 또는 회절광을 검출하고,
    상기 복수의 평가 조건은 회절 조건이 서로 다른
    평가 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 평가 조건은 제 1 및 제 2 평가 조건을 포함하고,
    상기 추정을 할 때에, 상기 제 1 평가 조건으로 얻은 상기 검출 결과와 상기 제 2 평가 조건으로 얻은 상기 검출 결과의 차분으로부터 상기 제 1 가공 조건과 상기 제 2 가공 조건 중 적어도 한쪽을 추정하는
    평가 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 평가 조건으로 얻은 상기 검출 결과와 제 2 평가 조건으로 얻은 상기 검출 결과 중 적어도 한쪽의 검출치에, 오프셋을 가하는 처리와 임의의 배율을 부여하는 처리 중 적어도 한쪽을 행한 후의 차분인 평가 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 가공은 투영 광학계를 통해서 상기 기판을 노광하는 것을 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 가공 조건의 한쪽은 상기 기판의 노광시의 노광량이며,
    상기 제 1 및 제 2 가공 조건의 다른 쪽은 상기 기판의 노광시의 상기 투영 광학계에 대한 포커싱 상태인
    평가 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 가공 조건의 적어도 한쪽을 변경하면서 평가용 기판을 가공하여, 상기 평가용 기판의 피가공면의 복수의 영역에 상기 구조체를 설치하고,
    상기 평가용 기판의 상기 피가공면을 상기 조명광으로 조명하고,
    상기 조명광에 의해 상기 평가용 기판의 상기 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출하고,
    상기 조명광의 조명 조건과 상기 평가용 기판의 상기 피가공면으로부터 발생하는 광의 검출 조건 중 적어도 한쪽이 서로 다른 복수의 조건 하에서, 상기 평가용 기판에 대해서 상기 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출해서 얻은 복수의 검출 결과를 이용하여, 상기 제 2 가공 조건의 변화에 대한 변화량을 억제 가능한 검출 결과를 발생시키는 상기 복수의 평가 조건을 미리 구해 기억하는
    평가 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 평가 조건을 미리 구해 기억할 때에, 상기 복수의 평가 조건 하에서 상기 기판의 상기 피가공면으로부터 발생하는 광을 검출해서 얻은 검출 결과에 대해, 상기 제 2 가공 조건의 변화에 대한 변화량을 억제하기 위해서 실행하는 연산식을 구해 기억하는 평가 방법.
  16. 기판의 표면에 가공에 의해 패턴을 마련하고,
    제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 평가 방법을 이용하여 상기 기판의 상기 제 1 가공 조건을 추정하고,
    상기 평가 방법에 의해 추정되는 상기 제 1 가공 조건에 따라 상기 기판의 노광시의 가공 조건을 보정하는
    가공 방법.
  17. 기판의 표면에 패턴을 마련하는 가공 공정을 갖는 디바이스 제조 방법으로서,
    상기 가공 공정으로 제16항에 기재된 가공 방법을 이용하는
    디바이스 제조 방법.
  18. 기판의 표면에 패턴을 마련하는 가공 공정을 갖는 디바이스 제조 방법으로서,
    상기 가공 공정으로 제16항에 기재된 가공 방법을 이용하고,
    제조 대상의 디바이스에 따라 상기 제 2 가공 조건의 변화에 대한 변화량을 억제하기 위해서 실행하는 연산식을 기억하는
    디바이스 제조 방법.
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