KR20150099853A

KR20150099853A - 검사 장치, 검사 방법, 노광 시스템 및 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR20150099853A
Application number: KR1020157020204A
Authority: KR
Inventors: 가즈히코 후카자와
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-09-01
Also published as: CN104884945A; TW201432251A; JPWO2014104194A1; US20150356726A1; WO2014104194A1

Abstract

복수의 가공 조건의 아래에서 가공된 패턴을 갖는 기판을 이용하여, 그 복수의 가공 조건 중 각 가공 조건을 고정밀도로 검사한다. 검사 장치(1)는, 복수의 노광 조건의 아래에서 패턴이 표면에 형성된 웨이퍼(10)를 유지 가능한 스테이지(5)와, 웨이퍼(10)의 표면을 편광광으로 조명하는 조명계(20)와, 웨이퍼(10)의 표면으로부터 사출한 광을 수광하고, 그 광의 편광의 상태를 규정하는 조건을 검출하는 촬상 장치(35) 및 화상 처리부(40)와, 그 패턴의 노광 조건을 판정하기 위한 장치 조건을, 기지의 노광 조건으로 패턴이 형성된 조건 할당 웨이퍼(10a)로부터 사출한 광의 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하여 구하는 연산부(50)를 구비한다.

Description

검사 장치, 검사 방법, 노광 시스템 및 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법{INSPECTION APPARATUS, INSPECTION METHOD, EXPOSURE SYSTEM, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 기판에 형성된 패턴의 가공 조건을 판정하는 검사 기술, 이 검사 기술을 이용하는 노광 기술, 및 이 노광 기술을 이용하는 디바이스 제조 기술에 관한 것이다.

디바이스(반도체 디바이스 등)를 제조하기 위한 리소그래피 공정에서 사용되는 스캐닝 스텝퍼 또는 스텝퍼 등의 노광 장치에 있어서는, 노광량(이른바, 도스량), 포커스 위치(투영 광학계의 상면에 대한 노광 대상의 기판의 디포커스량), 및 노광 파장 등의 복수의 노광 조건을 고정밀도로 관리할 필요가 있다. 이를 위해서는, 노광 장치로 기판을 노광하고, 노광된 기판에 형성되는 패턴 등을 이용하여, 그 노광 장치의 실제의 노광 조건을 고정밀도로 판정할 필요가 있다.

예컨대 노광 장치의 포커스 위치의 종래의 검사 방법으로서, 주 광선이 경사진 조명광으로 레티클의 평가용의 패턴을 조명하고, 스테이지에서 기판의 높이를 변화시키면서 그 패턴의 상을 그 기판의 복수의 샷에 순차적으로 노광하고, 노광 후의 현상에 의해 얻어진 레지스트 패턴의 옆으로 어긋나는 양을 계측하고, 이 계측 결과로부터 각 샷의 노광시의 포커스 위치를 판정하는 방법이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

(선행 기술 문헌)

(특허 문헌)

(특허 문헌 1) 미국 특허 출원 공개 제 2002/0100012호 명세서

(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 2010-249627호 공보

(비특허 문헌)

(비특허 문헌 1) 츠루타 다다오 저 : 응용 광학 Ⅱ(응용 물리학 추천도서), p.233(바이후칸, 1990)

(비특허 문헌 2) M. Totzeck, P. Graeupner, T. Heil, A. Goehnermeier, O. Dittmann, D. S. Kraehmer, V. Kamenov and D. G. Flagello : Proc. SPIE 5754, 23(2005)

종래의 포커스 위치의 검사 방법에 있어서는, 계측 결과에 노광량의 격차 등의 영향도 어느 정도는 포함되어 있을 우려가 있다. 향후, 개별 노광 조건을 보다 고정밀도로 평가하기 위해서는, 다른 노광 조건의 영향을 가능한 한 억제하는 것이 바람직하다.

또한, 종래의 포커스 위치의 검사 방법에서는, 전용 평가용의 패턴을 노광할 필요가 있고, 실제 디바이스용 패턴을 노광하는 경우의 평가가 곤란했다.

본 발명의 형태는, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 복수의 가공 조건(예컨대 노광 조건)의 아래에서의 가공에 의해 마련된 패턴을 갖는 기판을 이용하여, 그 복수의 가공 조건의 각 가공 조건을 고정밀도로 판정하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 형태에 의하면, 패턴의 가공 조건을 판정하는 검사 장치에 있어서, 패턴이 표면에 형성된 기판을 유지 가능한 스테이지와, 그 기판의 표면을 편광광으로 조명하는 조명부와, 그 기판의 표면으로부터 사출한 광을 수광하고, 그 광의 편광의 상태를 규정하는 조건을 검출하는 검출부와, 기지(旣知)의 상기 가공 조건으로 패턴이 형성된 기판으로부터 사출한 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하는, 검사 대상 기판의 표면에 형성된 검사 대상 패턴의 상기 가공 조건을 판정하기 위한 장치 조건을 기억하는 기억부와, 상기 장치 조건으로 상기 검사 대상 기판의 표면으로부터 사출한 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하여, 상기 검사 대상 패턴의 상기 가공 조건을 판정하는 검사부를 구비하는 검사 장치가 제공된다.

또한, 제 2 형태에 의하면, 기판의 표면에 패턴을 노광하는 투영 광학계를 갖는 노광부와, 제 1 형태의 검사 장치와, 그 검사 장치에 의해 판정된 그 가공 조건에 따라 그 노광부에 있어서의 가공 조건을 보정하는 제어부를 구비하는 노광 시스템이 제공된다.

또한, 제 3 형태에 의하면, 검사 대상의 패턴의 가공 조건을 판정하는 검사 방법에 있어서, 기지의 상기 가공 조건으로 패턴이 형성된 기판으로부터 사출한 광의 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하는 검사 조건으로, 상기 검사 대상의 패턴이 형성된 검사 대상 기판의 표면에 편광광을 조명하는 것과, 상기 검사 조건으로 상기 검사 대상 기판의 표면으로부터 사출한 광을 수광하고, 그 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건을 검출하는 것과, 검출한 상기 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하여, 상기 검사 대상의 패턴의 상기 가공 조건을 판정하는 것을 포함하는 검사 방법이 제공된다.

또한, 제 4 형태에 의하면, 기판의 표면에 패턴을 노광하고, 그 제 3 형태의 검사 방법을 이용하여 그 기판의 그 가공 조건을 판정하고, 그 검사 방법에 의해 판정되는 그 가공 조건에 따라 그 기판의 노광시의 가공 조건을 보정하는 노광 방법이 제공된다.

또한, 제 5 형태에 의하면, 기판의 표면에 패턴을 마련하는 가공 공정을 갖는 디바이스 제조 방법으로서, 그 가공 공정에서 제 4 형태의 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 형태에 의하면, 복수의 가공 조건의 아래에서의 가공에 의해 마련된 패턴을 갖는 기판을 이용하여, 그 복수의 가공 조건의 각 가공 조건을 고정밀도로 평가할 수 있다.

도 1(a)는 실시 형태와 관련되는 검사 장치의 전체 구성을 나타내는 도면, (b)는 웨이퍼를 나타내는 평면도, (c)는 조건 할당 웨이퍼를 나타내는 평면도이다.
도 2(a)는 반복 패턴의 요철 구조를 나타내는 확대 사시도, (b)는 직선 편광의 입사면과 반복 패턴의 주기 방향(또는 반복 방향)의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3(a)는 노광량과 편광의 상태의 변화의 관계의 일례를 나타내는 도면, (b)는 포커스 위치와 편광의 상태의 변화의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 검사 조건을 구하는 방법(조건 내기)의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 5는 노광 조건의 검사 방법의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 6(a)는 조건 할당 웨이퍼(10)의 샷 배열의 일례를 나타내는 평면도, (b)는 하나의 샷을 나타내는 확대도, (c)는 샷 중의 복수의 설정 영역의 배열의 일례를 나타내는 확대도이다.
도 7(a)는 입사각을 바꾼 경우의 스토크스 파라미터 S2에 대응하는 신호 강도 분포의 변화의 일례를 나타내는 도면, (b)는 입사각을 바꾼 경우의 스토크스 파라미터 S3에 대응하는 휘도 분포의 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8(a) 및 (b)는 각각 입사각을 바꾼 경우의 스토크스 파라미터 S1~S3의 노광량 및 포커스 위치의 변화에 대한 감도의 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9(a), (b), 및 (c)는 각각 입사광의 편광 방향의 각도를 바꾼 경우의 스토크스 파라미터 S1, S2, 및 S3의 노광량 및 포커스 위치의 변화에 대한 감도의 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10(a) 및 (b)는 각각 스토크스 파라미터 S2와 노광량 및 포커스 값의 관계의 일례를 나타내는 도면, (c) 및 (d)는 각각 스토크스 파라미터 S3과 노광량 및 포커스 값의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11(a) 및 (b)는 상이한 검사 조건으로 계측된 노광량 변화 곡선 및 포커스 변화 곡선을 나타내는 도면이다.
도 12는 노광량의 합격 여부 판정용 템플릿의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13(a)는 제 2 실시 형태에 있어서의 웨이퍼의 요부를 나타내는 확대 단면도, (b)는 스페이서층이 형성된 웨이퍼의 요부를 나타내는 확대 단면도, (c)는 도 13(b)의 후속 공정의 웨이퍼를 나타내는 확대 단면도, (d)는 웨이퍼에 형성된 패턴의 일부를 나타내는 확대 단면도, (e)는 스토크스 파라미터 S2, S3의 스페이서층의 퇴적량에 대한 변화의 일례를 나타내는 도면, (f)는 스토크스 파라미터 S2, S3의 에칭량에 대한 변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 14는 제 2 실시 형태에 있어서 검사 조건을 구하는 방법(조건 내기)의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 15는 제 2 실시 형태에 있어서 가공 조건의 검사 방법의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 16(a)는 제 3 실시 형태의 검사 장치를 나타내는 도면, (b)는 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 17은 제 3 실시 형태에 있어서 검사 조건을 구하는 방법(조건 내기)의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 18은 제 3 실시 형태에 있어서 노광 조건의 검사 방법의 일례를 나타내는 플로차트이다.
도 19는 반도체 디바이스 제조 방법을 나타내는 플로차트이다.

[제 1 실시 형태]

이하, 본 발명의 바람직한 제 1 실시 형태에 대하여 도 1(a)~도 11(b)를 참조하여 설명한다. 도 1(a)는 본 실시 형태와 관련되는 검사 장치(1)를 나타낸다. 도 1(a)에 있어서, 검사 장치(1)는, 대략 원판형의 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼라고 한다.)(10)를 지지하는 스테이지(5)를 구비하고, 도시하지 않는 반송계에 의해 반송되어 오는 웨이퍼(10)는, 스테이지(5)의 윗면(탑재면)에 탑재되어, 예컨대 진공 흡착에 의해 고정 유지된다. 이하, 경사하고 있지 않은 상태의 스테이지(5)의 윗면에 평행한 면에 있어서, 도 1(a)의 지면에 평행한 방향으로 X축을 취하고, 도 1(a)의 지면에 수직인 방향으로 Y축을 취하고, X축 및 Y축을 포함하는 면에 수직인 방향으로 Z축을 취하여 설명한다. 또, 후술하는 도 1(b), (c)에서는, 웨이퍼(10) 등의 표면에 평행한 면에 있어서, 직교하는 2개의 축을 X축 및 Y축으로 하고, 이들 X축 및 Y축을 포함하는 면에 수직인 축을 Z축으로 하고 있다. 도 1(a)에 있어서, 스테이지(5)는, 스테이지(5)의 윗면의 중심에 있어서의 법선 CA를 회전축으로 하는 회전 각도 φ1을 제어하는 제 1 구동부(도시하지 않음)와, 예컨대 스테이지(5)의 윗면의 중심을 지나고, 도 1(a)의 지면에 수직인(도 1(a)의 Y축과 평행한) 축 TA(틸트축)를 회전축으로 하는 경사각인 틸트각 φ2(웨이퍼(10)의 표면의 틸트각)를 제어하는 제 2 구동부(도시하지 않음)를 통해서 베이스 부재(도시하지 않음)에 지지되어 있다.

검사 장치(1)는 또한, 스테이지(5)에 지지된, 표면에 소정의 반복 패턴이 형성된 웨이퍼(10)의 표면(이하, 웨이퍼면이라고 칭한다)에 조명광 ILI를 평행광으로서 조사하는 조명계(20)와, 조명광 ILI의 조사를 받아 웨이퍼면으로부터 사출하는 광(정반사광이나 회절광 등)을 집광하는 수광계(30)와, 수광계(30)에 의해 집광된 광을 받아 웨이퍼면의 상을 검출하는 촬상 장치(35)와, 촬상 장치(35)로부터 출력되는 화상 신호를 처리하여 편광의 상태를 규정하는 조건을 구하는 화상 처리부(40)와, 그 조건의 정보를 이용하여 웨이퍼면의 패턴의 노광 조건(가공 조건)의 판정 등을 행하는 연산부(50)를 구비하고 있다. 촬상 장치(35)는, 웨이퍼면의 상을 형성하는 결상 렌즈(35a)와, 예컨대 CCD나 CMOS 등의 2차원의 촬상 소자(35b)를 갖고, 촬상 소자(35b)는 웨이퍼(10)의 전면의 상을 일괄하여 촬상하여 화상 신호를 출력한다.

화상 처리부(40)는, 촬상 장치(35)로부터 입력된 웨이퍼(10)의 화상 신호에 근거하여 웨이퍼(10)의 디지털 화상(화소마다의 신호 강도, 샷마다 평균화된 신호 강도, 또는 샷보다 작은 영역마다 평균화된 신호 강도 등)의 정보를 생성하고, 이 정보에 근거하여 얻어지는 편광의 상태를 규정하는 조건으로서의 후술하는 스토크스 파라미터를 연산부(50)에 출력한다. 편광의 상태를 규정하는 조건은, 일례로서 제 1 규정 조건 및 제 2 규정 조건을 포함하고, 일례로서 제 1 규정 조건은 후술하는 스토크스 파라미터 S2이고, 제 2 규정 조건은 후술하는 스토크스 파라미터 S3이다. 또, 화상 처리부(40)는, 단지 디지털 화상의 정보(화소마다의 신호 강도 분포의 정보 등)를 연산부(50)에 출력할 수도 있도록 구성되어 있다. 또한, 연산부(50)는, 그 스토크스 파라미터 등의 정보를 처리하는 연산부(60a, 60b, 60c)를 포함하는 검사부(60)와, 화상 처리부(40) 및 검사부(60)의 동작 등을 제어하는 제어부(80)와, 화상에 관한 정보 등을 기억하는 기억부(85)와, 얻어지는 노광 조건의 검사 결과(후술)를 노광 장치(100)의 제어부(도시하지 않음)에 출력하는 신호 출력부(90)를 구비하고 있다.

조명계(20)는, 조명광을 사출하는 조명 유닛(21)과, 조명 유닛(21)으로부터 사출된 조명광을 웨이퍼면을 향해서 평행광으로서 반사하는 조명측 오목 거울(25)을 갖는다. 조명 유닛(21)은, 메탈 핼라이드 램프 또는 수은 램프 등의 광원부(22)와, 제어부(80)의 지령에 의해 광원부(22)로부터의 광 중 소정의 파장(예컨대, 상이한 파장 λ1, λ2, λ3 등)의 광을 선택하고 그 강도를 조절하는 조광부(23)와, 조광부(23)에서 선택되어 강도가 조절된 광을 소정의 사출면으로부터 조명측 오목 거울(25)에 사출하는 도광 파이버(24)와, 도광 파이버(24)의 사출면으로부터 사출되는 조명광을 직선 편광으로 하는 편광자(26)를 갖는다. 편광자(26)는, 예컨대, 투과축을 갖는 편광판이고, 도광 파이버(24)의 사출면으로부터 사출한 조명광이 입사하는 입사면(26a)의 중심을 지나고, 입사면(26a)과 직교하는 축을 회전축으로 하여 회전 가능하다. 즉, 편광자(26)의 투과축의 방위를 임의의 방위로 설정 가능하고, 편광자(26)를 통해서 웨이퍼면에 입사하는 직선 편광광의 편광 방향(즉, 직선 편광광의 진동 방향)을 임의의 방향으로 할 수 있다. 편광자(26)의 회전각(즉, 편광자(26)의 투과축의 방위)은, 제어부(80)의 지령에 근거하여, 도시하지 않는 구동부에 의해 제어된다. 또한 일례로서, 파장 λ1은 248㎚, λ2는 265㎚, λ3은 313㎚이다. 이 경우, 도광 파이버(24)의 사출면이 조명측 오목 거울(25)의 초점면에 배치되어 있기 때문에, 조명측 오목 거울(25)에서 반사되는 조명광 ILI는 평행 광속이 되어 웨이퍼면에 조사된다. 웨이퍼(10)에 대한 조명광의 입사각 θ1은, 제어부(80)의 지령에 의해 도시하지 않는 구동 기구를 통해서 도광 파이버(24)의 사출부의 위치 및 조명측 오목 거울(25)의 위치 및 각도를 제어하는 것에 의해 조정 가능하다. 본 실시 형태에 있어서 조명측 오목 거울(25)의 위치 및 각도는, 조명측 오목 거울(25)이 스테이지(5)의 틸트축 TA를 중심으로 기울어 움직이는 것에 의해 제어되어, 웨이퍼면에 입사하는 조명광의 입사각 θ1이 조정된다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(10)의 표면으로부터의 정반사광(웨이퍼면으로부터의 사출각 θ1의 광) ILR이 수광계(30)에 입사하도록 스테이지(5)의 틸트각 φ2가 제어된다. 또, 웨이퍼면에 대한 조명광의 입사각 θ1은, 스테이지(5)의 법선 CA와 웨이퍼면에 입사하는 주 광선이 이루는 각도로 하고, 웨이퍼(10)로부터의 사출각 θ2는, 스테이지(5)의 법선 CA와 웨이퍼면으로부터 사출하는 주 광선이 이루는 각도로 한다.

이와 같이 편광자(26)를 광로상에 삽입한 상태에서는, 직선 편광광을 이용한 검사가 행해진다. 또, 편광자(26)를 광로상으로부터 발거(拔去)한 상태, 또는 편광자(26)가 광로상에 있는 상태에서, 웨이퍼(10)로부터의 정반사광 이외의 회절광을 이용한 검사를 행할 수도 있다.

수광계(30)는, 스테이지(5)에 대향하여 배치된 수광측 오목 거울(31)과, 수광측 오목 거울(31)에서 반사된 광의 광로상에 배치되는 1/4 파장판(33)과, 1/4 파장판(33)을 통과한 광의 광로에 배치되는 검광자(32)를 갖고, 촬상 장치(35)의 촬상 소자(35b)의 촬상면은, 수광측 오목 거울(31)의 초점면에 배치되어 있다. 이 때문에, 웨이퍼면으로부터 사출하는 평행광은 수광측 오목 거울(31), 및 촬상 장치(35)의 결상 렌즈(35a)에 의해 집광되어, 촬상 소자(35b)의 촬상면에 웨이퍼(10)의 상이 결상된다. 검광자(32)도, 예컨대, 편광자(26)와 동일하게 투과축을 갖는 편광판이고, 수광측 오목 거울(31)에서 반사된 광이 입사하는 입사면(32a)의 중심을 지나고, 입사면(32a)과 직교하는 축을 회전축으로 하여 회전 가능하다. 즉, 검광자(32)의 투과축의 방위를 임의의 방위로 설정 가능하고, 검광자(32)로 변환하는 직선 편광의 진동 방향을 임의의 방향으로 할 수 있다. 검광자(32)의 회전각(편광판의 투과축의 방위)은, 제어부(80)의 지령에 근거하여, 도시하지 않는 구동부에 의해 제어된다. 일례로서, 검광자(32)의 투과축은 편광자(26)의 투과축에 대하여 직교하는 방향(크로스니콜)으로 설정할 수 있다. 또한, 1/4 파장판(33)은, 수광측 오목 거울(31)에서 반사된 광이 입사하는 입사면(33a)의 중심을 지나고, 입사면(33a)과 직교하는 축을 회전축으로 하여 회전 가능하다. 1/4 파장판(33)의 회전각은, 제어부(80)의 지령에 근거하여 도시하지 않는 구동부에 의해 360°의 범위 내에서 제어 가능하다. 1/4 파장판(33)을 회전하면서 얻어지는 웨이퍼(10)의 복수의 화상을 처리하는 것에 의해, 후술하는 바와 같이 웨이퍼(10)로부터의 반사광의 편광의 상태를 규정하는 조건인 스토크스 파라미터를 예컨대 화소마다 구할 수 있다.

또한, 웨이퍼(10)는, 노광 장치(100)에 의해 최상층의 레지스트(예컨대, 감광성 수지)에 대하여 레티클을 통해서, 소정의 패턴이 투영 노광되고, 코터ㆍ디벨로퍼(도시하지 않음)에 의한 현상 후, 검사 장치(1)의 스테이지(5)상에 반송된다. 또, 스테이지(5)상에 반송된 웨이퍼(10)의 윗면에는 노광 장치(100), 및 코터ㆍ디벨로퍼(도시하지 않음)에 의한 노광ㆍ현상 공정을 거쳐 반복 패턴(12)(도 1(b) 참조)이 형성되어 있다. 이때, 웨이퍼(10)는, 반송 도중에 도시하지 않는 얼라인먼트 기구에 의해 웨이퍼(10)의 샷 내의 패턴, 웨이퍼면의 마크(예컨대 서치 얼라인먼트 마크), 또는 외연부(노치나 오리엔테이션 플랫 등)를 기준으로 하여 얼라인먼트가 행해진 상태에서, 스테이지(5)상에 반송된다. 웨이퍼면에는, 도 1(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, 도 1(b), (c)에서는, 웨이퍼(10, 10a)의 표면에 평행한 면에 있어서, 직교하는 2개의 축을 X축 및 Y축으로 하고, X축 및 Y축을 포함하는 면에 수직인 축을 Z축으로 하고 있다. 반복 패턴(12)은 예컨대 레지스트 패턴 등의 유전체를 재료로 하는 패턴이더라도 좋고, 금속을 재료로 하는 패턴이더라도 좋다. 또, 1개의 샷(11) 중에는 복수의 칩 영역이 포함되어 있는 일이 많지만, 도 1(b)에서는 알기 쉽게 1개의 샷 중에 1개의 칩 영역이 있는 것으로 하고 있다.

검사부(60)는 제어부(80)의 지령에 의해, 후술하는 바와 같이 웨이퍼면의 화상을 처리하여, 웨이퍼(10)를 노광한 노광 장치(100)의 노광량(이른바, 도스량), 포커스 위치(노광 장치에 있어서의 투영 광학계의 광축 방향에 있어서의 레티클 패턴의 상면의 위치나, 노광 대상의 웨이퍼에 대한 투영 광학계의 광축 방향에 있어서의 레티클 패턴의 상면의 디포커스량 등), 노광 파장(중심 파장 및/또는 반값폭), 및 액침법으로 노광하는 경우의 투영 광학계와 웨이퍼의 사이의 액체의 온도 등의 복수의 노광 조건 중 소정의 노광 조건을 판정한다. 그 노광 조건의 판정 결과는 노광 장치(100) 내의 제어부(도시하지 않음)에 공급되고, 그 검사 결과에 따라 노광 장치(100)는 그 노광 조건의 보정(예컨대 오프셋이나 격차 등의 보정)을 행할 수 있다. 또, 노광 조건은, 웨이퍼상에 형성되는 반복 패턴의 가공 조건의 일례이고, 일례로서 그 노광 조건은, 제 1 가공 조건으로서의 제 1 노광 조건, 및 제 2 가공 조건으로서의 제 2 노광 조건을 포함한다. 일례로서, 그 제 1 노광 조건은 노광량이고, 그 제 2 노광 조건은 포커스 위치이다.

이상과 같이 구성되는 검사 장치(1)를 이용하여, 웨이퍼면으로부터의 반사광의 편광의 상태의 변화에 근거하는 검사를 행하는 방법의 일례에 대하여 설명한다. 이 경우, 도 1(b)의 웨이퍼면의 반복 패턴(12)은, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 복수의 라인부(2A)가 그 짧은 방향인 배열 방향(여기서는 X 방향)을 따라서, 스페이스부(2B)를 사이에 두고 일정한 피치(즉, 주기) P로 배열된 레지스트 패턴(예컨대, 라인 패턴)인 것으로 한다. 라인부(2A)의 배열 방향(X 방향)을, 반복 패턴(12)의 주기 방향(또는 반복 방향)이라고도 부른다.

여기서, 반복 패턴(12)에 있어서의 라인부(2A)의 선폭 D_A의 설계값을 피치 P의 1/2로 한다. 적정한 노광 조건(즉, 노광량 및 포커스 위치)으로 반복 패턴(12)이 형성된 경우, 라인부(2A)의 선폭 D_A와 스페이스부(2B)의 선폭 D_B는 동일하게 됨과 아울러, 라인부(2A)의 측벽부(2Aa)는 웨이퍼(10)의 표면에 대하여 거의 직각으로 형성되고, 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비는 대략 1:1이 된다. 또한 그때의 라인부(2A)의 X-Z 단면의 형상은 정방형이나 장방형이 된다. 이것에 대하여, 반복 패턴(12)을 형성할 때의 노광 장치(100)에 있어서의 포커스 위치가 적정한 포커스 위치로부터 벗어나면, 피치 P는 변하지 않지만, 라인부(2A)의 측벽부(2Aa)는 웨이퍼(10)의 표면에 대하여 직각이 되지 않고, 라인부(2A)의 X-Z 단면의 형상은 사다리꼴이 된다. 따라서, 라인부(2A)의 측벽부(2Aa) 라인부(2A) 및 스페이스부(2B)의 선폭 D_A, D_B가 설계값과 달라져 버려, 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비가 대략 1:1로부터 벗어난다. 한편, 노광 장치(100)에 있어서의 노광량이 변화하면, 피치 P와 선폭 D_A가 변화하기 때문에, 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비가 대략 1:1로부터 벗어난다.

본 실시 형태의 검사는, 상기와 같은 반복 패턴(12)에 있어서의 라인부(2A)와 스페이스부(2B)의 체적비의 변화에 따르는 웨이퍼면으로부터의 반사광의 편광의 상태의 변화(이른바, 웨이퍼면상의 반복 패턴(12)에 있어서의 구조성 복굴절에 의한 반사광의 편광의 상태의 변화)를 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 적정값으로부터의 어긋남 등에 기인하고, 웨이퍼(10)의 샷(11)마다, 또한 샷(11) 내의 복수의 영역마다 나타난다. 또, 체적비를 단면 형상의 면적비라고 바꿔 말할 수도 있다.

본 실시 형태의 검사 장치(1)를 이용하여, 웨이퍼면의 패턴의 검사를 행하려면, 제어부(80)가 기억부(85)에 기억된 레시피 정보(검사 조건이나 순서 등)를 읽고, 이하의 처리를 행한다. 본 실시 형태에서는, 편광의 상태를 규정하는 조건으로서 웨이퍼면에서 정반사되는 광의 다음 식(수학식 1~수학식 4)으로 정의되는 스토크스(Stokes) 파라미터 S0, S1, S2, S3을 계측한다. 또, 그 광의 광축에 수직인 면 내의 서로 직교하는 축을 x축 및 y축으로 하고, x 방향의 직선 편광 성분(횡편광)의 강도를 Ix, y 방향의 직선 편광 성분(종편광)의 강도를 Iy, x축에 대하여 45° 경사진 방향의 직선 편광 성분(45° 편광)의 강도를 Ipx, x축에 대하여 135°(-45°) 경사진 방향의 직선 편광 성분(135° 편광)의 강도를 Imx, 시계방향의 원 편광 성분의 강도를 Ir, 반시계방향의 원 편광 성분의 강도를 Il로 하고 있다.

[수학식 1]

S0=광속의 전체 강도

[수학식 2]

S1(횡편광과 종편광의 강도차)=Ix-Iy

[수학식 3]

S2(45° 편광과 135° 편광의 강도차)=Ipx-Imx

[수학식 4]

S3(시계방향 및 반시계방향의 원 편광 성분의 강도차)=Ir-Il

또한, 이하에서는 스토크스 파라미터 S0이 1이 되도록 규격화하고 있다. 이 경우, 다른 파라미터 S1~S3의 값은 -1~+1의 범위 내가 된다. 스토크스 파라미터(S0, S1, S2, S3)는, 예컨대 완전한 135° 편광에서는 (1, 0, -1, 0)이 되고, 완전한 시계방향의 원 편광에서는 (1, 0, 0, 1)이 된다.

우선, 검사 대상의 반복 패턴(12)이 형성된 웨이퍼(10)가 스테이지(5)상의 소정의 위치에 소정의 방향으로 탑재된다. 스테이지(5)의 틸트각은, 수광계(30)에서 웨이퍼(10)로부터의 정반사광 ILR을 수광할 수 있도록, 즉 입사하는 조명광 ILI의 입사각 θ1에 대하여 수광계(30)에서 수광하는 광의 웨이퍼면에 대한 반사각(수광각 또는 사출각)이 동일하게 되도록 설정된다. 또한, 일례로서, 편광자(26)의 각도는, 웨이퍼면에 입사하는 조명광 ILI가 입사면에 대하여 평행한 방향으로 직선 편광한 P 편광이 되도록 설정된다. 또한, 스테이지(5)의 회전각은, 일례로서 웨이퍼면에 있어서의 반복 패턴(12)의 주기 방향이, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼면에 있어서의 조명광(도 2(b)에서는 P 편광의 직선 편광의 광 L로 하고 있다)의 진동 방향에 대하여, 45°로 경사하도록 설정된다. 이것은 반복 패턴(12)으로부터의 반사광의 신호 강도를 가장 높게 하기 위해서이다. 또한, 주기 방향과 그 진동 방향의 각도를 22.5°나 67.5°로 하는 것에 의해 검출 감도(즉, 노광 조건의 변화에 대한 검출 신호 또는 파라미터의 변화)가 높아지는 경우에는, 그 각도를 변경하더라도 좋다. 또, 그 각도는 이들에 한하지 않고, 임의 각도로 설정 가능하다.

이때, 웨이퍼면에 입사하는 조명광이 P 편광이기 때문에, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 반복 패턴(12)의 주기 방향이 광 L의 입사면(즉, 웨이퍼면에 있어서의 광 L의 진행 방향)에 대하여 45°의 각도로 설정된 경우, 웨이퍼면에 있어서의 광 L의 진동 방향과 반복 패턴(12)의 주기 방향이 이루는 각도도, 45°로 설정된다. 바꿔 말하면, 직선 편광의 광 L은, 웨이퍼면에 있어서의 광 L의 진동 방향이 반복 패턴(12)의 주기 방향에 대하여 45° 기운 상태에서, 반복 패턴(12)을 비스듬하게 가로지르도록 하여 입사한다.

웨이퍼면에서 반사한 평행광의 정반사광 ILR은, 수광계(30)의 수광측 오목 거울(31)에 의해 집광되어 1/4 파장판(33) 및 검광자(32)를 통해서 촬상 장치(35)의 촬상면에 도달한다. 이때, 반복 패턴(12)에서의 구조성 복굴절에 의해 정반사광 ILR의 편광의 상태가 입사광의 직선 편광에 대하여 예컨대 타원 편광으로 변화한다. 검광자(32)의 투과축의 방위는, 일례로서 편광자(26)의 투과축에 대하여 직교하도록(크로스니콜의 상태로) 설정되어 있다. 따라서, 검광자(32)에 의해, 웨이퍼면으로부터의 편광의 상태가 변화한 정반사광 중, 광 L과 진동 방향이 대략 직각인 편광 성분이 추출되어, 촬상 장치(35)에 유도된다. 그 결과, 촬상 장치(35)의 촬상면에는, 검광자(32)에서 추출된 편광 성분에 의한 웨이퍼면의 상이 형성된다. 또, 검광자(32)의 각도를 그 크로스니콜의 상태로부터 소정 각도 비키게 하여 웨이퍼면의 상을 촬상하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는, 일례로서 회전(回轉) 이상자(移相子)법에 의해 웨이퍼면으로부터의 반사광의 편광의 상태를 나타내는 스토크스 파라미터 S0~S3을 구하는 것으로 한다. 이 경우, 1/4 파장판(33)의 회전각 θ를 단계적으로 복수의 각도(예컨대 적어도 4개의 상이한 각도) θi(i=1, 2, …)로 설정하고, 각 회전각으로 각각 웨이퍼면의 상을 촬상 소자(35b)로 촬상하고, 얻어진 화상 신호를 화상 처리부(40)에 공급한다. 화상 처리부(40)에는 1/4 파장판(33)의 회전각에 관한 정보도 공급되고 있다. 이때, 스토크스 파라미터 S0(각 화소의 전체 강도)을 1/4 파장판(33)의 회전각 θ에 관하여 푸리에 변환했을 때의 0차의 계수를 a0/2, sin2θ의 계수를 b2, cos4θ의 계수를 a4, sin4θ의 계수를 b4로 하면, 스토크스 파라미터 S1, S2, S3은 각각 계수 a4, b4, b2에 대응하고 있는 것으로부터, 화상 처리부(40)에서는 스토크스 파라미터 S0~S3을 구할 수 있다.

또, 회전 이상자법은, 예컨대 비특허 문헌 1에 「회전 λ/4판에 의한 방법」으로서 기재되어 있다. 또한, 스토크스 파라미터의 상세한 계산 방법은, 본 출원인에 의한 특허 문헌 2에도 기재되어 있기 때문에, 그 계산 방법은 생략한다.

화상 처리부(40)에서는, 구한 촬상 장치(35)의 화소마다의 스토크스 파라미터의 정보를 검사부(60)에 출력한다. 검사부(60)는 그 정보를 이용하여 웨이퍼(10)의 반복 패턴(12)을 형성할 때에 사용된 노광 장치(100)에 있어서의 노광 조건 등을 판정한다. 그와 같이 웨이퍼면의 화상의 화소마다의 스토크스 파라미터를 구했을 때의, 검사 장치(1)에 있어서의 웨이퍼면에 대한 조명광 ILI의 입사각 θ1(또는, 웨이퍼면으로부터의 사출광의 사출각 θ2), 조명광 ILI의 파장 λ(λ1~λ3 등), 검광자(32)의 회전 각도(즉, 검광자(32)의 투과축의 방위), 편광자(26)의 회전 각도(즉, 편광자(26)의 투과축의 방위), 스테이지(5)의 회전 각도(즉, 웨이퍼(10)의 방위) 등의 조합을 1개의 장치 조건이라고 부른다. 장치 조건은 검사 조건이라고 부를 수도 있다. 그와 같이 편광의 상태의 변화에 근거한 검사를 행하는 경우, 그 장치 조건은 편광 조건이라고 부를 수도 있다. 그리고, 복수의 장치 조건이 상기의 기억부(85)에 기억된 검사 장치(1)의 레시피 정보에 포함되어 있다. 본 실시 형태에서는, 그 복수의 장치 조건으로부터 웨이퍼에 형성된 패턴의 노광 조건을 판정하는데 적합한 장치 조건을 선택한다. 또, 조명광 ILI의 파장 λ, 웨이퍼면에 대한 조명광 ILI의 입사각 θ1, 및 편광자(26)의 회전 각도가 검사 장치(1)의 장치 조건에 포함되는 조명 조건의 일례이고, 웨이퍼면으로부터의 사출광의 사출각(즉, 수광계(30)에 의한 수광각) 및 검광자(32)의 회전 각도가 검사 장치(1)의 장치 조건에 포함되는 검출부의 검출 조건의 일례이고, 스테이지(5)의 회전 각도, 및 스테이지(5)의 틸트각 φ2(즉, 웨이퍼면의 틸트각)가 검사 장치(1)의 장치 조건에 포함되는 스테이지의 자세 조건의 일례이다.

일례로서, 노광 장치(100)의 검사 대상의 노광 조건을 노광량 및 포커스 위치로 한다. 이 경우, 웨이퍼면에 직선 편광의 광속이 입사했을 때에, 그 웨이퍼면에 형성된 패턴의 노광시의 노광량이 적정량보다 낮은 노광량 D1(언더 도스)로부터 최적의 노광량 D5(베스트 도스 Dbe)를 거쳐, 적정량보다 높은 노광량 D8(오버 도스)로 변화하는 것에 의해 패턴의 피치와 선폭이 변화하면, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 정성적(定性的)으로는, 웨이퍼면으로부터의 반사광의 편광의 상태는 타원 편광의 장축의 방향(즉, 타원 편광의 장축의 기울기) 및 타원율(즉, 타원 편광의 단축의 길이와 장축의 길이의 비율)의 양쪽이 변화한다. 또한, 타원 편광의 장축의 방향은 스토크스 파라미터 S2에 대응하고, 타원율은 스토크스 파라미터 S1 및 S3에 대응하기 때문에, 노광량이 변화하면 반사광의 스토크스 파라미터 S1, S2, 및 S3이 변화한다.

한편, 웨이퍼면에 직선 편광의 광속이 입사했을 때에, 패턴의 노광시의 포커스 위치가 적정 위치의 범위보다 낮은 포커스 위치 F1(언더 포커스)로부터 최적의 포커스 위치 F4(베스트 포커스 Zbe)를 거쳐, 적정 위치의 범위보다 높은 포커스 위치 F8(오버 포커스)로 변화하는 것에 의해, 패턴의 단면 형상(즉, 도 2(a)에 있어서의 X-Z 단면의 형상)이 장방형(또는 정방형)과 사다리꼴의 사이에서 변화하면, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 정성적으로는, 그 웨이퍼면으로부터의 반사광의 편광의 상태는 타원 편광의 장축의 방향은 거의 동일하고, 거의 타원율만이 변화한다고 하는 경향이 있다. 이 때문에, 포커스 위치가 변화했을 때에는, 반사광의 스토크스 파라미터 S1 및 S3이 비교적 크게 변화하고, 스토크스 파라미터 S2는 별로 변화하지 않는다고 하는 경향이 있다. 이와 같이 노광 조건에 따라 변화하는 스토크스 파라미터가 상이한 것을 이용하여, 스토크스 파라미터의 계측값으로부터 개별 노광 조건의 평가가 가능하게 된다.

다음으로, 본 실시 형태에 있어서, 검사 장치(1)를 이용하여 웨이퍼면의 반복 패턴으로부터의 광을 검출하여, 그 패턴을 형성할 때에 사용한 노광 장치(100)의 노광 조건(여기서는 노광량 및 포커스 위치)을 판정하는 방법의 일례에 대하여 도 5의 플로차트를 참조하여 설명한다. 또한, 그 판정에 있어서 미리 장치 조건(검사 조건)을 구할 필요가 있기 때문에, 그 장치 조건을 구하는 방법(이하, 조건 내기라고 칭한다)의 일례에 대하여 도 4의 플로차트를 참조하여 설명한다. 이들 동작은 제어부(80)에 의해 제어된다.

우선, 조건 내기를 위해, 도 4의 스텝 102에 있어서, 도 1(c)에 나타내는 웨이퍼(10a)가 준비된다. 실제로는, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(10a)의 표면에는, 일례로서 스크라이브 라인 영역 SL(디바이스의 다이싱 공정에서 칩끼리를 분리할 때의 경계가 되는 영역)을 사이에 두고 N개(N은 예컨대 수 10~100 정도의 정수)의 샷 SAn(n=1~N)이 배열된다. 그리고, 레지스트를 도포한 웨이퍼(10a)를 도 1(a)의 노광 장치(100)에 반송하고, 노광 장치(100)에 의해, 웨이퍼(10a)의 예컨대 주사 노광시의 주사 방향(도 1(c)에 있어서 샷의 긴 방향이고, 바꿔 말하면 Y축을 따른 방향)으로 배열된 샷 사이에서는 노광량이 점차 변화하고, 주사 방향에 직교하는 비주사 방향(도 1(c)에 있어서 샷의 짧은 변 방향이고, 바꿔 말하면 X축을 따른 방향)으로 배열된 샷 사이에서는 포커스 위치가 점차 변화하도록, 노광 조건을 변화시키면서 각 샷 SAn에 동일한 실제로 제품이 되는 디바이스용 레티클(도시하지 않음)의 패턴을 노광한다. 그 후, 노광이 끝난 웨이퍼(10a)를 현상하는 것에 의해, 각 샷 SAn에 상이한 노광 조건의 아래에서 반복 패턴(12)이 형성된 웨이퍼(이하, 조건 할당 웨이퍼라고 칭한다)(10a)가 작성된다.

이하에서는, 포커스 위치로서, 최적의 포커스 위치 Zbe에 대한 디포커스량(여기서는 포커스 값이라고 부른다.)을 이용하는 것으로 한다. 포커스 위치에 관해서는, 일례로서 포커스 값이 20㎚씩 -60㎚~0㎚~+60㎚의 7단계로 설정된다. 후술하는 도 10(b) 등의 횡축의 포커스 값의 번호 1~7은, 그 7단계의 포커스 값(-60~+60㎚)에 대응하고 있다. 또한, 일례로서 최적의 포커스 위치 Zbe(포커스 값이 0)를 포함하는 적정한 포커스 값(예컨대 제조 후의 디바이스가 동작 불량을 일으키지 않는 포커스 값)의 범위를 적정 범위 50F로서 나타내고 있다. 또, 포커스 값을 예컨대 30㎚ 또는 50㎚씩 복수 단계로 설정하는 것도 가능하고, 포커스 값을 예컨대 25㎚씩 -200㎚~+200㎚의 17단계 등으로 설정하는 것도 가능하다.

그리고, 노광량은, 일례로서, 최적의 노광량 Dbe를 중심으로 하여 1.5mJ씩 9단계(10.0mJ, 11.5mJ, 13.0mJ, 14.5mJ, 16.0mJ, 17.5mJ, 19.0mJ, 20.5mJ, 22.0mJ)로 설정된다. 또, 설명의 편의상, 이하에서는 노광량을 7단계로 설정하는 것으로 하여, 후술하는 도 10(a) 등의 횡축의 노광량의 번호 1~7은, 그 7단계의 노광량에 대응하고 있다. 또한, 일례로서 최적의 노광량 Dbe를 포함하는 적정한 노광량(예컨대 제조 후의 디바이스가 동작 불량을 일으키지 않는 노광량)의 범위를 적정 범위 50D로서 나타내고 있다.

본 실시 형태의 조건 할당 웨이퍼(10a)는, 노광량과 포커스 위치를 매트릭스 형상으로 나누어 노광하고 현상한 이른바 FEM 웨이퍼(Focus Exposure Matrix 웨이퍼)이다. 또, 포커스 값의 단계의 수와 노광량의 단계의 수의 곱으로 얻어지는 노광 조건의 조합이 상이한 샷의 개수가, 조건 할당 웨이퍼(10a)의 전면의 샷의 수보다 많은 경우에는, 조건 할당 웨이퍼(10a)를 복수 매 작성하더라도 좋다.

반대로, 예컨대 샷 SAn의 비주사 방향의 배열의 수가 포커스 값의 변화의 단계의 수보다 큰 경우, 및/또는 주사 방향의 배열의 수가 노광량의 변화의 단계의 수보다 큰 경우에는, 포커스 값 및 노광량이 동일한 샷을 복수 개 형성하고, 포커스 값 및 노광량이 동일한 샷에 관하여 얻어지는 계측값을 평균화하더라도 좋다. 또한, 예컨대 웨이퍼의 중심부와 주변부의 레지스트의 도포 차이의 영향, 및 주사 노광시의 웨이퍼의 주사 방향(도 2(b)의 +Y 방향 또는 -Y 방향)이 서로 상이한 영향 등을 경감하기 위해, 포커스 값 및 노광량이 상이한 복수의 샷을 랜덤으로 배열하더라도 좋다.

조건 할당 웨이퍼(10a)를 작성하면, 조건 할당 웨이퍼(10a)를 검사 장치(1)의 스테이지(5)상에 반송한다. 그리고, 제어부(80)는 기억부(85)의 레시피 정보로부터 복수의 장치 조건을 읽어낸다. 복수의 장치 조건으로서는, 일례로서 조명광 ILI의 파장 λ가 상기의 λ1, λ2, λ3 중 어느 하나가 되고, 조명광 ILI의 입사각 θ1이 15°, 30°, 45°, 60° 중 어느 하나가 되고, 편광자(26)의 회전각이 크로스니콜 상태를 중심으로 하여 예컨대 5° 정도의 간격으로 복수의 각도로 설정되는 조건을 상정한다. 여기서는, 파장 λ가 λn(n=1~3), 입사각 θ1이 αm(m=1~4), 편광자(26)의 회전각이 βj(j=1~J, J는 2 이상의 정수)가 되는 장치 조건을 조건 ε(n-m-j)로 나타낼 수도 있다. 또, 입사각 θ1은, 실제로는 예컨대 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 45°, 50°, 55°, 60° 중 어느 하나가 되도록 5° 정도의 간격으로 설정하더라도 좋다.

그리고, 검사 장치(1)에 있어서, 조명광 ILI의 파장을 λ1로 설정하고(스텝 104), 입사각 θ1을 α1로 설정(아울러, 스테이지(5)의 틸트각을 설정하고, 수광계(30)의 수광각을 설정)하고(스텝 106), 편광자(26)의 회전각을 β1로 설정하고(스텝 108), 1/4 파장판(33)의 회전각을 초기값으로 설정한다(스텝 110). 그리고, 이 장치 조건의 아래에서, 조명광 ILI를 조건 할당 웨이퍼(10a)의 표면에 조사하고, 촬상 장치(35)가 조건 할당 웨이퍼(10a)의 상을 촬상하여 화상 신호를 화상 처리부(40)에 출력한다(스텝 112). 다음으로 1/4 파장판(33)을 전부의 각도로 설정했는지 여부를 판정하고(스텝 114), 전부의 각도로는 설정하고 있지 않은 경우에는, 1/4 파장판(33)을 예컨대 약 1.41°(즉, 1/4 파장판(33)의 회전 가능한 각도 범위 360°를 256 분할한 각도)만큼 회전하고(스텝 116), 스텝 112로 돌아와서 조건 할당 웨이퍼(10a)의 상을 촬상한다. 스텝 114에서 1/4 파장판(33)의 각도가 360° 회전될 때까지 스텝 112를 반복하는 것에 의해, 1/4 파장판(33)의 상이한 회전각에 대응하여 256매의 웨이퍼의 상이 촬상된다.

그 후, 동작은 스텝 114로부터 스텝 118로 이행하고, 화상 처리부(40)는 얻어진 256매(또는 적어도 4매)의 웨이퍼의 디지털 화상으로부터 상술한 회전 이상자법에 의해, 촬상 소자(35b)의 화소마다 스토크스 파라미터 S0~S3을 구한다(스텝 118). 이 스토크스 파라미터 S0~S3은 검사부(60)의 제 1 연산부(60a)에 출력되고, 제 1 연산부(60a)에서는 일례로서 그 스토크스 파라미터의 샷마다의 평균값(이하, 샷 평균값으로 칭한다)을 구하여 제 2 연산부(60b) 및 기억부(85)에 출력한다.

그 후, 편광자(26)의 회전각을 전부의 각도로 설정했는지 여부를 판정하고(스텝 120), 전부의 각도로 설정하고 있지 않은 경우에는, 편광자(26)를 예컨대 5°(또는 -5°) 회전하여 각도 β2로 설정하고(스텝 122), 스텝 110으로 돌아온다. 그리고, 회전 이상자법으로 웨이퍼면의 화상의 화소마다의 스토크스 파라미터의 산출 등(스텝 110~118)을 실행한다. 그 후, 편광자(26)의 회전각을 전부의 각도 βj(j=1~J)로 설정한 경우에는, 스텝 120으로부터 스텝 124로 이행하여, 조명광 ILI의 입사각 θ1을 전부의 각도로 설정했는지 여부를 판정하고, 전부의 각도로 설정하고 있지 않은 경우에는, 조명계(20) 및 스테이지(5)를 구동하여, 입사각 θ1을 α2로 설정하고(스텝 126), 스텝 108로 돌아온다. 그리고, 회전 이상자법으로 웨이퍼면의 화상의 화소마다의 스토크스 파라미터의 산출 등(스텝 108~120)을 실행한다. 그 후, 입사각 θ1을 전부의 각도 αm(m=1~4)으로 설정한 경우에는, 스텝 124로부터 스텝 128로 이행하여, 조명광 ILI의 파장 λ를 전부의 파장으로 설정했는지 여부를 판정하고, 전부의 파장으로 설정하고 있지 않은 경우에는, 조명 유닛(21)으로 파장 λ를 λ2로 변경하고(스텝 130), 스텝 106으로 돌아온다. 그리고, 회전 이상자법으로 웨이퍼면의 화상의 화소마다의 스토크스 파라미터의 산출 등(스텝 106~124)을 실행한다. 그 후, 파장 λ를 전부의 파장 λn(n=1~3)으로 설정한 경우에는, 스텝 128로부터 스텝 132로 이행한다.

일례로서, 입사각 θ1이 15°, 30°, 45°, 및 60°인 경우에, 웨이퍼의 화상의 화소마다 얻어진 스토크스 파라미터 S2를 신호 강도의 변화로 나타낸 상이 도 7(a)의 상 AS21, AS22, AS23, AS24이다. 이 예에서는 입사각 45°일 때(상 A23)에 스토크스 파라미터 S2의 신호 강도의 변화가 크게 되어 있다. 한편, 입사각 θ1이 15°, 30°, 45°, 및 60°인 경우에, 웨이퍼의 화상의 화소마다 얻어진 스토크스 파라미터 S3을 신호 강도의 변화로 나타낸 상이 도 7(b)의 상 AS31, AS32, AS33, AS34이다. 이 예에서는 입사각 15°일 때(상 AS31)에 스토크스 파라미터 S3의 신호 강도의 변화가 비교적 크게 되어 있다.

여기서, 상술한 전부의 장치 조건으로 계측한 스토크스 파라미터 S1~S3에 관하여, 노광량의 변화에 대한 스토크스 파라미터의 계측값의 변화의 비율의 절대값인 감도(이하, 도스 감도라고 칭한다) 및 포커스 위치의 변화에 대한 스토크스 파라미터의 계측값의 변화의 비율의 절대값인 감도(이하, 포커스 감도라고 칭한다)를 구했다. 이때, 파라미터 S1~S3마다 도스 감도가 최대가 되는 장치 조건이 서로 상이하고, 또한 파라미터 S1~S3마다 포커스 감도가 최대가 되는 장치 조건이 서로 상이한 것을 알았다.

일례로서, 도 8(a)는 입사각 θ1을 15°로부터 60°까지 5° 간격으로 변화시켜 얻어진 계측 결과로부터 구한 스토크스 파라미터 S1, S2, S3의 도스 감도를 나타내고, 도 8(a)는 입사각 θ1을 동일하게 변화시켜 얻어진 계측 결과로부터 구한 스토크스 파라미터 S1, S2, S3의 포커스 감도를 나타낸다. 도 8(a), (b)의 예에서는, 파라미터 S1, S2, S3의 도스 감도가 최대가 되는 입사각 θ1(입사 각도)은 각각 35°, 45°, 40°이고, 파라미터 S1, S2, S3의 포커스 감도가 최대가 되는 입사각 θ1은 각각 15°, 25°, 15°이다.

또한, 다른 예로서, 수광계(30)의 편광자(26)의 회전각을 0°로부터 90°까지 10° 간격으로 변화시켜 회전 위상자법에 의해 얻어진 계측 결과로부터 구한 스토크스 파라미터 S1의 도스 감도 및 포커스 감도를 도 9(a)에 나타낸다. 또한, 동일한 조건으로 구한 스토크스 파라미터 S2 및 S3의 도스 감도 및 포커스 감도를 각각 도 9(b) 및 (c)에 나타낸다. 도 9(a)의 예에서는, 파라미터 S1의 도스 감도 및 포커스 감도가 최대가 될 때의 편광 각도는 각각 10° 및 0°이다. 또한, 도 9(b)의 예에서는, 파라미터 S2의 도스 감도 및 포커스 감도가 최대가 될 때의 각도는 각각 60° 및 90°이고, 도 9(c)의 예에서는, 파라미터 S3의 도스 감도 및 포커스 감도가 최대가 될 때의 각도는 각각 0° 및 80°이다. 이와 같이, 파라미터 S1~S3 사이에서, 도스 감도가 최대가 되는 장치 조건이 서로 상이하고, 포커스 감도가 최대가 되는 장치 조건도 서로 상이하다.

상술한 도 8, 및 도 9와 같이, 노광량이 변화하면 반사광의 스토크스 파라미터 S1, S2, 및 S3이 변화하고, 포커스 위치가 변화했을 때에는, 반사광의 스토크스 파라미터 S1 및 S3이 비교적 크게 변화하고, 스토크스 파라미터 S2는 별로 변화하지 않는다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 일례로서, 스토크스 파라미터 S2 및/또는 S3을 이용하여 노광량을 판정하고, 스토크스 파라미터 S3을 이용하여 포커스 위치를 판정하는 것으로 한다.

그래서, 상기의 전부의 장치 조건으로 계측한 스토크스 파라미터의 샷 평균값을 이용하여, 제 2 연산부(60b)에서는, 스토크스 파라미터 S2, S3의 도스 감도가 높고, 스토크스 파라미터 S2, S3에 관한 포커스 감도가 낮은 장치 조건(이하, 제 1 장치 조건이라고 부른다)을 결정한다(스텝 132). 그리고, 이 제 1 장치 조건 및 이 장치 조건으로 얻어진, 각 노광량에 대응하는 스토크스 파라미터 S2 및 S3의 값을 테이블(이하, 템플릿이라고 칭한다)로 하여 기억부(85)에 기억한다.

또한, 제 2 연산부(60b)에서는, 스토크스 파라미터 S3의 포커스 감도가 높고, 스토크스 파라미터 S3의 도스 감도가 낮은 장치 조건(이하, 제 2 장치 조건이라고 칭한다)을 결정한다. 그리고, 이 제 2 장치 조건 및 이 장치 조건으로 얻어진, 각 포커스 값에 대응하는 스토크스 파라미터 S3의 값을 테이블(이하, 템플릿이라고 칭한다)로 하여 기억부(85)에 기억한다(스텝 134).

구체적으로, 예컨대 어느 장치 조건 A, B, C의 아래에서 계측된, 노광량의 변화에 대한 스토크스 파라미터 S2의 샷 평균값이 각각, 도 10(a)의 곡선 BS21, BS22, BS23이고, 장치 조건 A, B, C의 아래에서 계측된 포커스 값의 변화에 대한 스토크스 파라미터 S2의 샷 평균값이 각각, 도 10(b)의 곡선 CS21, CS22, CS23이라고 한다. 또한, 어느 장치 조건 A, B, C의 아래에서 계측된, 노광량의 변화에 대한 스토크스 파라미터 S3의 샷 평균값이 각각, 도 10(c)의 곡선 BS31, BS32, BS33이고, 장치 조건 A, B, C의 아래에서 계측된, 포커스 값의 변화에 대한 스토크스 파라미터 S3의 샷 평균값이 각각, 도 10(d)의 곡선 CS31, CS32, CS33이라고 한다. 또, 스토크스 파라미터 S2, S3은 규격화된 값이고, 곡선 BS21 등은 설명의 편의상 나타나 있는 데이터이다.

이때, 스토크스 파라미터 S2의 도스 감도가 높고, 포커스 감도가 낮은 제 1 장치 조건은, 도 10(a)의 곡선 BS21 및 도 10(b)의 곡선 CS21에 대응하는 장치 조건 A이다. 또한, 스토크스 파라미터 S3의 도스 감도가 높고, 포커스 감도가 낮은 제 1 장치 조건은, 도 10(c)의 곡선 BS32 및 도 10(d)의 곡선 CS32에 대응하는 장치 조건 B이다. 또한, 스토크스 파라미터 S3의 포커스 감도가 높고, 도스 감도가 낮은 제 2 장치 조건은, 도 10(d)의 곡선 CS31 및 도 10(c)의 곡선 BS31에 대응하는 장치 조건 A이다.

따라서, 제 1 장치 조건(여기서는 장치 조건 A)으로 얻어진 각 노광량에 대응하는 스토크스 파라미터 S2의 값을 테이블화한 데이터가, 템플릿 TD1로서 기억부(85)에 기억된다. 동일하게, 제 1 장치 조건(여기서는 장치 조건 B)으로 얻어진 각 노광량에 대응하는 스토크스 파라미터 S3의 값을 테이블화한 데이터가, 템플릿 TD2로서 기억부(85)에 기억된다. 또한, 제 2 장치 조건(여기서는 장치 조건 A)으로 얻어진 각 포커스 값에 대응하는 스토크스 파라미터 S3의 값을 테이블화한 데이터가, 템플릿 TF1로서 기억부(85)에 기억된다. 또, 도 11(a) 및 (b)에는 노광량 및 포커스 값의 적정 범위 50D, 50F(양품의 범위)가 나타나 있다. 이와 같이 본 실시 형태에서는, 장치 조건으로서, 제 1 장치 조건(장치 조건 A, B), 및 이 제 1 장치 조건과는 상이한 제 2 장치 조건(장치 조건 B)이 포함되어 있다. 또한, 그 제 1 장치 조건은 제 1 검사 조건, 그 제 2 장치 조건은 제 2 검사 조건으로 간주할 수도 있다.

이상의 동작에 의해, 웨이퍼의 노광 조건을 판정하는 경우에 사용하는 제 1 및 제 2 장치 조건을 구하는 조건 내기가 종료한 것이 된다.

다음으로, 실제의 디바이스 제조 공정에 있어서 노광 장치(100)에 의한 노광에 의해 반복 패턴이 형성된 웨이퍼에 대하여, 검사 장치(1)에 의해 상기의 조건 내기로 구해진 2개의 장치 조건을 이용하여 웨이퍼면으로부터의 반사광의 스토크스 파라미터를 계측하는 것에 의해, 노광 장치(100)의 노광 조건 중의 노광량 및 포커스 위치를 이하와 같이 판정한다. 이 도 5의 플로차트에 나타내는 검사 동작은 도스 및 포커스 모니터라고 부를 수도 있다. 우선, 도 6(a)와 동일한 샷 배열을 갖고, 레지스트를 도포한 실제의 제품(예컨대, 반도체 디바이스)이 되는 웨이퍼(10)를 노광 장치(100)에 반송하고, 노광 장치(100)에 의해, 웨이퍼(10)의 각 샷 SAn(n=1~N)에 실제의 제품용 레티클(도시하지 않음)의 패턴을 노광하고, 노광 후의 웨이퍼(10)를 현상한다. 이때의 노광 조건은, 전부의 샷에 있어서, 노광량에 관해서는 그 레티클에 따라 정해져 있는 적정한 노광량이고, 포커스 위치에 관해서는 적정한 포커스 위치이다.

그렇지만, 실제로는 노광 장치(100)에 있어서의 예컨대 주사 노광시의 슬릿 형상의 조명 영역 내의 예컨대 비주사 방향에 있어서의 약간의 조도 차이 및 스테이지의 진동(외란에 의한 진동을 포함한다) 등의 영향에 의해, 웨이퍼(10)의 샷 SAn마다(샷 SAn마다의 반복 패턴마다) 노광량 및 포커스 위치의 격차 등이 생기는 것이나, 또한 각 샷 SAn 내의 복수의 설정 영역(16)마다 노광량 및 포커스 위치의 격차 등이 생기는 일이 있고, 의도하지 않는 노광량의 변화(예컨대, 적정한 노광량으로부터의 변화)나 의도하지 않는 포커스 위치의 변화(예컨대, 적정한 포커스 값으로부터의 변화)가 일어날 가능성이 있기 때문에, 그 노광량 및 포커스 위치의 평가를 개별적으로 행한다.

그리고, 도 5의 스텝 150에 있어서, 노광 및 현상 후의 웨이퍼(10)는, 도시하지 않는 얼라인먼트 기구를 통해서 도 1(a)의 검사 장치(1)의 스테이지(5)상에 로드된다. 그리고, 제어부(80)는 기억부(85)의 레시피 정보로부터 상기의 조건 내기로 결정된 제 1 및 제 2 장치 조건을 읽어낸다. 그리고, 장치 조건을 스토크스 파라미터 S2, S3의 도스 감도가 높은 제 1 장치 조건(여기서는 그 중 스토크스 파라미터 S2용 장치 조건 A)으로 설정하고(스텝 152), 1/4 파장판(33)의 회전각을 초기값으로 설정한다(스텝 110A). 그리고, 조명광 ILI를 웨이퍼면에 조사하고, 촬상 장치(35)가 웨이퍼면의 화상 신호를 화상 처리부(40)에 출력한다(스텝 112A). 다음으로 1/4 파장판(33)을 전부의 각도로 설정했는지 여부를 판정하고(스텝 114A), 전부의 각도로는 설정하고 있지 않은 경우에는 1/4 파장판(33)을 예컨대 약 1.41°(회전 각도 범위 360°를 256 분할한 각도)만큼 회전하고(스텝 116A), 스텝 112A로 이행하여 웨이퍼(10)의 상을 촬상한다. 스텝 114A에서 1/4 파장판(33)의 각도가 360° 회전될 때까지 스텝 112A를 반복하는 것에 의해, 1/4 파장판(33)의 상이한 회전각에 대응하여 256매의 웨이퍼면의 상이 촬상된다.

그 후, 동작은 스텝 118A로 이행하고, 화상 처리부(40)는 얻어진 256매의 웨이퍼의 디지털 화상으로부터 상술한 회전 이상자법에 의해, 촬상 장치(35)의 화소마다 스토크스 파라미터 S2, S3을 구한다. 이 스토크스 파라미터는 검사부(60)의 제 1 연산부(60a)에 출력되고, 제 1 연산부(60a)에서는 일례로서 그 스토크스 파라미터의 샷 평균값을 구하여 제 3 연산부(60c) 및 기억부(85)에 출력한다. 그리고, 전부의 장치 조건으로 판정했는지 여부를 판정하고(스텝 154), 전부의 판정용 장치 조건으로 설정하고 있지 않은 경우에는, 스텝 156에서 다른 장치 조건으로 설정하고 나서 스텝 110A로 이행한다.

또, 본 실시 형태에서는, 스토크스 파라미터 S3에 대한 제 1 장치 조건은 장치 조건 B이기 때문에, 여기서는 장치 조건 B가 설정된다. 그 후, 스텝 110A~118A가 반복되고, 장치 조건 B의 아래에서 화소마다 스토크스 파라미터(여기서는 S3)가 구하여져 기억된다. 또한, 스토크스 파라미터 S3의 포커스 감도가 높은 제 2 장치 조건은, 여기서는 장치 조건 A와 동일하기 때문에, 장치 조건 A가 설정되었을 때에 구해진 스토크스 파라미터 S3을 제 2 장치 조건으로 구한 스토크스 파라미터로서 사용한다. 또, 통상은, 제 2 장치 조건으로서, 다른 장치 조건을 설정한 상태에서, 스텝 110A~118A가 실행된다. 그리고, 스텝 154에서 제 1 및 제 2 장치 조건에서의 판정이 종료되었을 때에 동작은 스텝 158로 이행한다.

그리고, 스텝 158에 있어서, 검사부(60)의 제 3 연산부(60c)는, 제 1 장치 조건으로 구한 화소마다의 스토크스 파라미터 S2, S3의 값(S2x, S3x로 한다)을, 상술한 스텝 132에서 기억한 템플릿 TD1, TD2에 대조하여 노광량 Dx1, Dx2를 구한다. 또, 실제로는 노광량 Dx1, Dx2는 거의 동일한 값이 된다. 또한, 일례로서, 그 노광량 Dx1, Dx2의 평균값을 노광량의 계측값 Dx로 하더라도 좋다. 이 계측값 Dx의 최적의 노광량 Dbe로부터의 차분(오차)의 분포가 제어부(80)에 공급되고, 표시 장치(도시하지 않음)에 더 표시된다.

또한, 스텝 160에 있어서, 제 3 연산부(60c)는, 제 2 장치 조건으로 구한 화소마다의 스토크스 파라미터 S3의 값(S3y로 한다)을, 스텝 134에서 기억한 템플릿 TF1에 대조하여 포커스 값 Fy를 구한다. 이 계측값 Fy의 최적의 포커스 위치 Zbe로부터의 차분(오차)의 분포가 제어부(80)에 공급되고, 표시 장치(도시하지 않음)에 더 표시된다.

그 후, 제어부(80)의 제어 아래에서 신호 출력부(90)로부터 노광 장치(100)의 제어부(도시하지 않음)에, 웨이퍼(10)의 전면의 노광량의 오차 분포(노광량 차이) 및 포커스 위치의 오차 분포(디포커스량의 분포)의 정보가 제공된다(스텝 162). 이것에 따라 노광 장치(100)의 제어부(도시하지 않음)에서는, 예컨대 그 도스 차이 및/또는 디포커스량의 분포가 각각 소정의 허용 범위를 넘고 있는 경우에, 노광량 및/또는 포커스 위치의 노광 조건을 보정하기 위해, 예컨대 주사 노광시의 조명 영역의 주사 방향의 폭의 분포의 보정 등을 행한다. 이것에 의해, 그 후의 노광시에 노광량 분포의 오차 및 디포커스량이 저감된다. 그 후, 스텝 164에서 노광 장치(100)에 있어서, 보정된 노광 조건의 아래에서 웨이퍼를 노광한다.

본 실시 형태에 의하면, 실제로 제품이 되는 디바이스용 패턴이 형성된 웨이퍼(10)를 이용하여 2개의 장치 조건의 아래에서 스토크스 파라미터를 이용한 판정을 행하는 것에 의해, 그 패턴의 형성시에 사용된 노광 장치(100)의 노광 조건 중의 노광량 및 포커스 위치를 서로의 영향을 제거하여 고정밀도로 추정 또는 판정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 검사 장치(1) 및 검사 방법은, 노광량 및 포커스 위치를 포함하는 복수의 노광 조건의 아래에서의 노광에 의해 웨이퍼(10)에 마련된 요철의 반복 패턴(12)의 노광 조건을 판정하는 장치 및 방법이다. 그리고, 검사 장치(1)는, 패턴(12)이 표면에 형성된 웨이퍼(10)를 유지 가능한 스테이지(5)와, 웨이퍼(10)의 표면을 직선 편광의 조명광 ILI(편광광)로 조명하는 조명계(20)와, 웨이퍼(10)의 표면으로부터 사출한 광을 수광하고, 그 광의 스토크스 파라미터 S1~S3(편광의 상태를 규정하는 조건)을 검출하는 촬상 장치(35) 및 화상 처리부(40)와, 검사 대상의 웨이퍼(10)의 표면에 형성된 검사 대상의 패턴(12)의 노광 조건을 판정하기 위한 검사 장치(1)의 장치 조건을, 기지의 노광 조건으로 패턴(12)이 형성된 조건 할당 웨이퍼(10a)로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여 구하는 연산부(50)를 구비하고, 연산부(50)에 의해서 구해진 장치 조건으로 웨이퍼(10)의 표면으로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여, 패턴(12)의 노광 조건을 판정하고 있다.

또한, 본 실시 형태의 검사 방법은, 패턴(12)이 표면에 형성된 웨이퍼(10)의 표면을 편광광으로 조명하고, 웨이퍼(10)의 표면으로부터 사출한 광을 수광하는 스텝 112, 112A와, 이 광의 스토크스 파라미터를 검출하는 스텝 118, 118A와, 검사 대상의 웨이퍼(10)의 표면에 형성된 검사 대상의 패턴(12)의 노광 조건을 판정하기 위한 장치 조건(검사 조건)을, 기지의 노광 조건으로 패턴(12)이 형성된 조건 할당 웨이퍼(10a)로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여 구하는 스텝 132, 134와, 구해진 그 장치 조건으로 웨이퍼(10)의 표면으로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여, 패턴(12)의 노광 조건을 판정하는 스텝 158, 160을 포함하고 있다.

이 실시 형태에 의하면, 복수의 가공 조건으로서의 복수의 노광 조건의 아래에서의 노광에 의해 마련된 요철의 반복 패턴(12)을 갖는 웨이퍼(10)를 이용하여, 그 복수의 노광 조건 중 노광량 및 포커스 위치를 각각 다른 노광 조건의 영향을 억제한 상태에서 고정밀도로 추정 또는 판정할 수 있다. 또한, 별도 평가용 패턴을 사용할 필요가 없고, 실제로 제품이 되는 디바이스용 패턴이 형성된 웨이퍼로부터의 광을 검출하는 것에 의해 노광 조건을 판정할 수 있기 때문에, 실제로 노광하는 패턴에 관한 노광 조건을 효율적으로, 또한 고정밀도로 판정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 노광 조건의 검사시에 사용하는 제 1 및 제 2 장치 조건은, 기지의 제 1 및 제 2 노광 조건(노광량 및 포커스 위치)을 조합한 노광 조건으로 패턴이 형성된 조건 할당 웨이퍼(10a)로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터 S2, S3의 변화가, 각각 제 1 및 제 2 노광 조건의 변화(감도)에 대하여 다른 쪽의 노광 조건이 변화한 경우보다 커지는 조건이다. 따라서, 제 1 및 제 2 노광 조건을 다른 노광 조건의 영향을 보다 억제하여 판정할 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 노광 시스템은, 웨이퍼의 표면에 패턴을 노광하는 투영 광학계를 갖는 노광 장치(100)(노광부)와, 본 실시 형태의 검사 장치(1)를 구비하고, 검사 장치(1)의 연산부(50)에 의해 판정되는 제 1 및 제 2 노광 조건에 따라 노광 장치(100)에 있어서의 노광 조건을 보정하고 있다.

또한, 본 실시 형태의 노광 방법은, 본 실시 형태의 검사 방법을 이용하여 웨이퍼의 제 1 및 제 2 노광 조건을 판정하고(스텝 150~160), 그 검사 방법에 의해 추정되는 제 1 및 제 2 노광 조건에 따라 웨이퍼의 노광시의 노광 조건을 보정하고 있다(스텝 162).

이와 같이, 검사 장치(1) 또는 이것을 이용하는 검사 방법에 의해 추정되는 제 1 및 제 2 노광 조건에 따라 노광 장치(100)에 의한 노광 조건을 보정하는 것에 의해, 실제로 디바이스 제조를 위해 사용되는 웨이퍼를 이용하여, 효율적으로, 또한 고정밀도로 노광 장치(100)에 있어서의 노광 조건을 목표로 하는 상태로 설정할 수 있다.

또한, 상기의 실시 형태에서는, 노광량 및 포커스 위치에 대응하여 제 1 및 제 2 장치 조건을 구하고 있지만, 예컨대 언더 도스 및 오버 도스에 관하여 독립적으로 감도가 높은 장치 조건을 구하고, 언더 포커스 및 오버 포커스에 관하여 독립적으로 감도가 높은 장치 조건을 구하더라도 좋다.

또, 본 실시 형태에 있어서, 광원부(22)로부터의 광을 편광자(26)로 직선 편광으로 변환한 직선 편광광을 웨이퍼에 조명하고 있지만 웨이퍼를 조명하는 광은 직선 편광광이 아니더라도 좋다(도 1(a) 참조). 예컨대, 웨이퍼를 원 편광으로 조명하더라도 좋다. 이 경우, 예컨대, 편광자(26)에 더하여 1/2 파장판을 마련하는 것에 의해, 광원부(22)로부터의 광을 편광자(26)와 1/2 파장판으로 원 편광광으로 변환하여 웨이퍼에 조명한다. 또한, 웨이퍼를 원 편광 이외의 타원 편광으로 조명하더라도 좋다. 광원부(22)로부터의 광을 직선 편광이나 타원 편광(원 편광을 포함하는 타원 편광)으로 변환하는 구성은, 상기 이외에도 공지의 구성을 적용할 수 있다. 또한, 광원부(22)로서, 메탈 핼라이드 램프나 수은 램프 등의 비편광광을 사출하는 광원 이외에도, 직선 편광광이나 타원 편광광을 사출하는 광원을 이용할 수도 있다. 이 경우, 편광자(26)를 생략할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서, 1/4 파장판(33)은, 수광계(30)의 수광측 오목 거울(31)에서 반사된 광의 광로상에 배치되어 있지만, 이 배치로 한정되지 않는다. 예컨대, 1/4 파장판(33)은 조명계(20)에 배치시키더라도 좋다. 구체적으로는, 조명계(20)에 있어서, 도광 파이버(24)로부터의 광이 편광자(26)를 통과한 광의 광로상에 배치되더라도 좋다. 이 경우, 편광자(26)와 조명측 오목 거울(25)의 사이의 광로상에 배치된다.

또, 본 실시 형태에 있어서, 수광계(30)로 수광한 웨이퍼(10)의 표면으로부터의 정반사광에 의해 산출한 스토크스 파라미터에 근거하여, 노광 장치(100)의 노광 조건을 평가했지만, 정반사광이 아니더라도 좋다. 예컨대, 웨이퍼(10)의 표면으로부터의 회절광을 수광계(30)로 수광하고, 산출한 스토크스 파라미터에 근거하여, 노광 조건을 평가하더라도 좋다. 이 경우, 기지의 회절 조건에 근거하여, 수광계(30)가 웨이퍼(10)의 표면으로부터의 회절광을 수광하도록, 제어부(80)는 수광계(30)를 제어한다.

또, 본 실시 형태에 있어서의 복수의 장치 조건은, 조명광 ILI의 파장 λ, 조명광 ILI의 입사각 θ1(반사광의 사출각 θ2), 및 편광자(26)의 회전 각도를 포함하는 조건으로 했지만, 파장 λ, 입사각 θ1, 및 편광자(26)의 회전 각도의 적어도 하나를 사용하더라도 좋다. 또한, 이들 조건으로 한정되지 않는다. 장치 조건은, 검사 장치(1)에 있어서 조정 가능한 다른 임의의 조건으로 할 수도 있다. 예컨대, 검광자(32)의 회전 각도(투과축의 방위)나 스테이지(5)의 회전 각도(웨이퍼(10)의 방위) 등을 장치 조건으로 하더라도 좋다.

또, 본 실시 형태에 있어서, 신호 출력부(90)는, 얻어진 노광 조건의 판정 결과를 노광 장치(100)에 출력하지 않더라도 좋다. 예컨대, 신호 출력부(90)는, 복수의 노광 장치 등의 동작을 통괄적으로 제어하는 호스트 컴퓨터(도시하지 않음)에 노광 조건의 판정 결과를 출력하더라도 좋다.

이 경우, 도 5의 스텝 162에 있어서, 웨이퍼(10)의 전면의 노광량의 오차 분포(노광량 차이) 및 포커스 위치의 오차 분포(디포커스량의 분포)의 정보는, 신호 출력부(90)로부터 호스트 컴퓨터(도시하지 않음)에 제공되더라도 좋다. 그리고, 호스트 컴퓨터(도시하지 않음)는 제공된 정보에 근거하여, 노광 장치(100) 또는 노광 장치(100)를 포함하는 복수의 노광 장치에 노광 조건(노광량과 포커스 위치 중 적어도 한쪽)을 보정하기 위한 지령을 내려도 좋다. 또한, 예컨대, 신호 출력부(90)는, 얻어진 노광 조건의 판정 결과에 근거하여, 노광 조건이 적정하지 않은 취지의 경고를 노광 장치(100)나 호스트 컴퓨터에 제공하더라도 좋다.

또, 본 실시 형태에서는, 회전 이상자법에 의해, 1/4 파장판(33)을 약 1.41°(1/4 파장판(33)의 회전 가능한 각도 범위 360°를 256 분할한 각도)씩 회전시켜, 256매의 웨이퍼(10)의 상을 촬상하여 스토크스 파라미터를 구했지만, 1/4 파장판(33)의 각도를 256개의 상이한 각도로 설정하여 256매의 웨이퍼(10)의 상을 촬상하지 않더라도 좋다. 스토크스 파라미터에 관한 미지수는 4개(S0~S3)이기 때문에, 1/4 파장판(33)의 각도를 4개의 상이한 각도로 설정하고, 최저, 4매의 웨이퍼(10d)의 상을 촬상할 뿐이더라도 좋다.

또, 본 실시 형태에 있어서, 스토크스 파라미터 S0~S3은, 검사부(60)의 제 1 연산부(60a)에 출력되고, 제 1 연산부(60a)에서는 그 스토크스 파라미터 S0~S3의 샷마다의 평균값(샷 평균값)이 구해지지만, 샷마다의 평균값이 아니더라도 좋다. 예컨대, 조건 할당 웨이퍼(10a)의 스크라이브 라인 영역 SL을 제외한 전부의 샷 SAn(도 6(b) 참조) 내에 대응하는 화소의 스토크스 파라미터를 산출하고, 산출 결과를 평균화하더라도 좋다. 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 샷 내의 설정 영역(16)마다 스토크스 파라미터의 평균값을 구하더라도 좋다. 이와 같이 샷 평균값을 산출하는 것은, 노광 장치(100)의 투영 광학계의 수차의 영향 등을 억제하기 위해서이다. 또, 그 수차의 영향 등을 더 억제하기 위해, 예컨대 도 6(b)의 샷 SAn의 중앙부의 부분 영역 CAn 내에 대응하는 화소의 스토크스 파라미터를 평균화한 값을 산출하더라도 좋다. 또한, 복수의 샷에 대응하는 화소마다의 평균값을 산출하더라도 좋다.

단, 미리 투영 광학계의 수차의 영향(디지털 화상에 주는 오차 분포)을 구해 두고, 디지털 화상의 단계에서 그 수차의 영향을 보정하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 샷 평균값 대신에, 샷 SAn 내의 I개(I는 예컨대 수 10의 정수)의 장방형 등의 설정 영역(16)(도 6(c) 참조)마다 평균값을 산출하고, 예컨대 샷 SAn 내에서 동일한 위치에 있는 설정 영역(16)의 평균값을 이용하여 이 이후의 처리를 행하도록 하더라도 좋다. 설정 영역(16)의 배열은, 예컨대 주사 방향으로 6행이고 비주사 방향으로 5열이지만, 그 크기 및 배열은 임의이다.

또, 본 실시 형태의 조건 내기에 있어서, 스토크스 파라미터 S2의 도스 감도가 높고, 포커스 감도가 낮은 장치 조건(장치 조건 A)과, 스토크스 파라미터 S3의 도스 감도가 높고, 포커스 감도가 낮은 장치 조건(장치 조건 B)을 결정(제 1 장치 조건의 결정)했지만, 이 방법으로 한정되지 않더라도 좋다. 예컨대, 대상의 스토크스 파라미터의 도스 감도와 포커스 감도의 차가 보다 커지도록, 스토크스 파라미터 S2와 S3을 소망하는 연산식으로 연산하더라도 좋다(제 2 장치 조건에 대해서도 동일하게 연산식으로 연산하더라도 좋다). 스토크스 파라미터 S2와 S3의 연산식은 여러 가지의 연산식을 이용할 수 있고, 예컨대, 「S2+S3」(합)이나 「S2²+S3²」(제곱합) 등의 연산식으로 하더라도 좋다. 상기와 같이 소망하는 연산식을 사용하여 구한 검사 장치(1)의 장치 조건으로 노광 조건의 평가를 행하는 것에 의해, 스토크스 파라미터 S2, S3에 대하여 개별적으로 2개의 장치 조건을 구하는 방법에 비하여, 보다 고정밀도로 노광 조건을 평가하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 실시 형태의 조건 내기에 있어서, 노광 장치(100)에 의해 반복 패턴이 형성된 조건 할당 웨이퍼(10a)를 이용하여 구한 템플릿 TD1, TD2, 및 TF1을 사용하여, 조건 내기에서 이용한 노광 장치(100)의 노광 조건을 구했지만, 템플릿 TD1, TD2, 및 TF1을 이용하여, 노광 장치(100)와는 상이한 호기(號機)의 노광 조건(노광량 및 포커스 위치)을 구하더라도 좋다.

또, 본 실시 형태의 조건 내기에 있어서, 스토크스 파라미터 S0~S3을 산출했지만, 스토크스 파라미터 S0은 광속의 전체 강도를 나타내고 있기 때문에, 노광 조건을 판정하기 위해서는, 스토크스 파라미터 S1~S3만을 구하더라도 좋다. 또한, 스토크스 파라미터를 촬상 소자(35b)의 화소마다 구했지만 복수 화소마다 구하더라도 좋다. 예컨대, 스토크스 파라미터를 2×2화소마다 구하더라도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 노광량이 변화하면 반사광의 스토크스 파라미터 S1, S2, 및 S3이 변화하고, 포커스 위치가 변화했을 때에는, 반사광의 스토크스 파라미터 S1 및 S3이 비교적 크게 변화하고, 스토크스 파라미터 S2는 별로 변화하지 않는다(도 3(a) 및 (b)를 참조). 이 때문에, 스토크스 파라미터 S2, S3만으로부터 노광량 및 포커스 위치의 조건을 서로 독립적으로 판정하는 것이 가능한 것으로부터, 스토크스 파라미터 S2, S3을 구하는 것만으로도 좋다.

또, 본 실시 형태의 조건 내기에 있어서, 조건 할당 웨이퍼(10a)로서, FEM 웨이퍼를 이용했지만, FEM 웨이퍼에 더하여 웨이퍼상에 형성된 샷이 모두 적정한 노광 조건으로 형성된 웨이퍼(이하, 양품 웨이퍼라고 칭한다)를 이용하더라도 좋다. 이 경우, 우선, 도 4의 스텝 118에서 양품 웨이퍼의 스토크스 파라미터의 샷 평균값을 산출한다. 다음으로, FEM 웨이퍼상의 샷과 양품 웨이퍼상의 샷으로, 웨이퍼상에 있어서의 위치가 서로 동일한 샷끼리의 샷 평균값의 차분을 산출한다. 그리고, 산출한 차분값(다시 말해, 적정값으로부터의 노광 조건의 변화에 따른 스토크스 파라미터의 변화량)에 근거하여, 도스 감도가 높고, 포커스 감도가 낮은 제 1 장치 조건과 포커스 감도가 높고, 도스 감도가 낮은 제 2 장치 조건을 결정한다. 또, 샷 평균값의 차분이 아니더라도 좋고, 비율 등을 산출하더라도 좋다.

또, 본 실시 형태에 있어서, 실제로 제품이 되는 디바이스용 패턴의 노광 조건을 구하기 위해, 노광량의 평가에서는 스토크스 파라미터 S2, 및 S3, 포커스 위치의 평가에서는 스토크스 파라미터 S3을 각각 이용하고 있지만, 이용하는 스토크스 파라미터의 종류는 이것으로 한정되지 않더라도 좋다. 예컨대, 노광량의 평가에서는 스토크스 파라미터 S1, 및 S2, 포커스 위치의 평가에서는 스토크스 파라미터 S1, 및 S3을 각각 이용하더라도 좋다. 또한, 노광량의 평가에서는, 스토크스 파라미터 S1은, 노광량 및 포커스 위치의 양쪽의 변화에 대응하여 변화하기 때문에, 노광량의 판정을 스토크스 파라미터 S1(또는 S1, S2, S3으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터)을 이용하여 행하고, 포커스 위치의 판정을 스토크스 파라미터 S1(또는 S1, S3으로부터 선택된 적어도 하나의 파라미터)을 이용하여 행하도록 하더라도 좋다. 또한, 노광량, 및 포커스 위치의 각각의 변화에 대한 웨이퍼면으로부터의 타원 편광광의 변화가 도 3에 나타내는 바와 같은 변화로는 되지 않는 경우는, 노광량의 변화에 대한 스토크스 파라미터의 변화, 및 포커스 위치의 변화에 대한 스토크스 파라미터의 변화에 근거하여 제 1 장치 조건, 및 제 2 장치 조건이 구해지도록 적절히, 스토크스 파라미터의 종류를 선택하면 된다.

또, 본 실시 형태에서는, 스텝 132, 및 스텝 134에서 기억부(85)에 기억되는 템플릿은, 임의의 각 노광 조건에 대응하는 임의의 스토크스 파라미터의 값을 테이블로 한 것으로 했지만, 템플릿은 테이블로 한정되는 일은 없고, 예컨대, 임의의 노광 조건에 대한 임의의 스토크스 파라미터의 값을 임의의 함수로 수학적으로 피팅하여 얻어진 곡선이나 근사식으로 하더라도 좋다. 예컨대, 도 11(a) 및 (b)에 있어서, 제 1 장치 조건(여기서는 장치 조건 A 및 B)으로 얻어진 노광량에 대한 스토크스 파라미터 S2, S3의 변화를 나타내는 곡선 BS21, BS32를 템플릿 TD1, TD2로 하더라도 좋고, 곡선 BS21, BS32의 각각의 근사식을 템플릿 TD1, TD2로 하더라도 좋다. 동일하게 제 2 장치 조건(여기서는 장치 조건 A)으로 얻어진 곡선 CS32를 템플릿 TF1로 하더라도 좋고, 곡선 CS32의 근사식을 템플릿 TF1로 하더라도 좋다.

또한, 도 12에 나타내는 바와 같이, 스토크스 파라미터 S2, S3의 이차원적인 분포 중에서, 적정 범위 EG, 적정 범위를 상회하는 노광량의 범위 EB1, 및 적정 범위를 하회하는 노광량의 범위 EB2를 설정하고, 이 이차원적인 분포를 양부 판정을 위한 템플릿으로 하더라도 좋다. 이 경우, 파라미터 S2, S3의 값을 (S2, S3)으로 나타내고, 양품 범위 EG를 근사적으로 다음과 같은 중심 좌표가 (sa, sb)이고 반경이 sr인 원의 내부로 하더라도 좋다. 계측되는 파라미터의 값 (S2, S3)을 이하의 수식(수학식 5)의 좌변의 연산식에 대입하여 얻어지는 값이 이하의 수식(수학식 5)을 만족시킬 때에, 그 계측값은 양품을 나타내고 있게 된다.

[수학식 5]

(S2-sa)²+(S3-sb)²≤sr²

이 경우, 도 12의 이차원의 템플릿을 이용하여, 스토크스 파라미터 S2, S3의 값 (S2x, S3x)로부터 해당 화소의 노광량이 적정 범위, 적정 범위를 상회하는 노광량의 범위, 또는 적정 범위를 하회하는 노광량의 범위인지를 판정하고, 이 판정 결과의 정보를 제어부(80)에 공급하더라도 좋다.

또, 본 실시 형태의 스텝 158 및 스텝 160에서는, 계측값 Dx의 적정한 노광량 Dbe로부터의 차분 및 계측값 Fy의 적정한 포커스 위치 Zbe로부터의 차분이 산출되지 않더라도 좋다. 예컨대, 스텝 158 및 스텝 160에서 산출된 계측값 Dx 및 계측값 Fy나, 적정한 노광량 Dbe에 대한 계측값 Dx의 비율 및 적정한 포커스 위치 Zbe에 대한 계측값 Fy의 비율 등, 여러 가지의 연산 수법을 이용하더라도 좋다. 또한, 이들 노광 조건의 판정 결과는, 표시 장치(도시하지 않음)에 표시되지 않더라도 좋다.

또한, 상기의 실시 형태에서는, 노광 조건으로서 노광량 및 포커스 위치를 판정하고 있지만, 노광 조건으로서, 노광 장치(100)에 있어서의 노광광의 파장, 조명 조건(예컨대 코히런스 인자(coherence factor)(σ값)), 투영 광학계 PL의 개구수, 또는 액침 노광시의 액체의 온도 등을 판정하기 위해 상기의 실시 형태의 판정을 사용하더라도 좋다.

[제 2 실시 형태]

제 2 실시 형태에 대하여 도 13(a)~도 15를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서는, 도시하지 않는 디바이스 제조 시스템의 가공 조건을 판정하기 위해 도 1(a)의 검사 장치(1)를 사용한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 이른바 스페이서ㆍ더블 패터닝법(또는 사이드월ㆍ더블 패터닝법)으로 미세한 피치의 반복 패턴이 형성된 웨이퍼의 가공 조건을 판정한다. 또, 본 실시 형태에 있어서의, 디바이스 제조 시스템은, 노광 장치(100), 도시하지 않는 박막 형성 장치, 및 도시하지 않는 에칭 장치를 포함한다.

스페이서ㆍ더블 패터닝법에서는, 우선, 도 13(a)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(10d)의 예컨대 하드 마스크층(17)의 표면에, 레지스트의 도포, 노광 장치(100)에 의한 패턴의 노광, 및 현상에 의해, 복수의 레지스트 패턴의 라인부(2A)를 피치 P로 배열한 반복 패턴(12)이 형성된다. 일례로서, 피치 P는 노광 장치(100)의 해상 한계에 가깝다고 한다. 이후, 도 13(b)에 나타내는 바와 같이, 라인부(2A)를 에칭 장치(도시하지 않음)에 의한 에칭(이른바, 슬리밍)을 이용하여 라인부(2A)의 선폭을 반(라인부(2A)의 폭의 1/2가 된 라인부를 라인부(12A)라고 칭한다)으로 하여, 박막 형성 장치(도시하지 않음)로 라인부(12A)를 덮도록 스페이서층(18)을 퇴적한다. 그 후, 에칭 장치(도시하지 않음)로 웨이퍼(10d)의 스페이서층(18)을 소정의 두께만큼 에칭한 후, 그 에칭 장치로 라인부(12A)만을 제거하는 것에 의해, 도 13(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 에칭하는 것에 의해, 도 13(d)에 나타내는 바와 같이, 선폭이 거의 P/4인 하드 마스크부(17A)를 피치 P/2로 배열한 반복 패턴(17B)이 형성된다. 이후, 일례로서, 반복 패턴(17B)을 마스크로 하여, 웨이퍼(10d)의 디바이스층(10da)의 에칭을 행하는 것에 의해, 노광 장치(100)의 해상 한계의 거의 1/2인 피치의 반복 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 상기의 공정을 반복하는 것에 의해, 피치가 P/4인 반복 패턴을 형성하는 것도 가능하다.

또한, 검사 장치(1)를 이용하여 회절 검사를 행하는 경우, 회절이 일어나기 위해서는 반복 패턴의 피치가 검사 장치(1)의 조명광 ILI의 파장 λ의 1/2 이상이 아니면 안 된다. 그 때문에, 조명광으로서 파장이 248㎚인 광을 이용한 경우, 피치 P가 124㎚ 이하인 반복 패턴(12)에서는 회절광 ILD가 발생하지 않게 된다. 이 때문에, 도 13(a)의 경우와 같이, 피치 P가 노광 장치(100)의 해상 한계에 가까우면, 회절 검사는 점차 곤란하게 된다. 또한, 도 13(d)의 경우와 같이, 피치가 P/2(또한 P/4)인 반복 패턴(17B)에 관해서는, 정반사광 ILR만이 발생하기 때문에, 회절 검사는 곤란하다.

본 실시 형태의 검사 장치(1)에서는, 스토크스 파라미터를 계측하기 위해 정반사광을 검출하고 있기 때문에, 도 13(d)와 같이, 회절광이 발생하지 않는 반복 패턴(17B)이 각 샷에 형성된 웨이퍼(10d)로부터의 광을 검출하여, 반복 패턴(17B)의 가공 조건을 고정밀도로 판정할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼(10d)의 패턴(17B)으로부터의 반사광의 스토크스 파라미터로부터 가공 조건을 판정할 때에 사용하는 복수의 장치 조건을 선택하는 동작(조건 내기)에서는, 디바이스 제조 시스템(도시하지 않음)에 의한 반복 패턴(17B)의 가공 조건으로서, 도 13(b)의 스페이서층(18)의 에칭량 te 및 스페이서층(18)의 퇴적량 ts(박막 퇴적량)를 상정한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 스페이서층(18)의 퇴적량 ts 및 에칭량 te의 평가에 이용하는 스토크스 파라미터를 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 S2 및 S3으로 한다. 또, 스페이서층(18)의 퇴적량 ts 및 에칭량 te의 평가에 스토크스 파라미터 S2 및 S3을 이용하는 것은 어디까지나 일례이고, 본 실시 형태에 있어서, 스페이서층(18)의 퇴적량 ts 및 에칭량 te의 평가에 이용하는 스토크스 파라미터의 종류는, 퇴적량 ts의 변화에 대한 각 스토크스 파라미터 S0~S3의 변화의 크기, 및 에칭량 te의 변화에 대한 각 스토크스 파라미터 S0~S3의 변화의 크기를 고려하여 선택하더라도 좋다. 다시 말해, 퇴적량 ts의 변화에 대한 변화가 크고, 또한 에칭량 te의 변화에 대한 변화가 작은 스토크스 파라미터를 S0~S3으로부터 선택하고, 에칭량 te의 변화에 대한 변화가 크고, 또한 퇴적량 ts의 변화에 대한 변화가 작은 스토크스 파라미터를 S0~S3으로부터 선택하더라도 좋다.

이하, 본 실시 형태에 있어서, 검사 장치(1)를 이용하여 웨이퍼면의 반복 패턴(17B)으로부터의 광을 검출하여, 그 패턴을 형성할 때에 사용한 디바이스 제조 시스템의 가공 조건을 판정하는 방법의 일례에 대하여 도 15의 플로차트를 참조하여 설명한다. 또한, 그 판정에 있어서 사용되는 장치 조건(검사 조건)을 구하는 방법의 일례에 대하여 도 14의 플로차트를 참조하여 설명한다. 이들 동작은 제어부(80)에 의해 제어된다. 또, 도 14 및 도 15에 있어서, 도 4 및 도 5의 스텝에 대응하는 스텝에는 유사한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

우선, 조건 내기를 위해, 도 14의 스텝 102A에 있어서, 조건 할당 웨이퍼를 작성한다. 이 경우, 도 13(a)~(d)의 스페이서ㆍ더블 패터닝ㆍ프로세스를, 예컨대 5종류의 퇴적량 ts(ts3~ts7) 및 5종류의 에칭량 te(te3~te7)를 조합한 25(=5×5)회의 프로세스로 실행하여, 25매의 조건 할당 웨이퍼(도시하지 않음)의 각 샷에 각각 반복 패턴(17B)을 형성한다. 또, 퇴적량 ts5가 적정한 퇴적량이고, 에칭량 te5가 적정한 에칭량이라고 한다. 일례로서, 에칭량 te3, te4는 에칭 부족이고, 에칭량 te6, te7은 에칭 과잉이다.

작성된 복수(여기서는 25매)의 조건 할당 웨이퍼는 순차적으로, 도 1(a)의 검사 장치(1)의 스테이지(5)상에 반송된다. 그리고, 복수의 조건 할당 웨이퍼의 각각에 있어서, 스텝 102A~130A의 동작이 실행된다.

즉, 각 조건 할당 웨이퍼(도시하지 않음)는 검사 장치(1)의 스테이지(5)상에 반송된다. 그리고, 제어부(80)는 기억부(85)의 레시피 정보로부터 복수의 장치 조건을 읽어낸다. 복수의 장치 조건으로서는, 일례로서 조명광 ILI의 파장 λ가 상기의 λn(n=1~3) 중 어느 하나가 되고, 조명광 ILI의 입사각 θ1이 αm(m=1~4)(예컨대 15°, 30°, 45°, 60°) 중 어느 하나가 되고, 편광자(26)의 회전각이 크로스니콜 상태를 중심으로 하여 예컨대 5° 정도의 간격으로 복수의 각도 βj(j=1~J, J는 2 이상의 정수)로 설정되는 장치 조건 ε(n-m-j)를 상정한다.

그리고, 검사 장치(1)에 있어서, 조명광 ILI의 파장을 λ1로 설정하고(스텝 104A), 입사각 θ1을 α1로 설정하고(스텝 106A), 편광자(26)의 회전각을 β1로 설정하고(스텝 108A), 1/4 파장판(33)의 회전각을 초기값으로 설정한다(스텝 110B). 그리고, 이 장치 조건의 아래에서, 조명광 ILI를 조건 할당 웨이퍼의 표면에 조사하고, 촬상 장치(35)가 조건 할당 웨이퍼의 상을 촬상하여 화상 신호를 화상 처리부(40)에 출력한다(스텝 112B). 다음으로 1/4 파장판(33)을 전부의 각도로 설정했는지 여부를 판정하고(스텝 114B), 전부의 각도로는 설정하고 있지 않은 경우에는, 1/4 파장판(33)을 예컨대 약 1.41°(1/4 파장판(33)의 회전 가능한 각도 범위 360°를 256 분할한 각도)만큼 회전하고(스텝 116B), 스텝 112B로 돌아와 조건 할당 웨이퍼의 상을 촬상한다. 스텝 114B에서 1/4 파장판(33)의 각도가 360° 회전될 때까지 스텝 112B를 반복하는 것에 의해, 1/4 파장판(33)의 상이한 회전각에 대응하여 256매의 웨이퍼의 상이 촬상된다.

그 후, 동작은 스텝 114B로부터 스텝 118B로 이행하고, 화상 처리부(40)는 얻어진 256매의 웨이퍼의 디지털 화상으로부터 상술한 회전 이상자법에 의해, 촬상 소자(35b)의 화소마다 스토크스 파라미터 S0~S3을 구한다. 이 스토크스 파라미터 S0~S3은 검사부(60)의 제 1 연산부(60a)에 출력되고, 제 1 연산부(60a)에서는 일례로서 그 스토크스 파라미터의 웨이퍼마다의 평균값(이하, 웨이퍼 평균값으로 칭한다)을 구하여 제 2 연산부(60b) 및 기억부(85)에 출력한다. 이와 같이 웨이퍼 평균값을 구하는 것은, 본 실시 형태의 각 조건 할당 웨이퍼에서는 가공 조건(여기서는, 스페이서층의 퇴적량, 및 스페이서층의 에칭량)이 동일하기 때문이다.

이 경우, 조건 할당 웨이퍼의 스크라이브 라인 영역 SL을 제외한 전부의 샷 SAn(도 6(b) 참조) 내에 대응하는 화소의 스토크스 파라미터를 산출하고, 산출 결과를 웨이퍼 내에서 평균화하더라도 좋다.

그 후, 편광자(26)의 회전각이 전부의 각도 βj(j=1~J)로 설정될 때까지, 회전 이상자법으로 웨이퍼면의 화상의 화소마다의 스토크스 파라미터의 산출 등(스텝 122A, 110B~118B)을 실행한다. 그 후, 스텝 120A로부터 스텝 124A로 이행하여, 입사각 θ1이 전부의 각도 αm(m=1~4)으로 설정될 때까지, 회전 이상자법으로 웨이퍼면의 화상의 화소마다의 스토크스 파라미터의 산출 등(스텝 126A, 108A~120A)을 실행한다. 그 후, 스텝 124A로부터 스텝 128A로 이행하여, 파장 λ가 전부의 파장 λn(n=1~3)으로 설정될 때까지, 회전 이상자법으로 웨이퍼면의 화상의 화소마다의 스토크스 파라미터의 산출 등(스텝 130A, 106A~124A)을 실행한다. 그 후, 스텝 128A로부터 스텝 132A로 이행한다.

다음으로, 상기의 전부의 장치 조건으로 계측한 스토크스 파라미터(여기서는 S2, S3으로 한다)의 정보를 이용하여, 검사부(60)의 제 2 연산부(60b)에서는, 스페이서층의 퇴적량 ts의 변화에 대한 스토크스 파라미터 S2의 변화의 비율의 절대값(이하, 퇴적량 감도라고 칭한다)이 높고, 에칭량 te의 변화에 대한 스토크스 파라미터 S2의 변화의 비율의 절대값(이하, 에칭 감도라고 칭한다)이 낮은 장치 조건을 제 1 장치 조건으로서 결정하고, 이 제 1 장치 조건으로 얻어진 스페이서층의 퇴적량 ts의 변화에 대한 스토크스 파라미터 S2의 값을 테이블화한 템플릿을 기억부(85)에 기억한다(스텝 132A). 또한, 제 2 연산부(60b)에서는, 스토크스 파라미터 S3의 에칭 감도가 높고, 퇴적량 감도가 낮은 장치 조건을 제 2 장치 조건으로서 결정하고, 이 제 2 장치 조건으로 얻어진 에칭량 te의 변화에 대한 스토크스 파라미터 S3의 값을 테이블화한 템플릿을 기억부(85)에 기억한다(스텝 134A).

구체적으로, 예컨대 어느 장치 조건 D의 아래에서 계측된 스토크스 파라미터 S2(웨이퍼 평균값)의 스페이서층의 퇴적량 ts에 대한 변화가 도 13(e)의 곡선 BS24이고, 에칭량 te에 대한 변화가 도 13(f)의 곡선 CS24라고 한다. 또한, 어느 장치 조건 E의 아래에서 계측된 스토크스 파라미터 S3의 스페이서층의 퇴적량 ts에 대한 변화가 도 13(e)의 곡선 BS34이고, 에칭량 te에 대한 변화가 도 13(f)의 곡선 CS34라고 한다. 또, 스토크스 파라미터 S2, S3은 규격화된 값이고, 곡선 BS24 등은 설명의 편의상 나타나 있는 데이터이다. 또한, 설명의 편의상, 검사 장치(1)의 장치 조건은, 장치 조건 ε으로부터 2종류(장치 조건 D, 및 장치 조건 E)만에 있어서의 곡선(가공 조건의 변화에 대한 스토크스 파라미터의 변화)을 나타냈다.

이때, 장치 조건 D가, 스토크스 파라미터 S2의 퇴적량 감도가 높고, 에칭 감도가 낮은 제 1 장치 조건이다. 또한, 장치 조건 E가, 스토크스 파라미터 S3의 퇴적량 감도가 높고, 에칭 감도가 낮은 제 2 장치 조건이다. 따라서, 제 1 장치 조건(여기서는 장치 조건 D)으로 얻어진 스페이서층의 퇴적량 ts에 대한 스토크스 파라미터 S2의 변화를 나타내는 값을 테이블화한 데이터가 스페이서층의 퇴적량에 관한 제 1 템플릿으로서 기억부(85)에 기억된다. 또한, 제 2 장치 조건(여기서는 장치 조건 E)으로 얻어진 에칭량 te에 대한 스토크스 파라미터 S3의 변화를 나타내는 값을 테이블화한 데이터가 에칭량에 관한 제 2 템플릿으로서 기억부(85)에 기억된다. 그들 곡선 BS24, CS24에는 각각 적정 범위가 설정되어 있다.

이상의 동작에 의해, 웨이퍼의 패턴(17B)의 가공 조건을 판정하는 경우에 사용하는 제 1 및 제 2 장치 조건을 구하는 조건 내기가 종료된 것이 된다.

다음으로, 실제의 디바이스 제조 공정에 있어서 반복 패턴(17B)이 형성된 웨이퍼(10d)에 대하여, 검사 장치(1)에 의해 스토크스 파라미터를 계측하여, 가공 조건 중의 스페이서층의 퇴적량 ts 및 스페이서층의 에칭량 te를 판정한다. 이 때문에, 도 15의 스텝 150A에 있어서, 제조된 웨이퍼(10d)는, 도시하지 않는 얼라인먼트 기구를 통해서 도 1(a)의 검사 장치(1)의 스테이지(5)상에 로드된다. 그리고, 제어부(80)는 기억부(85)의 레시피 정보로부터 상기의 조건 내기로 결정된 제 1 및 제 2 장치 조건을 읽어낸다. 그리고, 장치 조건을 스페이서층의 퇴적량의 변화에 대한 스토크스 파라미터 S2의 감도가 높은 제 1 장치 조건(장치 조건 D)으로 설정하고(스텝 152A), 1/4 파장판(33)의 회전각을 초기값으로 설정한다(스텝 110C). 그리고, 조명광 ILI를 웨이퍼면에 조사하고, 촬상 장치(35)가 웨이퍼면의 화상 신호를 화상 처리부(40)에 출력한다(스텝 112C). 다음으로 스텝 114C에서 1/4 파장판(33)의 각도가 360° 회전되었다고 판정될 때까지, 1/4 파장판(33)을 예컨대 360°/256만큼 회전하고(스텝 116C), 웨이퍼(10d)의 상을 촬상한다(스텝 112C)고 하는 동작을 반복하는 것에 의해, 1/4 파장판(33)의 상이한 회전각에 대응하여 256매의 웨이퍼면의 상이 촬상된다.

그 후, 동작은 스텝 118C로 이행하고, 화상 처리부(40)는 얻어진 256매의 웨이퍼의 디지털 화상으로부터 상술한 회전 이상자법에 의해, 촬상 장치(35)의 화소마다 스토크스 파라미터 S2를 구한다. 이 스토크스 파라미터는 검사부(60)의 제 1 연산부(60a)에 출력되고, 제 1 연산부(60a)에서 샷마다의 스토크스 파라미터의 평균값(샷 평균값)이 구해져 제 3 연산부(60c) 및 기억부(85)에 출력된다. 그리고, 여기서는, 제 2 장치 조건에서의 판정이 끝나 있지 않기 때문에, 동작은 스텝 154A로부터 스텝 156A로 이행하여, 장치 조건을 제 2 장치 조건(장치 조건 E)으로 설정하고 나서 스텝 110C로 돌아온다.

그 후, 스텝 110C~118C가 반복되어, 제 2 장치 조건의 아래에서 스토크스 파라미터 S3의 샷 평균값이 구해져 기억된다. 그 후, 동작은 스텝 158A로 이행한다.

그리고, 스텝 158A에 있어서, 검사부(60)의 제 3 연산부(60c)는, 제 1 장치 조건으로 구한 화소마다의 스토크스 파라미터 S2의 값(S2Ax로 한다)을, 상술한 스텝 132A에서 기억한 제 1 템플릿에 대조하여, 스페이서층의 퇴적량 tsx를 구한다. 이 계측값 tsx의 스페이서층의 퇴적량의 최적값으로부터의 차분(오차)의 분포가 제어부(80)에 공급되고, 또한 필요에 따라서 표시 장치(도시하지 않음)에 표시된다.

또한, 스텝 160A에 있어서, 제 3 연산부(60c)는, 제 2 장치 조건으로 구한 화소마다의 스토크스 파라미터 S3의 값(S3Ay로 한다)을, 스텝 134A에서 기억한 제 2 템플릿에 대조하여, 에칭량 tey를 구한다. 이 계측값 tey의 에칭량의 최적값으로부터의 차분(오차)의 분포가 제어부(80)에 공급되고, 또한 필요에 따라서 표시 장치(도시하지 않음)에 표시된다.

또, 본 실시 형태의 스텝 158A 및 스텝 160A에서는, 계측값 tsx, tey의 최적값으로부터의 차분이 산출되지 않더라도 좋다. 예컨대, 스텝 158A 및 스텝 160A에서 산출된 계측값 tsx, tey의 최적값에 대한 비율 등을 구하더라도 좋다.

그 후, 제어부(80)의 제어 아래에서 신호 출력부(90)로부터 디바이스 제조 시스템의 호스트 컴퓨터 등의 제어부(도시하지 않음)에, 웨이퍼의 전면의 스페이서층의 퇴적량의 오차 분포(스페이서층의 퇴적량의 차이) 및 스페이서의 에칭량의 오차 분포(에칭량의 차이)의 정보가 제공된다(스텝 162A). 이것에 따라 디바이스 제조 시스템의 제어부(도시하지 않음)에서는, 예컨대 그 스페이서층의 퇴적량의 차이가 소정의 적정 범위를 넘고 있는 경우에는, 박막 형성 장치(도시하지 않음)에 그 스페이서층의 퇴적량의 차이를 보정하도록 제어 정보를 보낸다. 또한, 에칭량의 차이가 소정의 적정 범위를 넘고 있는 경우에는, 그 제어부는, 에칭 장치(도시하지 않음)에 그 에칭량의 차이를 보정하도록 제어 정보를 보낸다. 이것에 의해, 그 후의 스페이서ㆍ더블 패터닝ㆍ프로세스의 실행시(스텝 164A)에 퇴적 차이 및/또는 에칭 차이가 감소되고, 피치 P/2의 반복 패턴(17B)을 고정밀도로 제조할 수 있다.

또, 스텝 162A에 있어서, 웨이퍼(10)의 전면의 에칭량의 차이 및 스페이서층의 퇴적량의 차이의 정보는, 신호 출력부(90)로부터 디바이스 제조 시스템의 제어부(도시하지 않음)가 아닌, 박막 형성 장치(도시하지 않음) 및 에칭 장치(도시하지 않음)의 개별 제어부에 직접 공급되더라도 좋다. 또한, 디바이스 제조 시스템의 호스트 컴퓨터(도시하지 않음)에 공급되더라도 좋다.

이 실시 형태에 의하면, 실제로 제품이 되는 디바이스용 반복 패턴(17B)이 형성된 웨이퍼(10d)를 이용하여 2개의 장치 조건의 아래에서 반사광의 편광의 상태의 검사를 행하는 것에 의해, 그 패턴의 형성시에 사용된 에칭 장치에 있어서의 에칭량을 스페이서의 퇴적량의 영향을 제거하여 고정밀도로 판정할 수 있다. 또한, 박막 형성 장치에 있어서의 스페이서의 퇴적량을 에칭량의 영향을 제거하여 고정밀도로 판정 또는 추정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 검사 장치(1) 및 검사 방법은, 스페이서층의 퇴적량 및 스페이서층의 에칭량을 포함하는 복수의 가공 조건의 아래에서의 가공에 의해 웨이퍼(10d)에 마련된 요철의 반복 패턴(17B)의 가공 조건을 판정하는 장치 및 방법이다. 그리고, 검사 장치(1)는, 패턴(17B)이 표면에 형성된 웨이퍼(10d)를 유지 가능한 스테이지(5)와, 웨이퍼(10d)의 표면을 직선 편광의 조명광 ILI(편광광)로 조명하는 조명계(20)와, 웨이퍼(10)의 표면으로부터 사출한 광을 수광하고, 그 광의 스토크스 파라미터 S1~S3(편광의 상태를 규정하는 조건)을 검출하는 촬상 장치(35) 및 화상 처리부(40)와, 검사 대상의 웨이퍼(10d)의 표면에 형성된 검사 대상의 패턴(17B)의 가공 조건을 판정하기 위한 검사 장치(1)의 장치 조건을, 기지의 가공 조건으로 패턴(17B)이 형성된 조건 할당 웨이퍼로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여 구하는 연산부(50)를 구비하고, 연산부(50)에 의해 구해진 장치 조건으로 웨이퍼(10d)의 표면으로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여, 패턴(17B)의 가공 조건을 판정하고 있다.

또한, 본 실시 형태의 검사 방법은, 패턴(17B)이 표면에 형성된 웨이퍼(10d)의 표면을 편광광으로 조명하고, 웨이퍼(10d)의 표면으로부터 사출한 광을 수광하는 스텝 112B, 112C와, 이 광의 스토크스 파라미터를 검출하는 스텝 118B, 118C와, 검사 대상의 웨이퍼(10d)의 표면에 형성된 검사 대상의 패턴(17B)의 가공 조건을 판정하기 위한 장치 조건(검사 조건)을, 기지의 노광 조건으로 패턴(17B)이 형성된 조건 할당 웨이퍼로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여 구하는 스텝 132A, 134A와, 구해진 그 장치 조건으로 웨이퍼(10d)의 표면으로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여, 패턴(17B)의 가공 조건을 판정하는 스텝 158A, 160A를 포함하고 있다.

이 실시 형태에 의하면, 복수의 가공 조건의 아래에서의 가공에 의해 마련된 요철의 반복 패턴(17B)을 갖는 웨이퍼(10d)를 이용하여, 그 복수의 가공 조건 중 스페이서층의 퇴적량 및 스페이서층의 에칭량을 각각 다른 가공 조건의 영향을 억제한 상태에서 고정밀도로 추정 또는 판정할 수 있다. 또한, 별도 평가용 패턴을 사용할 필요가 없고, 실제로 제품이 되는 디바이스용 패턴이 형성된 웨이퍼로부터의 광을 검출하는 것에 의해 가공 조건을 판정할 수 있기 때문에, 실제로 형성하는 패턴에 관한 가공 조건을 효율적으로, 또한 고정밀도로 판정할 수 있다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼를 원 편광으로 조명하더라도 좋다. 이 경우, 예컨대, 편광자(26)에 더하여 1/2 파장판을 마련하는 것에 의해, 광원부(22)로부터의 광을 편광자(26)와 1/2 파장판으로 원 편광광으로 변환하여 웨이퍼에 조명한다. 또한, 웨이퍼를 원 편광 이외의 타원 편광으로 조명하더라도 좋다. 광원부(22)로부터의 광을 직선 편광이나 타원 편광(원 편광을 포함하는 타원 편광)으로 변환하는 구성은, 상기 이외에도 공지의 구성을 적용할 수 있다. 또한, 광원부(22)로서, 직선 편광광이나 타원 편광광을 사출하는 광원을 이용할 수도 있다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼(10)의 표면으로부터의 회절광을 수광계(30)로 수광하고, 산출한 스토크스 파라미터에 근거하여, 노광 조건을 평가하더라도 좋다. 이 경우, 기지의 회절 조건에 근거하여, 수광계(30)가 웨이퍼(10)의 표면으로부터의 회절광을 수광하도록, 제어부(80)는 수광계(30)를 제어한다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게, 본 실시 형태에 있어서의 복수의 장치 조건은, 검광자(32)의 회전 각도(검광자(32)의 투과축의 방위)나 스테이지(5)의 회전 각도(웨이퍼의 방위) 등을 포함시킬 수 있다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게, 스토크스 파라미터에 관한 미지수는 4개(S0~S3)이기 때문에, 1/4 파장판(33)의 각도를 적어도 4개의 상이한 각도로 설정하고, 최저, 4매의 웨이퍼(10d)의 상을 촬상하면 된다.

또, 본 실시 형태에 있어서의 스텝 132A 및 스텝 134A에서 기억부(85)에 기억되는 템플릿은, 임의의 각 가공 조건에 대응하는 임의의 스토크스 파라미터의 값을 테이블화한 데이터로 했지만, 템플릿은 테이블로 한정되는 일은 없다. 예컨대, 임의의 가공 조건에 대한 임의의 스토크스 파라미터의 변화를 임의의 함수로 수학적으로 피팅하여 얻어진 곡선(예컨대, 도 13(e), (f)를 참조)이나 근사식으로 하더라도 좋다.

또, 본 실시 형태에 있어서의 스텝 132A 및 스텝 134A에서는, 제 1 장치 조건을 1종류의 스토크스 파라미터 S2에 근거하여, 장치 조건(장치 조건 D)을 결정했지만, 예컨대, 스토크스 파라미터 S2와 S3을 이용하는 등, 복수 종류의 스토크스 파라미터에 근거하여 장치 조건을 결정하더라도 좋다. 이 경우, 대상의 복수 종류의 스토크스 파라미터의 에칭 감도와 퇴적량 감도의 차이가 보다 커지도록, 복수 종류의 스토크스 파라미터를 소망하는 연산식으로 연산한다(제 2 장치 조건에 대해서도 동일하게 연산식으로 연산하더라도 좋다). 복수 종류의 스토크스 파라미터의 연산식은 합이나 제곱합 등 여러 가지의 연산식을 이용할 수 있다. 상기와 같이 소망하는 연산식을 사용하여 구한 검사 장치(1)의 장치 조건으로 노광 조건의 평가를 행하는 것에 의해, 1종류의 스토크스 파라미터에 대응하는 장치 조건을 구하는 방법에 비하여, 보다 고정밀도로 가공 조건을 평가하는 것이 가능하게 된다.

또, 가공 조건을 판정하기 위해 사용하는 스토크스 파라미터로서는, 스토크스 파라미터 S1, S2, S3으로부터 선택된 적어도 1개의 임의의 파라미터를 사용할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서의 가공 조건으로서는, 에칭량 및 스페이서의 퇴적량 등 외에, 에칭 장치, 및 박막 형성 장치에 있어서의 가공 조건으로서 변화시킬 가능성이 있는 조건을 포함시킬 수 있다. 예컨대, 또, 하드 마스크층(17)의 퇴적량이나 라인부(12A)를 형성할 때의 에칭량(슬리밍량)이더라도 좋다. 또한, 에칭 장치의 가공 조건은, 에칭 장치에 있어서의 에칭의 시간이나 온도 등이더라도 좋고, 박막 형성 장치의 가공 조건은, 박막 형성 장치에 있어서의 박막의 퇴적 시간이나 온도 등이더라도 좋다. 또한, 에칭 장치나 박막 형성 장치로 한정되지 않고, 예컨대, 웨이퍼에 레지스트를 성막함과 아울러, 노광 장치에 의한 노광 후에 레지스트를 현상하는 코터/디벨로퍼에 있어서의 가공 조건이더라도 좋다. 이 경우, 코터/디벨로퍼의 가공 조건은, 웨이퍼에 도포한 레지스트의 베이크의 온도나 시간, 노광 후의 레지스트의 현상 시간이나 현상액의 온도이더라도 좋다.

또, 본 실시 형태의 스텝 158A 및 스텝 160A에서는, 계측값 tsx의 스페이서층의 퇴적량의 적정값으로부터의 차분 및 계측값 tey의 에칭량의 적정값으로부터의 차분이 산출되지 않더라도 좋다. 예컨대, 스텝 158A 및 스텝 160A에서 산출된 계측값 tsx 및 계측값 tey나, 적정한 스페이서층의 퇴적량에 대한 계측값 Dx의 비율 및 적정한 에칭량에 대한 계측값 Fy의 비율 등, 여러 가지의 연산 수법을 이용하더라도 좋다. 또한, 이들 노광 조건의 판정 결과는, 표시 장치(도시하지 않음)에 표시되지 않더라도 좋다.

[제 3 실시 형태]

제 3 실시 형태에 대하여 도 16(a)~도 18을 참조하여 설명한다. 도 16(a), (b)에 있어서, 도 1(a)에 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다. 도 16(b)는 본 실시 형태와 관련되는 노광 장치(100A)를 나타낸다. 도 16(b)에 있어서, 노광 장치(100A)는, 예컨대 미국 특허 출원 공개 제 2007/242247호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 레티클 R을 노광광으로 조명하는 조명계 ILS와, 레티클 R을 유지하여 이동하는 레티클 스테이지 RST와, 레티클 R의 패턴을 웨이퍼(10)의 표면에 노광하는 투영 광학계 PL과, 웨이퍼(10)를 유지하여 이동하는 웨이퍼 스테이지 WST와, 스테이지 RST, WST의 구동 기구(도시하지 않음)와, 액침 노광을 위해 투영 광학계 PL과 웨이퍼(10)의 사이에 액체를 공급하는 국소 액침 기구(도시하지 않음)와, 장치 전체의 동작을 제어하는 주 제어 장치 CONT를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태의 노광 장치(100A)는, 웨이퍼(10)의 패턴으로부터의 반사광의 스토크스 파라미터를 계측하여 그 패턴의 노광 조건을 판정하는 온보디의 검사 장치(1A)를 구비하고 있다.

도 16(a)는 본 실시 형태와 관련되는 검사 장치(1A)를 나타낸다. 도 16(a)에 있어서, 검사 장치(1A)는, 웨이퍼(10)를 유지하여 적어도 2차원 방향(서로 직교하는 X축 및 Y축을 따른 방향으로 한다)으로 이동하는 스테이지(5A)와, 스테이지(5A)의 구동부(48)와, 스테이지(5A)에 지지된 웨이퍼(10)의 표면(즉, 웨이퍼면)의 일부의 영역(피검 영역)을 조명광 ILI로 조명하는 조명계(20A)와, 조명광 ILI의 조사를 받은 웨이퍼면으로부터의 반사광 ILR을 수광하여 그 피검 영역의 상을 형성하는 수광계(30A)와, 그 상을 검출하는 2차원의 촬상 소자(47)와, 촬상 소자(47)로부터 출력되는 화상 신호를 처리하여 편광의 상태를 규정하는 조건을 구하는 화상 처리부(40A)와, 그 조건의 정보를 이용하여 웨이퍼면의 패턴의 노광 조건(가공 조건)의 판정 등을 행하는 연산부(50A)와, 장치 전체의 동작을 제어하는 제어부(80A)를 구비하고 있다. 스테이지(5A)는, 본 실시 형태에서는 웨이퍼 스테이지 WST가 겸용하고 있다. 또, 도 16(a)에 있어서, X축 및 Y축을 포함하는 면에 수직으로 Z축을 취하고 있다.

조명계(20A)는, 조명광을 사출하는 조명 유닛(21)과, 조명 유닛(21)으로부터 사출된 조명광을 유도하는 도광 파이버(24)와, 도광 파이버(24)로부터 사출되는 조명광을 평행 광속으로 하는 조명용 렌즈(42A)와, 그 조명광을 직선 편광으로 하는 편광자(26A)와, 수광계(30A)의 동공면(대물 렌즈(42B)의 사출 동공과 공역인 면)과 거의 공역인 면 PA1상에 배치되어 개구(43Aa)가 마련된 조명측 개구 조리개(43A)와, 개구 조리개(43A)를 조명계(20A)의 광축 AXI에 수직인 면 내(도 16(a)의 YZ 평면 내)에서 2차원적으로 이동시키는 구동부(44A)와, 그 개구(43Aa)를 통과한 조명광의 일부를 웨이퍼(10)측에 향하게 하는 빔 스플리터(45)와, 빔 스플리터(45)에서 반사된 조명광을 피검 영역에 집광하는 대물 렌즈(42B)를 갖는다. 또, 편광자(26A)를 생략하여 빔 스플리터(45)를 편광 빔 스플리터(45A)로 하는 것도 가능하다.

수광계(30A)는, 웨이퍼(10)의 피검 영역으로부터의 반사광을 수광하는 대물 렌즈(42B)와, 빔 스플리터(45)와, 수광계(30A)의 동공면(대물 렌즈(42B)의 사출 동공)과 거의 공역인 면 PA2상에 배치되어 개구(43Ba)가 마련된 수광측 개구 조리개(43B)와, 수광측 개구 조리개(43B)를 수광계(30A)의 광축 AXD에 수직인 면 내(도 16(a)의 XY 평면 내)에서 2차원적으로 이동시키는 구동부(44B)와, 그 개구(43Ba)를 통과한 광의 광로에 배치되는 1/4 파장판(33A)과, 1/4 파장판(33A)을 통과한 광의 광로에 배치되는 검광자(32A)와, 1/4 파장판(33A) 및 검광자(32A)를 개별적으로 회전시키는 구동부(46)와, 검광자(32A)를 통과한 반사광 ILR을 집광하여 촬상 소자(47)의 수광면에 웨이퍼(10)의 피검 영역의 상을 형성하는 결상 렌즈(42C)를 갖는다. 일례로서, 편광자(26A)의 투과축은, 웨이퍼(10)에 입사하는 조명광 ILI의 입사면에 대하여 조명광 ILI가 P 편광이 되도록 설정된다. 또한, 웨이퍼(10)로부터의 정반사광 ILR이 수광계(30A)로 수광되도록, 수광측 개구 조리개(43B)의 개구(43Ba)는, 조명측 개구 조리개(43A)의 개구(43Aa)와 광축에 관하여 대칭인 위치(조명측 개구 조리개(43A)의 개구(43Aa)를 통과한 조명 유닛(21)으로부터의 조명광에 의해, 웨이퍼(10)의 피검 영역으로부터 반사한 광이 투과하는 위치)에 설치된다. 또, 개구판(43A, 43B) 대신에 액정 표시 소자에 의해 이루어지는 가변 셔터 기구를 사용할 수도 있다. 또, 구동부(46)는, 1/4 파장판(33A)에 광선이 입사하는 입사면(33Aa)의 중심을 지나서 Z축에 평행한 축(다시 말해, 광축 AXD)을 회전축으로 하여, 1/4 파장판(33A) 및 검광자(32A)를 개별적으로 회전시킨다. 또한, 검사 장치(1A)는, 편광자(26A)에 광선이 입사하는 입사면(26Aa)의 중심을 지나서 X축에 평행한 축(다시 말해, 광축 AXI)을 회전축으로 하여 편광자(26A)를 회전시키는 도시하지 않는 구동부를 갖는다.

일례로서, 검광자(32A)의 투과축의 방위는 편광자(26A)의 투과축의 방위에 대하여 직교하는 방향(즉, 크로스니콜)으로 설정할 수 있다. 또한, 1/4 파장판(33A)의 회전 각도는, 제어부(80A)의 지령에 근거하여 구동부(46)에 의해 360°의 범위 내에서 제어 가능하다. 1/4 파장판(33A)을 회전하면서 얻어지는 웨이퍼(10)의 피검 영역의 복수의 화상을 처리하는 것에 의해, 제 1 실시 형태와 동일하게 웨이퍼(10)로부터의 반사광의 편광의 상태를 규정하는 조건인 스토크스 파라미터를 예컨대 화소마다 구할 수 있다.

또한, 검사 장치(1A)에 있어서는, 조명 유닛(21)에 의해 조명광 ILI의 파장을 전환하고, 개구판(43A, 43B)의 구동에 의해 웨이퍼(10)에 대한 조명광 ILI의 입사각(반사각)을 전환하고, 편광자(26A)의 회전 각도를 전환하는 것에 의해, 웨이퍼(10)로부터의 반사광의 스토크스 파라미터를 계측할 때의 장치 조건을 전환하여, 최적의 장치 조건을 선택할 수 있다. 또한, 스토크스 파라미터의 계측시에는, 웨이퍼(10)의 표면의 어느 피검 영역의 스토크스 파라미터의 분포의 계측과, 스테이지(5A)에 의해 웨이퍼(10)의 다른 피검 영역을 조명광 ILI의 조명 영역으로 이동하는 것을 반복하는 것에 의해, 웨이퍼(10)의 전면의 패턴으로부터의 반사광의 스토크스 파라미터를 계측하고, 이 계측 결과로부터 그 패턴의 형성시의 노광 조건을 판정할 수 있다.

다음으로, 본 실시 형태에 있어서, 검사 장치(1A)를 이용하여 웨이퍼면의 반복 패턴으로부터의 광을 검출하여, 그 패턴을 형성할 때에 사용한 노광 장치(100A)의 노광 조건(여기서는 노광량 및 포커스 위치로 한다)을 판정하는 방법의 일례에 대하여 도 18의 플로차트를 참조하여 설명한다. 또한, 그 판정에 있어서 미리 장치 조건(검사 조건)을 구하는 방법의 일례에 대하여 도 17의 플로차트를 참조하여 설명한다. 이들 동작은 제어부(80A)에 의해 제어된다. 또, 도 17 및 도 18에 있어서, 도 4 및 도 5의 스텝에 대응하는 스텝에는 유사한 부호를 붙이고 그 설명을 생략 또는 간략화한다.

우선, 조건 내기를 위해, 도 17의 스텝 102B에 있어서, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 노광량과 포커스 위치를 매트릭스 형상으로 나누어 노광하고 현상한 이른바 FEM 웨이퍼로 이루어지는 조건 할당 웨이퍼(10a)가 작성된다. 조건 할당 웨이퍼(10a)를 작성하면, 조건 할당 웨이퍼(10a)를 검사 장치(1A)의 스테이지(5A)상에 반송한다. 그리고, 제어부(80A)는 기억부(85A)의 레시피 정보로부터 복수의 장치 조건을 읽어낸다. 복수의 장치 조건으로서는, 일례로서 조명광 ILI의 파장 λ가 상기의 λ1, λ2, λ3 중 어느 하나가 되고, 조명광 ILI의 웨이퍼로의 입사각(웨이퍼로부터의 반사광의 사출각)이 15°, 30°, 45°, 60° 중 어느 하나가 되고, 편광자(26A)의 회전 각도가 크로스니콜 상태를 중심으로 하여 예컨대 5° 정도의 간격으로 복수의 각도로 설정되는 조건을 상정한다. 여기서는, 파장 λ가 λn(n=1~3), 입사각이 αm(m=1~4), 편광자(26A)의 회전각이 βj(j=1~J, J는 2 이상의 정수)가 되는 장치 조건을 조건 ε(n-m-j)로 나타낼 수도 있다.

그리고, 검사 장치(1A)에 있어서, 조명광 ILI의 파장을 λ1로 설정하고(스텝 104B), 조명계 개구 조리개(43A)의 개구(43Aa)의 위치를 조정하고, 조명광 ILI의 입사각을 α1로 설정(아울러, 수광계 개구 조리개(43B)의 개구(43Ba)의 위치를 조정하고, 수광계(30A)의 수광각을 설정)하고(스텝 106B), 편광자(26A)의 회전 각도를 β1로 설정하고(스텝 108B), 1/4 파장판(33A)(위상판)의 회전각을 초기값으로 설정한다(스텝 110D). 그리고, 이 장치 조건의 아래에서, 조명광 ILI를 조건 할당 웨이퍼(10a)의 표면에 조사하고, 촬상 소자(47)가 조건 할당 웨이퍼(10a)의 상을 촬상하여 화상 신호를 화상 처리부(40A)에 출력한다(스텝 112D). 다음으로, 웨이퍼(10a)의 전면의 상을 촬상했는지 여부를 판정하고(스텝 166), 촬상되어 있지 않은 부분이 있을 때에는, 스텝 168에서 스테이지(5A)를 X 방향 및/또는 Y 방향으로 구동하여, 웨이퍼(10a)의 표면의 촬상되어 있지 않은 부분을 조명광 ILI의 조명 영역(관찰 영역)으로 이동한 후, 스텝 112D로 돌아와 웨이퍼(10a)의 상을 촬상한다. 그리고, 웨이퍼(10a)의 전면의 상이 촬상될 때까지, 스텝 168 및 112D를 반복한다. 웨이퍼(10a)의 전면의 상이 촬상된 후, 동작은 스텝 114D로 이행하고, 1/4 파장판(33A)을 전부의 각도로 설정했는지 여부를 판정한다.

그리고, 1/4 파장판(33A)을 전부의 각도로는 설정하고 있지 않은 경우에는, 1/4 파장판(33A)을 예컨대 360°/256만큼 회전하고(스텝 116D), 스텝 112D로 돌아와 조건 할당 웨이퍼(10a)의 상을 촬상한다. 스텝 114D에서 1/4 파장판(33A)의 각도가 360° 회전될 때까지 스텝 112D, 166, 168을 반복하는 것에 의해, 1/4 파장판(33A)의 상이한 회전각에 대응하여 256매의 웨이퍼의 전면의 상이 촬상된다.

그 후, 동작은 스텝 114D로부터 스텝 118D로 이행하고, 화상 처리부(40A)는 얻어진 256매의 웨이퍼의 디지털 화상으로부터 상술한 회전 이상자법에 의해, 촬상 소자(47)의 화소마다 스토크스 파라미터 S0~S3을 구한다. 이 스토크스 파라미터 S0~S3은 검사부(60A)의 제 1 연산부에 출력되고, 제 1 연산부에서는 일례로서 그 스토크스 파라미터의 샷마다의 평균값(즉, 샷 평균값)을 구하여 제 2 연산부 및 기억부(85A)에 출력한다.

그 후, 편광자(26A)의 회전 각도를 전부의 각도로 설정했는지 여부를 판정하고(스텝 120B), 전부의 각도로 설정하고 있지 않은 경우에는, 편광자(26A)를 예컨대 5°(또는 -5°) 회전하여 각도 β2로 설정하고(스텝 122B), 스텝 110D로 돌아온다. 그리고, 회전 이상자법으로 웨이퍼면의 화상의 화소마다의 스토크스 파라미터의 산출 등(스텝 110D~118D)을 실행한다. 그 후, 편광자(26A)의 회전 각도를 전부의 각도 βj(j=1~J)로 설정한 경우에는, 스텝 120B로부터 스텝 124B로 이행하여, 조명광 ILI의 입사각을 전부의 각도로 설정했는지 여부를 판정하고, 전부의 각도로 설정하고 있지 않은 경우에는, 조명계 개구 조리개(43A)의 개구(43Aa)를 이동하여, 그 입사각을 α2로 설정하고(스텝 126B), 스텝 108B로 돌아온다. 그리고, 회전 이상자법으로 웨이퍼면의 화상의 화소마다의 스토크스 파라미터의 산출 등(스텝 108B~120B)을 실행한다. 그 후, 그 입사각을 전부의 각도 αm(m=1~4)으로 설정한 경우에는, 스텝 124B로부터 스텝 128B로 이행하여, 조명광 ILI의 파장 λ를 전부의 파장으로 설정했는지 여부를 판정하고, 전부의 파장으로 설정하고 있지 않은 경우에는, 조명 유닛(21)으로 파장 λ를 λ2로 변경하고(스텝 130B), 스텝 106B로 돌아온다. 그리고, 회전 이상자법으로 웨이퍼면의 화상의 화소마다의 스토크스 파라미터의 산출 등(스텝 106B~124B)을 실행한다. 그 후, 파장 λ를 전부의 파장 λn(n=1~3)으로 설정한 경우에는, 스텝 128B로부터 스텝 132B로 이행한다.

또한, 제 1 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 노광량이 변화하면 반사광의 스토크스 파라미터 S1, S2, 및 S3이 변화하고, 포커스 위치가 변화했을 때에는, 반사광의 스토크스 파라미터 S1 및 S3이 비교적 크게 변화하고, 스토크스 파라미터 S2는 별로 변화하지 않는다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 일례로서, 스토크스 파라미터 S2 및/또는 S3을 이용하여 노광량을 판정하고, 스토크스 파라미터 S3을 이용하여 포커스 위치를 판정하는 것으로 한다.

그래서, 상기의 전부의 장치 조건으로 계측한 스토크스 파라미터의 샷 평균값을 이용하여, 검사부(60A)의 제 2 연산부에서는, 스토크스 파라미터 S2, S3의 도스 감도가 높고, 포커스 감도가 낮은 제 1 장치 조건을 결정하고, 이 제 1 장치 조건, 및 이 장치 조건으로 얻어진, 각 노광량에 대응하는 스토크스 파라미터 S2 및 S3의 값을 테이블화한 데이터를 템플릿으로서 기억부(85)에 기억한다(스텝 132B).

또한, 제 2 연산부에서는, 스토크스 파라미터 S3의 포커스 감도가 높고, 도스 감도가 낮은 제 2 장치 조건을 결정하고, 이 제 2 장치 조건, 및 이 장치 조건으로 얻어진, 각 포커스 값에 대응하는 스토크스 파라미터 S3의 값을 테이블화한 데이터를 템플릿으로서 기억부(85)에 기억한다(스텝 134B).

이때, 일례로서, 스토크스 파라미터 S2의 도스 감도가 높고, 포커스 감도가 낮은 제 1 장치 조건은, 도 10(a)의 곡선 BS21 및 도 10(b)의 곡선 CS21에 대응하는 장치 조건 A이다. 또한, 스토크스 파라미터 S3의 도스 감도가 높고, 포커스 감도가 낮은 제 1 장치 조건은, 도 10(c)의 곡선 BS32 및 도 10(d)의 곡선 CS32에 대응하는 장치 조건 B이다. 또한, 스토크스 파라미터 S3의 포커스 감도가 높고, 도스 감도가 낮은 제 2 장치 조건은, 도 10(d)의 곡선 CS31 및 도 10(c)의 곡선 BS31에 대응하는 장치 조건 A이다.

따라서, 제 1 장치 조건(여기서는 장치 조건 A)으로 얻어진 각 노광량에 대응하는 스토크스 파라미터 S2의 값을 테이블화한 데이터가, 템플릿 TD1(노광량에 대한 스토크스 파라미터 S2의 변화를 나타내는 곡선 BS21에 근거하는 테이블)로서 기억부(85A)에 기억된다. 동일하게, 제 1 장치 조건(여기서는 장치 조건 B)으로 얻어진 각 노광량에 대응하는 스토크스 파라미터 S3의 값을 테이블화한 데이터가, 템플릿 TD2로서 기억부(85A)에 기억된다. 또한, 제 2 장치 조건(여기서는 장치 조건 A)으로 얻어진 각 포커스 값에 대응하는 스토크스 파라미터 S3의 값을 테이블화한 데이터가, 템플릿 TF1로서 기억부(85A)에 기억된다. 또, 도 11(a) 및 (b)에는 노광량 및 포커스 값의 적정 범위 50D, 50F(양품 범위)가 나타나 있다. 이와 같이 본 실시 형태에서는, 장치 조건(검사 조건)으로서, 제 1 장치 조건(장치 조건 A, B), 및 이 제 1 장치 조건과는 상이한 제 2 장치 조건(장치 조건 B)이 포함되어 있다.

다음으로, 실제의 디바이스 제조 공정에 있어서 노광 장치(100)에 의한 노광에 의해 반복 패턴이 형성된 웨이퍼에 대하여, 검사 장치(1A)에 의해 상기의 조건 내기로 구해진 2개의 장치 조건을 이용하여 웨이퍼면으로부터의 반사광의 스토크스 파라미터를 계측하는 것에 의해, 노광 장치(100A)의 노광 조건 중의 노광량 및 포커스 위치를 이하와 같이 판정한다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 우선, 도 6(a)와 동일한 샷 배열을 갖고, 레지스트를 도포한 실제의 제품이 되는 웨이퍼(10)를 노광 장치(100A)에 반송하고, 노광 장치(100A)에 의해, 웨이퍼(10)의 각 샷 SAn(n=1~N)에 실제의 제품용 레티클(도시하지 않음)의 패턴을 노광하고, 노광 후의 웨이퍼(10)를 현상한다. 이때의 노광 조건은, 전부의 샷에 있어서, 노광량에 관해서는 그 레티클에 따라 정해져 있는 최적의 노광량이고, 포커스 위치에 관해서는 최적의 포커스 위치이다.

그리고, 도 18의 스텝 150B에 있어서, 노광 및 현상 후의 웨이퍼(10)는, 도시하지 않는 얼라인먼트 기구를 통해서 도 16의 검사 장치(1A)의 스테이지(5A)(여기서는 웨이퍼 스테이지 WST이다)상에 로드된다. 그리고, 제어부(80A)는 기억부(85A)의 레시피 정보로부터 상기의 조건 내기로 결정된 제 1 및 제 2 장치 조건을 읽어낸다. 그리고, 장치 조건을 스토크스 파라미터 S2, S3의 도스 감도가 높은 제 1 장치 조건(여기서는 그 중 스토크스 파라미터 S2용 장치 조건 A)으로 설정하고(스텝 152B), 1/4 파장판(33A)의 회전각을 초기값으로 설정한다(스텝 110E). 그리고, 조명광 ILI를 웨이퍼면에 조사하고, 촬상 소자(47)가 웨이퍼면의 화상 신호를 화상 처리부(40A)에 출력한다(스텝 112E).

다음으로, 웨이퍼(10)의 전면의 상을 촬상했는지 여부를 판정하고(스텝 166A), 촬상되어 있지 않은 부분이 있을 때에는, 스텝 168A에서 스테이지(5A)를 X 방향 및/또는 Y 방향으로 구동하여, 웨이퍼(10)의 표면의 촬상되어 있지 않은 부분을 조명광 ILI의 조명 영역(관찰 영역)으로 이동한 후, 스텝 112E로 돌아와 웨이퍼(10)의 상을 촬상한다. 그리고, 웨이퍼(10)의 전면의 상이 촬상될 때까지, 스텝 168A 및 112E를 반복한다. 웨이퍼(10)의 전면의 상이 촬상된 후, 동작은 스텝 114E로 이행하고, 1/4 파장판(33A)을 전부의 각도로 설정했는지 여부를 판정한다. 1/4 파장판(33A)을 전부의 각도로는 설정하고 있지 않은 경우에는 1/4 파장판(33A)을 예컨대 360°/256만큼 회전하고(스텝 116E), 스텝 112E로 이행하여 웨이퍼(10)의 상을 촬상한다. 스텝 114E에서 1/4 파장판(33A)의 각도가 360° 회전될 때까지 스텝 112E, 166A, 168A를 반복하는 것에 의해, 1/4 파장판(33A)의 상이한 회전각에 대응하여 256매의 웨이퍼면의 전면의 상이 촬상된다.

그 후, 동작은 스텝 118E로 이행하고, 화상 처리부(40A)는 얻어진 256매의 웨이퍼의 디지털 화상으로부터 상술한 회전 이상자법에 의해, 촬상 소자(47)의 화소마다 스토크스 파라미터 S2, S3을 구한다. 이 스토크스 파라미터는 검사부(60A)의 제 1 연산부에 출력되고, 제 1 연산부에서는, 그 스토크스 파라미터의 샷마다의 평균값(즉, 샷 평균값)을 구하여 제 3 연산부 및 기억부(85A)에 출력한다. 그리고, 전부의 장치 조건으로 판정했는지 여부를 판정하고(스텝 154B), 전부의 검사용 장치 조건으로 설정하고 있지 않은 경우에는, 스텝 156B에서 다른 장치 조건으로 설정하고 나서 스텝 110E로 이행한다.

또, 본 실시 형태에서는, 스토크스 파라미터 S3에 대한 제 1 장치 조건은 장치 조건 B이기 때문에, 여기서는 장치 조건 B가 설정된다. 그 후, 스텝 110E~118E가 반복되어, 장치 조건 B의 아래에서 스토크스 파라미터(여기서는 S3)의 샷 평균값이 구해져 기억된다. 또한, 제 2 장치 조건은, 여기서는 장치 조건 A와 동일하기 때문에, 장치 조건 A가 설정되었을 때에 구해진 스토크스 파라미터 S3을 제 2 장치 조건으로 구한 스토크스 파라미터로서 사용한다. 또, 통상은, 제 2 장치 조건으로서, 다른 장치 조건을 설정한 상태에서, 스텝 110E~118E가 실행될 가능성이 있을 수 있다. 그리고, 스텝 154B에서 제 1 및 제 2 장치 조건에서의 판정이 종료되었을 때에 동작은 스텝 158B로 이행한다.

그리고, 스텝 158B에 있어서, 검사부(60A)의 제 3 연산부는, 제 1 장치 조건으로 구한 화소마다의 스토크스 파라미터 S2, S3의 값(S2x, S3x로 한다)을, 상술한 스텝 132B에서 기억한 템플릿 TD1, TD2에 대조하여, 노광량 Dx1, Dx2를 구한다. 또, 실제로는 노광량 Dx1, Dx2는 거의 동일한 값이 된다. 또한, 일례로서, 그 노광량 Dx1, Dx2의 평균값을 노광량의 계측값 Dx로 하더라도 좋다. 이 계측값 Dx의 최적의 노광량 Dbe로부터의 차분(오차)의 분포가 제어부(80A)에 공급되고, 또한 필요에 따라서 표시 장치(도시하지 않음)에 표시된다.

또한, 스텝 160B에 있어서, 검사부(60A)의 제 3 연산부는, 제 2 장치 조건으로 구한 화소마다의 스토크스 파라미터 S3의 값(S3y로 한다)을, 스텝 134B에서 기억한 도 11(b)의 템플릿 TF1에 대조하여, 포커스 값 Fy를 구한다. 이 계측값 Fy의 최적의 포커스 위치 Zbe로부터의 차분(오차)의 분포가 제어부(80A)에 공급되고, 또한 필요에 따라서 표시 장치(도시하지 않음)에 표시된다.

그 후, 제어부(80A)의 제어 아래에서 신호 출력부(90A)로부터 노광 장치(100A)의 주 제어 장치 CONT에, 웨이퍼(10)의 전면의 노광량의 오차 분포(노광량 차이), 및 포커스 위치의 오차 분포(디포커스량의 분포)의 정보가 제공된다(스텝 162B). 이것에 따라 노광 장치(100A)의 주 제어 장치 CONT에서는, 예컨대 그 노광량 차이 및/또는 디포커스량의 분포가 각각 소정의 적정 범위를 넘고 있는 경우에, 노광량 및/또는 포커스 위치의 노광 조건을 보정하기 위해, 예컨대 주사 노광시의 조명 영역의 주사 방향의 폭의 분포의 보정 등을 행한다. 이것에 의해, 그 후의 노광시에 노광량 분포의 오차 및 디포커스량이 저감된다. 그 후, 스텝 164B에서 노광 장치(100A)에 있어서, 보정된 노광 조건의 아래에서 웨이퍼를 노광한다.

이 실시 형태에 의하면, 실제로 제품이 되는 디바이스용 패턴이 형성된 웨이퍼(10)를 이용하여 2개의 장치 조건의 아래에서 스토크스 파라미터를 이용한 판정을 행하는 것에 의해, 그 패턴의 형성시에 사용된 노광 장치(100A)의 노광 조건 중의 노광량 및 포커스 위치를 서로의 영향을 제거하여 고정밀도로 추정 또는 판정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 검사 장치(1A) 및 검사 방법은, 노광량 및 포커스 위치를 포함하는 복수의 노광 조건의 아래에서의 노광에 의해 웨이퍼(10)에 마련된 요철의 반복 패턴(12)의 노광 조건을 판정하는 장치 및 방법이다. 그리고, 검사 장치(1A)는, 패턴(12)이 표면에 형성된 웨이퍼(10)를 유지 가능한 스테이지(5A)와, 웨이퍼(10)의 표면을 직선 편광의 조명광 ILI(편광광)로 조명하는 조명계(20A)와, 웨이퍼(10)의 표면으로부터 사출한 광을 수광하고, 그 광의 스토크스 파라미터 S1~S3(편광의 상태를 규정하는 조건)을 검출하는 촬상 소자(47) 및 화상 처리부(40A)와, 검사 대상의 웨이퍼(10)의 표면에 형성된 검사 대상의 패턴의 노광 조건을 판정하기 위한 검사 장치(1A)의 장치 조건을, 기지의 노광 조건으로 패턴이 형성된 조건 할당 웨이퍼(10a)로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여 구하는 연산부(50A)를 구비하고, 연산부(50A)에 의해 구해진 장치 조건으로 웨이퍼(10)의 표면으로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여, 그 패턴의 노광 조건을 판정하고 있다.

또한, 본 실시 형태의 검사 방법은, 패턴(12)이 표면에 형성된 웨이퍼(10)의 표면을 편광광으로 조명하고, 웨이퍼(10)의 표면으로부터 사출한 광을 수광하는 스텝 112D, 112E와, 이 광의 스토크스 파라미터를 검출하는 스텝 118D, 118E와, 검사 대상의 웨이퍼(10)의 표면에 형성된 검사 대상의 패턴(12)의 노광 조건을 판정하기 위한 장치 조건(검사 조건)을, 기지의 노광 조건으로 패턴(12)이 형성된 조건 할당 웨이퍼(10a)로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여 구하는 스텝 132B, 134B와, 구해진 그 장치 조건으로 웨이퍼(10)의 표면으로부터 사출한 광의 스토크스 파라미터에 근거하여, 패턴(12)의 노광 조건을 판정하는 스텝 158B, 160B를 포함하고 있다.

또한, 본 실시 형태의 노광 시스템은, 웨이퍼의 표면에 패턴을 노광하는 투영 광학계를 갖는 노광 장치(100A)(노광부)와, 본 실시 형태의 검사 장치(1A)를 구비하고, 검사 장치(1A)의 연산부(50A)에 의해 판정되는 제 1 및 제 2 노광 조건에 따라 노광 장치(100A)에 있어서의 노광 조건을 보정하고 있다.

또한, 본 실시 형태의 노광 방법은, 본 실시 형태의 검사 방법을 이용하여 웨이퍼의 제 1 및 제 2 노광 조건을 판정하고(스텝 150B~160B), 그 검사 방법에 의해 추정되는 제 1 및 제 2 노광 조건에 따라 웨이퍼의 노광시의 노광 조건을 보정하고 있다(스텝 162B).

이와 같이, 검사 장치(1A) 또는 이것을 이용하는 검사 방법에 의해 추정되는 제 1 및 제 2 노광 조건에 따라 노광 장치(100A)에 의한 노광 조건을 보정하는 것에 의해, 실제로 디바이스 제조를 위해 사용되는 웨이퍼를 이용하여, 효율적으로, 또한 고정밀도로 노광 장치(100A)에 있어서의 노광 조건을 목표로 하는 상태로 설정할 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는 도 16(b)에 나타내는 노광 장치(100A)는, 온보디의 검사 장치(1A)를 구비하고 있고, 검사 장치(1A)의 스테이지는, 본 실시 형태에서는 웨이퍼 스테이지 WST가 겸용하고 있지만, 노광 장치(100A)와 검사 장치(1A)가 별체가 되어 있더라도 좋다. 이 경우, 도 16(a)에 나타내는 바와 같이, 검사 장치(1A)는, 웨이퍼(10)를 유지하는 스테이지(5A)를 구비한다. 스테이지(5A)는, 스테이지(5A)의 윗면의 중심에 있어서의 법선(도 16(a)에 있어서 Z축과 평행한 선으로서, 스테이지(5A)의 윗면의 중심을 통과하는 선)을 축으로 하여 회전 가능하고, 또한 2차원 방향(서로 직교하는 X축 및 Y축을 따른 방향으로 한다)으로 이동 가능하다. 또한, 검사 장치(1A)에 마련된 구동부(48)에 의해, 스테이지(5A)가 회전하고, 2차원 방향으로 이동한다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼를 원 편광으로 조명하더라도 좋고, 원 편광 이외의 타원 편광으로 조명하더라도 좋다. 또한, 직선 편광광이나 타원 편광광을 사출하는 광원을 이용할 수도 있다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼(10)의 표면으로부터의 회절광을 수광계(30A)로 수광하고, 산출한 스토크스 파라미터에 근거하여, 노광 조건을 평가하더라도 좋다. 이 경우, 기지의 회절 조건에 근거하여, 수광계(30A)가 웨이퍼(10)의 표면으로부터의 회절광을 수광하도록, 제어부(80A)는 수광계(30A)를 제어한다.

또, 본 실시 형태에 있어서, 1/4 파장판(33A)은, 수광계(30A)의 광로상에 배치되어 있지만, 이 배치로 한정되지 않는다. 예컨대, 1/4 파장판(33A)은 조명계(20A)의 광로상에 배치시키더라도 좋다. 구체적으로는, 조명계(20)에 있어서, 도광 파이버(24A)로부터의 광이 편광자(26A)를 통과한 광의 광로상에 배치되더라도 좋다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게, 본 실시 형태에 있어서의 복수의 장치 조건은, 검광자(32A)의 회전 각도(검광자(32A)의 투과축의 방위)나 스테이지(5A)의 회전 각도(웨이퍼의 방위) 등을 포함시킬 수 있다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태의 도 17에 있어서의 조건 내기에 있어서, 노광 장치(100A)에 의해 반복 패턴이 형성된 조건 할당 웨이퍼(10a)를 이용하여 구한 템플릿 TD1, TD2, 및 TF1을 사용하여, 조건 내기에서 이용한 노광 장치(100A)의 노광 조건(노광량 및 포커스 위치)을 구했지만, 템플릿 TD1, TD2, 및 TF1을 이용하여, 노광 장치(100A)와는 상이한 호기(號機)의 노광 조건을 구하더라도 좋다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태에서는, 예컨대, 노광량의 평가에서는 스토크스 파라미터 S1, 및 S2, 포커스 위치의 평가에서는 스토크스 파라미터 S1, 및 S3을 각각 이용하더라도 좋다. 또한, 노광량의 평가에서는, 스토크스 파라미터 S1은, 노광량 및 포커스 위치의 양쪽의 변화에 대응하여 변화하기 때문에, 노광량의 판정을 스토크스 파라미터 S1(또는 S1, S2, S3으로부터 선택된 적어도 1개의 파라미터)을 이용하여 행하고, 포커스 위치의 판정을 스토크스 파라미터 S1(또는 S1, S3으로부터 선택된 적어도 1개의 파라미터)을 이용하여 행하도록 하더라도 좋다. 또한, 노광량, 및 포커스 위치의 각각의 변화에 대한 웨이퍼면으로부터의 타원 편광광의 변화가 도 3에 나타내는 바와 같은 변화로는 되지 않는 경우 등은, 노광량의 변화에 대한 스토크스 파라미터의 변화, 및 포커스 위치의 변화에 대한 스토크스 파라미터의 변화에 근거하여 제 1 장치 조건, 및 제 2 장치 조건이 구해지도록 적절히, 스토크스 파라미터의 종류를 선택하면 된다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태에서는, 스토크스 파라미터에 관한 미지수는 4개(S0~S3)이기 때문에, 1/4 파장판(33A)의 각도를 적어도 4개의 상이한 각도로 설정하고, 최저, 4매의 웨이퍼의 상을 촬상하면 된다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태에서는, 예컨대, 신호 출력부(90A)는, 복수의 노광 장치 등의 동작을 통괄적으로 제어하는 호스트 컴퓨터(도시하지 않음)에 노광 조건의 검사 결과를 출력하더라도 좋다. 이 경우, 도 18의 스텝 162B에 있어서, 웨이퍼(10)의 전면의 노광량의 오차 분포(노광량 차이) 및 포커스 위치의 오차 분포(디포커스량의 분포)의 정보는, 신호 출력부(90A)로부터 호스트 컴퓨터(도시하지 않음)에 제공되더라도 좋다. 그리고, 호스트 컴퓨터(도시하지 않음)는 제공된 정보에 근거하여, 노광 장치(100A) 또는 노광 장치(100A)를 포함하는 복수의 노광 장치에 노광 조건(노광량과 포커스 위치 중 적어도 한쪽)을 보정하기 위한 지령을 내려도 좋다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태의 스텝 132B, 및 스텝 134B에서 기억부(85A)에 기억되는 템플릿은, 예컨대, 임의의 노광 조건에 대한 임의의 스토크스 파라미터의 값을 임의의 함수로 수학적으로 피팅하여 얻어진 곡선이나 근사식으로 하더라도 좋다. 예컨대, 도 11(a) 및 (b)에 있어서, 제 1 장치 조건(여기서는 장치 조건 A 및 B)으로 얻어진 노광량에 대한 스토크스 파라미터 S2, S3의 변화를 나타내는 곡선 BS21, BS32를 템플릿 TD1, TD2로 하더라도 좋고, 곡선 BS21, BS32의 각각의 근사식을 템플릿 TD1, TD2로 하더라도 좋다. 동일하게 제 2 장치 조건(여기서는 장치 조건 A)으로 얻어진 곡선 CS32를 템플릿 TF1로 하더라도 좋고, 곡선 CS32의 근사식을 템플릿 TF1로 하더라도 좋다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태의 스텝 158B, 및 스텝 160B에서는, 예컨대, 스텝 158B 및 스텝 160B에서 산출된 계측값 Dx 및 계측값 Fy나, 최적의 노광량 Dbe에 대한 계측값 Dx의 비율 및 최적의 포커스 위치 Zbe에 대한 계측값 Fy의 비율 등, 여러 가지의 연산 수법을 이용하더라도 좋다. 또한, 이들 노광 조건의 검사 결과는, 표시 장치(도시하지 않음)에 표시되지 않더라도 좋다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태에서는, 예컨대, 대상의 스토크스 파라미터의 포커스 감도와 도스 감도의 차가 보다 커지도록, 스토크스 파라미터 S2와 S3을 소망하는 연산식으로 연산하더라도 좋다. 스토크스 파라미터 S2와 S3의 연산식은 여러 가지의 연산식을 이용할 수 있고, 예컨대, 「S2+S3」(합)이나 「S2²+S3²」(제곱합) 등의 연산식으로 하더라도 좋다. 상기와 같이 소망하는 연산식을 사용하여 구한 검사 장치(1A)의 장치 조건으로 노광 조건의 평가를 행하는 것에 의해, 스토크스 파라미터 S2, S3에 대하여 개별적으로 2개의 장치 조건을 구하는 방법에 비하여, 보다 고정밀도로 노광 조건을 평가하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 실시 형태에 있어서의 스텝 118D에 있어서, 스토크스 파라미터 S0~S3을 산출했지만, 스토크스 파라미터 S0은 광속의 전체 강도를 나타내고 있기 때문에, 노광 조건을 판정하기 위해서는, 스토크스 파라미터 S1~S3만을 구하더라도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 노광량이 변화하면 반사광의 스토크스 파라미터 S1, S2, 및 S3이 변화하고, 포커스 위치가 변화했을 때에는, 반사광의 스토크스 파라미터 S1 및 S3이 비교적 크게 변화하고, 스토크스 파라미터 S2는 별로 변화하지 않는다(도 3(a) 및 (b)를 참조). 이 때문에, 스토크스 파라미터 S2, S3만으로부터 노광량 및 포커스 위치의 조건을 서로 독립적으로 판정하는 것이 가능한 것으로부터, 스토크스 파라미터 S2, S3을 구하는 것만으로도 좋다.

또, 전술한 제 1 실시 형태와 동일하게 본 실시 형태에서는, 조건 할당 웨이퍼(10a)의 스크라이브 라인 영역 SL을 제외한 전부의 샷 SAn(도 6(b) 참조) 내에 대응하는 화소의 스토크스 파라미터를 산출하고, 산출 결과를 평균화하더라도 좋다. 이와 같이 샷 평균값을 산출하는 것은, 노광 장치(100A)의 투영 광학계 PL의 수차의 영향 등을 억제하기 위해서이다. 또, 그 수차의 영향 등을 더 억제하기 위해, 예컨대 도 6(b)의 샷 SAn의 중앙부의 부분 영역 CAn 내에 대응하는 화소의 스토크스 파라미터를 평균화한 값을 산출하더라도 좋다.

또한, 상기의 실시 형태에서는, 노광 조건으로서 노광량 및 포커스 위치를 판정하고 있지만, 노광 조건으로서, 노광 장치(100A)에 있어서의 노광광의 파장, 조명 조건(예컨대 코히런스 인자(σ값), 투영 광학계 PL의 개구수, 또는 액침 노광시의 액체의 온도 등을 판정하기 위해 상기의 실시 형태의 판정을 사용하더라도 좋다.

또, 상기의 실시 형태에서는, 편광의 상태를 규정하는 조건을 스토크스 파라미터로 나타내고 있다. 그렇지만, 그 편광의 상태를 규정하는 조건을, 이른바 존즈 표기로 광학계의 편광 특성을 나타내기 위한 2행의 복소 열벡터로 이루어지는 존즈 벡터(Jones Vector)로 나타내더라도 좋다. 존즈 표기는, 예컨대, 비특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 광학계의 편광 특성을 나타내기 위한, 2행×2열의 복소 행렬(편광 행렬)로 이루어지는 존즈 행렬(Jones Matrix)과, 해당 광학계에 의해 변환되는 편광의 상태를 나타내기 위한 존즈 벡터로 기술된다.

또한, 편광의 상태를 규정하는 조건을 스토크스 파라미터 및 존즈 벡터의 양쪽을 이용하여 나타내더라도 좋다. 또한, 편광의 상태를 규정하는 조건을 이른바 뮬러 행렬로 나타낼 수도 있다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 노광 장치(100, 100A)는 액침 노광법을 이용하는 스캐닝 스텝퍼로 했지만, 노광 장치로서 드라이형 스캐닝 스텝퍼 또는 스텝퍼 등의 노광 장치를 사용하는 경우에도 상술한 실시 형태를 적용하여 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 노광 장치로서, 노광광으로서 파장이 100㎚ 이하인 EUV 광(Extreme Ultraviolet Light)을 사용하는 EUV 노광 장치, 또는 노광 빔으로서 전자 빔을 이용하는 전자 빔 노광 장치를 사용하는 경우에도 상술한 실시 형태를 적용할 수 있다.

또한, 도 19에 나타내는 바와 같이, 반도체 디바이스(도시하지 않음)는, 디바이스의 기능ㆍ성능 설계를 행하는 설계 공정(스텝 221), 이 설계 공정에 근거한 마스크(레티클)를 제작하는 마스크 제작 공정(스텝 222), 실리콘 재료 등으로부터 웨이퍼용 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 포함하는 조립 공정(스텝 225), 및 디바이스의 검사를 행하는 검사 공정(스텝 226) 등을 거쳐 제조된다. 그 기판 처리 공정(스텝 224)에서는, 웨이퍼에 레지스트를 도포하는 공정, 노광 장치(100, 100A)에 의해 레티클의 패턴을 웨이퍼에 노광하는 노광 공정, 및 웨이퍼를 현상하는 현상 공정을 포함하는 리소그래피 공정, 및 검사 장치(1, 1A)에 의해 웨이퍼로부터의 광을 이용하여 노광 조건 등을 검사하는 검사 공정이 실행된다.

이와 같은 디바이스 제조 방법에 있어서, 전술한 검사 장치(1, 1A)를 이용하여 노광 조건 등을 검사하고, 예컨대 이 검사 결과에 근거하여 그 노광 조건 등을 보정하는 것에 의해, 최종적으로 제조되는 반도체의 수율을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시 형태의 디바이스 제조 방법에서는, 특히 반도체 디바이스의 제조 방법에 대하여 설명했지만, 본 실시 형태의 디바이스 제조 방법은, 반도체 재료를 사용한 디바이스 외에, 예컨대 액정 패널이나 자기 디스크 등의 반도체 재료 이외의 재료를 사용한 디바이스의 제조에도 적용할 수 있다.

또, 상술한 각 실시 형태의 요건은, 적절히 조합할 수 있다. 또한, 일부의 구성 요소를 이용하지 않는 경우도 있다. 또한, 법령으로 허용되는 한, 상술한 각 실시 형태 및 변형예에서 인용한 검사 장치나 검사 방법 등에 관한 모든 공개 공보 및 미국 특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

1 : 검사 장치
5 : 스테이지
10 : 웨이퍼
10a : 조건 할당 웨이퍼
20 : 조명계
30 : 수광계
35 : 촬상부
40 : 화상 처리부
50 : 연산부
60 : 검사부
85 : 기억부
100 : 노광 장치

Claims

패턴의 가공 조건을 판정하는 검사 장치에 있어서,
패턴이 표면에 형성된 기판을 유지 가능한 스테이지와,
상기 기판의 표면을 편광광으로 조명하는 조명부와,
상기 기판의 표면으로부터 사출한 광을 수광하고, 그 광의 편광의 상태를 규정하는 조건을 검출하는 검출부와,
기지(旣知)의 상기 가공 조건으로 패턴이 형성된 기판으로부터 사출한 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하는, 검사 대상 기판의 표면에 형성된 검사 대상 패턴의 상기 가공 조건을 판정하기 위한 장치 조건을 기억하는 기억부와,
상기 장치 조건으로 상기 검사 대상 기판의 표면으로부터 사출한 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하여, 상기 검사 대상 패턴의 상기 가공 조건을 판정하는 검사부
를 구비하는 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 편광의 상태를 규정하는 조건은 제 1 규정 조건 및 제 2 규정 조건을 포함하고,
상기 장치 조건은, 상기 제 1 규정 조건에 근거하는 제 1 장치 조건과, 상기 제 2 규정 조건에 근거하는 제 2 장치 조건을 포함하는
검사 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 가공 조건은, 제 1 가공 조건과 제 2 가공 조건을 포함하고,
상기 검사부는, 상기 제 1 장치 조건으로 상기 검사 대상 기판의 표면으로부터 사출한 광의 상기 제 1 규정 조건에 근거하여, 상기 검사 대상 패턴의 상기 제 1 가공 조건을 판정하고, 상기 제 2 장치 조건으로 상기 검사 대상 기판의 표면으로부터 사출한 광의 상기 제 2 규정 조건에 근거하여, 상기 검사 대상 패턴의 상기 제 2 가공 조건을 판정하는
검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 편광의 상태를 규정하는 조건은 제 1 규정 조건 및 제 2 규정 조건을 포함하고,
상기 장치 조건은, 기지의 상기 가공 조건으로 패턴이 형성된 기판으로부터 사출한 광의 상기 제 1 규정 조건과 상기 제 2 규정 조건을 이용한 연산식으로 산출된 결과에 근거하는 조건이고,
상기 검사부는, 검출한 상기 제 1 규정 조건과 상기 제 2 규정 조건을 이용하여 상기 연산식으로 산출된 결과에 근거하여, 상기 검사 대상 패턴의 상기 가공 조건을 판정하는 것을 포함하는
검사 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가공 조건은 제 1 가공 조건 및 제 2 가공 조건을 포함하고,
상기 장치 조건은, 기지의 상기 제 1 가공 조건 및 기지의 상기 제 2 가공 조건을 조합한 가공 조건으로 패턴이 형성된 기판으로부터 사출한 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건의 변화가, 상기 제 1 가공 조건 및 상기 제 2 가공 조건의 변화에 대하여 다른 쪽의 가공 조건이 변화한 경우보다 커지는 조건인
검사 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사부는, 기지의 상기 가공 조건으로 패턴이 표면에 형성된 기판을 편광광으로 조명하여, 상기 기판의 표면으로부터 사출한 광으로부터 검출한 그 광의 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하여, 상기 검사 조건을 구하는 검사 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출부는, 상기 광의 편광의 상태를 규정하는 조건으로서 스토크스(Stokes) 파라미터 및 존즈(Jones) 벡터 중 적어도 한쪽을 검출하는 검사 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치 조건은, 상기 조명부의 조명 조건과, 상기 검출부의 검출 조건과, 상기 스테이지의 자세 조건 중 적어도 1개의 조건을 포함하는 검사 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 조명 조건은, 상기 기판의 표면에 입사하는 편광광의 입사각과, 상기 기판의 표면에 입사하는 편광광의 파장과, 상기 기판의 표면에 입사하는 편광광의 편광 방향 중 적어도 1개의 조건을 포함하는 검사 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 검출 조건은, 상기 검출부에서 수광하는 상기 기판의 표면으로부터 사출한 광의 수광각과, 상기 검출부에서 수광하는 상기 기판의 표면으로부터 사출한 광의 편광 방향 중 적어도 1개의 조건을 포함하는 검사 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 자세 조건은, 상기 스테이지에 유지된 기판에 형성된 패턴의 반복 방향의 방위와, 상기 스테이지의 경사 각도 중 적어도 1개의 조건을 포함하는 검사 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명부는, 상기 기판의 표면에 직선 편광광을 조사하는 검사 장치.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출부는, 상기 기판의 표면으로부터 정반사한 광을 수광하고, 그 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건을 검출하는 검사 장치.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사 대상 기판의 표면에 형성된 상기 검사 대상의 패턴은, 노광 장치에 의한 노광을 포함하는 리소그래피 공정을 거쳐 형성되고,
상기 검사 장치가 판정하는 상기 가공 조건은, 상기 노광 장치에 있어서의 노광의 노광량 및 포커스 상태 중 적어도 한쪽을 포함하는
검사 장치.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명부는, 상기 기판의 표면의 전면을 상기 편광광으로 일괄하여 조명하고,
상기 검출부는, 상기 기판의 표면의 전면의 상을 촬상하는 촬상 소자를 갖는
검사 장치.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명부는, 상기 기판의 표면의 일부를 상기 편광광으로 조명하고,
상기 검출부는, 상기 기판의 표면의 일부의 상을 촬상하는 촬상 소자를 갖고,
상기 스테이지는, 상기 조명부로부터의 상기 편광광이 상기 기판의 표면의 전면에 순차적으로 조사되도록, 상기 기판을 이동 가능한
검사 장치.
제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사부는, 상기 검사 대상 기판의 표면에 형성된 검사 대상의 패턴의 상기 가공 조건에 기인하는 형상을 판정하기 위한 그 검사 장치의 장치 조건을, 기지의 상기 가공 조건으로 패턴이 형성된 기판으로부터 사출한 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하여 구하고,
상기 장치 조건으로 상기 검사 대상 기판의 표면으로부터 사출한 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하여, 상기 검사 대상 패턴의 상기 가공 조건에 기인하는 형상을 판정하는
검사 장치.
기판의 표면에 패턴을 노광하는 투영 광학계를 갖는 노광부와,
청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 검사 장치와,
상기 검사 장치에 의해 판정된 상기 가공 조건에 따라 상기 노광부에 있어서의 가공 조건을 보정하는 제어부
를 구비하는 노광 시스템.
검사 대상의 패턴의 가공 조건을 판정하는 검사 방법에 있어서,
기지의 상기 가공 조건으로 패턴이 형성된 기판으로부터 사출한 광의 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하는 검사 조건으로, 상기 검사 대상의 패턴이 형성된 검사 대상 기판의 표면에 편광광을 조명하는 것과,
상기 검사 조건으로 상기 검사 대상 기판의 표면으로부터 사출한 광을 수광하고, 그 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건을 검출하는 것과,
검출한 상기 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하여, 상기 검사 대상의 패턴의 상기 가공 조건을 판정하는 것
을 포함하는 검사 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 편광의 상태를 규정하는 조건은 제 1 규정 조건 및 제 2 규정 조건을 포함하고,
상기 검사 조건은, 상기 제 1 규정 조건에 근거하는 제 1 검사 조건과, 상기 제 2 규정 조건에 근거하는 제 2 검사 조건을 포함하는
검사 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 가공 조건은, 제 1 가공 조건과 제 2 가공 조건을 포함하고,
상기 판정하는 것은, 상기 제 1 검사 조건으로 상기 검사 대상 기판의 표면으로부터 사출한 광의 상기 제 1 규정 조건에 근거하여, 상기 검사 대상의 패턴의 상기 제 1 가공 조건을 판정하고, 상기 제 2 검사 조건으로 상기 검사 대상 기판의 표면으로부터 사출한 광의 상기 제 2 규정 조건에 근거하여, 상기 검사 대상의 패턴의 상기 제 2 가공 조건을 판정하는
검사 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 편광의 상태를 규정하는 조건은 제 1 규정 조건 및 제 2 규정 조건을 포함하고,
상기 검사 조건은, 기지의 상기 가공 조건으로 패턴이 형성된 기판으로부터 사출한 광의 상기 제 1 규정 조건과 상기 제 2 규정 조건을 이용하여 연산식으로 산출된 결과에 근거하는 조건이고,
상기 판정하는 것은, 검출한 상기 제 1 규정 조건과 상기 제 2 규정 조건을 이용하여 상기 연산식으로 산출된 결과에 근거하여, 상기 검사 대상의 패턴의 상기 가공 조건을 판정하는 것을 포함하는
검사 방법.
제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가공 조건은, 제 1 가공 조건과 제 2 가공 조건을 포함하고,
상기 검사 조건은, 기지의 상기 제 1 가공 조건 및 기지의 상기 제 2 가공 조건을 조합한 가공 조건으로 패턴이 형성된 기판으로부터 사출한 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건의 변화가, 각각 상기 제 1 가공 조건 및 상기 제 2 가공 조건의 변화에 대하여 다른 쪽의 가공 조건이 변화한 경우보다 커지는 조건인
검사 방법.
제 19 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
기지의 상기 가공 조건으로 패턴이 표면에 형성된 기판을 편광광으로 조명하여, 상기 기판의 표면으로부터 사출한 광으로부터 검출한 그 광의 편광의 상태를 규정하는 조건에 근거하여, 상기 검사 조건을 구하는 것을 포함하는 검사 방법.
제 19 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광의 편광의 상태를 규정하는 조건을 검출하는 것은, 상기 광의 스토크스 파라미터, 및 존즈 벡터 중 적어도 한쪽을 검출하는 것을 포함하는 검사 방법.
제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사 조건은, 상기 기판의 표면을 상기 편광광으로 조명할 때의 조명 조건과, 상기 광의 편광의 상태를 규정하는 조건을 검출할 때의 검출 조건과, 상기 편광광으로 조명되는 기판의 자세 조건 중 적어도 1개의 조건을 포함하는 검사 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 조명 조건은, 상기 기판의 표면에 입사하는 편광광의 입사각과, 상기 기판의 표면에 입사하는 편광광의 파장과, 상기 기판의 표면에 입사하는 편광광의 편광 방향 중 적어도 1개의 조건을 포함하는 검사 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 검출 조건은, 상기 기판의 표면으로부터 사출한 광을 검출할 때의 그 광의 수광각과, 상기 기판의 표면으로부터 사출한 광을 검출할 때의 그 광의 편광 방향 중 적어도 1개의 조건을 포함하는 검사 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 자세 조건은, 상기 편광광으로 조명되는 기판에 형성된 패턴의 반복 방향의 방위와, 상기 기판의 경사 각도 중 적어도 1개의 조건을 포함하는 검사 방법.
제 19 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판의 표면을 편광광으로 조명하는 것은, 상기 기판의 표면에 직선 편광광을 조사하는 것인 검사 방법.
제 19 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광의 편광의 상태를 규정하는 조건을 검출하는 것은, 상기 기판의 표면으로부터 정반사한 광을 수광하고, 그 광의 상기 편광의 상태를 규정하는 조건을 검출하는 것을 포함하는 검사 방법.
제 19 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사 대상 기판의 표면에 형성된 상기 검사 대상의 패턴은, 노광 장치에 의한 노광을 포함하는 리소그래피 공정을 거쳐 형성되고,
상기 가공 조건을 판정할 때의 가공 조건은, 상기 노광 장치에 있어서의 노광량 및 포커스 상태 중 적어도 한쪽을 포함하는
검사 방법.
제 19 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패턴이 표면에 형성된 상기 기판의 표면을 상기 편광광으로 조명할 때에, 상기 기판의 표면의 전면을 조명하고,
상기 기판의 표면으로부터 사출한 광을 수광할 때에, 상기 기판의 표면의 전면의 상을 촬상하는
검사 방법.
제 19 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패턴이 표면에 형성된 상기 기판의 표면을 상기 편광광으로 조명할 때에, 상기 기판의 표면의 일부를 조명하고,
상기 기판의 표면으로부터 사출한 광을 수광할 때에, 상기 기판의 표면의 일부의 상을 촬상하고,
상기 편광광이 상기 기판의 표면의 전면에 순차적으로 조사되도록, 상기 기판을 이동하는 것을 포함하는
검사 방법.
기판의 표면에 패턴을 노광하고,
청구항 19 내지 청구항 34 중 어느 한 항에 기재된 검사 방법을 이용하여 상기 패턴의 상기 가공 조건을 판정하고,
상기 검사 방법에 의해 판정되는 상기 가공 조건에 따라 상기 기판의 노광시의 가공 조건을 보정하는
노광 방법.
기판의 표면에 패턴을 마련하는 리소그래피 공정을 갖는 디바이스 제조 방법으로서,
상기 리소그래피 공정에서 청구항 35에 기재된 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법.