TWI449899B - Surface inspection method and surface inspection device - Google Patents

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TWI449899B
TWI449899B TW097136783A TW97136783A TWI449899B TW I449899 B TWI449899 B TW I449899B TW 097136783 A TW097136783 A TW 097136783A TW 97136783 A TW97136783 A TW 97136783A TW I449899 B TWI449899 B TW I449899B
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藤森義彥
工藤祐司
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Description

表面檢查方法及表面檢查裝置
本發明係關於檢查半導體晶圓等表面之表面檢查方法及裝置。
作為檢查形成於半導體晶圓表面之反覆圖案的技術，有使用自晶圓表面射出之繞射光之強度變化的檢查(以後，將此種檢查稱為繞射檢查)，或利用正交偏光光學系統來檢測圖案之構造性複折射之偏光狀態變化的方法(以後，將此種檢查稱為PER檢查)等(例如，參照專利文獻1及2)。根據這些檢查方法，能高速且高精度檢測出因曝光裝置之離焦或劑量偏移之線寬不良、圖案之截面形狀不良，光阻塗布不良等。
(專利文獻1)日本專利第3669101號公報
(專利文獻2)日本特開2006-343102號公報
然而，形成於半導體晶圓之圖案之設計規則成為所謂的半間距32nm之產品世代後，已揭示有以稱為「2次圖案化」或「2次曝光」、「2次顯影」、「側壁殘留」等技術來形成圖案的方法。使用此種技術後，產生圖案之線寬偏移或位置偏移等和以前不同種類缺陷的問題，並需求用以檢測出此種缺陷之新檢查方法。
本發明係有鑒於此種問題而構成，其目的在於提供能檢測出某特定種類缺陷的表面檢查方法及裝置。
為達成此種目的，本發明之表面檢查方法，係檢查具有反覆圖案之被檢測基板表面，該反覆圖案，在具有既定反覆間距之第1半圖案，及位於相對該第1半圖案僅偏移該反覆間距之一半間距之位置、具有與該第1半圖案大致相等形狀之第2半圖案之至少一部分經由不同步驟形成下而構成，且具有該反覆間距之一半間距，其特徵在於，具有：第1步驟，將檢查光照射於該被檢測基板表面；第2步驟，檢測來自該檢查光所照射之該被檢測基板表面之繞射光；以及第3步驟，根據在該第2步驟檢測之該繞射光來檢查該反覆圖案有無缺陷；於該第2步驟，檢測與相對該反覆間距之一半間距具有2以上整數倍間距之圖案對應的該繞射光。
此外，於上述表面檢查方法，較佳為，具有：第4步驟，將第1直線偏光照射於該被檢測基板表面；第5步驟，從來自該第1直線偏光所照射之該被檢測基板表面之反射光，抽出振動方向與該第1直線偏光不同之第2直線偏光成分；第6步驟，檢測該第2直線偏光成分之光量；第7步驟，根據在該第6步驟檢測之該第2直線偏光成分之光量來檢查該反覆圖案有無缺陷；以及第8步驟，根據該第3步驟及該第7步驟之檢查結果，分開檢測該反覆圖案中之位置偏移缺陷與線寬偏移缺陷。
此時，於該第8步驟，較佳為，根據在該第6步驟檢測之該第2直線偏光成分之光量來算出該反覆圖案中之線寬偏移量，算出之該線寬偏移量大於第1閾值時，判定該反覆圖案有該線寬偏移缺陷，且根據算出之該線寬偏移量及在該第2步驟檢測之該繞射光來算出該反覆圖案中之位置偏移量，算出之該位置偏移量大於第2閾值時，判定該反覆圖案有該位置偏移缺陷。
又，於上述之表面檢查方法，較佳為，具有在該反覆圖案中僅該第1半圖案形成於該被檢測基板表面之階段，檢查該被檢測基板表面的預備檢查步驟；在該預備檢查步驟判定為良品之該被檢測基板表面形成該第2半圖案後，使用本發明之表面檢查方法來檢查該被檢測基板表面。
又，本發明之第2表面檢查方法，係檢查具有反覆圖案之被檢測基板表面，該反覆圖案，係根據具有既定反覆間距之圖案形狀之光罩形成，且具有該反覆間距之一半以下之間距，其特徵在於，具有：第1步驟，將檢查光照射於該被檢測基板表面；第2步驟，檢測來自該檢查光所照射之該被檢測基板表面之繞射光；以及第3步驟，根據在該第2步驟檢測之該繞射光來檢查該反覆圖案有無缺陷；於該第2步驟，檢測與相對具有該反覆間距之一半以下之間距之反覆圖案具有2以上整數倍間距之圖案對應的該繞射光。
此外，於上述表面檢查方法，較佳為，具有：第4步驟，將第1直線偏光照射於該被檢測基板表面；第5步驟，從來自該第1直線偏光所照射之該被檢測基板表面之反射光，抽出振動方向與該第1直線偏光不同之第2直線偏光成分；第6步驟，檢測該第2直線偏光成分之光量；第7步驟，根據在該第6步驟檢測之該第2直線偏光成分之光量來檢查該反覆圖案有無缺陷；以及第8步驟，根據該第3步驟及該第7步驟之檢查結果，分開檢測該反覆圖案中之位置偏移缺陷與線寬偏移缺陷。
此時，於該第8步驟，較佳為，根據在該第6步驟檢測之該第2直線偏光成分之光量來算出該反覆圖案中之線寬偏移量，算出之該線寬偏移量大於第1閾值時，判定該反覆圖案有該線寬偏移缺陷，且根據算出之該線寬偏移量及在該第2步驟檢測之該繞射光來算出該反覆圖案中之位置偏移量，算出之該位置偏移量大於第2閾值時，判定該反覆圖案有該位置偏移缺陷。
又，本發明之第3表面檢查方法，其特徵在於，具有：第1步驟，將檢查光照射於形成有反覆圖案之被檢測基板表面；第2步驟，檢測來自該檢查光所照射之該被檢測基板表面之繞射光；第3步驟，將第1直線偏光照射於該被檢測基板表面；第4步驟，從來自該第1直線偏光所照射之該被檢測基板表面之反射光，抽出振動方向與該第1直線偏光不同之第2直線偏光成分；第5步驟，檢測該第2直線偏光成分之光量；以及第6步驟，根據在該第2步驟檢測之該繞射光及在該第5步驟檢測之該第2直線偏光成分之光量來檢查該反覆圖案有無缺陷。
此時，於該第6步驟，較佳為，根據在該第5步驟檢測之該第2直線偏光成分之光量來算出該反覆圖案中之線寬偏移量，算出之該線寬偏移量大於第1閾值時，判定該反覆圖案有該線寬偏移缺陷，且根據算出之該線寬偏移量及在該第2步驟檢測之該繞射光來算出該反覆圖案中之位置偏移量，算出之該位置偏移量大於第2閾值時，判定該反覆圖案有該位置偏移缺陷。
又，本發明之表面檢查裝置，係檢查具有反覆圖案之被檢測基板表面，該反覆圖案，在具有既定反覆間距之第1半圖案，及位於相對該第1半圖案僅偏移該反覆間距之一半間距之位置、具有與該第1半圖案大致相等形狀之第2半圖案之至少一部分經由不同步驟形成下而構成，且具有該反覆間距之一半間距，其特徵在於，具備：檢查光照明部，將檢查光照射於該被檢測基板表面；繞射光檢測部，檢測來自該檢查光所照射之該被檢測基板表面之繞射光；以及繞射光檢查部，根據該繞射光檢測部檢測之該繞射光來檢查該反覆圖案有無缺陷；該繞射光檢測部，檢測與相對該反覆間距之一半間距具有2以上整數倍間距之圖案對應的該繞射光。
此外，於上述表面檢查裝置，較佳為，具備：偏光照明部，將第1直線偏光照射於該被檢測基板表面；偏光抽出部，從來自該第1直線偏光所照射之該被檢測基板表面之反射光，抽出振動方向與該第1直線偏光不同之第2直線偏光成分；偏光檢測部，檢測該第2直線偏光成分之光量；偏光檢查部，根據該偏光檢測部檢測之該第2直線偏光成分之光量來檢查該反覆圖案有無缺陷；以及判別部，根據該繞射光檢查部及該偏光檢查部之檢查結果，分開檢測該反覆圖案中之位置偏移缺陷與線寬偏移缺陷。
進一步，該判別部，較佳為，根據該偏光檢測部檢測之該第2直線偏光成分之光量來算出該反覆圖案中之線寬偏移量，算出之該線寬偏移量大於第1閾值時，判定該反覆圖案有該線寬偏移缺陷，且根據算出之該線寬偏移量及該繞射光檢測部檢測之該繞射光來算出該反覆圖案中之位置偏移量，算出之該位置偏移量大於第2閾值時，判定該反覆圖案有該位置偏移缺陷。
又，本發明之第2表面檢查裝置，係檢查具有反覆圖案之被檢測基板表面，該反覆圖案，係根據具有既定反覆間距之圖案形狀之光罩形成，且具有該反覆間距之一半以下之間距，其特徵在於，具備：檢查光照明部，將檢查光照射於該被檢測基板表面；繞射光檢測部，檢測來自該檢查光所照射之該被檢測基板表面之繞射光；以及繞射光檢查部，根據該繞射光檢測部檢測之該繞射光來檢查該反覆圖案有無缺陷；該繞射光檢測部，檢測與相對具有該反覆間距之一半以下之間距之反覆圖案具有2以上整數倍間距之圖案對應的該繞射光。
此外，於上述表面檢查裝置，較佳為，具備：偏光照明部，將第1直線偏光照射於該被檢測基板表面；偏光抽出部，從來自該第1直線偏光所照射之該被檢測基板表面之反射光，抽出振動方向與該第1直線偏光不同之第2直線偏光成分；偏光檢測部，檢測該第2直線偏光成分之光量；偏光檢查部，根據該偏光檢測部檢測之該第2直線偏光成分之光量來檢查該反覆圖案有無缺陷；以及判別部，根據該繞射光檢查部及該偏光檢查部之檢查結果，分開檢測該反覆圖案中之位置偏移缺陷與線寬偏移缺陷。
進一步，該判別部，較佳為，根據該偏光檢測部檢測之該第2直線偏光成分之光量來算出該反覆圖案中之線寬偏移量，算出之該線寬偏移量大於第1閾值時，判定該反覆圖案有該線寬偏移缺陷，且根據算出之該線寬偏移量及該繞射光檢測部檢測之該繞射光來算出該反覆圖案中之位置偏移量，算出之該位置偏移量大於第2閾值時，判定該反覆圖案有該位置偏移缺陷。
又，本發明之第3表面檢查裝置，其特徵在於，具備：檢查光照明部，將檢查光照射於形成有反覆圖案之被檢測基板表面；繞射光檢測部，檢測來自該檢查光所照射之該被檢測基板表面之繞射光；偏光照明部，將第1直線偏光照射於該被檢測基板表面；偏光抽出部，從來自該第1直線偏光所照射之該被檢測基板表面之反射光，抽出振動方向與該第1直線偏光不同之第2直線偏光成分；偏光檢測部，檢測該第2直線偏光成分之光量；以及檢查部，根據該繞射光檢測部檢測之該繞射光及該偏光檢測部檢測之該第2直線偏光成分之光量來檢查該反覆圖案有無缺陷。
此外，該檢查部，較佳為，根據該偏光檢測部檢測之該第2直線偏光成分之光量來算出該反覆圖案中之線寬偏移量，算出之該線寬偏移量大於第1閾值時，判定該反覆圖案有該線寬偏移缺陷，且根據算出之該線寬偏移量及該繞射光檢測部檢測之該繞射光來算出該反覆圖案中之位置偏移量，算出之該位置偏移量大於第2閾值時，判定該反覆圖案有該位置偏移缺陷。
根據本發明，能檢測出某特定種類之缺陷。
以下，參照圖式說明本發明之較佳實施形態。圖1表示本實施形態之表面檢查裝置之一例，以此裝置檢查被檢測基板之半導體晶圓10的表面缺陷。此表面檢查裝置1，具備載置並保持晶圓10之保持具5，將未圖示之搬送裝置搬送來之晶圓10載置於保持具5上，且以真空吸附來固定保持。保持具5，係以通過以此方式固定保持之晶圓10之中心(保持具5之中心)的法線(軸AX)為旋轉軸，將晶圓10保持為能旋轉(在晶圓10表面內之旋轉)。又，保持具5能以通過晶圓10表面之軸為中心使晶圓10傾斜(傾斜動作)，能調整檢查用照明光(後述之檢查光或直線偏光)之射入角。
表面檢查裝置1，進一步具備將檢查用照明光照射於固定保持於保持具5之晶圓10表面的照明光學系統20、將來自晶圓10接受檢查用照明光照射時之反射光或繞射光等聚光的聚光光學系統30、及接受以聚光光學系統30聚光之光來檢測晶圓10表面之像的CCD攝影機40。照明光學系統20係以具有金屬鹵素燈或水銀燈等光源並射出光束之照明部21、及使照明部21射出之照明光反射之照明系統凹面鏡23為主體來構成。
照明部21具有未圖示之波長選擇過濾器，能照射具有特定波長之光。自照明部21散射於照明系統凹面鏡23之照射光，係藉由照明系統凹面鏡23成為大致平行光束並照射於保持在保持具5之晶圓10表面。此時，照射於晶圓10表面之檢查用照明光，係與通過晶圓10之中心且與晶圓10表面垂直之軸AX成角度θi，並以CCD攝影機40接受具有與晶圓10成角度θr之光。此等射入角θi與受光角θr之關係，能以使保持具5傾斜(傾斜動作)來調整。亦即，能藉由保持具5之傾斜使晶圓10之載置角度變化，以使對晶圓10之射入角θi變化，又，亦能使CCD攝影機40受光之角度θr變化。
又，於照明部21與照明系統凹面鏡23間，設置能插拔於光路上之照明側偏光過濾器22，在將照明側偏光過濾器22自光路上拔除之狀態下進行繞射檢查，在將照明側偏光過濾器22插入至光路上之狀態下進行PER檢查(關於照明側偏光過濾器22之詳細，於後述)。
來自晶圓10表面之射出光(反射光或繞射光)以聚光光學系統30聚光。聚光光學系統30係以與軸AX成角度θr方向相對向設置之聚光系統凹面鏡31為主體來構成，聚光系統凹面鏡31所聚光之射出光(反射光或繞射光)係經由未圖示之成像透鏡及CCD攝影機40之攝影透鏡到達CCD攝影機40之攝影面上，使晶圓10之像成像。其結果，晶圓10表面之像形成於CCD攝影機40之攝影面上。
又，於聚光系統凹面鏡31與CCD攝影機40間，設置能插拔於光路上之受光側偏光過濾器32，在將受光側偏光過濾器32自光路上拔除之狀態下進行繞射檢查，將受光側偏光過濾器32插入至光路上之狀態下進行PER檢查(關於受光側偏光過濾器32之詳細，於後述)。
CCD攝影機40係將形成於攝影面上之晶圓10表面之像光電轉換並產生影像訊號，並將影像訊號輸出至影像處理檢查部41。於影像處理檢查部41，電氣連接有記憶體42、與程序控制控制部43，進一步，於程序控制控制部43電氣連接有影像顯示裝置44。影像處理檢查部41，係根據自CCD攝影機40輸入之晶圓10之影像訊號，將晶圓10之影像轉換成既定位元(例如8位元)之數位影像。於記憶體42儲存有在影像處理檢查部41所獲得之晶圓10之數位影像與此時之裝置條件(傾斜角)。
又，於記憶體42預先儲存有良品晶圓之影像(未圖示)，影像處理檢查部41，產生晶圓10之影像(數位影像)後將晶圓10之影像與良品晶圓之影像進行比較，檢查晶圓10表面有無缺陷。接著，透過程序控制控制部43在影像顯示裝置44輸出顯示影像處理檢查部41之檢查結果及此時之晶圓10的影像。程序控制控制部43係統籌控制保持具5、照明部21、CCD攝影機40、影像處理檢查部41、及影像顯示裝置44等之作動。
然而，於晶圓10表面，如圖2所示，於XY方向排列複數個晶片區域11，並於各晶片區域中形成有既定反覆圖案12。反覆圖案12，如圖3所示，係沿其短邊方向(X方向)以一定間距P排列複數個線部2A之光阻圖案(例如，配線圖案)。相鄰之線部2A彼此間係空間部2B。此外，將線部2A之排列方向(X方向)稱為「反覆圖案12之反覆方向」。又，將反覆圖案12之線部2A之線寬DA 的設計值設為間距P之1/2(亦即，佔空比0.5)。
於本實施形態，以稱為「2次圖案化」、「2次曝光」、「2次顯影」、「側壁殘留」等之技術(以後，稱為兩次圖案化)來形成如上述之反覆圖案12。此外，本實施形態之反覆圖案12，係為易於說明，設線部2A之線寬DA 為32nm、空間部2B之線寬DB 為32nm之半間距32nm的反覆圖案。
敘述以「2次圖案化」方式之圖案形成，首先，將光阻14A塗布於形成有硬光罩層13之晶圓10，如圖4(a)所示，使線寬32nm、間距128nm、佔空比0.25之圖案15A曝光並顯影，以如圖4(b)所示形成第1光阻圖案15A。其次，以光阻14A(非曝光部分)為光罩蝕刻硬光罩層13再除去光阻14A，藉此如圖4(c)所示，形成具有線寬32nm、間距128nm、佔空比0.25之第1槽圖案16A(亦即，第1半圖案)之硬光罩層13。
接著，將光阻14B塗布於具有第1槽圖案16A之硬光罩層13，如圖4(d)所示，使線寬32nm、間距128nm、佔空比0.25之圖案15B曝光於自第1光阻圖案15A(第1槽圖案16A)僅偏移64nm(第1槽圖案16A之一半間距)的位置並顯影，以如圖4(e)所示形成第2光阻圖案15B。其次，以光阻14B(非曝光部分)為光罩蝕刻硬光罩層13，藉此如圖4(f)所示，於自第1槽圖案16A僅偏移64nm的位置形成與第1槽圖案16A相同形狀之第2槽圖案16B(亦即，第2半圖案)。接著，除去光阻14B，以如圖4(g)所示，組合第1槽圖案16A與第2槽16B，形成線寬32nm、間距64nm、佔空比0.5之反覆圖案12(硬光罩層13)。
又，簡單敘述以「2次曝光」方式之圖案形成，即使線寬32nm、間距128nm、佔空比0.25之圖案僅偏移64nm進行2次曝光，並以1次顯影(及蝕刻等)獲得線寬32nm、間距64nm、佔空比0.5之反覆圖案。此外，「2次曝光」之具體方法，日本專利第3644041號公報(Nikon)有詳細揭示。簡單敘述以「2次顯影」方式之圖案形成，即使線寬64nm、間距128nm、佔空比0.5之圖案進行1次曝光，並將正顯影(除去光強度大的部分)與負顯影(除去光強度小的部分)組合，以獲得線寬32nm、間距64nm、佔空比0.5之反覆圖案。關於以「側壁殘留」方式之圖案形成，雖已揭示有數種方式，此處敘述其中一例，即使線寬32nm、間距128nm、佔空比0.25之圖案進行1次曝光，並於此圖案進行貼膜等，再於膜的側壁部分(自圖案僅偏移64nm之膜彼此的間隙部)形成相同圖案。
使用此種兩次圖案化之技術時，產生與以往不同之新缺陷。其一，係例如圖5(a)所示，第奇數條圖案(線部2A')與第偶數條圖案(線部2A")間之位置關係的誤差(以後，稱為位置偏移)。其二，係如圖5(b)所示，第奇數條圖案(線部2A')與第偶數條圖案(線部2A")間之線寬的差(或者，截面形狀的差)(以後，稱為線寬偏移)。
此等缺陷雖然以習知繞射檢查或PER檢查有時亦能檢查一部分，但無法進行高精度檢查，亦無法將位置偏移與線寬偏移分離檢測。
對此，於本實施形態，藉由組合繞射檢查與PER檢查，以將位置偏移與線寬偏移分離並檢測。在此，以下參照圖6所示之流程圖說明使用本實施形態之表面檢查裝置1之表面檢查方法。
首先，在進行晶圓10之表面檢查前，先以上述之兩次圖案化將線寬32nm、間距64nm、佔空比0.5之反覆圖案12形成於晶圓10表面(步驟S101)。
於晶圓10表面形成反覆圖案12後，對晶圓10表面進行繞射檢查(步驟S102)。進行繞射檢查時，設圖案之間距為P、照射於晶圓10表面之檢查光的波長為λ、檢查光之射入角為θi、n次繞射光之射出角(CCD攝影機40之受光角)為θr時，進行滿足下列式(1)之設定。
P ×{sin(θr )-sin(θi )}=±n ×λ　．．．(1)
於本實施形態，設定檢查光之波長λ或射入角θi及受光角θr(亦即，保持具5之傾斜角)，以使CCD攝影機40接受與具有P=128nm，亦即，反覆圖案12之間距(亦即，第奇數條或第偶數條之圖案之反覆間距之一半間距)之2倍間距之圖案相對應的n次繞射光。反覆圖案12如圖3所示正常形成，位置偏移及線寬偏移兩者皆無時，不產生與間距128nm之圖案對應的繞射光。然而，若存在如圖5所示之周期性產生之位置偏移或線寬偏移時，產生與間距128nm之圖案對應的繞射光。此係因為反覆圖案12具有組合第奇數條圖案與第偶數條圖案後之128nm的間距(2倍的間距)，此時之檢測影像(繞射檢查影像)具有與位置偏移及線寬偏移對應(與檢測之光的光量對應)之訊號強度分布。
將光學模擬之繞射光的光量變化表示於圖9。於圖9，TE係具有與圖案平行之振動成分的偏光，TM係具有與圖案垂直之振動成分的偏光，平均係非偏光。從以下可知，雖然非偏光亦能進行繞射檢查，但藉由使用高感度之偏光，能進行更高感度之繞射檢查。在以下說明，為避免與PER檢查混肴，雖說明以非偏光進行繞射檢查偏光，但本發明使用偏光亦有效。
此外，即使反覆圖案12正常形成時，亦有時會產生繞射光。依兩次圖案化之技術，圖案之性質在第奇數條圖案與第偶數條圖案不同時(例如，複折射率不同之情形等)，即使正常形成之反覆圖案亦有時會產生繞射光。此時，先儲存正常情形時之檢測影像(繞射檢查影像)的訊號強度分布，之後的差值則為表示異常之訊號強度變化。
參照圖7所示之流程圖說明繞射檢查之流程，首先，將照明側偏光過濾器22及受光側偏光過濾器32自光路上拔除之狀態下(參照圖1之實線)，將檢查光照射於被檢測基板之晶圓10表面(步驟S121)。此時，自照明部21散射於照明系統凹面鏡23之照明光雖藉由照明系統凹面鏡23成為平行光束之檢查光並照射於保持在保持具5之晶圓10表面，但如上述，檢查光之波長或射入角等，係設定成CCD攝影機40接受與間距128nm之圖案相對應的繞射光。
其次，檢測自檢查光所照射之晶圓10表面射出之繞射光(例如1次繞射光)(步驟S122)。此時，自晶圓10表面射出之繞射光，係以聚光光學系統30之聚光系統凹面鏡31聚光並成像於CCD攝影機40之攝影面上。接著，CCD攝影機40將形成於攝影面上之晶圓10表面之繞射像光電轉換產生影像訊號，並將影像訊號輸出至影像處理檢查部41。
接著，根據先前步驟檢測出之繞射光，檢查反覆圖案12有無缺陷(步驟S123)。此時，影像處理檢查部41，係將自CCD攝影機40輸入之(繞射光)之晶圓10之影像的訊號強度位準與儲存於記憶體42之(繞射光)之良品晶圓之影像的訊號強度位準進行比較，訊號強度位準之變化量超出預先設定之閾值時，判定為有缺陷。
以此方式進行繞射檢查後，接著，對晶圓10表面進行PER檢查(步驟S103)。
然而，如上述，將反覆圖案12之線部2A之線寬DA 的設計值設為間距P之1/2。反覆圖案12如設計值形成時，線部2A之線寬DA 與空間部2B之線寬DB 相等，線部2A與空間部2B之體積比大致為1：1。對此，形成反覆圖案12時之曝光量或聚焦位置自適當值偏離時，雖然間距P不變，但線部2A之線寬DA 與設計值會不同，且空間部2B之線寬DB 亦會不同，線部2A與空間部2B之體積比自大致1：1偏離。
PER檢查，係利用如上述之反覆圖案12之線部2A與空間部2B之體積比的變化，進行反覆圖案12之缺陷檢查。此外，為使說明簡單，將理想之體積比(設計值)設為1：1。體積比之變化，係因曝光量或聚焦位置自適當值偏離而出現在晶圓10之各照射區域。此外，體積比亦可稱為截面形狀之面積比。
在PER檢查，照明側偏光過濾器22及受光側偏光過濾器32插入至光路上(參照圖1之二點鏈線)，雖然反覆圖案12正常形成時亦可檢測出訊號，但與其訊號強度位準相比，即使產生如圖5(a)所示之位置偏移，訊號強度亦不變化，僅產生依照圖5(b)所示之線寬偏移的訊號強度變化。關於此種PER檢查之原理，以後，與進行PER檢查時之裝置的構成一起依序說明。
如上述，保持具5係以軸AX為旋轉軸並保持晶圓10為可旋轉，能使晶圓10之反覆圖案12之反覆方向(圖2及圖3之X方向)在晶圓10之表面內旋轉。進行PER檢查時，保持具5將晶圓10保持為水平狀態且在既定旋轉位置停止，將晶圓10之反覆圖案12之反覆方向保持為相對於後述之照明光的射入面(照明光之行進方向)成45度傾斜。
照明側偏光過濾器22係設置於照明部21與照明系統凹面鏡23間，且其透射軸設定於既定方位，依照透射軸將來自照明部21之光轉換為直線偏光。此時，照明系統凹面鏡23係使透射過照明側偏光過濾器22之光成為平行光束，照明被檢測基板之晶圓10。如此，來自照明部21之光透過照明側偏光過濾器22及照明系統凹面鏡23成為第1直線偏光L1(參照圖11(a))，照射於晶圓10之表面整體。
第1直線偏光L1之行進方向(到達晶圓10表面上任意點之直線偏光L1的主光線方向)係與來自照明部21之光軸O1大致平行。光軸O1係通過保持具5之中心，且相對於通過保持具5之中心的法線(軸AX)傾斜既定角度(θi)。
又，第1直線偏光L1係以p偏光射入晶圓10。亦即，如圖11(a)所示，含有直線偏光L1之行進方向與電氣向量之振動方向的平面(直線偏光L1之振動面)包含於直線偏光L1之射入面A2內。直線偏光L1之振動面係以照明側偏光過濾器22之透射軸來限制。此外，於晶圓10各點之直線偏光L1的射入角由於為平行光因此彼此相同，且相當於光軸O1與法線(軸AX)所成之角度(θi)。
又，由於射入晶圓10之直線偏光L1為p偏光，因此如圖10所示，反覆圖案12之反覆方向(X方向)設定為相對於直線偏光L1之射入面A2(於晶圓10表面之直線偏光L1的行進方向)成45度之角度時，於晶圓10表面之直線偏光L1之振動面方向與反覆圖案12之反覆方向(X方向)所成之角度亦設定為45度。
換言之，第1直線偏光L1，係於晶圓10表面之直線偏光L1之振動面方向(圖12之V方向)相對於反覆圖案12之反覆方向(X方向)傾斜45的狀態下，以斜著橫越過反覆圖案12的方式射入反覆圖案12。
此種第1直線偏光L1與反覆圖案12之角度狀態係於晶圓10表面整體為均一。此外，即使將45度稱為135度、225度、315度中任一個，第1直線偏光L1與反覆圖案12之角度狀態亦相同。又，將圖12之振動面方向(V方向)與反覆方向(X方向)所成之角度設定為45度係為了使反覆圖案12之缺陷檢查的感度為最高。
接著，使用第1直線偏光L1照明反覆圖案12時，自反覆圖案12於正反射方向產生橢圓偏光L2(參照圖11(b))。此時，橢圓偏光L2之行進方向與正反射方向一致。正反射方向係指包含於直線偏光L1之射入面A2內，且僅傾斜與直線偏光L1之射入角(θi)相等角度(θr=θi)的方向。
此處，簡單說明第1直線偏光L1因在反覆圖案12之反射而橢圓化，橢圓偏光L2自反覆圖案12產生的理由。第1直線偏光L1射入反覆圖案12時，振動面方向(圖12之V方向)分成圖13所示之2個偏光成分VX ,VY 。其中一個偏光成分VX 係與反覆方向(X方向)平行之成分。另一個偏光成分VY 係與反覆方向(X方向)垂直之成分。此外，2個偏光成分VX ,VY 分別獨立接受不同振幅變化與相位變化。振幅變化與相位變化不同係因反覆圖案12之異向性而對VX 與VY 之複折射率不同，稱為構造性複折射(form birefringence)。其結果，2個偏光成分VX ,VY 之反射光係振幅與相位相互不同，該等之合成之反射光成為橢圓偏光L2(參照圖11(b))。
又，因反覆圖案12之異向性而橢圓化的程度，可視為在圖11(b)所示之橢圓偏光L2中與在圖11(a)所示之直線偏光L1之振動面垂直之偏光成分L3(參照圖11(c))。此外，該偏光成分L3之大小係取決於反覆圖案12之材質及形狀、和圖12之振動面方向(V方向)與反覆方向(X方向)所成之角度。因此，V方向與X方向所成角度保持為一定值(在本實施形態為45度)時，即使反覆圖案12之材質為一定，若反覆圖案12之形狀產生變化，橢圓化的程度(偏光成分L3之大小)也會變化。
說明反覆圖案12之形狀與偏光成分L3之大小的關係。如圖3所示，反覆圖案12具有沿X方向將線部2A與空間部2B交互排列之凹凸形狀，若以適當之曝光聚焦依設計值形成時，線部2A之線寬DA 與空間部2B之線寬DB 相等，且線部2A與空間部2B之體積比成為大致1：1。此種理想形狀之情形，設偏光成分L3之大小為G。對此，曝光聚焦自適當值偏離時，線部2A與空間部2B之體積比自大致1：1偏離。此時，偏光成分L3之大小與理想情形之G相比係已產生變化。若將偏光成分L3之大小變化之一例圖示，成為如圖14。圖14之橫軸係線部2A之線寬DA 。
如此，使用第1直線偏光L1，在圖12之振動面方向(V方向)相對於反覆圖案12之反覆方向(X方向)傾斜45度的狀態下照明反覆圖案12時，於正反射方向反射所產生之橢圓偏光L2，其橢圓化程度(圖11(c)之偏光成分L3的大小)對應反覆圖案12之形狀(線部2A與空間部2B之體積比)。橢圓偏光L2之行進方向係包含於直線偏光L1之射入面A2內，與直線偏光L1之行進方向相對於通過保持具5之中心的法線(軸AX)對稱(θr=θi)地傾斜。
此外，聚光光學系統30之光軸O2係設定為相對於通過保持具5之中心的法線(軸AX)傾斜角度θr(=θi)。是以，來自反覆圖案12之反射光之橢圓偏光L2沿該光軸O2前進。
受光側偏光過濾器32係設置於聚光光學系統30之聚光系統凹面鏡31與CCD攝影機40間，使來自晶圓10表面之正反射光透射過並轉換成第2直線偏光L4(參照圖11(c))。受光側偏光過濾器32之透射軸的方位，係設定為垂直上述照明側偏光過濾器22之透射軸。亦即，與第2直線偏光L4之行進方向垂直之面內之第2直線偏光L4的振動方向設定為，垂直於與第1直線偏光L1之行進方向垂直之面內之第1直線偏光L1的振動方向。換言之，照明側偏光過濾器22與受光側偏光過濾器32構成正交偏光系統。
是以，橢圓偏光L2透射過受光側偏光過濾器32後，僅相當於橢圓偏光L2之於圖11(c)之偏光成分L3的直線偏光L4被抽出，並導引至CCD攝影機40。其結果，於CCD攝影機40之攝影面上，分別形成第2直線偏光L4之晶圓10的反射像。此外，晶圓10之反射像的明暗係與直線偏光L4之光強度大致成比例，並依反覆圖案12之形狀而變化。
參照圖8所示之流程圖說明PER檢查之流程，首先，將照明側偏光過濾器22及受光側偏光過濾器32插入至光路上之狀態(參照圖1之二點鏈線)下，將第1直線偏光L1照射於被檢測基板之晶圓10表面(步驟S131)。此時，照明部21所發出之照明光在照明側偏光過濾器22被轉換為第1直線偏光L1，且在照明光學系統23成為平行光並照射於晶圓10表面。
在晶圓10表面反射之正反射光(橢圓偏光L2)，係以聚光光學系統30之聚光系統凹面鏡31聚光，在受光側偏光過濾器32橢圓偏光L2被轉換為第2直線偏光L4並被導引至CCD攝影機40(步驟S132)。接著，以CCD攝像機40檢測被導引至CCD攝影機40之第2直線偏光L4(步驟S133)。此時，CCD攝影機40係將形成於攝影面上之第2直線偏光L4之晶圓10的反射像光電轉換並產生影像訊號，將影像訊號輸出至影像處理檢查部41。
接著，根據先前步驟所檢測出之第2直線偏光L4，檢查反覆圖案12有無缺陷(步驟S134)。此時，影像處理檢查部41將自CCD攝影機40輸入之(第2直線偏光L4)之晶圓10之影像的訊號強度位準與儲存於記憶體42之(第2直線偏光L4)之良品晶圓之影像的訊號強度位準進行比較，訊號強度位準之變化量超出預先設定之閾值時，判定為有缺陷。
以此方式進行PER檢查後，影像處理檢查部41從繞射檢查及PER檢查的結果判別為位置偏移及線寬偏移中之哪個缺陷(步驟S104)。在繞射檢查或PER檢查判定為有缺陷時，可將位置偏移與線寬偏移分離。相對於在繞射檢查中對位置偏移及線寬偏移兩者有感度，在PER檢查中僅對線寬偏移有感度，因此可知以下事項。第1，僅在繞射檢查檢測出缺陷時，為位置偏移缺陷。第2，在繞射檢查及PER檢查兩者檢測出缺陷時，為線寬偏移缺陷，或線寬偏移＋位置偏移缺陷。
因此，若預先調查繞射檢查影像及PER檢查影像之訊號強度變化量、和圖案之線寬偏移量及位置偏移量的關係並儲存於記憶體42，能計算求出線寬偏移量及位置偏移量。具體而言，以如下方式求出線寬偏移量及位置偏移量。
首先，預先製作將階段性改變位置偏移量及線寬偏移量之區域配置成陣列狀之測試晶圓(未圖示)，求取該測試晶圓之繞射檢查影像及PER檢查影像並測定各區域之訊號強度變化量。以函數來近似這些測定資料，預先求出下列關係式。
第1，關於繞射檢查影像之訊號強度變化量與線寬偏移量及位置偏移量的關係，求出下列式(2)及式(3)。
dk =KSW (ds ,dw )　．．．(2)
ds =KSW -1 (dk ,dw )　．．．(3)
此處，ds為位置偏移量，dw為線寬偏移量，dk為繞射檢查影像之訊號強度變化量，KSW為ds及dw之函數。又，KSW-1 為KSW變形後之(dk及dw之)函數，能從KSW求出。
第2，關於PER檢查影像之訊號強度變化量與線寬偏移量的關係，求出下列式(4)及式(5)。
dp =PW (dw )　．．．(4)
dw =PW -1 (dp )　．．．(5)
此處，dp為PER檢查影像之訊號強度變化量，PW為dW之函數。又，PW-1 係PW變形後之(dp之)函數，能從PW求出。
又，從在步驟S102及步驟S103獲得之繞射檢查影像及PER檢查影像，求出繞射檢查影像之訊號強度變化量dk及PER檢查影像之訊號強度變化量dp，從PER檢查影像之訊號強度變化量dp使用式(5)求出線寬偏移量dw，且從以此方式求出之線寬偏移量dw及繞射檢查影像之訊號強度變化量dk，使用式(3)求出位置偏移量ds。
此外，為求出式(2)～(5)，並不限定於測試晶圓之方法，亦可從圖案之材料的折射率、膜厚、線寬、及底層材料之折射率或膜厚等，進行根據光學理論之計算來求出的方式。又，雖以KSW-1 (KSW)及PW-1 (PW)為函數，但亦可為查找表，亦即排列輸入參數與輸出參數之值的表。此時，計算時，雖查找表中有時沒有與欲計算之輸入參數相同的值，但此時亦可藉由附近之資料與內插計算求出對應之輸出值。
其結果，根據本實施形態之表面檢查裝置1及方法，由於檢測與相對反覆圖案12之間距(64nm)具有2倍間距(128nm)之圖案相對應的繞射光來進行晶圓10之表面檢查，因此可掌握與位置偏移及線寬偏移對應之光量變化(訊號強度變化)，能檢測出因兩次圖案化而產生之位置偏移或線寬偏移等缺陷。
又，將PER檢查組合於繞射檢查，相對於在繞射檢查中對位置偏移及線寬偏移兩者有感度，在PER檢查中僅對線寬偏移有感度，因此能將位置偏移與線寬偏移分離檢測。
此外，於上述實施形態，亦可不於步驟S102及步驟S103判定有無缺陷，而於步驟S104判定有無缺陷。此時，具體而言，從在步驟S103檢測之第2直線偏光L4之訊號強度變化量dp(使用式(5))算出線寬偏移量dw，算出之線寬偏移量dw大於既定(第1之)閾值時，判定有線寬偏移缺陷，且根據以此方式算出之線寬偏移量dw及在步驟S102檢測之繞射光之訊號強度變化量dk(使用式(3))算出位置偏移量ds，算出之位置偏移量ds大於既定(第2之)閾值時，判定有位置偏移缺陷。若以此方式，能進行更高精度之表面檢查。
其次，以下參照圖15所示之流程圖說明表面檢查方法之變形例。在此變形例，假設以「2次圖案化」方式形成反覆圖案12。在此，首先於步驟S201，將光阻14A塗布於形成有硬光罩層13之晶圓10，如圖4(a)所示，使線寬32nm、間距128nm、佔空比0.25之圖案15A曝光、顯影，以如圖4(b)所示，形成第1光阻圖案15A。
於下一個步驟S202，對在步驟S201形成之第1光阻圖案15A進行表面檢查。此時，對第1光阻圖案15A進行與間距128nm之圖案對應之繞射檢查或PER檢查，進行習知方法之表面檢查。
於下一個步驟S203，以光阻14A(非曝光部分)為光罩蝕刻硬光罩層13再除去光阻14A。以此方式，如圖4(c)所示，形成具有線寬32nm、間距128nm、佔空比0.25之第1槽圖案16A(亦即，第1半圖案)的硬光罩層13。
於下一個步驟S204，對具有第1槽圖案16A之硬光罩層13進行表面檢查。此時，對具有第1槽圖案16A之硬光罩層13進行與間距128nm之圖案對應之繞射檢查或PER檢查，進行習知方法之表面檢查。
於下一個步驟S205，將光阻14B塗布於具有第1槽圖案16A之硬光罩層13，如圖4(d)所示，使線寬32nm、間距128nm、佔空比0.25之圖案15B曝光、顯影於自第1光阻圖案15A(第1槽圖案16A)偏離64nm的位置，以如圖4(e)所示，形成第2光阻圖案15B。
於下一個步驟S206，對在步驟S205形成之第2光阻圖案15B進行表面檢查。此時，對第2光阻圖案15B進行與間距128nm之圖案對應之繞射檢查或PER檢查，進行習知方法之表面檢查。
於下一個步驟S207，以光阻14B(非曝光部分)為光罩蝕刻硬光罩層13再除去光阻14B。以此方式，如圖4(f)所示，於自第1槽圖案16A偏離64nm的位置形成與第1槽圖案16A相同形狀之第2槽圖案16B(亦即，第2半圖案)，以如圖4(g)所示，組合第1槽圖案16A與第2槽圖案16B，形成線寬32nm、間距64nm、佔空比0.5之反覆圖案12(硬光罩層13)。
以此方式於晶圓10表面形成反覆圖案12(硬光罩層13)後，於下一個步驟S208對晶圓10表面進行繞射檢查。此繞射檢查係以與上述步驟S102相同的方法進行。
對晶圓10表面進行繞射檢查後，於下一個步驟S209對晶圓10表面進行PER檢查。此PER檢查係以與上述步驟S103相同的方法進行。
對晶圓10表面進行PER檢查後，於下一個步驟S210，從繞射檢查及PER檢查的結果判別為位置偏移及線寬偏移中之哪個缺陷。此步驟係以與上述步驟S104相同的方法進行。
以此種表面檢查方法，亦能獲得與上述實施形態相同的效果。此外，在步驟S208～S210檢測出之位置偏移，係相當於影像之1像素之晶圓10之表面區域之線寬的平均值反映於影像之訊號強度分布。因此，最初形成之圖案(例如，第1槽圖案16A)形成為細長，第2次形成之圖案(例如，第2槽圖案16B)形成為粗大時，平均而言線寬有可能為無變化。因此，較佳為：於第1次之圖案化先檢查是否正確形成。進行步驟S204即是為此。
又，在光阻圖案之階段進行檢查且檢測出缺陷時，將光阻剝離並再次進行光阻塗布、曝光、顯影，可將檢測出缺陷之晶圓二次加工(補救)。對各光阻圖案15A、15B進行表面檢查(步驟S202及S206)即是為此。
又，於圖15所示之流程圖，進行表面檢查之步驟有6個。在開發半導體製程之程序的階段或量產初期，雖理想為進行全部或幾乎全部步驟之檢查，但較佳為量產線穩定後，考慮在何處容易產生缺陷等，以省略進行表面檢查之步驟。具體而言，可省略進行表面檢查之步驟、或減少進行表面檢查之晶圓的比例等。
此外，於上述變形例，雖以「2次圖案化」為例進行說明，但即使圖案化技術不同，亦可進行相同之表面檢查。不過，隨圖案化技術之種類不同，有不需檢查之步驟。
例如，「2次曝光」之情形，由於以1次顯影後即已形成全部圖案，因此，僅需步驟S208～S210之檢查。此時，若對光阻圖案進行檢查，可進行不良晶圓之二次加工。又，「2次顯影」之情形，基本上，於2次顯影後進行步驟S208～S210之檢查。此時，若對光阻圖案進行檢查，可進行不良晶圓之二次加工。又，於第1次顯影後亦可進行檢查。又，「側壁殘留」之情形，較佳為：對最初所形成之圖案進行與步驟S202相同之檢查，對最終所形成之圖案進行與步驟S208～S210相同之檢查。
此外，即使使用「2次圖案化」、「2次曝光」、「2次顯影」、「側壁殘留」以外之技術時，若於第奇數條圖案與第偶數條圖案間會產生位置偏移、線寬偏移之技術，則本發明之表面檢查方法及裝置為有效。又，並不限定於半圖案32nm之反覆圖案，若以兩次圖案化形成反覆圖案，則本發明之表面檢查方法及裝置為有效。
進一步，以兩次圖案化形成之反覆圖案並不限定於如本實施形態以其他步驟形成第奇數條圖案與第偶數條圖案的形態，亦可僅部分步驟在其他步驟，剩餘步驟則進行相同處理來形成第奇數條與第偶數條之圖案的形態。
例如，如日本特開平8-250395號公報所揭示，於基板上塗布正型光阻後，使線寬與線距圖案曝光於正型光阻，接著，將正型光阻顯影再除去光阻之曝光部分後，於除去後所形成之正型光阻的空間部分塗布負型光阻。接著，使含有正型光阻與負型光阻之邊界部分的區域曝光並顯影後，再除去正型光阻之曝光部分及負型光阻之未曝光部分，以形成例如第奇數條為正型光阻之圖案，第偶數條為負型光阻之圖案的反覆圖案。如此，亦可為至塗布正型光阻及負型光阻為止為以其他步驟，其後之曝光、顯影及除去步驟為相同處理之反覆圖案。又，此種情形時，用以使含有正型光阻與負型光阻之邊界部分的區域曝光之光罩的孔徑中心不是位於邊界部分時，反覆圖案之線寬成不均一，各圖案之位置亦會周期性地偏移。又，光罩之孔徑的間距與孔徑之大小不為既定關係時，亦會產生相同缺陷。
又，以兩次圖案化形成之反覆圖案，亦可如經由相同步驟來形成第奇數條與第偶數條之圖案的形態。例如，如日本特開2002-280388號公報所揭示，首先，於基板101上依序積層形成第1絕緣膜102、閘極配線材料膜103、第2絕緣膜104、反射防止膜105、及光阻106後，將線部與空間部之比例為1：3之光罩圖案化於光阻106(參照圖16(a))。其次，以圖案化後的部分為光罩除去第2絕緣膜104、反射防止膜105、及光阻106，於第2絕緣膜104形成線寬與線距之比例為1：3的圖案(參照圖16(b))。接著，於圖案化之第2絕緣膜104上積層形成第3絕緣膜107(參照圖17(a))，並蝕刻第3絕緣膜107至第2絕緣膜104表面露出，以於第2絕緣膜104之側壁形成由第3絕緣膜107構成之側壁層(參照圖17(b))。接著，除去第2絕緣膜104，以形成具有線部與空間部之比例為1：3之光罩(圖案)之一半間距的反覆圖案(第3絕緣膜107)。如此，亦可為根據具有既定反覆間距之圖案形狀的光罩所形成之具有反覆間距之一半間距的反覆圖案。又，此種情形時，成膜第3絕緣膜107時，若成膜條件不適當，第3絕緣膜107之膜厚在第2絕緣膜104之左右不同，反覆圖案之線寬為不均一。此種缺陷亦可以本實施形態來檢測出。
又，於上述實施形態，雖以直線偏光L1為p偏光之例進行說明，但並不限定於此。例如，亦可不使用p偏光而使用s偏光。s偏光係指振動面垂直射入面之直線偏光。因此，如圖10所示，於晶圓10之反覆圖案12之反覆方向(X方向)，設定為對s偏光之直線偏光L1之射入面A2成45度角度時，於晶圓10表面之s偏光之振動面方向與反覆圖案12之反覆方向(X方向)所成之角度亦設定為45度。此外，p偏光有助於求取反覆圖案12之線部2A之邊緣形狀的缺陷資訊。又，s偏光有效率地掌握晶圓10表面之缺陷資訊，有助於使SN比提昇。
進一步，不限定於p偏光或s偏光，亦可為振動面對射入面具有任意傾斜度之直線偏光。此時，較佳為：將反覆圖案12之反覆方向(X方向)設定為相對於直線偏光L1之射入面成45度以外的角度，並將於晶圓10表面之直線偏光L1之振動面方向與反覆圖案12之反覆方向(X方向)所成之角度設定為45度。又，此時，並不限定於45度，依不同圖案即使p偏光或s偏光在自45度偏離的位置有時亦能取得良品區域與不良品區域之高影像訊號強度比。
又，在上述實施形態，雖利用來自照明部21之照明光與照明側偏光過濾器22製作出直線偏光L1，但並不限定於此，若使用供應直線偏光之雷射作為光源，則不需要照明側偏光過濾器22。
1．．．表面檢查裝置
10．．．晶圓(被檢測基板)
12．．．反覆圖案
16A．．．第1槽圖案(第1半圖案)
16B．．．第2槽圖案(第2半圖案)
20．．．照明光學系統(各照明部)
30．．．聚光光學系統
32．．．受光側偏光過濾器(偏光抽出部)
40．．．CCD攝影機(各檢測部)
41．．．影像處理檢查部
L1．．．直線偏光(第1直線偏光)
L2．．．橢圓偏光
L3．．．偏光成分
L4．．．直線偏光(第2直線偏光)
圖1係表示本發明之表面檢查裝置的整體構成圖。
圖2係半導體晶圓表面之外觀圖。
圖3係用以說明反覆圖案之凹凸構造的立體圖。
圖4(a)～(g)係表示2次圖案化之一例的示意圖。
圖5(a)、(b)係表示產生位置偏移及線寬偏移之圖案之一例的示意圖。
圖6係表示本發明之表面檢查方法的流程圖。
圖7係繞射檢查之流程圖。
圖8係PER檢查之流程圖。
圖9係表示位置偏移及線寬偏移之繞射光之強度變化的圖表。
圖10係用以說明直線偏光之射入面與反覆圖案之反覆方向之傾斜狀態的圖。
圖11(a)～(c)係用以說明直線偏光與橢圓偏光之振動方向的圖。
圖12係用以說明直線偏光之振動面方向與反覆圖案之反覆方向之傾斜狀態的圖。
圖13係用以說明直線偏光之振動面方向分成與反覆方向平行之偏光成分及與反覆方向垂直之偏光成分的狀態的圖。
圖14係用以說明偏光成分之大小與反覆圖案之線部之線寬之關係的圖。
圖15係表示表面檢查方法之變形例的流程圖。
圖16(a)、(b)係表示反覆圖案之變形例的示意圖。
圖17(a)、(b)係表示反覆圖案之變形例的示意圖。

Claims (11)

  1. 一種表面檢查方法，係檢查在表面形成有反覆圖案之被檢測基板之該表面，其特徵在於：將檢查光照射於該被檢測基板表面；檢測來自該檢查光所照射之該被檢測基板表面之繞射光之強度；將第1直線偏光照射於該被檢測基板表面；從來自該第1直線偏光所照射之該被檢測基板表面之反射光，檢測振動方向與該第1直線偏光不同之第2直線偏光之強度；根據該檢測出之該第2直線偏光之強度，檢測該反覆圖案之線寬偏移；根據檢測出之該線寬偏移與檢測出之該繞射光之強度，檢測該反覆圖案之位置偏移。
  2. 如申請專利範圍第1項之表面檢查方法，其中，求出反覆圖案之線寬偏移與第2直線偏光之強度之第1關係；求出反覆圖案之線寬偏移、反覆圖案之位置偏移、對應反覆圖案之反覆間距之繞射光之強度之第2關係；檢測該線寬偏移之動作，係根據該第1關係與檢測出之該第2直線偏光之強度檢測在該被檢測基板之該反覆圖案之線寬偏移之動作；檢測該位置偏移之動作，係根據該第2關係、檢測出之該線寬偏移、檢測出之該繞射光之強度檢測在該被檢測 基板之該反覆圖案之位置偏移之動作。
  3. 如申請專利範圍第2項之表面檢查方法，其中，該第1關係為反覆圖案之線寬偏移量與第2直線偏光之強度之關係；該第2關係為反覆圖案之線寬偏移量、反覆圖案之位置偏移量、對應反覆圖案之反覆間距之繞射光之強度之關係；檢測線寬偏移之動作包含算出線寬偏移量之動作；檢測位置偏移之動作包含算出位置偏移量之動作。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之表面檢查方法，其中，該反覆圖案包含具有既定反覆間距之第1圖案、與設在該第1圖案之該反覆間距之間且至少一部分經由與該第1圖案不同步驟形成之第2圖案。
  5. 如申請專利範圍第4項之表面檢查方法，其中，在該反覆圖案中之該第1圖案形成於該被檢測基板表面之階段，檢查該被檢測基板表面；在該檢查判定為良品之該被檢測基板表面形成該第2圖案後，使用申請專利範圍第4項之表面檢查方法來檢查該被檢測基板表面。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之表面檢查方法，其中，該反覆圖案包含根據具有既定反覆間距之圖案形狀之光罩形成且間距為該反覆間距之一半以下之圖案。
  7. 一種表面檢查裝置，係檢查在表面形成有反覆圖案之被檢測基板之該表面， 其特徵在於，具備：照明部，將檢查光與第1直線偏光分別照射於該被檢測基板表面；檢測部，檢測來自該檢查光所照射之該被檢測基板表面之繞射光之強度，從來自該第1直線偏光所照射之該被檢測基板表面之反射光，檢測振動方向與該第1直線偏光不同之第2直線偏光之強度；以及處理部，根據該檢測部檢測之該第2直線偏光之強度檢測該反覆圖案之線寬偏移，根據該線寬偏移與該檢測部檢測之該繞射光之強度檢測該反覆圖案之位置偏移。
  8. 如申請專利範圍第7項之表面檢查裝置，其中，該處理部求出反覆圖案之線寬偏移與第2直線偏光之強度之第1關係，與反覆圖案之線寬偏移、反覆圖案之位置偏移、繞射光之強度之第2關係；根據該第1關係與該檢測部檢測出之該第2直線偏光之強度檢測在該被檢測基板之該反覆圖案之線寬偏移；根據該第2關係、該檢測部檢測出之該線寬偏移、檢測出之該繞射光之強度檢測在該被檢測基板之該反覆圖案之位置偏移。
  9. 如申請專利範圍第8項之表面檢查裝置，其中，該線寬偏移包含線寬偏移量；該位置偏移包含位置偏移量。
  10. 如申請專利範圍第7至9項中任一項之表面檢查裝置，其中，該反覆圖案包含具有既定反覆間距之第1圖案、 與設在該第1圖案之該反覆間距之間且至少一部分經由與該第1圖案不同步驟形成之第2圖案。
  11. 如申請專利範圍第7至9項中任一項之表面檢查裝置，其中，該反覆圖案包含根據具有既定反覆間距之圖案形狀之光罩形成且間距為該反覆間距之一半以下之圖案。
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