TW201329651A - 測定裝置、測定方法、及半導體元件製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種能從形成於晶圓上之元件圖案測量曝光圖案時之聚焦狀態之裝置。具備：照明系20，係以照明光照明於表面具有因曝光而形成之圖案之晶圓10；受光系30及攝影裝置35，係檢測因形成於晶圓10表面之圖案而被調變之照明光並輸出檢測訊號；以及檢查部42，係使用在該圖案之複數個部分檢測出之檢測訊號測定晶圓10表面上之所欲部分之圖案之曝光條件。

Description

測定裝置、測定方法、及半導體元件製造方法
本發明係關於測定於基板上就每一既定區域曝光之圖案之曝光條件之測定裝置及測定方法。又，係關於使用此種測定方法之半導體元件製造方法。
步進掃描(step & scan)方式所代表之曝光裝置，聚焦(在晶圓面上之圖案對焦狀態)之管理係非常重要。因此，已知有一種方法，係在生產前進行測試曝光等，調整成藉由曝光裝置投影於晶圓上之圖案(半導體電路圖案)像面與晶圓之曝光面(經抗蝕劑或頂塗處理之面)一致。為了測試曝光裝置之聚焦狀態，例如係使用專用光罩(標線片)使測試圖案曝光、顯影，從所得之測試圖案之位置偏移測量聚焦偏移量(參照例如專利文獻1)。
先行技術文獻
[專利文獻1]美國專利公開號2002/0100012
然而，求出聚焦偏移之專用圖案與實際圖案有時會有線寬或形狀相異之情形，而有以專用圖案求出之聚焦偏移(聚焦狀態)與實際之圖案(半導體電路圖案)之聚焦偏移狀態相異之課題。又，依元件不同，亦有於一個晶片內具有多個相異功能之部分之情形，而有從專用圖案求出之聚焦偏 移與實際圖案之聚焦偏移易產生乖離之課題。
本發明係鑑於此種問題而為，其目的在提供一種能測量投影於晶圓之元件之圖案之聚焦狀態之裝置及方法。
為達成上述目的，本發明之測定裝置，具備：照明部，係以照明光照明於表面具有因曝光而形成之圖案之基板；檢測部，係檢測因前述圖案而被調變之照明光並輸出檢測訊號；以及測定部，係使用在該圖案之複數個部分檢測出之檢測訊號測定所欲部分之前述圖案之曝光條件。
此外，上述構成之測定裝置亦可構成為，前述測定部係使用在包含前述所欲部分之複數個部分檢測出之檢測訊號，測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
又，上述構成之測定裝置亦可構成為，前述測定部係從在前述所欲部分之周圍部分檢測出之檢測訊號，測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
又，上述構成之測定裝置亦可構成為，前述測定部係從在前述所欲部分檢測出之檢測訊號與從在該所欲部分以外之部分檢測出之檢測訊號求出之與該所欲部分對應之訊號，測定該所欲部分之圖案之曝光條件。
又，上述構成之測定裝置亦可構成為，前述測定部係從在前述所欲部分之周圍部分檢測出之訊號，藉由內插求出與前述所欲部分對應之檢測訊號。
又，上述構成之測定裝置亦可構成為，前述測定部係使用在前述所欲部分、前述所欲部分之周圍部分且為與前 述所欲部分有相關之部分檢測出之檢測訊號，測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
又，上述構成之測定裝置亦可構成為，檢測出前述被調變之照明光之檢測條件係就每一前述部分來設定。
又，上述構成之測定裝置亦可構成為，前述檢測部檢測出基於因前述圖案產生之繞射或偏光之調變。
又，上述構成之測定裝置亦可構成為，進一步具有預先儲存有在以複數個曝光條件形成之圖案檢測出之檢測訊號之儲存部；前述測定部係比較儲存於前述儲存部之檢測訊號與以前述檢測部檢測出之檢測訊號以測定前述表面上之所欲部分之圖案之曝光條件。
又，上述構成之測定裝置亦可構成為，以前述測定部測定之前述曝光條件係前述曝光之聚焦狀態與曝光量中之至少一方。
又，本發明之測定方法，係以照明光照明於表面具有因曝光而形成之圖案之基板；檢測因前述圖案而被調變之照明光並輸出檢測訊號；使用在該圖案之複數個部分檢測出之檢測訊號測定所欲部分之前述圖案之曝光條件。
此外，上述測定方法亦可為，係使用在包含前述所欲部分之複數個部分檢測出之檢測訊號，測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
又，上述測定方法亦可為，係從在前述所欲部分檢測出之檢測訊號與從在該所欲部分以外之部分檢測出之檢測訊號求出之與該所欲部分對應之訊號，測定前述所欲部分之 圖案之曝光條件。
又，上述測定方法亦可為，係從在前述所欲部分之周圍部分檢測出之檢測訊號求出與前述所欲部分對應之訊號，以測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
又，上述測定方法亦可為，係從在前述所欲部分之周圍部分檢測出之訊號，藉由內插求出與前述所欲部分對應之檢測訊號。
又，上述測定方法亦可為，係從在前述所欲部分檢測出之檢測訊號、及從該所欲部分以外之部分且為與前述所欲部分有相關之部分檢測出之檢測訊號求出之與該所欲部分對應之訊號，測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
又，上述測定方法亦可為，檢測出前述被調變之照明光之檢測條件係就每一前述部分來設定。
又，上述測定方法亦可為，前述檢測係檢測出基於因前述圖案產生之繞射或偏光之調變。
又，上述測定方法亦可為，預先儲存有在以複數個曝光條件形成之圖案檢測出之檢測訊號；比較前述儲存之檢測訊號與前述檢測出之檢測訊號以測定前述表面上之所欲部分之圖案之曝光條件。
又，上述測定方法亦可為，前述測定之前述曝光條件係前述曝光之聚焦狀態與曝光量中之至少一方。
又，本發明之半導體元件製造方法，具有於基板表面曝光出圖案之微影製程：於前述曝光後，使用申請專利範圍第11至20項中任一項之測定方法，測定對設有前述圖 案之基板之前述曝光時之曝光條件；根據該測定之曝光條件修正曝光條件；以修正後之曝光條件於基板表面曝光出圖案。
根據本發明，能從形成於晶圓上之元件之圖案測量曝光測量曝光圖案時之聚焦狀態之裝置。
根據本發明，能從形成於晶圓上之元件之圖案測量曝光圖案時之聚焦狀態。
以下，參照圖面說明本發明之實施形態。圖1顯示具備本發明之測定裝置功能之表面檢査裝置1，首先，參照此圖1說明表面檢查裝置1之概略構成。
表面檢查裝置1具有藉由真空吸附支承以未圖示之搬送裝置搬送來之大致圓盤形之半導體晶圓10(以下稱為晶圓10)之載台5而構成。載台5以晶圓10之旋轉對稱軸(載台5之中心軸)為旋轉軸將晶圓10支承為能旋轉(在晶圓10表面內之旋轉)。將此旋轉形成之晶圓之方向，為方便起見稱為晶圓方位角度(以缺口(notch)或定向平面(orientation flat))為基準之角度)。又，載台5能以通過支承晶圓10之支承面或與支承面平行之面的軸為中心使晶圓10傾斜(傾動)，而能調整照明光之入射角。
表面檢査裝置1，另具有使照明光成為平行光照射於被支承在載台5之晶圓10表面全面的照明系20、用以將受到 照明光照射時來自晶圓10全面之正反射光或繞射光、散射光等加以集光的受光系30、接收以受光系30集光之光以檢測晶圓10表面之像的攝影裝置35、影像處理部40、檢査部42、記憶部45、影像顯示裝置46、主控制部50、以及連接於主控制部50之硬體控制部55。
照明系20具有射出照明光的照明單元21、將從照明單元21射出之照明光反射向晶圓10表面的照明側凹面鏡25。照明單元21具有金屬鹵素燈及水銀燈等的光源部22、從來自光源部22之光中抽出(使之選擇性地透射)具既定波長之光並調節強度的調光部23、將來自調光部23之光作為照明光導向照明側凹面鏡25的導光光纖24。主控制部50透過硬體控制部55控制光源部22與調光部23，
從光源部22射出之光通過調光部23，被調節成具有既定波長(例如248nm之波長)之既定強度之照明光。接著，該照明光從導光光纖24往照明側凹面鏡25射出，由於導光光纖24之射出部係配置在照明側凹面鏡25之焦點面，因此藉由照明側凹面鏡25成為平行光束照射於被保持在載台5之晶圓10表面。此外，照明側凹面鏡25與後述之受光側凹面鏡31雖為固定，但對晶圓10之照明光入射角與出射角之關係，可藉由使載台5傾斜(傾動)以使晶圓10之裝載角度(支承角度)變化來加以調整。
於導光光纖24與照明側凹面鏡25之間以可插入或拔出於光路之方式設有照明側偏光濾光器26，如圖1所示，在將照明側偏光濾光器26從光路上拔除之狀態下進行利用 繞射光之檢査(以下為方便起見，稱繞射檢査)，如圖2所示，在照明側偏光濾光器26插入光路上之狀態下進行利用偏光(構造性複折射形成之偏光狀態之變化)之檢査(以下為方便起見，稱PER檢査)(關於照明側偏光濾光器26之詳情留待後述)。
被照明系20照射照明光而來自晶圓10表面之出射光(繞射光或正反射光、散射光)被受光系30加以集光。受光系30具有對向於載台5配設之受光側凹面鏡31而構成。以受光側凹面鏡31集光之出射光(繞射光或正反射光、散射光)到達攝影裝置35之攝影面上，成像出晶圓10之像。
於受光側凹面鏡31與攝影裝置35之間以能插入或拔出於光路上之方式設有受光側偏光濾光器32，如圖1所示，在將受光側偏光濾光器32從光路上拔除的狀態下進行繞射檢査，如圖2所示，在將受光側偏光濾光器32插入光路上之狀態下進行PER檢査(關於受光側偏光濾光器32之詳情留待後述)。
攝影裝置35將形成在攝影面上之晶圓10表面之像加以光電轉換而生成影像訊號(數位影像資料)，將其送至主控制部50。主控制部50從攝影裝置35接收晶圓10表面之像並將其影像訊號輸出至影像處理部40。影像處理部40根據從攝影裝置35輸入之晶圓10之影像訊號生成晶圓10之數位影像。在影像處理部40生成之晶圓10之數位影像經由主控制部50送至檢査部42。檢査部42比較從主控制部50送來之晶圓10之影像資料與預先儲存於記憶部45之良品晶 圓之影像資料，以檢查晶圓10表面是否有缺陷(異常)。接著，檢査部42之檢査結果及此時之晶圓10之影像以影像顯示裝置46加以輸出顯示，且送至記憶部45並加以儲存。
又，檢査部42可利用晶圓影像求出曝光裝置101進行曝光時之聚焦狀態(詳情後述)。此外，晶圓10表面之缺陷有無之檢查在易受到晶圓10底層影響之情形時，可藉由在照明系20配置使照明光成為s偏光之照明側偏光濾光器26，以s偏光進行照明即能降低底層之影響。此外，在此種情形時受光側偏光濾光器32亦從光路拔除。
此處，晶圓10係以曝光裝置101對最上層之抗蝕膜投影曝光出既定光罩圖案，以顯影裝置(未圖示)進行顯影後，使用未圖示之搬送裝置將其從未圖示之晶圓匣或從顯影裝置搬送至載台5上。此時，晶圓10係在以晶圓10之圖案或外緣部(notch或orientation flat等)為基準進行了對準的狀態下，搬送至載台5上。
於晶圓10表面，如圖3所示，縱橫(於圖3中之XY方向)排列有複數個晶片區域11，於各晶片區域11中，作為半導體圖案形成有線(line)圖案或窗(hole)圖案等之。重複圖案12例如圖4(a)所示，具有以一種類或複數種類之重複圖案構成之第1圖案區域A、以及重複圖案之構成與此第1圖案區域A相異之第2圖案區域B而構成。形成於晶圓10之元件係形成於表面之圖案面積小且存在複數個圖案構成相異之區域之邏輯元件。
此外，於曝光之一照射中多含有複數個晶片區域，但 圖3中為易於理解，係設一晶片為一照射。在表面檢查裝置1中，照明及受光雖可藉由全面一次性進行來以提升處理速度，但亦可以一照射或較其更小的範圍為對象進行照明及受光。
曝光裝置101係前述步進掃描方式之曝光裝置，透過纜線等與本實施形態之表面檢査裝置1之訊號輸出部60電性連接，可根據來自表面檢査裝置1之資料(訊號)進行曝光控制之調整。
欲使用以上述方式構成之表面檢査裝置1進行晶圓10表面之繞射檢査時，首先，如圖1所示，從光路上拔除照明側偏光濾光器26及受光側偏光濾光器32，以未圖示之搬送裝置將晶圓10搬送至載台5上。於搬送途中已使用未圖示之對準機構取得形成在晶圓10表面之圖案之位置資訊，可將晶圓10以既定方向裝載於載台5上之既定位置。
其次，旋轉載台5以使在晶圓10表面上之照明方向與圖案之重複方向一致之方式(若係線圖案之情形時，以對線成正交之方式)。又，設圖案之間距為P、照射於晶圓10表面之照明光之波長為λ、照明光之入射角為θ 1、n次繞射光之出射角為θ 2時，根據惠更斯原理(Huygens' principle)，以滿足下述式1之方式進行設定(使載台5傾斜)。
[式1]P=n×λ/{sin(θ 1)-sin(θ 2)}
其次，以照明系20將照明光照射於晶圓10表面。以此種條件將照明光照射於晶圓10表面時，來自照明單元21 之光源部22之光通過調光部23，被調節成具有既定波長(例如248nm之波長)之既定強度之照明光。接著，該照明光從導光光纖24往照明側凹面鏡25射出，被照明側凹面鏡25反射之照明光成為平行光束照射於晶圓10表面。於晶圓10表面繞射之繞射光被受光側凹面鏡31集光後到達攝影裝置35之攝影面上，成像出晶圓10之像(繞射像)。將以晶圓方位角度、照明波長、照明角度(入射角度)、射出角度、繞射次數等之組合決定之繞射光之條件稱為「繞射條件」。
攝影裝置35將形成在攝影面上之晶圓10表面之像予以光電轉換生成影像訊號，將影像訊號經由主控制部50輸出至影像處理部40。影像處理部40根據從攝影裝置35輸入之晶圓10之影像訊號，生成晶圓10之數位影像(以下，為方便起見，將基於繞射光之晶圓10之數位影像稱為「繞射影像」)。又，影像處理部40在生成晶圓10之繞射影像後即透過主控制部50將繞射影像送往檢査部42，檢査部42比較晶圓10之繞射影像資料與預先儲存於記憶部45之良品晶圓之影像資料，檢查晶圓10表面有無缺陷(異常)。接著，影像處理部40及檢査部42之檢査結果及此時之晶圓10之繞射影像以影像顯示裝置46輸出顯示，且儲存於記憶部45。此外，若與良品晶圓比較後之訊號強度變化(輝度變化)較預先決定之闕值(容許值)大的話即判定為「異常」、若較闕值小的話即判斷為「正常」。
其次，說明以表面檢査裝置1進行晶圓10表面之PER檢査之情形。又，重複圖案12，如圖5所示，係假設為複 數個線部2A沿其短邊方向(X方向)以一定間距P排列之抗蝕圖案(線圖案)。此外，相鄰線部2A彼此之間為空間部2B。並將線部2A之排列方向(X方向)稱為「重複圖案12重複方向」。
此處，設重複圖案12中之線部2A之線寬DA之設計值為間距P之1/2。若重複圖案12形成的如設計值時，線部2A之線寬DA與空間部2B之線寬DB會相等，線部2A與空間部2B之體積比約略為1：1。相對於此，當形成重複圖案12時之曝光聚焦偏離適當值時，間距P雖不改變，但線部2A之線寬DA會與設計值不同、且與空間部2B之線寬DB亦不同。因此，線部2A與空間部2B之體積比即會自約略1：1偏離。
PER檢査，係利用在上述重複圖案12之線部2A與空間部2B間之體積比變化來進行重複圖案12之異常檢査。又，為簡化說明，設理想的體積比(設計值)為1：1。體積比之變化係起因於曝光聚焦偏離適當值。此外，亦可將體積比另稱為剖面形狀之面積比。
PER檢査中，如圖2所示，照明側偏光濾光器26及受光側偏光濾光器32係插入光路上。又，進行PER檢査時，載台5係使晶圓10傾斜成能以受光系30接收來自被照明光照射之晶圓10之正反射光的傾斜角度。又，載台5停止於既定旋轉位置，如圖6所示，將晶圓10之重複圖案12之重複方向保持成相對在晶圓10表面之照明光(直線偏光L)之振動方向傾斜45度。其原因在於，可使重複圖案12 之檢査之光量最高。又，若設定為22.5度或67.5度的話，可提高檢査之感度。此外，不限於此等角度，可設定為任意角度方向。
照明側偏光濾光器26配置在導光光纖24與照明側凹面鏡25之間，且其透射軸(能通過濾光器之偏光電場之振動方向)被設定於既定方位，根據透射軸從來自照明單元21之光中抽出直線偏光。此時，由於導光光纖24之射出部係配置在照明側凹面鏡25之焦點位置，因此照明側凹面鏡25使透射過照明側偏光濾光器26之光成為平行光束，照射於基板之晶圓10。如上所述，從導光光纖24射出之光透過照明側偏光濾光器26及照明側凹面鏡25成為p偏光之直線偏光L(參照圖6)，作為照明光照射於晶圓10之表面全體。
此時，直線偏光L之進行方向(到達晶圓10表面上任意點之直線偏光L之主光線的方向)與光軸略平行，因此直線偏光L於晶圓10之各點之入射角度為平行光束而彼此相同。又，由於射入晶圓10之直線偏光L為p偏光，因此如圖6所示，在重複圖案12之重複方向對直線偏光L之入射面(在晶圓10表面之直線偏光L之進行方向)設定為45度之角度之場合，在晶圓10表面之直線偏光L之振動方向與重複圖案12之重複方向所夾角度，亦設定為45度。換言之，直線偏光L係在直線偏光L於晶圓10表面之振動方向對重複圖案12之重複方向傾斜45度之狀態下，以斜向切過重複圖案12之方式射入重複圖案12。
於晶圓10表面反射之正反射光，被受光系30之受光 側凹面鏡31集光後到達攝影裝置35之攝影面上，在重複圖案12反射時，因在重複圖案12之構造性複折射使直線偏光L之偏光狀態變化。受光側偏光濾光器32配置在受光側凹面鏡31與攝影裝置35之間。受光側偏光濾光器32之透射軸之方位設定為對上述照明側偏光濾光器26之透射軸成正交(正交偏光(cross nicol)的狀態)。因此，藉由受光側偏光濾光器32，可使來自晶圓10(重複圖案12)之正反射光中振動方向與直線偏光L成略直角之偏光成分(例如s偏光成分)通過，導向攝影裝置35。其結果，於攝影裝置35之攝影面形成對來自晶圓10之正反射光中振動方向與直線偏光L成略直角之偏光成分形成之晶圓10之反射像。又，亦可藉由將受光側偏光濾光器32作成能以光軸為中心旋動，調整成橢圓偏光化之正反射光之短軸方向與受光側偏光濾光器32之透射軸一致，來提升感度。此場合下調整角度亦為數度，在略正交的範圍。
欲以表面檢査裝置1進行晶圓10表面之PER檢査時，首先，如圖2所示將照明側偏光濾光器26及受光側偏光濾光器32插入光路上，使用未圖示之搬送裝置將晶圓10搬送至載台5上。又，已於搬送途中以未圖示之對準機構取得形成在晶圓10表面之圖案之位置資訊，因此能將晶圓10以既定方向裝載於載台5上之既定位置。此時，載台5係使晶圓10傾斜成來自照明光照射之晶圓10之正反射光能以受光系30受光之傾斜角度。又，載台5被支承成於既定旋轉位置停止，使在晶圓10之重複圖案12之重複方向相 對在晶圓10表面之照明光(直線偏光L)之振動方向斜向45度。
接著，以照明系20將照明光照射於晶圓10表面。以此種條件將照明光照射於晶圓10表面時，從照明單元21之導光光纖24射出之光透過照明側偏光濾光器26及照明側凹面鏡25成為p偏光之直線偏光L，作為照明光照射於晶圓10之表面全體。於晶圓10表面反射之正反射光被受光側凹面鏡31集光後到達攝影裝置35之攝影面上，成像出晶圓10之像(反射像)。
此時，因在重複圖案12之構造性複折射使直線偏光L之偏光狀態變化，受光側偏光濾光器32可使來自晶圓10(重複圖案12)之正反射光中振動方向與直線偏光L成略直角之偏光成分通過(亦即，抽出直線偏光L之偏光狀態之變化)，以導至攝影裝置35。其結果，於攝影裝置35之攝影面，形成由來自晶圓10之正反射光中振動方向與直線偏光L成略直角之偏光成分形成之晶圓10之反射像。
此時，攝影裝置35將形成在攝影面上之晶圓10表面之像(反射像)予以光電轉換生成影像訊號(數位影像資料)，將該影像訊號透過主控制部50輸出至影像處理部40。影像處理部40根據從攝影裝置35輸入之晶圓10之影像訊號，生成晶圓10之數位影像(以下，為方便起見，將基於偏光之晶圓10之數位影像稱為「偏光影像」)。又，影像處理部40在生成晶圓10之偏光影像後即透過主控制部50將偏光影像送至檢査部42，檢査部42比較晶圓10之偏光影像資料 與預先儲存於記憶部45之良品晶圓之影像資料，檢查晶圓10表面有無缺陷(異常)。接著，影像處理部40及檢査部42之檢査結果及此時之晶圓10之偏光影像以影像顯示裝置46輸出顯示，且儲存於記憶部45。此外，由於良品晶圓之反射影像之訊號強度(輝度值)被認為會顯示最高的訊號強度(輝度值)，因此，例如，若與良品晶圓比較後之訊號強度變化(輝度變化)較預先決定之闕值(容許值)大的話即判定為「異常」、若較闕值小的話即判斷為「正常」。
又，所謂訊號強度，係指繞射效率、強度比、能量比等與以攝影裝置35之攝影元件檢測之光對應之訊號強度。此外，不限於上述繞射檢査及PER檢査，亦可進行基於來自晶圓10表面之正反射光之檢査(以下，為方便起見，稱「正反射檢査」)。進行正反射檢査之情形時，影像處理部40生成基於來自晶圓10表面之正反射光之數位影像(以下，為方便起見，稱「正反射影像」)，根據該正反射影像檢查晶圓10表面有無缺陷(異常)。
又，檢査部42可利用在每一照射使曝光裝置101之聚焦偏移量變化的條件進行曝光並顯影之晶圓的影像，求出曝光裝置101之以繞射光形成之聚焦曲線(顯示聚焦偏移量與訊號強度之關係的曲線)。利用此聚焦曲線，求出在每一照射內之微小區域繞射光之訊號強度為極大的聚焦偏移量的話，即能求出以曝光裝置101投影曝光之光罩圖案像面的傾斜。又，繞射光之情形時，若將線與空間之佔空率(duty ratio)設定為相對線1而空間為10以上的話，訊號強度為極 大之聚焦偏移量即最佳聚焦。
接著，針對求出以曝光裝置101投影曝光之光罩圖案像面傾斜之方法，參照圖7所示流程圖加以說明。首先，使曝光裝置101之聚焦偏移量(已知)變化以作成形成有重複圖案之晶圓(步驟S101)。此時，如圖8所示，於每一曝光照射變化聚焦偏移量，同時將相同聚焦偏移量之照射(圖8中之相同編號之照射)設定於晶圓上之不同位置並曝光顯影。以下，將此種晶圓稱為條件變更晶圓10a。
此處，之所以將相同聚焦偏移量之照射設定於晶圓上之不同位置，其目的係為了抵消例如晶圓之中央側與外周側之間產生之抗蝕條件的差異、及掃描曝光時所謂左右差等之影響。又，晶圓上形成之抗蝕膜(光阻)多以旋轉塗布方式形成。此情形下，隨著抗蝕劑原液因旋轉而展開，溶劑成分揮發使黏度上升而有膜漸厚之傾向，在晶圓之中央側與外周側之間產生抗蝕條件之差異。此外，所謂左右差，係指例如在設掃描方向為X方向之情形時，標線片一邊往+X方向移動(晶圓往-X方向移動)一邊曝光時、與標線片一邊往-X方向移動(晶圓往+X方向移動)一邊曝光時之差。
條件變更晶圓10a，例如圖8所示，將聚焦偏移量以25nm之刻度分為-175nm~+200nm的16階段。又，於圖8之各照射中，25nm刻度變更之聚焦偏移量的階段以編號(1~16)加以顯示，相同聚焦偏移量且掃描方向為相反方向之情形時，則賦予「′」之記號。例如，如編號12表示之 聚焦偏移量之照射，可將以相同聚焦偏移量進行之曝光，設定於標線片移動+X方向/中央側一照射、標線片移動+X方向/外周側一照射、標線片移動-X方向/中央側一照射、以及標線片移動-X方向/外周側一照射的四個位置。又，亦可例如以編號15表示之聚焦偏移量之照射，將以相同聚焦偏移量進行之曝光，以條件變更晶圓10a之中心為對稱點，設定於標線片移動+X方向/外周側二個照射、標線片移動-X方向/外周側二個照射的四個位置。圖8之例中，係以此方式將聚焦偏移量分為16階段、以各聚焦偏移量四照射的合計64照射，將此等設定於不同位置(分散配置)來製作條件變更晶圓10a。
又，亦可製作複數片條件變更晶圓，以求出聚焦曲線。此場合，各條件變更晶圓之每一聚焦偏移量之照射配置，最佳是設定為能抵消聚焦偏移以外之條件造成的影響。
當作成條件變更晶圓10a時，即能與繞射檢査之情形同樣的，將條件變更晶圓10a搬送至載台5上(步驟S102)。其次，與繞射檢査之情形同樣的，以照明系20將照明光照射於條件變更晶圓10a表面，由攝影裝置35將條件變更晶圓10a之繞射像予以光電轉換而生成影像訊號，並將影像訊號輸出至影像處理部40(步驟S103)。此時，針對條件變更晶圓10a，利用經曝光之光罩圖案之資訊或繞射條件搜尋(search)求出繞射條件，以能獲得繞射光之方式進行與繞射檢査之情形時相同的設定。繞射條件搜尋，係指在正反射以外之角度範圍階段性的變化載台5之傾斜角度並於各傾 斜角度取得影像，以求出影像變亮、亦即可得到繞射光之傾斜角度的機能。
其次，影像處理部40根據從攝影裝置35輸入之條件變更晶圓10a之影像訊號生成條件變更晶圓10a之繞射影像，在聚焦偏移量相同之每一照射以像素單位(各照射之對應部分之像素彼此間)進行訊號強度之平均化(步驟S104)。又，針對於繞射檢査被判斷為缺陷之部分，則從前述平均化之對象排除。接著，影像處理部40，針對以平均化所得(亦即，彼此之聚焦偏移量不同)之所有照射，如圖9所示，分別求出在設定於照射內之複數個設定區域A(以小的長方形圍繞的區域)之訊號強度的平均值(以下，為方便起見，稱平均輝度)(步驟S105)。藉由至此為止之處理，針對在曝光照射內設置之複數個設定區域A的每一個，將聚焦偏移以25nm刻度分為-175nm~+200nm之16階段時之各個求得平均輝度。
其次，影像處理部40將經平均化之資料透過主控制部50送至檢査部42，檢査部42，如圖10所示，就求出平均輝度之各設定區域A的每一個，求出顯示在(聚焦偏移量互異)各照射中同位置之設定區域A的平均輝度、及與此對應之聚焦偏移量之關係的圖、亦即求出聚焦曲線(步驟S106)。當求出聚焦曲線時，檢査部42即分別求出聚焦曲線之近似曲線(步驟S107)。又，於近似曲線之式中，以使用4次式較佳。又，此處求出之聚焦曲線，適當的稱為「基準聚焦曲線」。
其次，檢査部42求出在聚焦曲線之近似曲線中平均輝度為極大(亦即，聚焦偏移量在-175nm~+200nm之範圍中為最大)的聚焦偏移量(步驟S108)。例如，若係圖11(a)所示之聚焦曲線之情形時，平均輝度為極大之聚焦偏移量為2.5nm。又，若係例如圖11(b)所示之聚焦曲線之情形時，平均輝度為極大之聚焦偏移量為-14.5nm。此時，就各設定區域A之每一個求出平均輝度為極大之聚焦偏移量(步驟S109)。如此，如圖12所示，即能求出在照射內、繞射光之平均輝度為極大的聚焦偏移量分布。
據此，即能根據在照射內之繞射光的平均輝度為極大的聚焦偏移量分布，即能分別求出以曝光裝置101曝光之在狹縫(光)長邊方向之聚焦偏移量的傾斜(亦即，像面的傾斜量)、及曝光裝置101之標線片載台與晶圓載台在掃描方向之聚焦偏移量的傾斜(近似的)。又，即使繞射光之平均輝度為極大的聚焦偏移量不是最佳聚焦，只要使用照射內之近似之圖案，聚焦偏移量與繞射光之平均輝度的關係相同，像面之傾斜為各成像點之相對位置關係。因此，藉求取平均輝度之極大值即能求得像面之傾斜。以此方式求得之像面之傾斜，在轉換為例如像面彎曲率或最大最小值、對角方向之傾斜等曝光裝置101可接受之參數後，從主控制部50經由訊號輸出部60輸出至曝光裝置101，反映於以曝光裝置101進行之曝光。又，本實施形態中之像面傾斜，係指曝光裝置101中之投影透鏡形成之投影像的像面傾斜與標線片載台及晶圓載台之行走誤差造成之對晶圓上光阻 層之綜合性的像面傾斜。如前所述，檢査部42亦具有判定機能。
進一步的，檢査部42可從檢査對象之晶圓10之繞射影像，求出以曝光裝置101進行曝光時之聚焦狀態、具體的而言，可求出對晶圓10表面全體之曝光裝置101之聚焦的變動狀態。此處，針對求出以曝光裝置101進行曝光時之聚焦狀態的方法之第1實施形態，一邊參照圖13所示之流程圖一邊加以說明。
首先，使曝光裝置101之聚焦偏移量及劑量(曝光量)變化為矩陣狀以作成形成有重複圖案之條件變更晶圓10b(所謂FEM晶圓)(步驟S201)。此時，所形成之重複圖案形成與作為檢查對象之晶圓10之重複圖案12相同之圖案。亦即，如圖4(a)所示，形成具有以一種類或複數種類之重複圖案構成之第1圖案區域A、以及重複圖案之構成與此第1圖案區域A相異之第2圖案區域B而構成之重複圖案。條件變更晶圓10b之作成，例如，係將對條件變更晶圓10b中心之曝光照射以最佳聚焦及最佳劑量進行，於橫方向排列之每一曝光照射變化聚焦偏移量、並於縱方向排列之每一曝光照射變化劑量進行曝光、顯影。
當在步驟S201作成條件變更晶圓10b後，即拍攝以取得條件變更晶圓10b之繞射影像(步驟S202)。欲拍攝取得條件變更晶圓10b之繞射影像時，與上述之繞射檢査之情形同樣的，首先，將條件變更晶圓10b搬送至載台5上。其次，以照明系20對條件變更晶圓10b表面照射照明光， 由攝影裝置35將條件變更晶圓10b之繞射像予以光電轉換生成影像訊號後，將影像訊號輸出至影像處理部40。影像處理部40根據從攝影裝置35輸入之條件變更晶圓10b之影像訊號，生成條件變更晶圓10b之繞射影像。此時，針對晶圓之方位角度、照明波長、入射角及出射角等之組合決定之複數個條件，亦即針對複數個繞射條件，分別拍攝以取得條件變更晶圓10b之繞射影像。
又，於條件變更晶圓10b之重複圖案若有底層或下層不均之情形時，使用短波長(例如248nm及313nm等)之照明光的話，可較不易受到底層的影響。此外，為獲得s偏光之照明光而將透射軸設定於既定方位之照明側偏光濾光器26插入光路上，亦可較不易底層之影響。又，為了能僅接收s偏光形成之繞射光而將透射軸設定於既定方位之受光側偏光濾光器32插入光路上，亦可較不易受底層之影響。
當在步驟S202攝得條件變更晶圓10b之繞射影像後，影像處理部40即對以複數個繞射條件分別攝得之複數個繞射影像，分類成重複圖案中捕捉到第1圖案區域A之繞射訊號者、與捕捉到第2圖案區域B之繞射訊號者(步驟S203)。由於第1及第2圖案區域A,B之位置資訊已預先作為設計值而得知，因此藉由比較該第1及第2圖案區域A,B之位置資訊與繞射影像中已得到繞射訊號強度之位置資訊，即能分類複數個繞射影像。此外，將捕捉到第1圖案區域A之繞射訊號之繞射影像之集合稱為第1影像群組GA、將捕捉到第2圖案區域B之繞射訊號之繞射影像之集合稱為第2影像群組 GB。
在步驟S203將繞射影像分類成各影像群組後，影像處理部40即在第1影像群組GA及第2影像群組GB之各個就每一繞射影像分別求出各照射之訊號強度(步驟S204)。此外，此時係求出在聚焦偏移量及劑量為相同之照射內之訊號強度之平均值，將該平均值作為各照射之訊號強度。藉此，即能除去像面傾斜之影響。
其次，影像處理部40將各照射之訊號強度之平均值透過主控制部50送至檢査部42，檢査部42係在第1影像群組GA及第2影像群組GB之各個，求出就每一不同劑量、(劑量彼此相同而聚焦偏移量不同)顯示各照射之訊號強度及與此對應之聚焦偏移量之關係的圖表、亦即聚焦曲線(為與測量像面傾斜時求出之基準聚焦曲線區別，以下，適當的稱樣本聚焦曲線)(步驟S205)。據此，即能就每一不同劑量，在第1及第2影像群組GA,GB之各個求出複數個繞射條件之樣本聚焦曲線。又，此時，與上述之基準聚焦曲線之情形同樣的，分別求出樣本聚焦曲線之近似曲線。此外，於近似曲線之式中，使用4次式較佳。
其次，檢査部42在第1影像群組GA及第2影像群組GB之各個，從複數個樣本聚焦曲線中、選擇為求出曝光時之聚焦狀態所使用之至少2種樣本聚焦曲線(步驟S206)。亦即，選擇決定第1影像群組GA中例如三種基準樣本聚焦曲線、第2影像群組GB中例如三種基準樣本聚焦曲線之合計六種基準樣本聚焦曲線。選定三種基準樣本聚焦曲線 時，首先，從複數個樣本聚焦曲線中抽出對聚焦偏移量變化有感度(聚焦感度高)的樣本聚焦曲線。其次，從對聚焦感度高之樣本聚焦曲線中抽出對劑量變化之感度較少(劑量感度低)且基底變化之影響少之樣本聚焦曲線。接著，從聚焦感度高且劑量感度及基底變化之影響低之樣本聚焦曲線中，選定曲線之波峰或波谷位置(聚焦偏移量)互異之至少兩種(例如三種)樣本聚焦曲線作為基準樣本聚焦曲線。
如此，即能求出在第1及第2影像群組GA,GB之各個用於求出曝光時之聚焦狀態之三種類之基準樣本聚焦曲線。以此方式求出之基準樣本聚焦曲線之一例顯示於圖14。圖14中，與三種基準樣本聚焦曲線D1~D3一起，分別顯示了可得到第1基準樣本聚焦曲線D1之繞射影像G1、可得到第2基準樣本聚焦曲線D2之繞射影像G2、以及可得到第3基準樣本聚焦曲線D3之繞射影像G3。又，圖14所示之各繞射影像G1~G3係使繞射條件變化而攝得之條件變更晶圓10b之繞射影像。又，亦可圖案間距及照明波長等相同而僅變化繞射光之次數來攝得各繞射影像。
當在步驟S206選定基準樣本聚焦曲線後，影像處理部40即將與在第1影像群組GA及第2影像群組GB之各個所決定之基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式相關的資料作為基準資料輸出並儲存於記憶部45(步驟S207)。又，不限於基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式，影像處理部40亦可將顯示從近似曲線之式求出之聚焦偏移量與訊號強度之關係的資料圖，作為基準資料輸出至記憶部45加以儲存。
又，在曝光裝置101為複數之情形時，即便是同種的曝光裝置101亦有可能因裝置不同而成像特性亦不同，因此，最好針對複數個曝光裝置之各個及照明條件之各個求出基準資料，將其儲存於記憶部45。
當在步驟S207將與基準樣本聚焦曲線相關之基準資料儲存於記憶部45後，即拍攝並取得檢査對象之晶圓10的繞射影像(步驟S208)。此時，針對與可取得在第1影像群組GA所選擇之基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之繞射條件，分別拍攝並取得晶圓10之繞射影像。又，針對與可取得在第2影像群組GB所選擇之基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之繞射條件，分別拍攝並取得晶圓10之繞射影像。例如在第1及第2影像群組GA,GB分別選擇三種基準樣本聚焦曲線、合計六種基準樣本聚焦曲線時，即針對與可取得該六種基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之六種繞射條件，拍攝並取得晶圓10之繞射影像。
當在步驟S208攝得檢査對象之晶圓10之繞射影像後，影像處理部40即依第1及第2影像群組GA,GB之各群組從繞射影像之每一像素之訊號強度，判定對應各像素之區域是否為照射內之測量區域，將該當於間隔(street)等之像素從測量對象別除。接著，影像處理部40就每一個繞射影像求出既定像素數之訊號強度之平均值，求出該平均值作為各照射之訊號強度(步驟S209)。
其次，影像處理部40將此等訊號強度之平均值之資訊透過主控制部50送至檢査部42。檢査部42即依第1及第2 影像群組GA,GB之各群組，從檢査對象之晶圓10之繞射影像求出曝光裝置101對晶圓10表面之聚焦的變動狀態(以下亦稱為聚焦狀態)(步驟S210)。此時，利用記憶部45中儲存之基準資料(亦即，基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式或資料圖)，從晶圓10之繞射影像之訊號強度，就每既定像素(單數或複數個像素單位)求出曝光裝置101對晶圓10表面之聚焦偏移量。從第1圖案區域A求出圖4所示之區域A之測量點之聚焦狀態，從第2圖案區域B求出圖4所示之區域B之測量點之聚焦狀態。
求取聚焦偏移量時，於記憶部45儲存有分別對應三種繞射條件之基準樣本聚焦曲線之近似曲線式(或資料圖)。因此，可從以相同條件分別攝得之晶圓10之繞射影像之訊號強度，就每既定像素分別求出聚焦偏移量。又，由於聚焦曲線為曲線，因此會有從一個繞射影像之訊號強度算出複數個聚焦偏移量之候補的情形(視條件之不同，亦有僅算出一個候補之情形)。相對於此，藉由使用曲線之波峰或波谷位置(聚焦偏移量)互異之三種基準樣本聚焦曲線D1~D3，如圖15所示，算出之聚焦偏移量即決定為一個。例如，求出在各繞射條件下之訊號強度與對應此條件之近似曲線的差值平方和為最小的聚焦偏移量。又，亦可就每不同劑量分別準備三種基準樣本聚焦曲線D1~D3，採用差值平方和為最小之劑量下的聚焦偏移量。此外，亦可對在曲線之傾斜相對較大(亦即，對聚焦變化之感度相對較高)條件下之訊號強度進行加權(提高貢獻度)。再者，針對差值平方和之最 小值超過既定值之像素，可視為異常值而不採用其結果。
據此，即能算出聚焦偏移量，進而判定測定曝光裝置101對晶圓10表面之聚焦變動狀態。又，圖15中，與三種基準樣本聚焦曲線D1~D3一起，分別顯示了以可得到第1基準樣本聚焦曲線D1之繞射條件拍攝之晶圓10之繞射影像H1、以可得到第2基準樣本聚焦曲線D2之繞射條件拍攝之晶圓10之繞射影像H2、以及以可得到第3基準樣本聚焦曲線D3之繞射條件拍攝之晶圓10之繞射影像H3。
又，在差值平方和為最小之聚焦偏移量的各訊號強度(第1訊號強度K1、第2訊號強度K2及第3訊號強度K3)之測定值與基準樣本聚焦曲線D1~D3的關係顯示於圖16。從圖16可知，從以攝影裝置35檢測之重複圖案12以第1繞射條件形成之繞射光對應之第1檢測訊號(第1訊號強度K1)與對應此繞射條件之第1基準資料(第1基準樣本聚焦曲線D1)的一致度、從重複圖案12以第2繞射條件形成之繞射光對應之第2檢測訊號(第2訊號強度K2)與對應此繞射條件之第2基準資料(第2基準樣本聚焦曲線D2)的一致度、以及從重複圖案12以第3繞射條件形成之繞射光對應之第3檢測訊號(第3訊號強度K3)與對應此繞射條件之第3基準資料(第3基準樣本聚焦曲線D3)的一致度皆較高。
當在步驟S210中，針對依第1及第2影像群組GA,GB之各群組求出曝光裝置101之聚焦變動狀態後，統合此等而求出重複圖案12之全測量點之曝光裝置101之聚焦變動 狀態(步驟S211)。此時，由於有時會有在第1圖案區域A之聚焦狀態與第2圖案區域B之聚焦狀態之間有聚焦狀態之微小增益或偏移量之差之情形，因此此種情形下，亦可調整此等微小之差、例如將圖4(b)所示之全測量點之聚焦狀態平滑化。
在步驟S211中，針對重複圖案12之全測量點(晶圓10全面)就每既定像素求得聚焦偏移量後，檢査部42即檢查求得之聚焦偏移量是否異常(步驟S212)。此時，檢査部42，例如所求得之聚焦偏移量在既定闕值範圍內的話即判定為正常，而所求得之聚焦偏移量在既定闕值範圍外的話即判定為異常。
當在步驟S212檢查聚焦偏移量有無異常後，影像處理部40即生成將所求出之聚焦偏移量分別轉換為在當該像素下之訊號強度的晶圓10之影像，與聚焦偏移量之檢査結果等一起顯示於影像顯示裝置46(步驟S213)。又，使該晶圓10之影像及檢查結果儲存於記憶部45。此外，影像顯示裝置46不限於設於表面檢査裝置1者，亦可使用設在檢査裝置外部(例如半導體製造線之管理室等)並連接者。此處，將聚焦偏移量轉換為訊號強度之晶圓10之一影像例顯示於圖17。圖17所示之影像不限於黑白影像，亦可以彩色影像顯示。
此外，在第1及第2影像群組GA,GB中選擇合計六種類之基準樣本聚焦曲線時，偶而會有第1圖案區域A之繞射條件之一個與第2圖案區域B之繞射條件之一個偶然一 致之情形。此情形下，只要在步驟S208中，於包含該一致之繞射條件之五種類之繞射條件攝得晶圓10之繞射影像即可。
如上所述，根據本實施形態之表面檢查裝置1，係就第1及第2影像群組GA,GB之每一個群組，判定測量區域、測定訊號強度，求出曝光裝置101之聚焦變動狀態。接著，統合就每一個群組求出之曝光裝置101之聚焦變動狀態，求出在重複圖案12之全測量點(晶圓10全面)之曝光裝置101之聚焦變動狀態。藉此，即使係形成於晶圓10上之圖案面積小且存在多數個圖案構成相異之區域之邏輯元件之晶圓10，亦能根據以用於實際曝光之光罩圖案曝光之晶圓10之影像求出曝光時之聚焦狀態。因此，如在使用專用之光罩基板之情形，由於不需要藉該專用光罩之測量所需要之參數之條件找出作業，因此能以短時間測量曝光時之聚焦狀態。又，由於非專用光罩圖案而能使用用於實際元件之圖案，再者，曝光裝置101之照明條件亦不受限制，因此能以良好精度測量曝光時之聚焦狀態。
又，此時，藉由使用曲線之波峰或波谷位置(聚焦偏移量)互異(亦即，對聚焦變化之檢測訊號變化的方式不同)之三種基準資料(基準樣本聚焦曲線D1~D3)，如前所述，算出之聚焦偏移量可定為一個。因此，能以更良好精度測量曝光時之聚焦狀態。
又，由於係使用對聚焦變化有感度而對劑量(曝光量)變化之感度較低的三種基準資料(基準樣本聚焦曲線D1~ D3)，對聚焦變化之感度(檢測訊號之變化)較對劑量變化之感度(檢測訊號之變化)大。因此，可排除劑量變化造成之影響，以更良好精度測量曝光時之聚焦狀態。
其次，針對求出以曝光裝置101進行曝光時之聚焦狀態的方法之第2實施形態，一邊參照圖18所示之流程圖一邊加以說明。此外，第1實施形態中，雖係在第1及第2圖案區域A,B分別求出(能求出)聚焦狀態之測量所需之複數個繞射條件，但若第1及第2圖案區域A,B分別單獨，則有時無法求出測量所需之複數個繞射條件、亦即聚焦感度高、劑量感度低、基底變化之影響小、波峰或波谷位置相異之複數個繞射條件。若在第1及第2圖案區域A,B之圖案密度均為稀疏或以一種類之單純圖案重複而構成之情形等，則會因圖案形狀而有無法在第1及第2圖案區域A,B分別求出聚焦狀態之測量所需之複數個繞射條件之情形。第2實施形態，則係說明在此情形下求出曝光時之聚焦狀態之方法。重複圖案之配置構成與在第1實施形態之說明所使用之圖4相同，而參照相同之圖4。
如圖18所示，第2實施形態之步驟S301~步驟S305，係與圖13所示上述之第1實施形態之步驟S201~步驟S205相同。亦即，作成條件變更晶圓10b(參照圖14)(步驟S301)、以各種繞射條件拍攝條件變更晶圓10b(步驟S302)。將得到之複數個繞射影像，分類成捕捉到第1圖案區域A之繞射訊號者、與捕捉到第2圖案區域B之繞射訊號者(步驟S303)。在第1影像群組GA及第2影像群組GB之各個就每 一繞射影像測定訊號強度、求出照射平均值(步驟S304)，求出樣本聚焦曲線(步驟S305)。
其次，檢査部42，在第1影像群組GA及第2影像群組GB中，從複數個樣本聚焦曲線中選擇用以求出曝光時之聚焦狀態之至少一組(至少從第1影像群組GA選一種、從第2影像群組GB選一種)之基準樣本聚焦曲線(步驟S306)。例如，在第1影像群組GA選一種、在第2影像群組GB選兩種、合計選定三種類之基準樣本聚焦曲線。選定基準樣本聚焦曲線時，與上述實施形態同樣地，首先，從複數個樣本聚焦曲線中抽出對聚焦偏移量變化有感度(聚焦感度高)的樣本聚焦曲線。其次，從對聚焦感度高之樣本聚焦曲線中抽出對劑量變化之感度較少(劑量感度低)且基底變化之影響少之樣本聚焦曲線。接著，從聚焦感度高且劑量感度低、基底變化之影響小之樣本聚焦曲線中，選定曲線之波峰或波谷位置(聚焦偏移量)互異之樣本聚焦曲線作為基準樣本聚焦曲線。
當在步驟S306選定基準樣本聚焦曲線後，影像處理部40即將與在第1影像群組GA及第2影像群組GB之各個所決定之基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式相關的資料作為基準資料輸出並儲存於記憶部45(步驟S307)。又，不限於基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式，影像處理部40亦可將顯示從近似曲線之式求出之聚焦偏移量與訊號強度之關係的資料圖，作為基準資料輸出至記憶部45加以儲存。
又，在曝光裝置101為複數之情形時，即便是同種的 曝光裝置101亦有可能因裝置不同而成像特性亦不同，因此，最好針對複數個曝光裝置之各個及照明條件之各個求出基準資料，將其儲存於記憶部45。
當在步驟S307將與基準樣本聚焦曲線相關之基準資料儲存於記憶部45後，即拍攝並取得檢査對象之晶圓10的繞射影像(步驟S308)。此時，針對與可取得在第1影像群組GA所選擇之基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之繞射條件，分別拍攝並取得晶圓10之繞射影像。又，針對與可取得在第2影像群組GB所選擇之基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之繞射條件，分別拍攝並取得晶圓10之繞射影像。例如在第1影像群組GA選一種、在第2影像群組GB選兩種之基準樣本聚焦曲線、合計選擇三種基準樣本聚焦曲線時，即針對與可取得該三種基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之三種繞射條件，拍攝並取得晶圓10之繞射影像。
當在步驟S308攝得檢査對象之晶圓10之繞射影像後，影像處理部40即依第1及第2影像群組GA,GB之各群組從繞射影像之每一像素之訊號強度，判定對應各像素之區域是否為照射內之測量區域，將該當於間隔(street)等之像素從測量對象剔除。接著，影像處理部40就每一個繞射影像求出在測定點之訊號強度之平均值，求出該平均值作為各測定點之訊號強度(步驟S309)。
其次，影像處理部40針對求出聚焦偏移之所有繞射條件之各個無法得到訊號強度之測量點(以該繞射條件無產生繞射光之圖案之位置)，藉由內插求出訊號強度(步驟 S310)。以從第1影像群組GA選擇之繞射條件拍攝之繞射影像中，僅圖4(a)所示之第1圖案區域A成為明亮之影像，包含第2圖案區域B之其外之部分則變暗。因此，圖4(b)所示之測量點中位於第1圖案區域A內者雖能取得訊號強度，但位於第2圖案區域B內者則無法取得訊號強度。因此，針對第2圖案區域B內之測量點，係從位於其測量點周邊之第1圖案區域A內之測量點之訊號強度藉由內插求出訊號強度。此外，內插有一般所知之數個方法，使用任一內插方法均可。例如，最近相鄰內插法係最單純之內插，係供求出有測定值存在之最接近點之值之點之值。線性內插，係藉由從周邊之複數點藉由線性計算計算出所求取之點之值。此線性內插之計算式一例顯示於數式2。數式2，係所求取之點A5周邊之存在測定值之四點A1~A4位於長方形四角之位置關係時(參照圖19)之計算式一例。除此以外之情形，亦能藉由線性計算進行內插。此外，有立方迴旋內插等各種方法。又，在進行內插時，能藉由考量照射整體之像面傾斜提昇內插精度。
其次，影像處理部40將藉由此等訊號強度之平均值及內插所求出之訊號強度透過主控制部50送至檢査部42。檢査部42即從檢査對象之晶圓10之繞射影像(訊號強度)及藉由內插求出之訊號強度求出曝光裝置101對晶圓10表面之聚焦的變動狀態(以下亦稱為聚焦狀態)(步驟S311)。此時， 利用記憶部45中儲存之基準資料(亦即，基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式或資料圖)，從藉由晶圓10之繞射影像之訊號強度及藉由內插求出之訊號強度，就每一個測定點求出曝光裝置101對晶圓10表面之聚焦偏移量。此外，在測定點非為複數個像素而為一個像素之情形，係就每一個像素求出聚焦偏移。
在步驟S311求取重複圖案12之全測量點之聚焦偏移量後，檢査部42即檢查求得之聚焦偏移量是否異常(步驟S312)。此時，檢査部42，例如所求得之聚焦偏移量在既定闕值範圍內的話即判定為正常，而所求得之聚焦偏移量在既定闕值範圍外的話即判定為異常。
當在步驟S312檢查聚焦偏移量有無異常後，影像處理部40即生成將就每一個測定點所求出之聚焦偏移量分別轉換為在各測定點下之訊號強度的晶圓10之影像(參照圖17)，與聚焦偏移量之檢査結果等一起顯示於影像顯示裝置46(步驟S313)。又，使該晶圓10之影像及檢查結果儲存於記憶部45。
此外，步驟S310之內插，當求取照射之邊界附近之測定點之值時，有不使用超過照射之測定點之值而僅使用照射內之鄰近點之資料來內插之方法與使用超過照射之測定點之方法。就欲測量之聚焦狀態之問題而言，亦可如下區分使用，亦即照射內變動為主之情形係使用前者，晶圓全面之變動為主之情形則使用後者。
如上所述，根據第2實施形態之表面檢查裝置1，係就 第1及第2影像群組GA,GB之每一個群組，判定測量區域、測定訊號強度，並藉由內插求出用以求出聚焦狀態不足之部分之訊號強度。接著，從檢査對象之晶圓10之繞射影像(訊號強度)及藉由內插求出之訊號強度求出在重複圖案12之全測量點(晶圓10之全面)之曝光裝置101之聚焦變動狀態。藉此，即使係形成於晶圓10上之圖案面積小且存在多數個圖案構成相異之區域之邏輯元件之晶圓10，亦能根據以用於實際曝光之光罩圖案曝光之晶圓10之影像求出曝光時之聚焦狀態。因此，如在使用專用之光罩(標線片)之情形，由於不需要藉該專用光罩之測量所需要之參數之條件找出作業、亦即不需要測試曝光、線寬測定之類作業之時間，因此能以短時間測量曝光時之聚焦狀態。又，由於非專用光罩圖案而能使用用於實際元件之圖案，再者，曝光裝置101之照明條件亦不受限制，因此能以良好精度測量曝光時之聚焦狀態。
其次，針對求出以曝光裝置101進行曝光時之聚焦狀態的方法之第3實施形態，一邊參照圖20及圖21一邊加以說明。圖20係顯示在晶圓10表面之圖案之與上述實施形態不同之配置構成之圖。第3實施形態中，於晶圓10表面並非1晶片/1照射，而係如圖20所示，於1照射內排列有小晶片排列配置4×5個(合計20個)之複數個晶片區域11′。形成於晶片區域11′之重複圖案12′，具有重複圖案之構成互異之第3圖案區域C、第4圖案區域D、以及第5圖案區域E。此晶圓10亦係形成於表面之圖案面積小且存 在複數個圖案構成相異之區域之邏輯元件之晶圓。此外，第3~第5圖案區域C~E，在分別單獨時無法選擇聚焦測量所需之複數個繞射條件，係若在第3~第5圖案區域C~E之各個各選一種、合計三種繞射條件才能進行聚焦測量之圖案構成。圖20(b)係以箭頭顯示聚焦之測量點之圖。
如圖21所示，第3實施形態之步驟S401~步驟S405，係與圖13所示上述之第1實施形態之步驟S201~步驟S205相同。亦即，作成條件變更晶圓10b(參照圖14)(步驟S401)、以各種繞射條件拍攝條件變更晶圓10b(步驟S402)。將得到之複數個繞射影像，分類成捕捉到第3圖案區域C之繞射訊號者、捕捉到第4圖案區域D之繞射訊號者、以及捕捉到第5圖案區域E之繞射訊號者(步驟S403)。在第3影像群組GC、第4影像群組GD、第5影像群組GE之各個就每一繞射影像測定訊號強度、求出照射平均值(步驟S404)，求出樣本聚焦曲線(步驟S405)。
其次，檢査部42，在第3~第5影像群組GC~GE中，從複數個樣本聚焦曲線中選擇用以求出曝光時之聚焦狀態之至少一組(至少從第3影像群組GC選一種、從第4影像群組GD選一種、從第5影像群組GE選一種)之基準樣本聚焦曲線(步驟S406)。例如，在第3影像群組GC選一種、在第4影像群組GD選一種、在第5影像群組GE選一種、合計選定三種類之基準樣本聚焦曲線。選定基準樣本聚焦曲線時，與上述實施形態同樣地，首先，從複數個樣本聚焦曲線中抽出對聚焦偏移量變化有感度(聚焦感度高)的樣本聚 焦曲線。其次，從對聚焦感度高之樣本聚焦曲線中抽出對劑量變化之感度較少(劑量感度低)且基底變化之影響少之樣本聚焦曲線。接著，從聚焦感度高且劑量感度低、基底變化之影響小之樣本聚焦曲線中，選定曲線之波峰或波谷位置(聚焦偏移量)互異之樣本聚焦曲線作為基準樣本聚焦曲線。
當在步驟S406選定基準樣本聚焦曲線後，影像處理部40即將與在第3~第5影像群組GC~GE之各個所決定之基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式相關的資料作為基準資料輸出並儲存於記憶部45(步驟S407)。又，不限於基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式，影像處理部40亦可將顯示從近似曲線之式求出之聚焦偏移量與訊號強度之關係的資料圖，作為基準資料輸出至記憶部45加以儲存。
又，在曝光裝置101為複數之情形時，即便是同種的曝光裝置101亦有可能因裝置不同而成像特性亦不同，因此，最好針對複數個曝光裝置之各個及照明條件之各個求出基準資料，將其儲存於記憶部45。
當在步驟S407將與基準樣本聚焦曲線相關之基準資料儲存於記憶部45後，即拍攝並取得檢査對象之晶圓10的繞射影像(步驟S408)。此時，針對與可取得在第3~第5影像群組GC~GE所選擇之基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之繞射條件，拍攝並取得晶圓10之繞射影像。例如在第3影像群組GC選一種、在第4影像群組GD選一種、在第5影像群組GE選一種之基準樣本聚焦曲線、合計選擇三種基準 樣本聚焦曲線時，即針對與可取得該三種基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之三種繞射條件，拍攝並取得晶圓10之繞射影像。
當在步驟S408攝得檢査對象之晶圓10之繞射影像後，影像處理部40即依第3~第5影像群組GC~GE之各群組從繞射影像之每一像素之訊號強度，判定對應各像素之區域是否為照射內之測量區域，將該當於間隔(street)等之像素從測量對象剔除。接著，影像處理部40就每一個繞射影像求出在測定點之訊號強度之平均值，求出該平均值作為各測定點之訊號強度(步驟S409)。
其次，影像處理部40將藉由此等訊號強度之平均值之資訊透過主控制部50送至檢査部42。檢査部42即將就第3~第5影像群組GC~GE之各群組求出之訊號強度視為圖20(b)中以○印所示之測量點之訊號，並從此等訊號強度求出曝光裝置101對晶圓10表面之聚焦的變動狀態(以下亦稱為聚焦狀態)(步驟S410)。此時，利用記憶部45中儲存之基準資料(亦即，基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式或資料圖)，從藉由晶圓10之繞射影像之訊號強度求出之訊號強度，就每既定像素(單數或複數個像素單位)求出曝光裝置101對晶圓10表面之聚焦偏移量。此外，在各晶片雖第3~第5圖案區域C~E之位置係互異，但由於與求出聚焦狀態之測量點之間距相較其位置之差較小，因此能視為求出聚焦狀態之測量點之訊號。
在步驟S410中針對求出重複圖案12之聚焦狀態之全測 量點(晶圓10之全面)求取聚焦偏移量後，檢査部42即檢查求得之聚焦偏移量是否異常(步驟S411)。此時，檢査部42，例如所求得之聚焦偏移量在既定闕值範圍內的話即判定為正常，而所求得之聚焦偏移量在既定闕值範圍外的話即判定為異常。
當在步驟S411檢查聚焦偏移量有無異常後，影像處理部40即生成將就每一個像素所求出之聚焦偏移量分別轉換為在該像素下之訊號強度的晶圓10之影像(參照圖17)，與聚焦偏移量之檢査結果等一起顯示於影像顯示裝置46(步驟S412)。又，使該晶圓10之影像及檢查結果儲存於記憶部45。
此外，在步驟S410將各晶片之第3~第5圖案區域C~E之訊號視為測量點之訊號，若換另一種講法，即指在上述第2實施形態中藉由最近相鄰內插法求出測量點之訊號強度。在第3實施形態亦可非使用最近相鄰內插法，而使用線性內插或立方迴旋內插等來從第3~第5圖案區域C~E求出測量點之訊號強度。藉由使用精度佳之內插，能進行誤差更小之聚焦狀態之測量。
如上所述，根據第3實施形態之表面檢査裝置1，係就第3~第5影像群組GC~GE之每一個群組，判定測量區域、測定訊號強度，並將所求出之訊號強度視為求出聚焦狀態之測量點之訊號。接著，從視為測量點之訊號之第3~第5影像群組GC~GE之訊號強度求出在重複圖案12之全測量點(晶圓10之全面)之曝光裝置101之聚焦變動狀態。藉此， 即使係形成於晶圓10上之圖案面積小且存在多數個圖案構成相異之區域之邏輯元件之晶圓10，亦能根據以用於實際曝光之光罩圖案曝光之晶圓10之影像求出曝光時之聚焦狀態。因此，如在使用專用之光罩(標線片)之情形，由於不需要藉該專用光罩之測量所需要之參數之條件找出作業，因此能以短時間測量曝光時之聚焦狀態。又，由於非專用光罩圖案而能使用用於實際元件之圖案，再者，曝光裝置101之照明條件亦不受限制，因此能以良好精度測量曝光時之聚焦狀態。
其次，針對求出以曝光裝置101進行曝光時之聚焦狀態的方法之第4實施形態，一邊參照圖22~圖25一邊加以說明。圖22係顯示在晶圓10表面之圖案之與上述實施形態不同之配置構成之圖。第4實施形態中，於晶圓10表面排列有複數個晶片區域11〝，於該晶片區域11〝中形成有重複圖案12〝。重複圖案12〝具有重複圖案之構成互異之第1圖案區域A、第2圖案區域B、第3圖案區域C、第4圖案區域D、第5圖案區域E、以及第6圖案區域F。此晶圓10亦係形成於表面之圖案面積小且存在複數個圖案構成相異之區域之邏輯元件之晶圓。
此外，第1及第2圖案區域A,B，雖如第1實施形態所示，係能在區域A及B之各個選擇聚焦測量所需之複數個繞射條件，但第3~第5圖案區域C~E，則如第2及第3實施形態所示，係在分別單獨時無法選擇聚焦測量所需之複數個繞射條件之圖案構成。第6圖案區域F係記憶體系之圖 案構成。
如圖23所示，第4實施形態之步驟S501~步驟S505，係與圖13所示上述之第1實施形態之步驟S201~步驟S205相同。亦即，作成條件變更晶圓10b(參照圖14)(步驟S501)、以各種繞射條件拍攝條件變更晶圓10b(步驟S502)。將得到之複數個繞射影像，分類成捕捉到第1~第6圖案區域A~F各區域之繞射訊號者(步驟S503)。接著，在第1影像群組GA~第6影像群組GF之各個就每一繞射影像測定訊號強度、求出照射平均值(步驟S504)，就各群組求出樣本聚焦曲線(步驟S505)。
其次，檢査部42根據在步驟S505求出之每一群組之樣本聚焦曲線，針對照射內之測量點將照射分割成將能以相同測量方法及繞射條件測量之測量點群組化而成之照射部分區域(步驟S506)。
此分割方法，例如圖24所示，設定N個(N為整數)照射內之測量點，賦予1至N號之編號(步驟S601)。就每一測量點探討並決定測量方法，將目前探討之編號設為P，P=1(步驟S602)。接著，針對第P個測量點，抽出於其位置或其近旁存在繞射訊號之圖案區域(群組)(步驟S603)。依序調查被抽出之圖案區域，調查是否存在能從一個圖案區域選擇出用以測量第P個測量點所需之複數個繞射條件之圖案區域(步驟S604)。當存在此種圖案區域時，則決定第P個測量點之測量方法、亦即以從一個圖案區域選擇之複數個繞射條件進行測量、決定其繞射條件，並視需要定義從近旁之繞射訊號 內插之計算式(步驟S606)。另一方面，在步驟S604，當不存在能得到用以測量測量點之聚焦狀態之複數個繞射條件之一個圖案區域時，即調查是否存在能從所抽出之複數個圖案區域選擇出測量所需之複數個繞射條件之組合(步驟S605)。當存在此種組合時，則決定第P個測量點之測量方法、亦即以從複數個圖案區域選擇之複數個繞射條件進行測量、決定其繞射條件，並視需要定義從近旁之繞射訊號內插之計算式(步驟S607)。另一方面，在步驟S605，若從複數個圖案區域亦無法選擇測量所需之複數個繞射條件時，則該測量點定義為無法測量(步驟S608)。在步驟S606~608後，將探討測量方法之編號P增加1(步驟S609)，由於若P超過N，即已決定所有測量點之測量方法(亦包含無法測量)(步驟S610)，因此將測量方法及繞射條件相同之測量點群組化(步驟S611)，照射部分區域之分割即結束。
此外，在實際之測量時，由於需以所有測量點之測量所需之全部繞射條件取得影像，因此若此等繞射條件之數目過多則測量時間會增加。因此，必須盡可能減少所有測量點之測量所需之繞射條件數目。是以，例如可如圖25所示，在決定一個測量點之測量方法及繞射條件後，即調查是否有能以該相同測量方法及繞射條件測量之其他測量點(步驟S606′,606〞,607′,607〞)等，而由盡可能多之測量點共用一個繞射條件，此方法係有效。
在如上述般將照射分割成複數個照射部分區域後，條件變更晶圓10b中，如圖22(b)所示，被分割成具有第1圖案 區域A及第2圖案區域B之第1照射部分區域X、具有第3圖案區域C、第4圖案區域D及第5圖案區域E之第2照射部分區域Y、以及具有第6圖案區域F之第3照射部分區域Z。
在步驟S506中，將照射分割成複數個照射部分區域後，則將在步驟S505求出之複數個樣本聚焦曲線分類成分別對應第1~第3照射部分區域X~Z者(步驟S507)。接著，就每一個照射部分區域，選擇求出曝光時之聚焦狀態時所使用之基準樣本聚焦曲線(步驟S508)。選定基準樣本聚焦曲線時，與上述實施形態同樣地，首先，從複數個樣本聚焦曲線中抽出對聚焦偏移量變化有感度(聚焦感度高)的樣本聚焦曲線。其次，從對聚焦感度高之樣本聚焦曲線中抽出對劑量變化之感度較少(劑量感度低)且基底變化之影響少之樣本聚焦曲線。接著，從聚焦感度高且劑量感度低、基底變化之影響小之樣本聚焦曲線中，選定曲線之波峰或波谷位置(聚焦偏移量)互異之樣本聚焦曲線作為基準樣本聚焦曲線。
當在步驟S508就照射部分區域之每一個選定基準樣本聚焦曲線後，影像處理部40即將與在第1~第3照射部分區域X~Z之各個所決定之基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式相關的資料作為基準資料輸出並儲存於記憶部45(步驟S509)。又，不限於基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式，影像處理部40亦可將顯示從近似曲線之式求出之聚焦偏移量與訊號強度之關係的資料圖，作為基準資料輸出至記憶部45加以儲存。
又，在曝光裝置101為複數之情形時，即便是同種的曝光裝置101亦有可能因裝置不同而成像特性亦不同，因此，最好針對複數個曝光裝置之各個及照明條件之各個求出基準資料，將其儲存於記憶部45。
當在步驟S509將與基準樣本聚焦曲線相關之基準資料儲存於記憶部45後，即拍攝並取得檢査對象之晶圓10的繞射影像(步驟S510)。此時，針對與可取得分別在第1~第3照射部分區域X~Z所選擇之基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之繞射條件，拍攝並取得晶圓10之繞射影像。
當在步驟S510攝得檢査對象之晶圓10之繞射影像後，影像處理部40即依第1~第3照射部分區域X~Z之各區域從繞射影像之每一像素之訊號強度，判定對應各像素之區域是否為照射內之測量區域，將該當於間隔(street)等之像素從測量對象剔除。接著，影像處理部40就每一個繞射影像求出在測定點之訊號強度之平均值，求出該平均值作為各測定點之訊號強度(步驟S511)，並視需要藉由內插求出訊號強度(步驟S512)。
其次，影像處理部40將藉由此等訊號強度之平均值之資訊透過主控制部50送至檢査部42。檢査部42即就第1~第3照射部分區域X~Z之各區域，從檢査對象之晶圓10之繞射影像求出曝光裝置101對晶圓10表面之聚焦的變動狀態(聚焦狀態)(步驟S513)。此時，利用記憶部45中儲存之基準資料(亦即，基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式或資料圖)，從藉由晶圓10之繞射影像之訊號強度求出之訊號強 度，就每個測定點求出曝光裝置101對晶圓10表面之聚焦偏移量。
在步驟S513中就第1~第3照射部分區域X~Z之各區域求取曝光裝置101之聚焦變動狀態後，即統合此等求出在重複圖案12〞之全測量點之曝光裝置101之聚焦變動狀態(步驟S514)。
在步驟S514中，針對求出重複圖案12聚焦狀態之全測量點(晶圓10全面)求出聚焦偏移量後，檢査部42即檢查求得之聚焦偏移量是否異常(步驟S515)。此時，檢査部42，例如所求得之聚焦偏移量在既定闕值範圍內的話即判定為正常，而所求得之聚焦偏移量在既定闕值範圍外的話即判定為異常。
當在步驟S515檢查聚焦偏移量有無異常後，影像處理部40即生成將就每一個像素所求出之聚焦偏移量分別轉換為在該像素下之訊號強度的晶圓10之影像(參照圖17)，與聚焦偏移量之檢査結果等一起顯示於影像顯示裝置46(步驟S516)。又，使該晶圓10之影像及檢查結果儲存於記憶部45。
此外，在步驟S506將照射分割成複數個照射部分區域時，若依圖案條件而有無法進行聚焦測量之照射部分區域時，先將該部分設為照射測量不能部分區域，在該處則不進行測量。
如上所述，根據第4實施形態之表面檢查裝置1，係根據就第1~第6影像群組GA~GF之每一個圖案區域所求出 之樣本聚焦曲線，將照射分割成將能以相同測量方法及繞射條件測量之測量點群組化而成之照射部分區域。接著，統合針對各照射部分區域求出之曝光裝置101之聚焦變動狀態，求出在重複圖案12〞之全測量點(晶圓10之全面)之曝光裝置101之聚焦變動狀態。藉此，即使係形成於晶圓10上之圖案面積小且存在多數個圖案構成相異之區域之邏輯元件之晶圓10，亦能根據以用於實際曝光之光罩圖案曝光之晶圓10之影像求出曝光時之聚焦狀態。因此，如在使用專用之光罩(標線片)之情形，由於不需要藉該專用光罩之測量所需要之參數之條件找出作業，因此能以短時間測量曝光時之聚焦狀態。又，由於非專用光罩圖案而能使用用於實際元件之圖案，再者，曝光裝置101之照明條件亦不受限制，因此能以良好精度測量曝光時之聚焦狀態。
其次，針對求出以曝光裝置101進行曝光時之聚焦狀態的方法之第5實施形態，一邊參照圖26所示之流程圖一邊加以說明。第5實施形態中，係說明在第1及第2圖案區域A,B之各個無法求出聚焦狀態之測量所需之複數個繞射條件之情形下求出曝光時之聚焦狀態之方法。重複圖案之配置構成與在第1實施形態之說明所使用之圖4相同，而參照相同之圖4。
如圖26所示，第5實施形態之步驟S901~步驟S905，係與圖13所示上述之第1實施形態之步驟S201~步驟S205相同。亦即，作成條件變更晶圓10b(參照圖14)(步驟S901)、以各種繞射條件拍攝條件變更晶圓10b(步驟S902)。將得 到之複數個繞射影像，分類成捕捉到第1圖案區域A之繞射訊號者、與捕捉到第2圖案區域B之繞射訊號者(步驟S903)。在第1影像群組GA及第2影像群組GB之各個就每一繞射影像測定訊號強度、求出照射平均值(步驟S904)，求出樣本聚焦曲線(步驟S905)。
其次，檢査部42，在第1影像群組GA及第2影像群組GB中，從複數個樣本聚焦曲線中選擇用以求出曝光時之聚焦狀態之至少一組(至少從第1影像群組GA選一種、從第2影像群組GB選一種)之基準樣本聚焦曲線(步驟S906)。例如，在第1影像群組GA選一種、在第2影像群組GB選兩種、合計選定三種類之基準樣本聚焦曲線。選定基準樣本聚焦曲線時，與上述實施形態同樣地，首先，從複數個樣本聚焦曲線中抽出對聚焦偏移量變化有感度(聚焦感度高)的樣本聚焦曲線。其次，從對聚焦感度高之樣本聚焦曲線中抽出對劑量變化之感度較少(劑量感度低)且基底變化之影響少之樣本聚焦曲線。接著，從聚焦感度高且劑量感度低、基底變化之影響小之樣本聚焦曲線中，選定曲線之波峰或波谷位置(聚焦偏移量)互異之樣本聚焦曲線作為基準樣本聚焦曲線。
當在步驟S906選定基準樣本聚焦曲線後，影像處理部40即將與在第1影像群組GA及第2影像群組GB之各個所決定之基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式相關的資料作為基準資料輸出並儲存於記憶部45(步驟S907)。又，不限於基準樣本聚焦曲線之近似曲線之式，影像處理部40亦可將 顯示從近似曲線之式求出之聚焦偏移量與訊號強度之關係的資料圖，作為基準資料輸出至記憶部45加以儲存。
又，在曝光裝置101為複數之情形時，即便是同種的曝光裝置101亦有可能因裝置不同而成像特性亦不同，因此，最好針對複數個曝光裝置之各個及照明條件之各個求出基準資料，將其儲存於記憶部45。
當在步驟S907將與基準樣本聚焦曲線相關之基準資料儲存於記憶部45後，即拍攝並取得檢査對象之晶圓10的繞射影像(步驟S908)。此時，針對與可取得在第1影像群組GA所選擇之基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之繞射條件，分別拍攝並取得晶圓10之繞射影像。又，針對與可取得在第2影像群組GB所選擇之基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之繞射條件，分別拍攝並取得晶圓10之繞射影像。例如在第1影像群組GA選一種、在第2影像群組GB選兩種之基準樣本聚焦曲線、合計選擇三種基準樣本聚焦曲線時，即針對與可取得該三種基準樣本聚焦曲線之繞射影像相同之三種繞射條件，拍攝並取得晶圓10之繞射影像。
當在步驟S908攝得檢査對象之晶圓10之繞射影像後，影像處理部40即依第1及第2影像群組GA,GB之各群組從繞射影像之每一像素之訊號強度，判定對應各像素之區域是否為照射內之測量區域，將該當於間隔(street)等之像素從測量對象剔除。接著，影像處理部40就每一個繞射影像求出在測定點之訊號強度之平均值，求出該平均值作為各測定點之訊號強度(步驟S909)。
此處，由於在例如第1影像群組GA中僅選擇一種基準樣本聚焦曲線，因此影像處理部40無法將聚焦偏移量唯一地決定。例如，在圖16中，假定某測定點之測定值為K1，而被選擇基準樣本聚焦曲線D1時，作為聚焦偏移量之候補，可舉出有約0.05及約-0.14，如此無法將聚焦偏移唯一地決定。
因此，影像處理部40，係不受劑量變動或基底之影響，求出與上述測定點相關高之部分(高相關點)，使用上述測定點與高相關點決定聚焦偏移量(步驟S910)。此處，在掃描曝光之情形，係從狹縫長邊方向之照射之1/8、掃描方向之照射之1/16之範圍求出高相關點。又，在一次曝光之情形，則X,Y均一起從照射之1/8之範圍求出高相關點。作為高相關點求取方法一例，能舉出如以下之步驟。於上述測定點之基準樣本聚焦曲線(例如兩種類)添加在上述範圍內之某點之基準樣本聚焦曲線(例如一種類)，以準備三種類之基準樣本聚焦曲線。接著，與第1實施形態同樣地，使用此等三種類之基準樣本聚焦曲線求出與訊號強度之差分平方和之聚焦偏移量。此處，藉由在上述範圍內搜尋數個點，來找出上述差分平方和之最小值為最小之點。如上述，藉由在上述範圍內，搜尋於上述步驟中求出之差分平方和之最小值為最小之點，而能求出高相關點。
以此方式，影像處理部40，不僅測定點之基準樣本聚焦曲線，亦利用在與測定點之相關高之高相關點之基準樣本聚焦曲線，來就每一個測定點求出相對晶圓10表面之曝光裝置 101之聚焦偏移量(步驟S911)。此外，並不將測定點設為複數個像素，而在設為一個像素時係就每個像素求出聚焦偏移。
在步驟S911中，求出重複圖案12之全測量點之聚焦偏移量後，檢査部42即檢查求得之聚焦偏移量是否異常(步驟S912)。此時，檢査部42，例如所求得之聚焦偏移量在既定闕值範圍內的話即判定為正常，而所求得之聚焦偏移量在既定闕值範圍外的話即判定為異常。
當在步驟S912檢查聚焦偏移量有無異常後，影像處理部40即生成將就每一個測定點所求出之聚焦偏移量分別轉換為在該測定點下之訊號強度的晶圓10之影像(參照圖17)，與聚焦偏移量之檢査結果等一起顯示於影像顯示裝置46(步驟S913)。又，使該晶圓10之影像及所求出之聚焦偏移量、檢查結果儲存於記憶部45。
如上所述，根據第5實施形態之表面檢查裝置1，係就第1及第2影像群組GA,GB之每個群組進行測量區域之判定、測定訊號強度。此時，當無法在測定點準備三種類之基準樣本聚焦曲線時，藉由亦添加在與測定點之相關高之高相關點之基準樣本聚焦曲線，來準備三種類之基準樣本聚焦曲線。藉此，即使係形成於晶圓10上之圖案面積小且存在多數個圖案構成相異之區域之邏輯元件之晶圓10，亦能根據以用於實際曝光之光罩圖案曝光之晶圓10之影像求出曝光時之聚焦狀態。因此，如在使用專用之光罩(標線片)之情形，由於不需要藉該專用光罩之測量所需要之參數之條件找出作業、亦即不需要測試曝光、線寬測定之類作業之時 間，因此能以短時間測量曝光時之聚焦狀態。又，由於非專用光罩圖案而能使用用於實際元件之圖案，再者，曝光裝置101之照明條件亦不受限制，因此能以良好精度測量曝光時之聚焦狀態。
又，上述實施形態中，雖係使用三種基準資料(基準樣本聚焦曲線D1~D3)判定對晶圓10上重複圖案12之曝光時的聚焦狀態(加工條件)，但不限於此，亦可以是例如二種基準資料或五種基準資料，只要使用對聚焦變化之檢測訊號之變化方法不同之至少二種基準資料，測定曝光時之聚焦狀態即可。
又，上述實施形態中，雖係進行曝光形成於晶圓10上之抗蝕膜的重複圖案12之檢査，但不限於此，亦可設定為進行蝕刻後之圖案檢査。據此，不僅僅是曝光時之聚焦狀態，亦能檢測蝕刻時之不良情形(異常)。
又，上述實施形態中，亦可在條件變更晶圓10b之繞射影像外，再利用條件變更晶圓10b之偏光影像(PER影像)，以和前述情形相同之方法，就每不同劑量，求出以晶圓方位角度、照明波長等決定之偏光所形成之複數個樣本聚焦曲線，從此等之中選定以偏光形成之複數個基準樣本聚焦曲線。如此一來，使用以偏光形成之基準樣本聚焦曲線(基準資料)從以攝影裝置35攝得之偏光影像之訊號強度求出對晶圓10表面之曝光裝置101之聚焦變動狀態的話，由於與僅有繞射影像之情形相較增加了檢測條件，因此能以更為良好的精度測量曝光時之聚焦狀態。此外，由於偏 光中，可知於聚焦曲線訊號強度為極大之聚焦偏移量為最佳聚焦，因此能容易的得知為最佳聚焦之聚焦偏移量。例如，可以第1檢測訊號為繞射影像、第2檢測訊號為偏光影像之方式，將繞射影像與偏光影像加以組合使用。
又，上述實施形態中，雖係使用對聚焦變化有感度而對劑量變化之感度較低的三種基準資料(基準樣本聚焦曲線D1~D3)，判定對晶圓10上重複圖案12之曝光時的聚焦狀態，但亦可藉由從複數個樣本聚焦曲線中抽出對劑量變化有感度而對聚焦變化感度較低的複數個樣本聚焦曲線，並利用將此等樣本聚焦曲線之聚焦以劑量置換後以同樣方式所得之樣本劑量曲線，來判定對晶圓10上重複圖案12之曝光時的劑量。此外，相對於劑量之變化，繞設或偏光之訊號強度雖多為隨著劑量之增加而單調減少或單調增加之情形，但在此情形下，使用於測量之樣本聚焦曲線亦可非為複數而為一種類。其原因在於，當樣本劑量曲線為單調減少或單調增加之情形，於測量時係從訊號強度唯一地決定劑量之故。
又，上述實施形態中，亦可將以檢査部42求出之對晶圓10表面之曝光裝置101之聚焦變動狀態(聚焦偏移量)，從主控制部50透過訊號輸出部60輸出至曝光裝置101，以反饋於曝光裝置101之設定。因此，針對具備前述表面檢査裝置1之曝光系統，參照圖27加以說明。此曝光系統100，具備在塗布有抗蝕劑之晶圓10表面投影曝光出既定光罩圖案(重複圖案)的曝光裝置101、以及經由曝光裝置 101進行之曝光製程及顯影裝置(未圖示)進行之顯影製程等後對表面形成了重複圖案12之晶圓10進行檢査的表面檢査裝置1。
曝光裝置101，如圖27所示，具備照明系110、標線片載台120、投影單元130、局部液浸裝置140、載台裝置150以及主控制裝置(未圖示)。又，以下之說明中，將圖27中所示之箭頭X、Y、Z之方向分別設為X軸方向、Y軸方向、Z軸方向。
照明系110，雖省略詳細圖示，但具有光源、具備光學積分器等之照度均一化光學系、以及具備標線片遮簾等之照明光學系，藉由照明光(曝光用光)以略均一之照度照明以標線片遮簾規定之標線片R上的狹縫狀照明區域。照明光係使用例如ArF準分子雷射光(波長193nm)。
於標線片載台120上，例如以真空吸附方式固定保持有既定圖案(例如線圖案)形成在其圖案面(圖27中之下面)的標線片(光罩)R。標線片載台120可藉由例如具備線性馬達等之標線片載台驅動裝置在XY平面內移動，並以既定掃描速度移動於掃描方向(此處為Y軸方向)。
標線片載台120之XY平面內之位置資訊(包含繞Z軸旋轉方向之旋轉資訊)係透過設在標線片載台120之具有與Y軸正交之反射面的第1反射鏡123及具有與X軸正交之反射面的第2反射鏡(未圖示)，以標線片干涉儀125加以檢測。以標線片干涉儀125檢測之該位置資訊被送至主控制裝置，主控制裝置根據該位置資訊透過標線片載台驅動裝 置控制標線片載台120之位置(及移動速度)。
投影單元130配置在標線片載台120下方，具有鏡筒131與被保持在鏡筒131內之投影光學系135。投影光學系135具有沿照明光之光軸AX排列之複數個光學元件(透鏡要件)，為兩側遠心且具有既定投影倍率(例如1/4倍、1/5倍或1/8倍等)。因此，當以從照明系110射出之照明光照明標線片R上之照明區域時，藉由透射過圖案面與投影光學系135之物體面略一致配置之標線片R的照明光，透過投影光學系135將該照明區域內之標線片R之圖案之縮小像，形成於配置在投影光學系135像面側之晶圓10上的曝光區域(與標線片R上之照明區域共軛之區域)。接著，藉由標線片載台120與保持晶圓10之載台裝置150的同步驅動，相對照明區域使標線片R移動於掃描方向(Y軸方向)並相對曝光區域使晶圓10移動於掃描方向(Y軸方向)，據以進行晶圓10上之一個照射區域之掃描曝光，將標線片R之圖案(光罩圖案)轉印至該照射區域。
載台裝置150，具有配置在投影單元130下方之晶圓載台151與驅動晶圓載台151之載台驅動裝置155(未圖示)。晶圓載台151係在晶圓載台151上面以真空吸附方式保持晶圓10。晶圓載台151可藉由構成載台驅動裝置之馬達，沿基座構件105上面在XY平面內移動。
晶圓載台151之XY平面內之位置資訊係以編碼器裝置(未圖示)加以檢測。以此編碼器裝置檢測出之該位置資訊被送至主控制裝置，主控制裝置根據該位置資訊透過載台驅 動裝置控制晶圓載台151之位置(及移動速度)。
在以上述方構成之曝光裝置101，當以從照明系110射出之照明光照明標線片R上之照明區域時，藉由透射過其圖案面與投影光學系135之物體面略一致配置之標線片R的照明光，透過投影光學系135將該照明區域內之標線片R之圖案之縮小像，形成在支承於晶圓載台151上、被配置在投影光學系135像面側之晶圓10上的曝光區域(與標線片R上之照明區域共軛之區域)。接著，藉由標線片載台120與支承晶圓10之晶圓載台151的同步驅動，相對照明區域使標線片R移動於掃描方向(Y軸方向)並相對曝光區域使晶圓10移動於掃描方向(Y軸方向)，據以進行晶圓10上之一個照射區域之掃描曝光，將標線片R之圖案轉印至該照射區域。
以此方實施曝光裝置101之曝光製程，經由使用顯影裝置(未圖示)之顯影製程等後，以前述實施形態之表面檢査裝置1進行表面形成了重複圖案12之晶圓10的表面檢査。又，此時，表面檢査裝置1之檢査部42，以前述方式，求出對晶圓10表面之曝光裝置101之聚焦的變動狀態，從主控制部50透過訊號輸出部60及連接纜線(未圖示)等將求出之關於聚焦的變動狀態(聚焦偏移量)之資訊輸出至曝光裝置101。之後，設於曝光裝置101之主控制裝置200的修正處理部210即根據從表面檢査裝置1輸入之曝光裝置101之聚焦的變動狀態，修正與曝光裝置101之聚焦相關之各種設定參數及光學元件之配置狀態，以使對晶圓10表面之 曝光裝置101之聚焦狀態維持一定(藉由曝光裝置曝光之圖案之像面與抗蝕劑面一致，成為預先決定之能量之劑量)。
如此，根據本實施形態之曝光系統100，由於係視從前述實施形態之表面檢査裝置1輸入之曝光時的聚焦狀態，修正曝光裝置101之聚焦設定，而能在短時間內以良好精度測量曝光時之聚焦狀態，因此可進行根據更高精度聚焦狀態之修正，更為適當的進行曝光裝置101之聚焦設定。
接著，參照圖28說明使用此種曝光系統100之半導體元件製造方法。半導體元件(未圖示)係經由設計元件之功能性能的設計步驟(步驟S701)、製作根據此設計步驟之標線片的標線片製作步驟(步驟S702)、從矽材料製作晶圓的晶圓製作步驟(步驟S703)、藉由曝光等將標線片圖案轉印(含曝光步驟、顯影步驟等)至晶圓的微影步驟(步驟S704)、進行元件組裝(含切割步驟、結合步驟、封裝步驟等)的組裝步驟(步驟S705)、以及進行元件之檢査的檢査步驟(步驟S706)等加以製造。
此處，參照圖29詳細說明微影步驟。首先，準備晶圓(步驟S801)，使用未圖示之旋轉塗布機等塗布裝置於晶圓表面塗布既定厚度之抗蝕劑(步驟S802)。此時，對結束塗布之晶圓以塗布裝置內之乾燥裝置使抗蝕劑之溶劑成分蒸發、凝固。將塗布、凝固有抗蝕劑之晶圓以未圖示之搬送裝置搬送至曝光裝置101(步驟S803)。被搬入曝光裝置101之晶圓，以曝光裝置101具備之對準裝置進行對準(步驟S804)。於對準結束後之晶圓，縮小曝光標線片之圖案(步驟 S805)。將曝光結束之晶圓從曝光裝置101移送至未圖示的顯影裝置，進行顯影(步驟S806)。將結束顯影之晶圓以表面檢査裝置1加以設置，如前所述的求出曝光裝置101之聚焦狀態並進行繞射檢査、偏光檢査後，進行製作在晶圓上之圖案的檢査(步驟S807)。於檢査中發現產生了預先決定之基準以上之不良(異常)的晶圓被送至再生處理(rework)，不良(異常)未達基準之晶圓則進行蝕刻處理等之後處理。又，以步驟S807求出之曝光裝置101之聚焦狀態，被反饋至曝光裝置101用以修正聚焦之設定(步驟S808)。藉由被反饋之聚焦狀態為一定之曝光裝置對次一基板進行曝光。
本實施形態之半導體元件製造方法，於微影步驟中，使用前述實施形態之曝光系統100進行圖案之曝光。亦即，如前所述，當實施以曝光裝置101進行之曝光步驟時，經使用顯影裝置(未圖示)之顯影步驟等後，以表面檢査裝置1進行表面形成了重複圖案12之晶圓10的表面檢査。此時，以表面檢査裝置1測定曝光時之聚焦狀態，曝光裝置101根據從表面檢査裝置1輸入之曝光時之聚焦狀態，修正曝光裝置101之聚焦設定。如此，根據本實施形態之半導體元件製造方法，能在短時間內以良好精度測量曝光時之聚焦狀態，因此能更為適當的進行曝光裝置101之聚焦設定，以良好生產性製造高積體度的半導體元件。
至此為止，雖係針對使用一次拍攝晶圓10全面之影像之光學系測量在晶圓10全面之聚焦狀態之構成進行了說 明，但不限於此，亦能測量更詳細之每個區域之聚焦狀態。例如，只要為提昇攝影倍率、將一照射擷取為一張影像之構成，則能以照射單位測量更細之每個區域之聚焦狀態之變化。此種情形之裝置構成，雖基本上與上述實施形態(表面檢查裝置1)為相同構成，但只要追加用以改變光學系之相對位置之XY載台等機構以提昇光學系之攝影倍率並使之能拍攝晶圓面內之各照射即可。
此種裝置中，在以照射單位測量更細之每個區域之聚焦狀態之變化時，由於需有測量對象之照射數分來拍攝重複影像，而雖會花費測量時間，但如此能進行更詳細之測量。例如，在一次拍攝晶圓全面之影像之情形，若使晶圓上之像素尺寸為300μm程度，則為照射單位時，能使像素尺寸為30μm程度。因此，能測量更小之每個區域之聚焦狀態，相對地重複圖案之區域較小之圖案亦能測量。當然，當如邏輯晶圓般有各種圖案散在之晶圓，則需如上述般同樣地進行訊號之內插等。
亦能使用顯微鏡裝置進行此種每一個詳細區域之聚焦狀態之測量。圖30係於具有半反射鏡201、第1物鏡202、第2物鏡203及影像感測器204之顯微鏡裝置添加偏光件205及檢光件206而構成、具有以直線偏光之照明光照射晶圓10上之圖案且檢測在圖案之構造性複折射形成之偏光狀態之變化之光學系之顯微鏡裝置200之概略構成圖。此顯微鏡裝置200，能二維地檢測在顯微鏡視野內之圖案之偏光狀態之變化，且改變光學系與晶圓10之相對位置關係來重 複攝影，藉此能在晶圓10全面緊密地或稀疏地檢測在圖案之偏光狀態之變化。顯微鏡裝置200，與上述實施形態同樣地以改變晶圓方位角度、照明波長、偏光件角度、檢光件角度等光學條件後之複數個光學條件取得影像，並取得複數個聚焦曲線，藉此能進行聚焦狀態之測量。又，藉由進行與上述實施形態相同之訊號之內插等，而能進行邏輯晶圓上之圖案之聚焦狀態之測量。
圖31係於顯微鏡裝置200中從光路拔除偏光件205及檢光件206並添加能使晶圓10表面相對照明光之光軸傾斜(傾動)之晶圓傾斜機構而構成、能檢測來自晶圓10上之圖案之繞射光之顯微鏡裝置200′之概略構成圖。顯微鏡裝置200′，藉由與上述實施形態同樣地以晶圓傾斜機構使晶圓10傾斜，以改變晶圓方位角度、照明波長、照明角度(入射角度)、射出角度、繞射次數等繞射條件後之複數個繞射條件取得影像，並取得複數個聚焦曲線，藉此能進行聚焦狀態之測量。又，藉由進行與上述實施形態相同之訊號之內插等，而能進行邏輯晶圓上之圖案之聚焦狀態之測量。再者，雖未圖示，但亦可組合圖30所示之檢測偏光狀態之變化之光學系與圖31所示之檢測繞射光之繞射光學系，並使用兩光學條件來進行聚焦狀態之測量。
又，使用圖32說明晶圓之傾斜角度與繞射光之關係。晶圓10之傾斜角θ與產生繞射光之圖案間距P具有P(sin θ-sin(-θ))=m λ之關係，此式為2Psin θ=m λ。此處，m為繞射次數，λ為照明光之波長，傾斜角θ係以右旋轉為 正方向。從此式能檢測出對應傾斜角與圖案間距之繞射光。因此，顯微鏡裝置200′，能藉由使晶圓10傾斜而以複數個繞射條件取得影像。此外，顯微鏡裝置200′中，最好係在晶圓上之各點照明光之入射角度均相同、且從晶圓上之各點有相同出射角度之繞射光被影像感測器接收之傾斜光學系。
此外，上述各實施形態之要件能適當組合。又，亦有不使用一部分構成要素之情形。在法令所容許之範圍內，沿用與在上述各實施形態及變形例引用之檢查裝置等相關之所有公開公報及美國專利之揭示作為本文記載之一部分。
1‧‧‧表面檢査裝置
10‧‧‧晶圓(10a、10b條件變更晶圓)
20‧‧‧照明系(照明部)
30‧‧‧受光系(檢測部)
35‧‧‧攝影裝置(檢測部)
40‧‧‧影像處理部
42‧‧‧檢査部(測定部)
45‧‧‧記憶部
50‧‧‧主控制部
100‧‧‧曝光系統
101‧‧‧曝光裝置
200、200′‧‧‧顯微鏡裝置
圖1係表面檢査裝置之概要構成圖。
圖2係顯示於表面檢査裝置之光路上插入偏光濾光器之狀態的圖。
圖3係半導體晶圓表面的外觀圖。
圖4係用以說明一個照射內之重複圖案之配置構成之俯視圖。
圖5係用以說明重複圖案之凹凸構造的立體圖。
圖6係用以說明直線偏光之入射面與重複圖案之重複方向之傾斜狀態的圖。
圖7係顯示求出曝光裝置之像面傾斜之方法的流程圖。
圖8係顯示以條件變更晶圓設定之聚焦偏移量的表。
圖9係顯示條件變更晶圓之一例的圖。
圖10係顯示聚焦曲線之一例的圖。
圖11係顯示聚焦曲線與最佳聚焦之關係的圖。
圖12係顯示在照射內之聚焦偏移量之分布的圖。
圖13係顯示求出以曝光裝置進行曝光時之聚焦狀態之方法的流程圖(第1實施形態)。
圖14係顯示以不同條件攝得之條件變更晶圓之繞射影像及聚焦曲線的圖。
圖15係顯示從以不同條件攝得之晶圓之繞射影像求出聚焦偏移量之狀況的圖。
圖16係顯示聚焦曲線與訊號強度測定值之關係的圖。
圖17係顯示對晶圓表面之聚焦變動狀態的圖。
圖18係顯示求出以曝光裝置進行曝光時之聚焦狀態之方法的流程圖(第2實施形態)。
圖19係顯示線性內插之計算式一例之圖。
圖20係用以說明一個照射內之重複圖案之配置構成之俯視圖(第3實施形態)。
圖21係顯示求出以曝光裝置進行曝光時之聚焦狀態之方法的流程圖(第3實施形態)。
圖22係用以說明一個照射內之重複圖案之配置構成之俯視圖(第4實施形態)。
圖23係顯示求出以曝光裝置進行曝光時之聚焦狀態之方法的流程圖(第4實施形態)。
圖24係顯示圖23之流程圖中步驟S506之照射分割方 法具體例之流程圖。
圖25係顯示圖24所示之照射分割方法變形例之流程圖。
圖26係顯示求出以曝光裝置進行曝光時之聚焦狀態之方法的流程圖(第5實施形態)。
圖27係曝光系統之概要構成圖。
圖28係顯示半導體元件製造方法的流程圖。
圖29係顯示微影製程的流程圖。
圖30係顯微鏡裝置之概要構成圖。
圖31係顯示從顯微鏡裝置之光路上拔除偏光件及檢光件、具備晶圓傾斜機構之構成之圖。
圖32係顯示照明系倒角T與傾斜角θ之關係之圖。
1‧‧‧表面檢査裝置
5‧‧‧載台
10‧‧‧晶圓
20‧‧‧照明系
21‧‧‧照明單元
22‧‧‧光源部
23‧‧‧調光部
24‧‧‧導光光纖
25‧‧‧照明側凹面鏡
26‧‧‧照明側偏光濾光器
30‧‧‧受光系
31‧‧‧受光側凹面鏡
32‧‧‧受光側偏光濾光器
35‧‧‧攝影裝置
40‧‧‧影像處理部
42‧‧‧檢査部
45‧‧‧記憶部
46‧‧‧影像顯示裝置
50‧‧‧主控制部
55‧‧‧硬體控制部
60‧‧‧訊號輸出部
101‧‧‧曝光裝置

Claims (21)

  1. 一種測定裝置，具備：照明部，係以照明光照明於表面具有因曝光而形成之圖案之基板；檢測部，係檢測因前述圖案而被調變之照明光並輸出檢測訊號；以及測定部，係使用在該圖案之複數個部分檢測出之檢測訊號測定所欲部分之前述圖案之曝光條件。
  2. 如申請專利範圍第1項之測定裝置，其中，前述測定部係使用在包含前述所欲部分之複數個部分檢測出之檢測訊號，測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之測定裝置，其中，前述測定部係從在前述所欲部分之周圍部分檢測出之檢測訊號，測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之測定裝置，其中，前述測定部係從在前述所欲部分檢測出之檢測訊號與從在該所欲部分以外之部分檢測出之檢測訊號求出之與該所欲部分對應之訊號，測定該所欲部分之圖案之曝光條件。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之測定裝置，其中，前述測定部係從在前述所欲部分之周圍部分檢測出之訊號，藉由內插求出與前述所欲部分對應之檢測訊號。
  6. 如申請專利範圍第4項之測定裝置，其中，前述測定部係使用在前述所欲部分、前述所欲部分之周圍部分且為與前述所欲部分有相關之部分檢測出之檢測訊號，測定前 述所欲部分之圖案之曝光條件。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之測定裝置，其中，檢測出前述被調變之照明光之檢測條件係就每一前述部分來設定。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之測定裝置，其中，前述檢測部檢測出基於因前述圖案產生之繞射或偏光之調變。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之測定裝置，其進一步具有預先儲存有在以複數個曝光條件形成之圖案檢測出之檢測訊號之儲存部；前述測定部係比較儲存於前述儲存部之檢測訊號與以前述檢測部檢測出之檢測訊號以測定前述表面上之所欲部分之圖案之曝光條件。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之測定裝置，其中，以前述測定部測定之前述曝光條件係前述曝光之聚焦狀態與曝光量中之至少一方。
  11. 一種測定方法，係以照明光照明於表面具有因曝光而形成之圖案之基板；檢測因前述圖案而被調變之照明光並輸出檢測訊號；使用在該圖案之複數個部分檢測出之檢測訊號測定所欲部分之前述圖案之曝光條件。
  12. 如申請專利範圍第11項之測定方法，其係使用在包含前述所欲部分之複數個部分檢測出之檢測訊號，測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
  13. 如申請專利範圍第11或12項之測定方法，其係從在前述所欲部分檢測出之檢測訊號與從在該所欲部分以外之部分檢測出之檢測訊號求出之與該所欲部分對應之訊號，測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
  14. 如申請專利範圍第11至13項中任一項之測定方法，其係從在前述所欲部分之周圍部分檢測出之檢測訊號求出與前述所欲部分對應之訊號，以測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
  15. 如申請專利範圍第13或14項之測定方法，其係從在前述所欲部分之周圍部分檢測出之訊號，藉由內插求出與前述所欲部分對應之檢測訊號。
  16. 如申請專利範圍第13項之測定方法，其係從在前述所欲部分檢測出之檢測訊號、及從該所欲部分以外之部分且為與前述所欲部分有相關之部分檢測出之檢測訊號求出之與該所欲部分對應之訊號，測定前述所欲部分之圖案之曝光條件。
  17. 如申請專利範圍第11至16項中任一項之測定方法，其中，檢測出前述被調變之照明光之檢測條件係就每一前述部分來設定。
  18. 如申請專利範圍第11至17項中任一項之測定方法，其中，前述檢測係檢測出基於因前述圖案產生之繞射或偏光之調變。
  19. 如申請專利範圍第11至18項中任一項之測定方法，其中，預先儲存有在以複數個曝光條件形成之圖案檢 測出之檢測訊號；比較前述儲存之檢測訊號與前述檢測出之檢測訊號以測定前述表面上之所欲部分之圖案之曝光條件。
  20. 如申請專利範圍第11至19項中任一項之測定方法，其中，前述測定之前述曝光條件係前述曝光之聚焦狀態與曝光量中之至少一方。
  21. 一種半導體元件製造方法，具有於基板表面曝光出圖案之微影製程：於前述曝光後，使用申請專利範圍第11至20項中任一項之測定方法，測定對設有前述圖案之基板之前述曝光時之曝光條件；根據該測定之曝光條件修正曝光條件；以修正後之曝光條件於基板表面曝光出圖案。
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