WO2011135867A1 - 検査装置および検査方法 - Google Patents

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light
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和彦 深澤
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株式会社ニコン
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    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70591—Testing optical components
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    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70608—Monitoring the unpatterned workpiece, e.g. measuring thickness, reflectivity or effects of immersion liquid on resist
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    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70641—Focus

Definitions

  • the present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for inspecting a semiconductor substrate exposed by an exposure apparatus.
  • an FEM wafer As a method for obtaining an optimum focus condition and dose amount (exposure amount) of an exposure apparatus, a method using a wafer (hereinafter referred to as an FEM wafer) exposed by changing the focus or dose amount for each shot by the exposure apparatus is known.
  • an FEM wafer a wafer
  • a position where the shape (line width) of the pattern changes according to the change in focus is measured with an electron microscope (CD-SEM).
  • CD-SEM electron microscope
  • a graph showing the change (vertical axis) of the line width relative to the change (horizontal axis) hereinafter referred to as a line width reference focus curve
  • the focus value that maximizes the line width is defined as the best focus, and the focus value that maximizes the line width in the line width reference focus curve is obtained. Specifically, a plurality of line widths corresponding to changes in focus are measured at the same dose, and a line width reference focus curve is obtained using an average value of the measured line widths. A focus value at which the line width is maximum in the curve is obtained as an optimum focus condition (best focus) of the exposure apparatus.
  • the position where the pattern shape (line width) changes according to the change in dose is measured with an electron microscope (CD-SEM), and the change in line width (vertical axis) relative to the change in dose (horizontal axis).
  • the graph shown (hereinafter referred to as a line width reference dose curve) is obtained.
  • a dose amount at which the designed line width can be obtained in the line width reference dose curve is obtained as an optimum dose amount (best dose amount) of the exposure apparatus.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide an apparatus and a method capable of setting a focus condition and an exposure amount with high accuracy in a short time.
  • an inspection apparatus includes an illumination unit that can illuminate a pattern formed by exposure with illumination light, a detection unit that detects reflected light from the illuminated pattern, and a plurality of detection units.
  • an illumination unit that can illuminate a pattern formed by exposure with illumination light
  • a detection unit that detects reflected light from the illuminated pattern
  • a plurality of detection units In a range where at least a part of the first change condition, which is a change condition of the detection result of the pattern formed under the first exposure condition, with respect to the first exposure condition overlaps the range of the first exposure condition.
  • an arithmetic unit that calculates a deviation between the first change condition and the second change condition.
  • the exposure condition is at least one of a focus and an exposure amount.
  • the inspection apparatus further includes a storage unit that stores the first change degree, and calculates the deviation based on the first change state stored in the storage unit.
  • the comparison is performed using pattern matching between the first change condition and the second change condition.
  • the first exposure condition is determined based on a measurement result of a measurement apparatus capable of measuring a pattern shape.
  • the pattern formed under the first exposure condition is illuminated by an exposure apparatus adjusted based on the calculated deviation to obtain the first change degree.
  • the detection unit detects the reflected light of a plurality of portions in a pattern formed by one exposure.
  • the illumination unit collectively illuminates the illumination light that is a light beam substantially parallel to the entire surface of the substrate on which the pattern is formed, and the detection unit irradiates the illumination light. The light from the entire surface of the substrate is detected at once.
  • the detection unit detects diffracted light generated by the pattern of the substrate by being irradiated with the illumination light.
  • the illumination unit irradiates the surface of the substrate with substantially linearly polarized light as the illumination light, and the detection unit vibrates substantially orthogonally to the vibration direction of the substantially linearly polarized light reflected by the substrate.
  • the direction polarization component is detected.
  • information based on the calculated deviation is output so as to be input to the exposure apparatus.
  • the inspection apparatus includes a film thickness measurement unit that measures a film thickness of the resist film before exposing the pattern, and the calculation unit is based on the film thicknesses respectively measured by the film thickness measurement unit. Then, the comparison is corrected.
  • the film thickness measurement unit measures the film thickness based on regular reflection light from the resist film illuminated by the illumination unit.
  • the film thickness measuring unit measures the film thickness based on regular reflection light from the resist film illuminated with light of a plurality of wavelengths.
  • the inspection method prepares a first change condition that is a change condition with respect to the first exposure condition of reflected light obtained from a pattern formed under a plurality of first exposure conditions. Illuminating a pattern formed under a plurality of second exposure conditions whose intervals are known at least partially overlapping a range of one exposure condition, detecting reflected light from the illuminated pattern, A second change degree that is a change degree of the detection result with respect to the second exposure condition is obtained, and a deviation between the first change degree and the second change degree is obtained.
  • the exposure condition is at least one of a focus and an exposure amount.
  • the deviation is obtained by using pattern matching between the first change condition and the second change condition.
  • the detection is performed at a plurality of portions in a pattern formed by one exposure.
  • information based on the deviation is output to an exposure apparatus that forms a pattern under the second exposure condition.
  • the film thickness is obtained based on the regular reflection light from the illuminated resist film.
  • the resist film is illuminated with light of a plurality of wavelengths, and the film thickness is obtained based on regular reflection light from the resist film.
  • the focus condition and the exposure amount can be set accurately in a short time.
  • FIG. 1 It is a figure which shows an example of a FEM wafer. It is the figure which compared the wafer exposed on the same conditions with the different exposure apparatus. It is a figure which shows an example of a reference
  • the surface inspection apparatus of this embodiment is shown in FIG. 1, and the surface of a semiconductor wafer 10 (hereinafter referred to as wafer 10), which is a semiconductor substrate, is inspected by this apparatus.
  • the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment includes a stage 5 that supports a substantially disk-shaped wafer 10, and the wafer 10 that is transferred by a transfer device (not shown) is placed on the stage 5. It is placed and fixed and held by vacuum suction.
  • the stage 5 supports the wafer 10 so that the wafer 10 can rotate (rotate within the surface of the wafer 10) with the rotational axis of symmetry of the wafer 10 (the central axis of the stage 5) as the rotation axis. Further, the stage 5 can tilt (tilt) the wafer 10 around an axis along the surface of the wafer 10 (an axis substantially perpendicular to a plane formed by the optical axis of incident light and the optical axis of reflected light). The incident angle of illumination light can be adjusted.
  • the surface inspection apparatus 1 further includes an illumination system 20 that irradiates illumination light as parallel light onto the surface of the wafer 10 supported by the stage 5, and reflected light, diffracted light, etc. from the wafer 10 when irradiated with illumination light.
  • a light receiving system 30 that collects light
  • an imaging device 35 that receives light collected by the light receiving system 30 and detects an image on the surface of the wafer 10, an image processing unit 40, a storage unit 41, and a film thickness calculating unit 50.
  • the illumination system 20 includes an illumination unit 21 that emits illumination light, and an illumination-side concave mirror 25 that reflects the illumination light emitted from the illumination unit 21 toward the surface of the wafer 10.
  • the illumination unit 21 includes a light source unit 22 such as a metal halide lamp or a mercury lamp, a light control unit 23 that extracts light having a predetermined wavelength from the light from the light source unit 22 and adjusts the intensity, and a light control unit 23
  • the light guide fiber 24 is configured to guide light to the illumination-side concave mirror 25 as illumination light.
  • the light from the light source unit 22 passes through the light control unit 23, and illumination light having a predetermined wavelength (for example, a wavelength of 248 nm) is emitted from the light guide fiber 24 to the illumination side concave mirror 25, and from the light guide fiber 24.
  • the illumination light emitted to the illumination-side concave mirror 25 is held on the stage 5 as a parallel light beam by the illumination-side concave mirror 25 because the exit portion of the light guide fiber 24 is disposed on the focal plane of the illumination-side concave mirror 25.
  • the surface of the wafer 10 is irradiated. The relationship between the incident angle and the exit angle of the illumination light with respect to the wafer 10 can be adjusted by tilting the stage 5 and changing the mounting angle of the wafer 10.
  • an illumination-side polarizing filter 26 is provided between the light guide fiber 24 and the illumination-side concave mirror 25 so as to be able to be inserted into and removed from the optical path, and as shown in FIG.
  • An inspection using the diffracted light (hereinafter referred to as a diffraction inspection for the sake of convenience) is performed in the extracted state, and as shown in FIG. 2, polarized light (structural complex) is inserted with the illumination side polarization filter 26 inserted in the optical path.
  • An inspection using a change in polarization state due to refraction hereinafter referred to as a PER inspection for convenience) is performed (details of the illumination-side polarizing filter 26 will be described later).
  • the outgoing light (diffracted light or reflected light) from the surface of the wafer 10 is collected by the light receiving system 30.
  • the light receiving system 30 is mainly composed of a light receiving side concave mirror 31 disposed to face the stage 5, and emitted light (diffracted light or reflected light) collected by the light receiving side concave mirror 31 is imaged by the imaging device 35. An image of the wafer 10 is formed on the surface.
  • a light receiving side polarizing filter 32 is provided between the light receiving side concave mirror 31 and the imaging device 35 so as to be inserted into and extracted from the optical path. As shown in FIG. 1, the light receiving side polarizing filter 32 is removed from the optical path. In this state, the diffraction inspection is performed, and as shown in FIG. 2, the PER inspection is performed with the light receiving side polarizing filter 32 inserted in the optical path (details of the light receiving side polarizing filter 32 will be described later). To do).
  • the imaging device 35 photoelectrically converts the image of the surface of the wafer 10 formed on the imaging surface to generate an image signal, and outputs the image signal to the image processing unit 40.
  • the image processing unit 40 generates a digital image of the wafer 10 based on the image signal of the wafer 10 input from the imaging device 35.
  • Image data of a non-defective wafer is stored in advance in an internal memory (not shown) of the image processing unit 40.
  • the image processing unit 40 When the image processing unit 40 generates an image (digital image) of the wafer 10, the image data of the wafer 10 is stored. And the image data of the non-defective wafer are compared to inspect for defects (abnormalities) on the surface of the wafer 10.
  • the inspection result by the image processing unit 40 and the image of the wafer 10 at that time are output and displayed by an image display device (not shown). Further, the image processing unit 40 can set the focus condition or the dose amount (exposure amount) of the exposure device 60 by using data relating to the exposure device 60 stored in the storage unit 41 (details will be described later). To do).
  • a predetermined mask pattern is projected and exposed on the uppermost resist film by the exposure device 60, and the wafer 10 is developed by a developing device (not shown), and then a wafer cassette (not shown) by a transfer device (not shown). Or it is conveyed on the stage 5 from a developing device. At this time, the wafer 10 is transferred onto the stage 5 in a state where the alignment is performed with reference to the pattern or outer edge (notch, orientation flat, etc.) of the wafer 10. As shown in FIG. 3, a plurality of chip regions 11 (shots) are arranged vertically and horizontally (in the XY directions in FIG. 3) on the surface of the wafer 10, and each chip region 11 has a semiconductor pattern as a semiconductor pattern. A repeating pattern 12 such as a line pattern or a hole pattern is formed. Further, the exposure apparatus 60 is electrically connected to the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment through a cable or the like, although detailed illustration is omitted.
  • the film thickness calculation unit 50 also obtains the film thickness of a thin film such as a resist film or a silicon oxide film from the image data of the wafer 10 generated by the image processing unit 40 (details will be described later).
  • a measurement condition holding unit 48 and a reflectance data calculation unit 49 are electrically connected to the film thickness calculation unit 50.
  • the measurement condition holding unit 48 includes the incident angle of the illumination light on the wafer 10, the spectral intensity (intensity for each wavelength) of the illumination light emitted from the illumination unit 21, and the spectral sensitivity (sensitivity for each wavelength) of the imaging device 35. ) And the complex refractive index for each wavelength of the substrate (for example, Si) and the thin film of the wafer 10 are stored.
  • the complex refractive index for each wavelength of the base material of the wafer 10 and the complex refractive index for each wavelength of the substance constituting the single-layer thin film formed on the base material of the wafer 10 are, for example, ellipsometry
  • the measurement can be made in advance by measuring at least one reference point (for example, the center position of the wafer 10) of the wafer 10 by using a refractive index measuring device or the like. Then, based on the complex refractive index for each wavelength specified in this way and the incident angle of illumination light on the wafer 10, the reflectance data calculation unit 49 performs illumination by the illumination system 20 shown in FIG.
  • the reflectance including interference of reflected light from the front surface and the back surface of the thin film can be calculated.
  • the complex refractive index of the base material (for example, Si) of the wafer 10 and the material of the single layer film (for example, SiO 2 ) is substituted into the thin film interference type corresponding to the angle condition described above, and the film thickness is 1070 nm to For the range of 1370 nm, for example, the film thickness is changed in increments of 10 nm, and the reflectance is calculated when the illumination light is changed to h-line (wavelength 405 nm), g-line (436 nm), e-line (546 nm), etc.
  • the result can be held in the reflectance table 51 of the film thickness calculator 50.
  • FIG. 13 shows a reflectance curve obtained by calculating the reflectance from a silicon dioxide thin film having a film thickness indicated by the horizontal axis for illumination lights having wavelengths of 405 nm, 436 nm, and 546 nm, respectively. It is indicated by a thick broken line and a thin dashed line.
  • the geometric film thickness of the thin film at the above-described at least one reference point is measured by, for example, a film thickness measuring machine prepared separately, and these measurement results are held in the film thickness data holding unit 56, It can also be used for correction of film thickness measurement based on reflectance.
  • the illumination side polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 are removed from the optical path as shown in FIG. Then, the wafer 10 is transferred onto the stage 5 by a transfer device (not shown). In addition, position information (notch, orientation flat or alignment mark) of a pattern formed on the surface of the wafer 10 is acquired by an alignment mechanism (not shown) during the conveyance, and the wafer 10 is placed at a predetermined position on the stage 5. Can be placed in a predetermined direction.
  • the stage 5 is rotated so that the illumination direction on the surface of the wafer 10 matches the pattern repetition direction (in the case of a line pattern, orthogonal to the line), the pattern pitch is set to P, and the wafer 10
  • the wavelength of the illumination light applied to the surface of the light is ⁇
  • the incident angle of the illumination light is ⁇ 1
  • the emission angle of the nth-order diffracted light is ⁇ 2
  • the following equation (1) is satisfied from the Huygens principle. Setting is performed (tilt stage 5).
  • the illumination system 20 irradiates the surface of the wafer 10 with illumination light.
  • the light from the light source unit 22 in the illumination unit 21 passes through the dimming unit 23 and passes through a predetermined wavelength (for example, a wavelength of 248 nm or an emission line spectrum of mercury).
  • a predetermined wavelength for example, a wavelength of 248 nm or an emission line spectrum of mercury.
  • the diffracted light diffracted on the surface of the wafer 10 is collected by the light-receiving-side concave mirror 31 and reaches the image pickup surface of the image pickup device 35 to form an image (diffraction image) of the wafer 10.
  • the imaging device 35 photoelectrically converts the image of the surface of the wafer 10 formed on the imaging surface to generate an image signal, and outputs the image signal to the image processing unit 40.
  • the image processing unit 40 generates a digital image of the wafer 10 based on the image signal of the wafer 10 input from the imaging device 35.
  • the image processing unit 40 generates an image (digital image) of the wafer 10
  • the image data of the wafer 10 and the image data of the non-defective wafer are compared to inspect for defects (abnormality) on the surface of the wafer 10. To do. Then, the inspection result by the image processing unit 40 and the image of the wafer 10 at that time are output and displayed by an image display device (not shown).
  • the image processing unit 40 has the same tendency, and therefore, when setting the same pattern for a plurality of exposure apparatuses 60, the image processing unit 40 sets the focus condition and the dose amount (exposure amount) set in the first exposure apparatus 60. ) Data can be used to set the focus condition and the dose amount for the second and subsequent exposure apparatuses 60. A method for setting the same process for a plurality of exposure apparatuses 60 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, as shown in FIG.
  • a repetitive pattern (in this embodiment, a line pattern) is formed by changing the focus and dose amount of the exposure apparatus 60 step by step for each exposure shot at preset values.
  • the wafer (hereinafter referred to as FEM wafer 10a) is created (step S101).
  • FEM wafer 10a The wafer (hereinafter referred to as FEM wafer 10a) is created (step S101).
  • the exposure and development are performed while changing the focus and the dose in a matrix for each exposure shot.
  • the thick frame in the center in FIG. 8 is a reference shot (for example, a shot that is exposed with a focus condition and a dose amount that is optimal in design), and changes in the focus condition and dose amount in each shot with respect to the reference shot are hatched. It is expressed by shading.
  • step S102 When the FEM wafer 10a is created, when setting is performed for the first exposure apparatus 60 (YES in step S102), all shots are taken at five locations for each exposure shot using an electron microscope (CD-SEM). , The line width of the line pattern formed on the surface of the FEM wafer 10a is measured by the first exposure apparatus 60 (step S103). It should be noted that it is preferable to select a part where the pattern shape (line width) changes in accordance with changes in focus and dose as the part where the line width is measured. In addition, if necessary, a portion where the pattern shape (line width) changes in response to only the focus change may be selected, or the pattern shape (line width) in response to only the dose change. You may make it choose the location where changes.
  • a graph showing the change of the line width (vertical axis) with respect to the change of focus (horizontal axis) at the five measurement points in the exposure shot (Line width reference focus curve) is obtained manually (step S104).
  • the line width reference focus curve is obtained by measuring the line width (or roughness) corresponding to the change in focus at the same dose amount (preferably the best dose amount).
  • a wafer having a plurality of shots having the same focus and dose is used, a plurality of line widths (or roughnesses) are measured for a plurality of shots having the same focus and dose.
  • the line width reference focus curve is obtained using the average value of.
  • the focus value at which the line width is maximum (or minimum in the case of roughness) is defined as the best focus
  • the focus value at which the line width is maximum in the line width reference focus curve is defined as the exposure apparatus. It is obtained as 60 optimum focus conditions (best focus). Thereby, it is possible to set optimum focus conditions at five locations in the exposure shot for the first exposure apparatus 60.
  • the line width reference focus curve can be obtained by sending data from an electron microscope (CD-SEM) to a computer (not shown), and obtaining a graph and optimum focus conditions by the least square method or the like.
  • the line width of the line pattern is measured using an electron microscope (CD-SEM)
  • the change in the line width (vertical axis) with respect to the change in dose (horizontal axis) is measured for the five measurement points in the exposure shot.
  • the graph shown (line width reference dose curve) is obtained manually.
  • the line width reference dose curve is obtained by measuring the line width corresponding to the change in the dose amount at the same focus (preferably the best focus).
  • the dose amount at which the designed line width is obtained in the line width reference dose curve is obtained as the optimum dose amount (best dose amount) of the exposure apparatus 60.
  • the focus condition and the dose amount thus obtained are input to the first exposure apparatus 60 manually, for example.
  • the line width reference dose curve can also be obtained by sending data from an electron microscope (CD-SEM) to a computer (not shown) and obtaining the graph and the optimum dose amount by the least square method or the like.
  • the optimum focus condition and the optimum dose amount can be input to the exposure apparatus 60 using communication means (cable or wireless).
  • the second and subsequent exposure apparatuses are used using the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment.
  • the entire surface of the FEM wafer 10a on which the line pattern is formed by 60 is imaged (step S105).
  • the FEM wafer 10a is transported onto the stage 5, the illumination system 20 irradiates the surface of the FEM wafer 10a with illumination light, and the imaging device 35 photoelectrically converts the diffraction image of the FEM wafer 10a.
  • the image signal is generated by conversion, and the image signal is output to the image processing unit 40.
  • the diffraction condition search is a tilt in which the tilt angle of the stage 5 is changed stepwise in an angle range other than regular reflection to acquire an image at each tilt angle, and the image becomes bright, that is, diffracted light is obtained. It refers to the function that calculates the angle.
  • the azimuth angle (attitude of the exposed pattern with respect to the illumination direction of the illumination light) of the FEM wafer 10a is arranged so that the illumination direction coincides with the repeated direction of the exposed pattern (in the case of a line pattern, the direction orthogonal to the line). ing.
  • the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment is used in advance to achieve the optimal state as in the case of the diffraction inspection.
  • the entire surface of the FEM wafer 10a on which the line pattern is formed is imaged by the set first exposure apparatus 60.
  • the image processing unit 40 of the surface inspection apparatus 1 is appropriate for each of the five measurement positions in the exposure shot.
  • a graph (hereinafter referred to as a reference focus curve) showing the change (vertical axis) of the brightness (signal intensity) of the diffracted light from the line pattern with respect to the focus change (horizontal axis) in the dose amount is obtained and stored in the storage unit 41.
  • a reference focus curve showing the change (vertical axis) of the brightness (signal intensity) of the diffracted light from the line pattern with respect to the focus change (horizontal axis) in the dose amount is obtained and stored in the storage unit 41.
  • the image processing unit 40 is directed to the change in focus (horizontal axis) at five measurement points in the exposure shot.
  • a graph showing the change (vertical axis) of the luminance (signal intensity) of the diffracted light from the line pattern (hereinafter referred to as a sample focus curve) is obtained (step S106).
  • a sample focus curve is obtained at the same dose amount (best dose amount).
  • a plurality of brightnesses (signal intensity) of diffracted light from the line pattern corresponding to the change in focus are measured, and an average value of the measured brightness values (signal strengths) is obtained.
  • the sample focus curve is obtained at the same dose amount (best dose amount).
  • each FEM wafer 10a is created with the same setting by the same type of different exposure apparatus 60, it is formed on the surface of the FEM wafer 10a by the apparatus, as shown in comparison in FIGS. 9A and 9B.
  • a difference in shape occurs in the line pattern (that is, a difference in luminance (signal intensity) of diffracted light from the line pattern).
  • the difference in line pattern caused by the same type of different apparatus is caused by the change in the state of the pattern according to the change in focus and dose vertically and horizontally (see FIG. In the case of 9 (b), it appears in a form offset to the right with respect to FIG. 9 (a).
  • This difference is the deviation of the focus and the dose amount in the second and subsequent exposure apparatuses 60 with respect to the first exposure apparatus 60. Conversely, if this deviation is corrected and set, It can be seen that appropriate focus conditions and dose amounts can be set for the second and subsequent exposure apparatuses 60 by using the focus condition and dose data set in the exposure apparatus 60 of the second exposure apparatus.
  • the image processing unit 40 of the surface inspection apparatus 1 compares the reference focus curve stored in the storage unit 41 with the sample focus curve to thereby optimize the focus condition and the dose amount for the second and subsequent exposure apparatuses 60.
  • FIG. 10 shows an example of the reference focus curve CV1 and the sample focus curve CV2.
  • a quaternary expression can be used as an expression of approximate curves of the reference focus curve CV1 and the sample focus curve CV2.
  • the difference between the reference focus curve CV1 and the sample focus curve CV2 caused by the same type of different apparatus is that the horizontal axis direction is caused by the focus shift, and the vertical axis direction is caused by the dose shift. This is because although the luminance (signal intensity) changes as the dose changes, only the focus curve moves in the luminance direction, and the tendency of focus and luminance change does not change.
  • the image processing unit 40 uses image processing based on pattern matching to fit the reference focus curve CV1 to the sample focus curve CV2 so as to have the best correlation as shown in FIG.
  • the reference focus curve CV1 and the sample focus curve CV2 are approximated by a predetermined function (for example, a quartic function), and the function that approximates the reference focus curve CV1 is fixed and the sample focus curve is fixed.
  • a function approximating CV2 is moved in the horizontal axis direction, and the position where the sum of the squares of the differences between the two functions in the vertical axis is the smallest is determined as the position where the correlation is the best. In FIG.
  • the image processing unit 40 obtains movement amounts in the horizontal axis direction and the vertical axis direction when the reference focus curve CV1 is fitted to the sample focus curve CV2.
  • the amount of movement in the horizontal axis direction at this time is the focus shift of the second and subsequent (target) exposure apparatuses 60 with respect to the first exposure apparatus 60, and the amount of movement in the vertical axis direction is the shift of the dose amount.
  • the resulting luminance value is the focus shift of the second and subsequent (target) exposure apparatuses 60 with respect to the first exposure apparatus 60.
  • the image processing unit 40 sets the focus condition obtained by adding the movement amount (focus shift) of the reference focus curve CV1 in the horizontal axis to the focus condition set in the second and subsequent exposure apparatuses 60. This is obtained as the optimum focus condition (best focus) of the (target) exposure apparatus 60.
  • the image processing unit 40 sets a dose amount obtained by adding a movement amount in the vertical axis direction of the reference focus curve CV1 (a shift in dose amount) to the dose amount set in the first exposure apparatus 60.
  • the optimum dose amount (best dose amount) of the subsequent (target) exposure apparatus 60 is obtained. Note that it is preferable to obtain in advance a correlation between a change in dose and a change in luminance.
  • the FEM wafer 10a is imaged using the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment, and the optimum focus condition and dose amount of the second and subsequent exposure apparatuses 60 are automatically determined by the image processing unit 40.
  • the focus condition and the dose amount thus obtained are output from the image processing unit 40 to the second and subsequent exposure apparatuses 60 (target), for example.
  • each FEM wafer may be made to obtain each focus curve.
  • the matrix of each FEM wafer is set so as to cancel the influence of conditions other than the focus condition (or dose).
  • step S101 before the exposure by the exposure apparatus 60, the film thickness of the resist film of the wafer before exposure, which becomes the FEM wafer 10a, is measured using the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment (
  • step S106 the image processing unit 40 sets the optimum focus condition and dose amount for the second and subsequent exposure apparatuses 60.
  • step S106 the target wafer input from the film thickness calculation unit 50 is set. It is preferable to correct the focus condition and the dose amount using the film thickness data. Specifically, the brightness of the sample focus curve CV2 according to the variation of the film thickness of the wafer exposed to the second and subsequent exposure apparatuses 60 with respect to the film thickness of the wafer exposed to the first exposure apparatus 60. (Vertical axis) is corrected.
  • Step S107 a confirmation wafer (not shown) on which a line pattern (repeated pattern) is formed by the exposure apparatus 60 set to the optimum focus condition and dose amount is created. At this time, all exposure shots are exposed and developed with the best focus and the best dose.
  • the line width of the line pattern formed on the surface of the confirmation wafer (not shown) is measured using an electron microscope (CD-SEM), and the set focus It is confirmed whether the conditions and the dose amount are appropriate (step S108). It should be noted that it is preferable to select a part where the pattern shape (line width) changes in accordance with changes in focus and dose as the part where the line width is measured.
  • step S109 When the confirmation by the electron microscope (CD-SEM) is completed, when the setting of the focus condition and the dose amount is not completed for all the exposure apparatuses 60 (NO in step S109), the process returns to step S101, and all the exposure apparatuses When the setting for 60 is completed (YES in step S109), the setting of the focus condition and the dose amount is finished.
  • CD-SEM electron microscope
  • the image processing unit 40 can periodically obtain the fluctuation state of the focus and the dose amount in the exposure apparatus 60 using the reference focus curve data stored in the storage unit 41. Therefore, a method for periodically measuring the fluctuation state of the focus and the dose amount in the plurality of exposure apparatuses 60 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
  • the FEM wafer 10a is created by the exposure apparatus 60 set as described above, and the entire surface of the FEM wafer 10a is imaged using the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment, as in the case of diffraction inspection. (Step S201).
  • the image processing unit 40 changes the focus (at five measurement points in the exposure shot).
  • a graph (hereinafter referred to as a condition focus curve) showing the change (vertical axis) of the brightness (signal intensity) of the diffracted light from the line pattern with respect to the horizontal axis is obtained (step S202).
  • a condition focus curve showing the change (vertical axis) of the brightness (signal intensity) of the diffracted light from the line pattern with respect to the horizontal axis is obtained (step S202).
  • a plurality of brightnesses (signal intensity) of diffracted light from the line pattern corresponding to the change in focus are measured, and an average value of the measured brightness values (signal strengths) is obtained. Use to find the condition focus curve.
  • the line pattern formed on the surface of the FEM wafer 10a by the apparatus is usually different. Should not occur. However, when the condition of the exposure apparatus 60 changes for some reason, the focus condition and the dose amount in the exposure apparatus 60 change, and the state of the line pattern formed on the surface of the FEM wafer 10a changes. When the entire surface of the FEM wafer 10a is imaged by the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment, when the condition of the exposure apparatus 60 changes for some reason, the pattern state change corresponding to the change in focus and dose amount is offset vertically and horizontally. Appears in shape. Therefore, if the deviation of the focus and the dose amount is obtained using the reference focus curve used in the previous setting, the fluctuation state of the focus and the dose amount in the exposure apparatus 60 can be obtained.
  • the image processing unit 40 compares the reference focus curve and the condition focus curve stored in the storage unit 41 to determine the fluctuation state of the focus and the dose amount in the exposure apparatus 60.
  • the reference focus curve and the condition focus curve stored in the storage unit 41 to determine the fluctuation state of the focus and the dose amount in the exposure apparatus 60.
  • a formula of the approximate curve of a condition focus curve a quartic formula can be used, for example.
  • the image processing unit 40 uses the image processing based on pattern matching to fit the reference focus curve so as to have the best correlation with the condition focus curve.
  • the image processing unit 40 obtains movement amounts in the horizontal axis direction and the vertical axis direction when the reference focus curve is fitted to the condition focus curve.
  • the amount of movement in the horizontal axis direction at this time is a focus shift of the exposure apparatus 60 according to the change in condition, and the amount of movement in the vertical axis direction is a luminance value resulting from the shift of the dose amount.
  • the image processing unit 40 obtains the focus fluctuation amount from the movement amount of the reference focus curve in the horizontal axis direction, and obtains the dose fluctuation amount from the movement amount of the reference focus curve in the vertical axis direction.
  • the FEM wafer 10a is imaged using the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment, and the fluctuation state of the focus and the dose amount in the exposure apparatus 60 is automatically determined by the image processing unit 40. It is not necessary to measure the line width or the like of the line pattern using -SEM), and the variation state of the focus and the dose amount in the plurality of exposure apparatuses 60 can be measured in a short time.
  • the reference focus curve CV1 obtained in the first time can be used after the second time, it is not necessary to measure the pattern exposed by the first exposure apparatus using an electron microscope (CD-SEM). .
  • step S203 When the fluctuation amount of the focus and the fluctuation amount of the dose amount are obtained, if the measurement is not completed for all the exposure apparatuses 60 (NO in step S203), the process returns to step S201, and the measurement is completed for all the exposure apparatuses 60. Then (in the case of YES in step S203), the measurement of the fluctuation state of the focus and the dose amount in the plurality of exposure apparatuses 60 is finished.
  • step S201 before the exposure by the exposure apparatus 60, the film thickness of the resist film of the wafer before exposure, which becomes the FEM wafer 10a, is measured using the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment (
  • step S202 the film thickness of the wafer as a target input by the image processing unit 40 from the film thickness calculation unit 50 when measuring the fluctuation state of the focus and the dose amount in the plurality of exposure apparatuses 60 in step S202.
  • the brightness (vertical axis) of the condition focus curve is corrected in accordance with the variation of the wafer film thickness at the time of state measurement with respect to the wafer film thickness at the time of setting.
  • the variation in luminance (signal intensity) due to the variation in film thickness is corrected, so that the variation state of the focus and the dose amount in the plurality of exposure apparatuses 60 can be accurately measured.
  • the case where the film thickness of a thin film (resist film) formed on the surface of a wafer (not shown) before exposure is measured using the surface inspection apparatus 1 of the present embodiment will be described.
  • the wafer before exposure is transferred onto the stage 5 as in the case of the diffraction inspection.
  • the stage 5 is tilted so that the light receiving system 30 can receive the regular reflection light of the illumination light on the wafer surface.
  • illumination light is irradiated onto the surface of the wafer for five types of illumination wavelengths (for example, 546 nm, 436 nm, 405 nm, 313 nm, and 248 nm).
  • illumination light having any one of the five types of wavelengths is applied as a parallel light flux to the surface of the wafer.
  • the specularly reflected light from the wafer surface is collected by the light-receiving side concave mirror 31 and reaches the image pickup surface of the image pickup device 35 to form an image (specular reflection image) of the wafer before exposure.
  • the imaging device 35 photoelectrically converts the wafer image formed on the imaging surface for each of the five types of illumination wavelengths to generate an image signal, and outputs the image signal to the image processing unit 40.
  • the image processing unit 40 generates a digital image of the wafer before exposure based on the image signal input from the imaging device 35 and outputs the digital image to the film thickness calculation unit 50.
  • the fitting calculation process performed by the film thickness calculation unit 50 will be described.
  • the angle condition used for the calculation of the reflectance curve described above for the entire region of the reflected image of the wafer to be imaged It is possible to apply a thin film interference type to which is applied. Accordingly, as described below, a film thickness that gives a combination of reflectivities indicated by the gradation values of each pixel included in the reflected image at each wavelength input to the film thickness calculation unit 50 is set to reflectivity.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the fitting calculation process.
  • the reflectance calculation unit 52 uses the gradation value of the pixel at the reference position included in the reflection image generated by the image processing unit 40, the spectral intensity of the illumination light stored in the measurement condition holding unit 48, and the imaging device 35.
  • the spectral sensitivity sensitivity for each wavelength
  • the reflected light at the reference position R ( ⁇ 1), R) at the wavelengths ( ⁇ 1, ⁇ 2,...)
  • ⁇ 2 ⁇ 2
  • the correction value calculation unit 54 searches the reflectance table 51 for the estimated film thickness that gives the reflectance calculated in step S301, and the estimated film thickness obtained and the actually measured film held in the film thickness data holding unit 56. A correction value is calculated for each wavelength from the thickness (step S302).
  • the correction value calculation unit 54 finds, for example, film thickness candidates (for example, C1 to C4) corresponding to the intersection of the reflectance curve corresponding to the wavelength ⁇ 1 and a straight line indicating the actual reflectance of the wavelength ⁇ 1 at the reference point, Of these film thickness candidates, the difference between the measured value t closest to the measured value t of the geometric thickness and the measured value t can be set as a correction value ⁇ ⁇ 1 when determining the film thickness from the reflectance of the wavelength. it can.
  • the illumination value is switched, and the correction value calculation unit 54 calculates the correction value ⁇ corresponding to each wavelength.
  • the reflectance calculation unit 52 performs the same processing as in step S301 described above on the basis of the gradation value of each pixel included in the reflected image stored for each wavelength of illumination light in the image storage unit 47.
  • the reflectance of the wavelength is calculated (step S303) and used for processing by the candidate extraction unit 53.
  • step S302 the intersection between the reflectance calculated for each wavelength and the reflectance curve indicated by the reflectance data held in the reflectance table 51 for the corresponding wavelength is obtained.
  • at least one film thickness candidate is extracted for each wavelength (step S304).
  • the film thickness candidates extracted in this way are corrected by the correction processing unit 55 using the correction values corresponding to the respective wavelengths described above (step S305), and then passed to the error calculation unit 57.
  • the error calculator 57 receives from the correction processor 55, for example, a set of film thickness candidates ⁇ C ( ⁇ 1) corresponding to the respective wavelengths ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3...) Corresponding to the respective wavelengths ( ⁇ 1, k2, k3, etc ) 1 , ..., C ( ⁇ 1) k1 ⁇ , ⁇ C ( ⁇ 2) 1 , ..., C ( ⁇ 2) k2 ⁇ , ⁇ C ( ⁇ 3) 1 , ..., C ( ⁇ 3) k3 ⁇ , ....
  • the error calculation unit 57 selects the film thickness candidates (C ⁇ 1 , C ⁇ 2 , C) selected from each set for each possible combination when taking one element from each set. (3 ) is used to calculate an error E expressed by the following equation (2) (step S306).
  • the determination processing unit 58 receives the calculation result by the error calculation unit 57 described above, detects a combination of film thickness candidates having the smallest error value, and, for example, calculates the average value of the film thickness candidates included in this combination from the reflectance.
  • the obtained film thickness measurement value is specified (step S307).
  • the film thickness measurement value specified by the determination processing unit 58 is held in the film thickness data holding unit 56 corresponding to the pixel position in the reflected image.
  • step S308 it is determined whether or not film thickness measurement values have been obtained for all the pixels included in the reflection image of the wafer before exposure (step S308). If the determination is NO, the processing from step S303 to step S307 described above is repeated for each pixel included in the reflected image.
  • the verification processing unit 59 performs the process of verifying the continuity of the film thickness distribution (step S309).
  • the verification processing unit 59 for example, the film thickness measurement value t (xi, yi) obtained corresponding to the target pixel indicated by the coordinates (xi, yi) included in the reflection image of the wafer before exposure. And the difference between the film thickness measurement values obtained corresponding to the surrounding pixels.
  • the difference between the measured value of the surrounding film thickness and the measured film thickness value corresponding to the target pixel is compared with a predetermined threshold value, and if the difference is equal to or less than the threshold value, the verification processing unit 59 determines the film thickness corresponding to the target pixel value.
  • the measurement value is determined to have continuity with the surrounding film thickness measurement value, and the verification process ends.
  • the verification processing unit 59 is far from the target pixel. Therefore, the film thickness measurement value is corrected.
  • the verification processing unit 59 detects a combination with the smallest error obtained by the error calculation unit 57 next to the combination detected in step S307 described above, and averages the film thickness candidates included in this combination.
  • the film thickness measurement value is corrected using the value, and the continuity with the film thickness measurement value corresponding to the surrounding pixels can be verified again.
  • the verification processing unit 59 displays the corrected film thickness measurement value. Writing to the film thickness data holding unit 56 ends the verification process.
  • the film thickness data obtained by performing the fitting process individually for each pixel is verified based on the result corresponding to the neighboring pixels, and the abnormal value is detected and corrected. be able to.
  • the film thickness data held in the film thickness data holding unit 56 and corrected for abnormal values is output to the image processing unit 40, thereby performing image processing. It is used for each process in the unit 40.
  • the image processing unit 40 uses the focus condition or the dose amount data set in the first exposure apparatus 60 to perform exposure by the second and subsequent exposure apparatuses 60.
  • the focus conditions and the dose amounts for the plurality of exposure apparatuses 60 can be set in a short time. It can be set with high accuracy.
  • the image processing unit 40 determines the reference focus curve that is a correlation between the focus variation and the pattern variation in the first exposure apparatus 60, and the focus variation and pattern in the second and subsequent exposure apparatuses 60.
  • the image processing unit 40 determines the reference focus curve that is a correlation between the focus variation and the pattern variation in the first exposure apparatus 60, and the focus variation and pattern in the second and subsequent exposure apparatuses 60.
  • the focus condition or the dose amount for the second and subsequent exposure apparatuses 60 can be easily set in a short time. At this time, by using image processing based on pattern matching, it is possible to accurately set the focus condition and the dose amount for the second and subsequent exposure apparatuses 60.
  • the image processing unit 40 determines the exposure apparatus based on the difference between the condition focus curve, which is the correlation between the focus fluctuation and the pattern fluctuation in the exposure apparatus 60 after setting, and the reference focus curve used for the above setting. Since the fluctuation state of the focus and the dose amount at 60 is obtained, the fluctuation state of the focus and the dose amount in the plurality of exposure apparatuses 60 (conditions of the plurality of exposure apparatuses 60) can be measured in a short time. At this time, by using image processing based on pattern matching, it is possible to accurately set the fluctuation state of the focus and the dose amount in the plurality of exposure apparatuses 60.
  • the image pickup device 35 picks up the entire surface of the wafer in a lump, it is possible to set the focus condition and the dose amount in a shorter time.
  • the wavelength of the illumination light is preferably a deep ultraviolet wavelength such as 248 nm or 313 nm (j-line).
  • a portion where the pattern shape (line width) changes with high sensitivity in accordance with the change of the focus regardless of the change of the dose is obtained, the focus curve or the like is obtained, the focus condition is set, etc. May be performed with higher accuracy. Also, select the location where the pattern shape (line width) changes with high sensitivity according to the change in the dose amount regardless of the focus change, and the line pattern brightness (signal intensity) against the change in the dose amount (horizontal axis) It is also possible to obtain a graph (dose curve) or the like showing the change (vertical axis) and to set the dose amount with higher accuracy.
  • the focus conditions and the dose amount are set using the diffracted light generated on the wafer surface.
  • the present invention is not limited to this, and regular reflection generated on the wafer surface is possible. You may make it utilize the change of the state of light or polarization.
  • the repeated pattern 12 is a resist pattern (line pattern) in which a plurality of line portions 2 ⁇ / b> A are arranged at a constant pitch P along the short direction (X direction). . Further, a space 2B is provided between the adjacent line portions 2A. In addition, the arrangement direction (X direction) of the line portions 2A is referred to as “repeating direction of the repeating pattern 12”.
  • the design value of the line width D A of the line portion 2A in the repetitive pattern 12 is set to 1 ⁇ 2 of the pitch P. If repeated pattern 12 is formed as the design value, the line width D B of the line width D A and the space portion 2B of the line portion 2A are equal, the volume ratio of the line portion 2A and the space portion 2B is substantially 1: 1 In contrast, when the exposure focus at the time of forming the repeating pattern 12 (or dose) deviates from an appropriate value, the pitch P does not change, with the line width D A of the line portion 2A becomes different from a design value , becomes different even with the line width D B of the space portion 2B, the volume ratio of the line portion 2A and the space portion 2B is substantially 1: deviates from 1.
  • the PER inspection performs an abnormality inspection of the repetitive pattern 12 by using a change in the volume ratio between the line portion 2A and the space portion 2B in the repetitive pattern 12 as described above.
  • the ideal volume ratio (design value) is 1: 1.
  • the change in the volume ratio is caused by the deviation of the exposure focus (or dose) from the appropriate value, and appears for each shot area of the wafer 10.
  • the volume ratio can also be referred to as the area ratio of the cross-sectional shape.
  • the illumination side polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 are inserted on the optical path.
  • the stage 5 tilts the wafer 10 to an inclination angle at which the regular reflection light from the wafer 10 irradiated with the illumination light can be received by the light receiving system 30, and stops at a predetermined rotational position.
  • the repeating direction of the repeating pattern 12 on the wafer 10 is held so as to be inclined by 45 degrees with respect to the vibration direction of the illumination light (linearly polarized light L) on the surface of the wafer 10. This is because the amount of light for inspection of the repeated pattern 12 is maximized.
  • the angle is 22.5 degrees or 67.5 degrees, the inspection sensitivity is increased.
  • an angle is not restricted to these, It can set to an arbitrary angle direction.
  • the illumination-side polarizing filter 26 is disposed between the light guide fiber 24 and the illumination-side concave mirror 25, and its transmission axis is set to a predetermined direction, and the light from the illumination unit 21 is linearly set according to the transmission axis. Extract polarized light.
  • the illumination-side concave mirror 25 is a semiconductor substrate by converting the light transmitted through the illumination-side polarization filter 26 into a parallel light flux.
  • the wafer 10 is illuminated.
  • the light emitted from the light guide fiber 24 becomes p-polarized linearly polarized light L (see FIG. 5) via the illumination-side polarizing filter 26 and the illumination-side concave mirror 25, and is applied to the entire surface of the wafer 10 as illumination light. Irradiated.
  • the traveling direction of the linearly polarized light L (the direction of the principal ray of the linearly polarized light L reaching an arbitrary point on the surface of the wafer 10) is substantially parallel to the optical axis.
  • the linearly polarized light L incident on the wafer 10 is p-polarized light, as shown in FIG. 5, the repeating direction of the repeated pattern 12 is the incident surface of the linearly polarized light L (the traveling direction of the linearly polarized light L on the surface of the wafer 10).
  • the angle formed by the vibration direction of the linearly polarized light L on the surface of the wafer 10 and the repeating direction of the repeating pattern 12 is also set to 45 degrees.
  • the linearly polarized light L changes into the repeated pattern 12 so as to cross the repeated pattern 12 diagonally with the vibration direction of the linearly polarized light L on the surface of the wafer 10 inclined by 45 degrees with respect to the repeated direction of the repeated pattern 12. It will be incident.
  • the specularly reflected light reflected on the surface of the wafer 10 is collected by the light receiving side concave mirror 31 of the light receiving system 30 and reaches the image pickup surface of the image pickup device 35. At this time, the light is linearly reflected by the structural birefringence in the repetitive pattern 12.
  • the polarization state of the polarized light L changes.
  • the light receiving side polarizing filter 32 is disposed between the light receiving side concave mirror 31 and the imaging device 35, and the direction of the transmission axis of the light receiving side polarizing filter 32 is orthogonal to the transmission axis of the illumination side polarizing filter 26 described above. Is set (cross Nicole state).
  • the light receiving side polarizing filter 32 extracts a polarization component (for example, an s-polarized component) whose vibration direction is substantially perpendicular to the linearly polarized light L from the regular reflected light from the wafer 10 (repeated pattern 12), and the imaging device. 35.
  • a reflected image of the wafer 10 is formed on the imaging surface of the imaging device 35 with a polarized light component whose vibration direction is substantially perpendicular to the linearly polarized light L of the regular reflected light from the wafer 10.
  • the illumination side polarizing filter 26 and the light receiving side polarizing filter 32 are inserted on the optical path, and the wafer is then transferred by a not-shown transfer apparatus. 10 is conveyed onto the stage 5.
  • the positional information of the pattern formed on the surface of the wafer 10 is acquired by an alignment mechanism (not shown) during the transfer, and the wafer 10 is placed at a predetermined position on the stage 5 in a predetermined direction. Can do.
  • the stage 5 tilts the wafer 10 at an inclination angle at which the regular reflection light from the wafer 10 irradiated with the illumination light can be received by the light receiving system 30, stops at a predetermined rotational position, and repeats on the wafer 10.
  • the repeating direction of the pattern 12 is held so as to be inclined by 45 degrees with respect to the vibration direction of the illumination light (linearly polarized light L) on the surface of the wafer 10.
  • the surface of the wafer 10 is irradiated with illumination light.
  • the light emitted from the light guide fiber 24 of the illumination unit 21 passes through the illumination-side polarizing filter 26 and the illumination-side concave mirror 25 and is p-polarized linearly polarized light L.
  • the entire surface of the wafer 10 is irradiated as illumination light.
  • the specularly reflected light reflected from the surface of the wafer 10 is collected by the light-receiving-side concave mirror 31 and reaches the image pickup surface of the image pickup device 35 to form an image (reflected image) of the wafer 10.
  • the polarization state of the linearly polarized light L changes due to the structural birefringence in the repeating pattern 12, and the light receiving side polarizing filter 32 causes the linearly polarized light L and the vibration direction of the regular reflected light from the wafer 10 (repeating pattern 12).
  • a reflected image of the wafer 10 is formed on the imaging surface of the imaging device 35 with a polarized light component that is substantially perpendicular to the linearly polarized light L of the regular reflected light from the wafer 10.
  • the imaging device 35 photoelectrically converts an image (reflected image) of the surface of the wafer 10 formed on the imaging surface to generate an image signal, and outputs the image signal to the image processing unit 40.
  • the image processing unit 40 generates a digital image of the wafer 10 based on the image signal of the wafer 10 input from the imaging device 35.
  • the image processing unit 40 generates an image (digital image) of the wafer 10
  • the image data of the wafer 10 and the image data of the non-defective wafer are compared to inspect for defects (abnormality) on the surface of the wafer 10.
  • the luminance information (signal intensity) of the reflection image of the non-defective wafer is considered to indicate the highest luminance value.
  • the inspection result by the image processing unit 40 and the image of the wafer 10 at that time are output and displayed by an image display device (not shown).
  • the image processing unit 40 uses a wafer image that has been exposed and developed under conditions in which the focus and dose of the exposure apparatus 60 are changed for each shot, and a reference focus curve or sample focus due to the polarization of the exposure apparatus 60. A curve can be obtained. Then, if the movement amounts in the horizontal axis direction and the vertical axis direction when the reference focus curve is fitted to the sample focus curve are obtained, as in the case of diffracted light, the second and subsequent exposure apparatuses 60 optimum focus conditions and doses can be set accurately in a short time. Specifically, in step S105 of the flowchart shown in FIG.
  • the surface of the FEM wafer 10a is irradiated with linearly polarized light L as illumination light, and the imaging device 35 photoelectrically converts the reflected image of the FEM wafer 10a to generate an image signal.
  • the image signal may be output to the image processing unit 40.
  • the image processing unit 40 can obtain the condition focus curve due to the polarization of the exposure device 60 by performing illumination and imaging of the wafer in the same manner as in the PER inspection. It is possible to accurately measure the fluctuation state of the focus and the dose amount at 60 in a short time.
  • the surface of the FEM wafer 10a is irradiated with linearly polarized light L as illumination light, and the imaging device 35 photoelectrically converts the reflected image of the FEM wafer 10a to generate an image signal.
  • the image signal may be output to the image processing unit 40.
  • the FEM wafer 10a that has been exposed and developed under the condition that the focus and the dose of the exposure apparatus 60 are changed for each shot is used.
  • the present invention is not limited to this. A plurality of wafers exposed and developed under the condition that the focus and dose of 60 are changed for each wafer may be used.
  • the same process is set for a plurality of (solidly different) exposure apparatuses 60.
  • the present invention is not limited to this.
  • the same exposure apparatus 60 can be set for a predetermined process.
  • the present invention can also be applied to a case where a setting for another process is performed after the setting is performed, and then a setting for the same process as the predetermined process is performed again (at a time different from the above). .
  • the thickness of the thin film (resist film) formed on the surface of the wafer before exposure is measured.
  • the present invention is not limited to this, and the thin film on the wafer surface after exposure is measured. The thickness may be measured.
  • a stage that supports a semiconductor substrate that is exposed by an exposure apparatus and has a predetermined pattern formed on a surface film
  • an irradiation unit that irradiates illumination light onto the surface of the semiconductor substrate supported by the stage
  • the illumination Detected by the detection unit using a detection unit that detects light from the surface of the semiconductor substrate irradiated with light and a reference focus condition or a reference exposure amount set in the exposure apparatus From the information on the light from the surface of the semiconductor substrate exposed by the exposure device that is temporally or solidly different from the exposure device, the adjustment value of the focus condition or exposure amount for the exposure device that is temporally or solidly different
  • a film thickness measuring unit for measuring the film thickness of each of the films, and the setting calculation unit corrects the adjustment value based on the film thicknesses respectively measured by the film
  • a storage unit that stores a first correlation that is a correlation between a change in focus condition or exposure amount in the exposure apparatus and a change in the pattern formed by exposure by the exposure apparatus.
  • the setting calculation unit further includes a surface from the surface of the semiconductor substrate exposed by changing a focus condition or an exposure amount for each shot by the exposure device detected by the detection unit, which is temporally or solidly different. From the light information, the correlation between the variation of the focus condition or the exposure amount in the exposure apparatus different in time or solid and the change in the pattern formed by exposure by the exposure apparatus different in time or solid A second correlation is obtained, and the adjustment value is calculated based on a difference between the second correlation and the first correlation stored in the storage unit. It is preferable to perform out.
  • the difference between the second correlation and the first correlation is obtained using image processing based on pattern matching.
  • the illumination unit diffracts light with the pattern of the semiconductor substrate exposed by the exposure device that is temporally or solidly different. So that the illumination light is irradiated on the surface of the semiconductor substrate exposed by the exposure apparatus that is temporally or solidly different, and the detection unit is irradiated with the illumination light to cause the illumination of the semiconductor substrate.
  • the diffracted light generated in a pattern is detected, the setting calculation unit calculates the adjustment value from information of the diffracted light detected by the detection unit, and the film thickness measurement unit measures the film thickness.
  • the illumination unit irradiates the surface of the semiconductor substrate exposed by the exposure device and the exposure device that is temporally or solidly different, and the detection unit Detecting regularly reflected light from the surface of the semiconductor substrate irradiated with light, the film thickness measuring unit, we are preferable to measure the film thickness from the positive reflected light information detected in the detection unit.
  • the illumination unit applies the illumination light to the surface of the semiconductor substrate exposed by the exposure device that is temporally or solidly different.
  • the detection unit detects a change in the polarization due to structural birefringence in the pattern of the semiconductor substrate irradiated with the polarization, and the setting calculation unit detects the detection unit with the detection unit.
  • the adjustment value is calculated from the change in the polarized light
  • the illumination unit irradiates the illumination light onto the surface of the semiconductor substrate exposed by the exposure apparatus and the exposure apparatus that is temporally or solidly different
  • the detection unit detects specular reflection light from the surface of the semiconductor substrate irradiated with the illumination light
  • the film thickness measurement unit detects the film thickness from information on the specular reflection light detected by the detection unit. May be measured.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface inspection apparatus 5 Stage 10 Wafer (10a FEM wafer) 20 Illumination system (illumination part) 30 Light-receiving system 35 Imaging device (detection unit) 40 Image processing unit (setting operation unit and measurement operation unit) 41 Storage Unit 50 Film Thickness Calculation Unit 60 Exposure Apparatus

Abstract

検査装置（１）は、露光装置により露光されて表面に所定のパターンが形成されたウェハ（１０）を支持するステージ（５）と、ステージ（５）に支持されたウェハ（１０）の表面に照明光を照射する照明系（２０）と、照明光が照射されたウェハ（１０）の表面からの光を検出する撮像装置（３５）と、或る露光装置において設定された基準となるフォーカス条件または基準となる露光量を利用して、撮像装置（３５）に検出された、異なる露光装置（６０）により露光されたウェハ（１０）の表面からの光の情報から、当該異なる露光装置（６０）についてのフォーカス条件または露光量の調整値の算出を行う画像処理部（４０）とを備える。

Description

検査装置および検査方法
　本発明は、露光装置により露光された半導体基板を検査する検査装置および検査方法に関する。
　露光装置の最適なフォーカス条件およびドーズ量（露光量）を求める方法として、露光装置によりフォーカスやドーズ量をショット毎に変化させて露光したウェハ（以下、ＦＥＭウェハと称する）を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この方法では、例えば、ＦＥＭウェハの表面にラインパターンを投影露光した場合、フォーカスの変化に応じてパターンの形状（線幅）が変化する箇所を電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）で測定し、フォーカスの変化（横軸）に対する線幅の変化（縦軸）を示したグラフ（以下、線幅基準フォーカスカーブと称する）を求める。ここで、線幅が最大となるフォーカス値をベストフォーカスと定義し、線幅基準フォーカスカーブにおいて線幅が最大となるフォーカス値を求める。具体的には、同一のドーズ量においてそれぞれフォーカスの変化に応じた線幅を複数測定し、複数測定した線幅の平均値を用いて線幅基準フォーカスカーブを求め、このような線幅基準フォーカスカーブにおいて線幅が最大となるフォーカス値を露光装置の最適なフォーカス条件（ベストフォーカス）として求める。
　また、ドーズ量の変化に応じてパターンの形状（線幅）が変化する箇所を電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）で測定し、ドーズ量の変化（横軸）に対する線幅の変化（縦軸）を示したグラフ（以下、線幅基準ドーズカーブと称する）を求める。そして、線幅基準ドーズカーブにおいて設計値の線幅が得られるドーズ量を露光装置の最適なドーズ量（ベストドーズ量）として求める。
特開２００７－３０４０５４号公報
　しかしながら、露光装置の最適なフォーカス条件およびドーズ量（露光量）を求める作業は、異なる製品毎、異なる工程毎、および露光装置の台数毎に、それぞれ行う必要があり、従来の方法では、作業に多大な労力と時間を要するものであった。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、フォーカス条件や露光量を短時間で精度よく設定可能な装置および方法を提供することを目的とする。
　このような目的達成のため、本発明に係る検査装置は、露光により形成されたパターンを照明光で照明可能な照明部と、前記照明されたパターンからの反射光を検出する検出部と、複数の第１の露光条件で形成されたパターンの検出結果の前記第１の露光条件に対する変化具合である第１の変化具合と、前記第１の露光条件の範囲と少なくとも一部が重複する範囲で間隔が既知な複数の第２の露光条件で形成されたパターンを照明し、該パターンからの反射光の検出結果の前記第２の露光条件に対する変化具合である第２の変化具合とを比較し、前記第１の変化具合と前記第２の変化具合のずれを算出する演算部とを、備えて構成される。
　上記検査装置において、好ましくは、前記露光条件はフォーカスおよび露光量の少なくとも一方である。
　上記検査装置において、好ましくは、前記第１の変化具合を記憶する記憶部をさらに備え、前記記憶部に記憶された前記第１の変化具合に基づいて前記ずれの算出を行う。
　上記検査装置において、好ましくは、前記第１の変化具合と前記第２の変化具合とのパターンマッチングを利用して前記比較が行われる。
　上記検査装置において、好ましくは、前記第１の露光条件は、パターンの形状を測定可能な測定装置の測定結果に基づいて決められている。
　上記検査装置において、好ましくは、前記算出されたずれに基づいて調整された露光装置により前記第１の露光条件で形成されたパターンを照明し、前記第１の変化具合を求める。
　上記検査装置において、好ましくは、前記検出部は、１回の露光で形成されるパターン内の複数の部分の前記反射光を検出する。
　上記検査装置において、好ましくは、前記照明部は、前記パターンが形成された前記基板の表面全体に略平行な光束である前記照明光を一括で照明し、前記検出部は、前記照明光が照射された前記基板の表面全体からの光を一括で検出する。
　上記検査装置において、好ましくは、前記検出部は、前記照明光が照射されて前記基板の前記パターンで発生した回折光を検出する。
　上記検査装置において、好ましくは、前記照明部は、前記照明光として略直線偏光を前記基板の表面に照射し、前記検出部は、前記基板で反射した略直線偏光の振動方向と略直交する振動方向の偏光成分を検出する。
　上記検査装置において、好ましくは、前記算出されたずれに基づく情報を露光装置に入力可能に出力する。
　上記検査装置において、好ましくは、前記パターンを露光する前のレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定部を備え、前記演算部は、前記膜厚測定部においてそれぞれ測定された前記膜厚に基づいて、前記比較の補正を行う。
　上記検査装置において、好ましくは、前記膜厚測定部は、前記照明部で照明された前記レジスト膜からの正反射光に基づいて膜厚を測定する。
　上記検査装置において、好ましくは、前記膜厚測定部は、複数の波長の光でそれぞれ照明された前記レジスト膜からの正反射光に基づいて膜厚を測定する。
　一方、本発明に係る検査方法は、複数の第１の露光条件で形成されたパターンから得られる反射光の前記第１の露光条件に対する変化具合である第１の変化具合を準備し、前記第１の露光条件の範囲と少なくとも一部が重複する範囲で間隔が既知な複数の第２の露光条件で形成されたパターンを照明し、前記照明されたパターンからの反射光を検出し、前記第２の露光条件に対する前記検出の結果の変化具合である第２の変化具合を求め、前記第１の変化具合と前記第２の変化具合のずれを求めるように構成される。
　上記検査方法において、好ましくは、前記露光条件はフォーカスおよび露光量の少なくとも一方である。
　上記検査方法において、好ましくは、前記第１の変化具合と前記第２の変化具合とのパターンマッチングを利用して前記ずれを求める。
　上記検査方法において、好ましくは、１回の露光で形成されるパターン内の複数の部分で前記検出を行う。
　上記検査方法において、好ましくは、前記ずれに基づく情報を前記第２の露光条件でパターンを形成した露光装置に出力する。
　上記検査方法において、好ましくは、前記パターンを露光する前のレジスト膜の膜厚で、求めたずれを補正する。
　上記検査方法において、好ましくは、照明された前記レジスト膜からの正反射光に基づいて膜厚を求める。
　上記検査方法において、好ましくは、前記レジスト膜を複数の波長の光でそれぞれ照明し、前記レジスト膜からの正反射光に基づいて前記膜厚を求める。
　本発明によれば、フォーカス条件や露光量を短時間で精度よく設定することができる。
表面検査装置の全体構成を示す図である。 表面検査装置の光路上に偏光フィルタが挿入された状態を示す図である。 半導体ウェハの表面の外観図である。 繰り返しパターンの凹凸構造を説明する斜視図である。 直線偏光の入射面と繰り返しパターンの繰り返し方向との傾き状態を説明する図である。 複数の露光装置について同一工程に対する設定を行う方法を示すフローチャートである。 複数の露光装置におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を求める方法を示すフローチャートである。 ＦＥＭウェハの一例を示す図である。 異なる露光装置により同一条件で露光されたウェハを比較した図である。 基準フォーカスカーブとサンプルフォーカスカーブの一例を示す図である。 サンプルフォーカスカーブに対して基準フォーカスカーブをフィットさせた状態を示す図である。 膜厚算出部を示すブロック図である。 膜厚と各波長の反射率との対応関係を示す図である。 フィッティング計算処理を表すフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本実施形態の表面検査装置を図１に示しており、この装置により半導体基板である半導体ウェハ１０（以下、ウェハ１０と称する）の表面を検査する。本実施形態の表面検査装置１は、図１に示すように、略円盤形のウェハ１０を支持するステージ５を備え、不図示の搬送装置によって搬送されてくるウェハ１０は、ステージ５の上に載置されるとともに真空吸着によって固定保持される。ステージ５は、ウェハ１０の回転対称軸（ステージ５の中心軸）を回転軸として、ウェハ１０を回転（ウェハ１０の表面内での回転）可能に支持する。また、ステージ５は、ウェハ１０の表面に沿った軸（入射光の光軸と反射光の光軸がなす平面に略垂直な軸）を中心に、ウェハ１０をチルト（傾動）させることが可能であり、照明光の入射角を調整できるようになっている。
　表面検査装置１はさらに、ステージ５に支持されたウェハ１０の表面に照明光を平行光として照射する照明系２０と、照明光の照射を受けたときのウェハ１０からの反射光や回折光等を集光する受光系３０と、受光系３０により集光された光を受けてウェハ１０の表面の像を検出する撮像装置３５と、画像処理部４０および記憶部４１と、膜厚算出部５０とを備えて構成される。照明系２０は、照明光を射出する照明ユニット２１と、照明ユニット２１から射出された照明光をウェハ１０の表面に向けて反射させる照明側凹面鏡２５とを有して構成される。照明ユニット２１は、メタルハライドランプや水銀ランプ等の光源部２２と、光源部２２からの光のうち所定の波長を有する光を抽出し強度を調節する調光部２３と、調光部２３からの光を照明光として照明側凹面鏡２５へ導く導光ファイバ２４とを有して構成される。
　そして、光源部２２からの光は調光部２３を通過し、所定の波長（例えば、２４８ｎｍの波長）を有する照明光が導光ファイバ２４から照明側凹面鏡２５へ射出され、導光ファイバ２４から照明側凹面鏡２５へ射出された照明光は、導光ファイバ２４の射出部が照明側凹面鏡２５の焦点面に配置されているため、照明側凹面鏡２５により平行光束となってステージ５に保持されたウェハ１０の表面に照射される。なお、ウェハ１０に対する照明光の入射角と出射角との関係は、ステージ５をチルト（傾動）させてウェハ１０の載置角度を変化させることにより調整可能である。
　また、導光ファイバ２４と照明側凹面鏡２５との間には、照明側偏光フィルタ２６が光路上へ挿抜可能に設けられており、図１に示すように、照明側偏光フィルタ２６を光路上から抜去した状態で回折光を利用した検査（以下、便宜的に回折検査と称する）が行われ、図２に示すように、照明側偏光フィルタ２６を光路上に挿入した状態で偏光（構造性複屈折による偏光状態の変化）を利用した検査（以下、便宜的にＰＥＲ検査と称する）が行われるようになっている（照明側偏光フィルタ２６の詳細については後述する）。
　ウェハ１０の表面からの出射光（回折光もしくは反射光）は受光系３０により集光される。受光系３０は、ステージ５に対向して配設された受光側凹面鏡３１を主体に構成され、受光側凹面鏡３１により集光された出射光（回折光もしくは反射光）は、撮像装置３５の撮像面上に達し、ウェハ１０の像が結像される。
　また、受光側凹面鏡３１と撮像装置３５との間には、受光側偏光フィルタ３２が光路上へ挿抜可能に設けられており、図１に示すように、受光側偏光フィルタ３２を光路上から抜去した状態で回折検査が行われ、図２に示すように、受光側偏光フィルタ３２を光路上に挿入した状態でＰＥＲ検査が行われるようになっている（受光側偏光フィルタ３２の詳細については後述する）。
　撮像装置３５は、撮像面上に形成されたウェハ１０の表面の像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力する。画像処理部４０は、撮像装置３５から入力されたウェハ１０の画像信号に基づいて、ウェハ１０のデジタル画像を生成する。画像処理部４０の内部メモリ（図示せず）には、良品ウェハの画像データが予め記憶されており、画像処理部４０は、ウェハ１０の画像（デジタル画像）を生成すると、ウェハ１０の画像データと良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有無を検査する。そして、画像処理部４０による検査結果およびそのときのウェハ１０の画像が図示しない画像表示装置で出力表示される。また、画像処理部４０は、記憶部４１に記憶された露光装置６０に関するデータを利用して、露光装置６０のフォーカス条件またはドーズ量（露光量）を設定できるようになっている（詳細は後述する）。
　ところで、ウェハ１０は、露光装置６０により最上層のレジスト膜に対して所定のマスクパターンが投影露光され、現像装置（図示せず）による現像後、不図示の搬送装置により、不図示のウェハカセットまたは現像装置からステージ５上に搬送される。なおこのとき、ウェハ１０は、ウェハ１０のパターンもしくは外縁部（ノッチやオリエンテーションフラット等）を基準としてアライメントが行われた状態で、ステージ５上に搬送される。なお、ウェハ１０の表面には、図３に示すように、複数のチップ領域１１（ショット）が縦横に（図３におけるＸＹ方向に）配列され、各チップ領域１１の中には、半導体パターンとしてラインパターンまたはホールパターン等の繰り返しパターン１２が形成されている。また、露光装置６０は、詳細な図示を省略するが、ケーブル等を介して本実施形態の表面検査装置１と電気的に接続されている。
　膜厚算出部５０は、また、画像処理部４０により生成されたウェハ１０の画像データから、レジスト膜やシリコン酸化膜等の薄膜の膜厚を求める（詳細は後述する）。膜厚算出部５０には、図１２に示すように、測定条件保持部４８や反射率データ算出部４９が電気的に接続される。測定条件保持部４８には、ウェハ１０への照明光の入射角や、照明ユニット２１から射出される照明光の分光強度(波長ごとの強度)、および撮像装置３５の分光感度(波長ごとの感度)を含む測定条件情報とともに、ウェハ１０の基材(例えば、Ｓｉ)および薄膜の各波長についての複素屈折率が格納されている。
　ウェハ１０の基材の各波長についての複素屈折率および、このウェハ１０の基材上に形成された単層の薄膜を構成する物質の各波長についての複素屈折率とは、例えば、エリプソメトリを利用した屈折率計測装置などによって、ウェハ１０の少なくとも一つの基準点(例えば、ウェハ１０の中心位置)について測定を行うことで、予め特定しておくことができる。そして、このようにして特定された各波長についての複素屈折率と照明光のウェハ１０への入射角とに基づいて、反射率データ算出部４９により、図１に示した照明系２０による照明で実現される角度条件において、ウェハ１０の基材上に様々な膜厚の薄膜を形成した際に、薄膜表面および裏面からの反射光の干渉を含んだ反射率を算出しておくことができる。
　例えば、上述した角度条件に対応する薄膜干渉式に、ウェハ１０の基材(例えば、Ｓｉ)と単層膜の材質(例えば、ＳｉＯ2)との複素屈折率を代入し、膜厚が１０７０ｎｍ～１３７０ｎｍの範囲について、例えば、１０ｎｍ刻みで膜厚を変化させ、照明光をｈ線(波長４０５ｎｍ)、ｇ線(４３６ｎｍ)、およびｅ線(５４６ｎｍ)等とした際の反射率を計算し、計算結果を膜厚算出部５０の反射率テーブル５１に保持することができる。例えば図１３に、波長がそれぞれ４０５ｎｍ、４３６ｎｍ、および５４６ｎｍの照明光について、横軸で示される膜厚の二酸化ケイ素薄膜からの反射率を計算して得られた反射率曲線を、それぞれ太い実線、太い破線、および細い一点鎖線で示す。
　更に、上述した少なくとも一つの基準点における薄膜の幾何膜厚を、例えば、別に用意された膜厚測定機などによって測定しておき、これらの測定結果を膜厚データ保持部５６に保持して、反射率に基づく膜厚計測の補正に用いることもできる。
　以上のように構成される表面検査装置１を用いて、ウェハ１０表面の回折検査を行うには、まず、図１に示すように照明側偏光フィルタ２６および受光側偏光フィルタ３２を光路上から抜去し、不図示の搬送装置により、ウェハ１０をステージ５上に搬送する。なお、搬送の途中で不図示のアライメント機構によりウェハ１０の表面に形成されているパターンの位置情報（ノッチ、オリエンテーションフラットまたはアライメントマーク）を取得しており、ウェハ１０をステージ５上の所定の位置に所定の方向で載置することができる。
　次に、ウェハ１０の表面上における照明方向とパターンの繰り返し方向とが一致（ラインパターンの場合、ラインに対して直交）するようにステージ５を回転させるとともに、パターンのピッチをＰとし、ウェハ１０の表面に照射する照明光の波長をλとし、照明光の入射角をθ１とし、ｎ次回折光の出射角をθ２としたとき、ホイヘンスの原理より、次の（１）式を満足するように設定を行う（ステージ５をチルトさせる）。
　Ｐ＝ｎ×λ／｛ｓｉｎ（θ１）－ｓｉｎ（θ２）｝　…（１）
　次に、照明系２０により照明光をウェハ１０の表面に照射する。このような条件で照明光をウェハ１０の表面に照射する際、照明ユニット２１における光源部２２からの光は調光部２３を通過し、所定の波長（例えば、２４８ｎｍの波長や水銀の輝線スペクトル）を有する照明光が導光ファイバ２４から照明側凹面鏡２５へ射出され、照明側凹面鏡２５で反射した照明光が平行光束となってウェハ１０の表面に照射される。ウェハ１０の表面で回折した回折光は、受光側凹面鏡３１により集光されて撮像装置３５の撮像面上に達し、ウェハ１０の像（回折像）が結像される。
　そこで、撮像装置３５は、撮像面上に形成されたウェハ１０の表面の像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力する。画像処理部４０は、撮像装置３５から入力されたウェハ１０の画像信号に基づいて、ウェハ１０のデジタル画像を生成する。また、画像処理部４０は、ウェハ１０の画像（デジタル画像）を生成すると、ウェハ１０の画像データと良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有無を検査する。そして、画像処理部４０による検査結果およびそのときのウェハ１０の画像が図示しない画像表示装置で出力表示される。
　また、同じパターンを複数の露光装置で露光作製する場合、それぞれの露光装置でドーズ量（露光量）やフォーカス条件が最適状態から変動したときに、各露光装置により露光作製されたパターンの形状変化の仕方も同じ傾向を有するため、画像処理部４０は、複数の露光装置６０について同一のパターンに対する設定を行う場合に、１台目の露光装置６０において設定されたフォーカス条件およびドーズ量（露光量）のデータを利用して、２台目以降の露光装置６０についてフォーカス条件およびドーズ量の設定を行うことができる。そこで、複数の露光装置６０について同一工程に対する設定を行う方法について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、図８に示すように、露光装置６０のフォーカスとドーズ量をそれぞれ予め設定した値で露光ショット毎に段階的に変化させて繰り返しパターン（本実施形態においては、ラインパターンとする）を形成したウェハ（以下、ＦＥＭウェハ１０ａと称する）を作成する（ステップＳ１０１）。このとき、露光ショット毎にフォーカスとドーズ量をマトリックス状に変化させて露光し現像する。なお、図８における中央の太枠が基準ショット（例えば、設計上最適なフォーカス条件およびドーズ量で露光されるショット）であり、基準ショットに対する各ショットでのフォーカス条件およびドーズ量の変動をハッチングの濃淡で表わしている。
　ＦＥＭウェハ１０ａを作成すると、１台目の露光装置６０について設定を行う場合（ステップＳ１０２でＹＥＳの場合）、電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）を用いて、露光ショット毎に５箇所ずつ、全てのショットについて、１台目の露光装置６０によりＦＥＭウェハ１０ａの表面に形成されたラインパターンの線幅を測定する（ステップＳ１０３）。なお、線幅の測定箇所は、フォーカスおよびドーズ量の変化に応じてパターンの形状（線幅）が変化する箇所を選ぶことが好ましい。また、必要に応じて、フォーカスの変化のみに反応してパターンの形状（線幅）が変化する箇所を選ぶようにしてもよく、ドーズ量の変化のみに反応してパターンの形状（線幅）が変化する箇所を選ぶようにしてもよい。
　電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）を用いてラインパターンの線幅を測定すると、露光ショット内の５箇所の測定箇所について、フォーカスの変化（横軸）に対する線幅の変化（縦軸）を示したグラフ（線幅基準フォーカスカーブ）を手作業で求める（ステップＳ１０４）。このとき、同一のドーズ量（ベストドーズ量が望ましい）においてそれぞれフォーカスの変化に応じた線幅（またはラフネス）を測定して線幅基準フォーカスカーブを求める。なお、フォーカスとドーズ量が同じショットを複数設けたウェハを用いる場合には、フォーカスとドーズ量が同じ複数のショットについて線幅（またはラフネス）を複数測定し、複数測定した線幅（またはラフネス）の平均値を用いて線幅基準フォーカスカーブを求める。そして、線幅基準フォーカスカーブを求めると、線幅が最大（ラフネスの場合は最小）となるフォーカス値をベストフォーカスと定義し、線幅基準フォーカスカーブにおいて線幅が最大となるフォーカス値を露光装置６０の最適なフォーカス条件（ベストフォーカス）として求める。これにより、１台目の露光装置６０について、露光ショット内の５箇所における最適なフォーカス条件を設定することができる。なお、線幅基準フォーカスカーブは電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）から不図示のコンピュータにデータを送り、最小二乗法等によりグラフ及び最適なフォーカス条件を求めることもできる。
　また、電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）を用いてラインパターンの線幅を測定すると、露光ショット内の５箇所の測定箇所について、ドーズ量の変化（横軸）に対する線幅の変化（縦軸）を示したグラフ（線幅基準ドーズカーブ）を手作業で求める。このとき、同一のフォーカス（ベストフォーカスが望ましい）においてそれぞれドーズ量の変化に応じた線幅を測定して線幅基準ドーズカーブを求める。なお、フォーカスとドーズ量が同じショットを複数設けたウェハを用いる場合には、フォーカスとドーズ量が同じ複数のショットについて線幅を複数測定し、複数測定した線幅の平均値を用いて線幅基準ドーズカーブを求める。そして、線幅基準ドーズカーブを求めると、線幅基準ドーズカーブにおいて設計値の線幅が得られるドーズ量を露光装置６０の最適なドーズ量（ベストドーズ量）として求める。これにより、１台目の露光装置６０について、露光ショット内の５箇所における最適なドーズ量を設定することができる。このようにして求めたフォーカス条件およびドーズ量は、例えば、手作業で１台目の露光装置６０に入力される。なお、線幅基準フォーカスカーブと同様に線幅基準ドーズカーブも、電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）から不図示のコンピュータにデータを送り、最小二乗法等によりグラフ及び最適なドーズ量を求めることもできる。また、最適なフォーカス条件および最適なドーズ量を通信手段（ケーブルや無線）を使って露光装置６０に入力することもできる。
　ところで、複数の露光装置６０のうち２台目以降の露光装置６０について設定を行う場合（ステップＳ１０２でＮＯの場合）、本実施形態の表面検査装置１を用いて、２台目以降の露光装置６０によりラインパターンが形成されたＦＥＭウェハ１０ａの表面全体を撮像する（ステップＳ１０５）。このとき、回折検査の場合と同様に、ＦＥＭウェハ１０ａをステージ５上に搬送し、照明系２０によりＦＥＭウェハ１０ａの表面に照明光を照射し、撮像装置３５がＦＥＭウェハ１０ａの回折像を光電変換して画像信号を生成し画像信号を画像処理部４０に出力する。またこのとき、ＦＥＭウェハ１０ａについて、露光したマスクパターンの情報または回折条件サーチ（正反射条件以外の角度範囲でステージ５をチルトさせ、回折光の強度を測る）を利用して回折条件を求め、回折光が得られるように回折検査の場合と同様の設定を行う。ここで、回折条件サーチとは、正反射以外の角度範囲でステージ５のチルト角度を段階的に変化させてそれぞれのチルト角度で画像を取得し、画像が明るくなる、すなわち回折光が得られるチルト角度を求める機能のことを指す。なお、ＦＥＭウェハ１０ａの方位角（露光したパターンの照明光の照明方向に対する姿勢）は、露光したパターンの繰り返し方向（ラインパターンの場合ラインと直交する方向）と照明方向が一致するように配置されている。
　なお、１台目の露光装置６０についてフォーカス条件およびドーズ量を最適な状態に設定した後、予め、本実施形態の表面検査装置１を用いて、回折検査の場合と同様に、最適な状態に設定した１台目の露光装置６０によりラインパターンが形成されたＦＥＭウェハ１０ａの表面全体を撮像する。１台目の露光装置６０によりラインパターンが形成されたＦＥＭウェハ１０ａの表面全体を撮像すると、表面検査装置１の画像処理部４０は、露光ショット内の５箇所の測定箇所のそれぞれについて、適正なドーズ量におけるフォーカスの変化（横軸）に対するラインパターンからの回折光の輝度（信号強度）の変化（縦軸）を示したグラフ（以下、基準フォーカスカーブと称する）を求め、記憶部４１に記憶させておく。なおこのとき、適正なフォーカス条件で異なるドーズ量についてそれぞれフォーカスの変化に応じたラインパターンからの回折光の輝度（信号強度）を測定し、ドーズ量の変化と輝度変化の関係を求め、記憶部４１に記憶させておく。
　２台目以降の露光装置６０によりラインパターンが形成されたＦＥＭウェハ１０ａの表面全体を撮像すると、画像処理部４０は、露光ショット内の５箇所の測定箇所について、フォーカスの変化（横軸）に対するラインパターンからの回折光の輝度（信号強度）の変化（縦軸）を示したグラフ（以下、サンプルフォーカスカーブと称する）を求める（ステップＳ１０６）。なおこのとき、同一のドーズ量（ベストドーズ量）においてそれぞれフォーカスの変化に応じたラインパターンからの回折光の輝度（信号強度）を複数測定し、複数測定した輝度（信号強度）の平均値を用いてサンプルフォーカスカーブを求める。
　ところで、同種の異なる露光装置６０により同じ設定でＦＥＭウェハ１０ａをそれぞれ作成すると、図９（ａ）と図９（ｂ）で比較して示すように、装置によってＦＥＭウェハ１０ａの表面に形成されるラインパターンに形状の違い（すなわち、ラインパターンからの回折光の輝度（信号強度）に違い）が生じる。本実施形態の表面検査装置１でＦＥＭウェハ１０ａの表面全体を撮像すると、同種の異なる装置によって生じるラインパターンの違いは、フォーカスおよびドーズ量の変化に応じたパターンの状態変化が縦横にオフセット（図９（ｂ）の場合、図９（ａ）に対して右方へオフセット）した形で表れる。この違いは、１台目の露光装置６０に対する２台目以降の露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量のズレであり、逆に、このズレを補正して設定を行うようにすれば、１台目の露光装置６０において設定されたフォーカス条件およびドーズ量のデータを利用して、２台目以降の露光装置６０について適切なフォーカス条件およびドーズ量を設定できることがわかる。
　そこで、表面検査装置１の画像処理部４０は、記憶部４１に記憶された基準フォーカスカーブとサンプルフォーカスカーブとを比較することにより、２台目以降の露光装置６０について最適なフォーカス条件およびドーズ量を設定する。ここで、図１０に基準フォーカスカーブＣＶ１とサンプルフォーカスカーブＣＶ２の一例を示す。なお、基準フォーカスカーブＣＶ１およびサンプルフォーカスカーブＣＶ２の近似曲線の式として、例えば４次式を用いることができる。同種の異なる装置によって生じる基準フォーカスカーブＣＶ１とサンプルフォーカスカーブＣＶ２の違いは、横軸方向がフォーカスのズレに起因したものであり、縦軸方向がドーズ量のズレに起因したものとなる。これは、ドーズ量が変化すると輝度（信号強度）が変わるもののフォーカスカーブが輝度方向に移動するだけでフォーカスと輝度変化の傾向は変わらないためである。
　このときまず、画像処理部４０は、パターンマッチングによる画像処理を利用して、図１１に示すように、基準フォーカスカーブＣＶ１をサンプルフォーカスカーブＣＶ２に対して最も相関が良くなるようにフィットさせる。パターンマッチングの具体的な一例としては、基準フォーカスカーブＣＶ１およびサンプルフォーカスカーブＣＶ２を所定の関数（例えば、４次関数）で近似し、基準フォーカスカーブＣＶ１を近似した関数を固定した状態でサンプルフォーカスカーブＣＶ２を近似した関数を横軸方向に移動させ、両関数の縦軸方向の差の二乗の総和が最も小さくなる位置を最も相関が良くなる位置として決める手法がある。なお、図１１において、サンプルフォーカスカーブＣＶ２の近似曲線の図示を省略している。次に、画像処理部４０は、基準フォーカスカーブＣＶ１をサンプルフォーカスカーブＣＶ２に対してフィットさせたときの横軸方向および縦軸方向の移動量をそれぞれ求める。このときの横軸方向の移動量が１台目の露光装置６０に対する２台目以降の（対象となる）露光装置６０のフォーカスのズレであり、縦軸方向の移動量がドーズ量のズレに起因した輝度値となる。
　そこで、画像処理部４０は、２台目以降の露光装置６０において設定されたフォーカス条件に基準フォーカスカーブＣＶ１の横軸方向の移動量（フォーカスのズレ）を加味したフォーカス条件を、２台目以降の（対象となる）露光装置６０の最適なフォーカス条件（ベストフォーカス）として求める。つまり、１台目の露光装置で得られた基準フォーカスカーブＣＶ１と略一致するようにサンプルフォーカスカーブＣＶ２を移動させる時の横軸方向の移動量を２台目以降の露光装置のフォーカス条件の最適状態に対するズレとして求める。同様に、画像処理部４０は、１台目の露光装置６０において設定されたドーズ量に基準フォーカスカーブＣＶ１の縦軸方向の移動量（ドーズ量のズレ）を加味したドーズ量を、２台目以降の（対象となる）露光装置６０の最適なドーズ量（ベストドーズ量）として求める。なお、ドーズ量の変化と輝度変化の相関を予め求めておくことが好ましい。
　このようにすれば、本実施形態の表面検査装置１を用いてＦＥＭウェハ１０ａを撮像し、画像処理部４０によって２台目以降の露光装置６０の最適なフォーカス条件およびドーズ量を自動で求めるため、電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）を用いてラインパターンの線幅を測定する必要がなく、２台目以降の露光装置６０について、露光ショット内の５箇所における最適なフォーカス条件およびドーズ量を短時間で設定することができる。このようにして求めたフォーカス条件およびドーズ量は、例えば、画像処理部４０から２台目以降の（対象となる）露光装置６０に出力される。
　なお、ＦＥＭウェハを複数枚作り、各フォーカスカーブを求めるようにしてもよい。その場合、各ＦＥＭウェハのマトリックスは、フォーカス条件（もしくはドーズ量）以外の条件による影響を相殺するように設定することが好ましい。
　また、２台目以降の露光装置６０について最適なフォーカス条件およびドーズ量を設定する際、ＦＥＭウェハ１０ａのレジスト膜の膜厚（現像後のパターンの高さ）が変動すると、ＦＥＭウェハ１０ａの画像における輝度（信号強度）の相対関係は変わらないが、全体的に輝度（信号強度）が変化してしまう。すなわち、ＦＥＭウェハ１０ａのレジスト膜の膜厚が変動すると、基準フォーカスカーブＣＶ１およびサンプルフォーカスカーブＣＶ２が縦軸方向に（すなわち、ドーズ量のズレに起因した輝度値が）変動してしまう。
　そこで、ステップＳ１０１において、露光装置６０による露光を行う前に、本実施形態の表面検査装置１を用いて、ＦＥＭウェハ１０ａとなる露光前のウェハのレジスト膜の膜厚をそれぞれ測定しておき（詳細は後述する）、ステップＳ１０６において、画像処理部４０は、２台目以降の露光装置６０について最適なフォーカス条件およびドーズ量を設定する際、膜厚算出部５０から入力された対象となるウェハの膜厚データを用いて、フォーカス条件およびドーズ量の補正を行うことが好ましい。具体的には、１台目の露光装置６０に露光されるウェハの膜厚に対する、２台目以降の露光装置６０に露光されるウェハの膜厚の変動に応じて、サンプルフォーカスカーブＣＶ２の輝度（縦軸）を補正する。これにより、膜厚の変動による輝度（信号強度）の変動が補正されるため、最適なフォーカス条件およびドーズ量を精度よく設定することができる。なお、膜厚の変動と輝度（信号強度）の変動との相関を予め調べておくことが好ましい。
　上述のようにして最適なフォーカス条件およびドーズ量を設定すると、最適なフォーカス条件およびドーズ量に設定した露光装置６０によりラインパターン（繰り返しパターン）を形成した確認用ウェハ（図示せず）を作成する（ステップＳ１０７）。このとき、全ての露光ショットについてベストフォーカスおよびベストドーズ量で露光し現像する。
　確認用ウェハ（図示せず）を作成すると、電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）を用いて、確認用ウェハ（図示せず）の表面に形成されたラインパターンの線幅等を測定し、設定したフォーカス条件およびドーズ量が適切であるかを確認する（ステップＳ１０８）。なお、線幅の測定箇所は、フォーカスおよびドーズ量の変化に応じてパターンの形状（線幅）が変化する箇所を選ぶことが好ましい。
　電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）による確認が終了すると、全ての露光装置６０についてフォーカス条件およびドーズ量の設定が完了していない場合（ステップＳ１０９でＮＯの場合）、ステップＳ１０１へ戻り、全ての露光装置６０について設定が完了すると（ステップＳ１０９でＹＥＳの場合）、フォーカス条件およびドーズ量の設定を終了する。
　さらに、画像処理部４０は、記憶部４１に記憶された基準フォーカスカーブのデータを利用して、定期的に露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を求めることができる。そこで、定期的に複数の露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を測定する方法について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、上述のようにして設定を行った露光装置６０によりＦＥＭウェハ１０ａを作成し、本実施形態の表面検査装置１を用いて、回折検査の場合と同様にＦＥＭウェハ１０ａの表面全体を撮像する（ステップＳ２０１）。
　上述のようにして設定を行った露光装置６０によりラインパターンが形成されたＦＥＭウェハ１０ａの表面全体を撮像すると、画像処理部４０は、露光ショット内の５箇所の測定箇所について、フォーカスの変化（横軸）に対するラインパターンからの回折光の輝度（信号強度）の変化（縦軸）を示したグラフ（以下、コンディションフォーカスカーブと称する）を求める（ステップＳ２０２）。なおこのとき、同一のドーズ量（ベストドーズ量）においてそれぞれフォーカスの変化に応じたラインパターンからの回折光の輝度（信号強度）を複数測定し、複数測定した輝度（信号強度）の平均値を用いてコンディションフォーカスカーブを求める。
　上述のようにしてフォーカス条件およびドーズ量の設定を行った後、各露光装置６０によりＦＥＭウェハ１０ａをそれぞれ作成すると、通常であれば、装置によってＦＥＭウェハ１０ａの表面に形成されるラインパターンに違いが生じないはずである。ところが、露光装置６０のコンディションが何らかの原因で変化した場合、当該露光装置６０におけるフォーカス条件およびドーズ量が変動し、ＦＥＭウェハ１０ａの表面に形成されるラインパターンの状態が変化する。本実施形態の表面検査装置１でＦＥＭウェハ１０ａの表面全体を撮像すると、露光装置６０のコンディションが何らかの原因で変化した場合、フォーカスおよびドーズ量の変化に応じたパターンの状態変化が縦横にオフセットした形で表れる。そのため、先の設定で使用した基準フォーカスカーブを利用してフォーカスおよびドーズ量のズレを求めれば、露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を求めることができる。
　そこで、画像処理部４０は、記憶部４１に記憶された基準フォーカスカーブとコンディションフォーカスカーブとを比較することにより、露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を求める。なお、詳細な図示は省略するが、コンディションフォーカスカーブの近似曲線の式として、例えば４次式を用いることができる。基準フォーカスカーブとコンディションフォーカスカーブで違いが生じた場合、横軸方向がフォーカスのズレに起因したものであり、縦軸方向がドーズ量のズレに起因したものとなる。
　このときまず、画像処理部４０は、パターンマッチングによる画像処理を利用して、基準フォーカスカーブをコンディションフォーカスカーブに対して最も相関が良くなるようにフィットさせる。次に、画像処理部４０は、基準フォーカスカーブをコンディションフォーカスカーブに対してフィットさせたときの横軸方向および縦軸方向の移動量をそれぞれ求める。このときの横軸方向の移動量がコンディションの変化に応じた露光装置６０のフォーカスのズレであり、縦軸方向の移動量がドーズ量のズレに起因した輝度値となる。
　そこで、画像処理部４０は、基準フォーカスカーブの横軸方向の移動量からフォーカスの変動量を求め、基準フォーカスカーブの縦軸方向の移動量からドーズ量の変動量を求める。このようにすれば、本実施形態の表面検査装置１を用いてＦＥＭウェハ１０ａを撮像し、画像処理部４０によって露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を自動で求めるため、電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）を用いてラインパターンの線幅等を測定する必要がなく、複数の露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を短時間で測定することができる。また、２回目以降は１回目で求めた基準フォーカスカーブＣＶ１を用いることができるため、１台目の露光装置で露光されたパターンを、電子顕微鏡（ＣＤ－ＳＥＭ）を用いて測定する必要が無い。
　フォーカスの変動量およびドーズ量の変動量を求めると、全ての露光装置６０について測定が完了していない場合（ステップＳ２０３でＮＯの場合）、ステップＳ２０１へ戻り、全ての露光装置６０について測定が完了すると（ステップＳ２０３でＹＥＳの場合）、複数の露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態の測定を終了する。
　なお、ステップＳ２０１において、露光装置６０による露光を行う前に、本実施形態の表面検査装置１を用いて、ＦＥＭウェハ１０ａとなる露光前のウェハのレジスト膜の膜厚をそれぞれ測定しておき（詳細は後述する）、ステップＳ２０２において、複数の露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態の測定する際、画像処理部４０が、膜厚算出部５０から入力された対象となるウェハの膜厚データを用いて、フォーカスおよびドーズ量の補正を行うようにしてもよい。具体的には、設定時のウェハの膜厚に対する、状態測定時のウェハの膜厚の変動に応じて、コンディションフォーカスカーブの輝度（縦軸）を補正する。これにより、膜厚の変動による輝度（信号強度）の変動が補正されるため、複数の露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を精度よく測定することができる。
　なおここで、本実施形態の表面検査装置１を用いて、露光前のウェハ（図示せず）の表面に形成された薄膜（レジスト膜）の膜厚を測定する場合について述べる。この場合まず、回折検査の場合と同様に、露光前のウェハをステージ５上に搬送する。次に、受光系３０においてウェハ表面での照明光の正反射光を受光できるようにステージ５をチルトさせる。
　次に、５種類の照明波長（例えば、５４６ｎｍ、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３１３ｎｍ、および２４８ｎｍ）について、照明光をウェハの表面に照射する。このとき、５種類の波長のうちいずれかの波長を有する照明光が平行光束となってウェハの表面に照射される。ウェハ表面からの正反射光は、受光側凹面鏡３１により集光されて撮像装置３５の撮像面上に達し、露光前のウェハの像（正反射像）が結像される。そこで、撮像装置３５は、５種類の照明波長についてそれぞれ、撮像面上に形成されたウェハの像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力する。画像処理部４０は、撮像装置３５から入力された画像信号に基づいて、露光前のウェハのデジタル画像を生成し、膜厚算出部５０に出力する。
　ここで、膜厚算出部５０によって行われるフィッティング計算処理について説明する。本実施形態のように照明側と撮像側との双方がテレセントリックとなっている光学系では、撮影対象であるウェハの反射像の全領域について、上述した反射率曲線の算出に用いられた角度条件を適用した薄膜干渉式を適用することができる。したがって、以下に述べるようにして、膜厚算出部５０に入力された各波長での反射像に含まれる各画素の階調値で示される反射率の組み合わせを与えるような膜厚を、反射率テーブル５１に基づいて探索するフィッティング処理を行うことにより、反射像に捉えられたウェハ上の各位置についての膜厚を求めることができる。
　図１４に、フィッティング計算処理を表すフローチャートを示す。まず、反射率算出部５２により、画像処理部４０で生成された反射像に含まれる基準位置の画素の階調値と、測定条件保持部４８に記憶された照明光の分光強度および撮像装置３５の分光感度(波長ごとの感度)とに基づいて、反射像の撮影の際に選択された照明光の波長(λ１、λ２、…)についての基準位置での反射率(Ｒ(λ１)、Ｒ(λ２)、…)が算出される(ステップＳ３０１)。
　次に、補正値算出部５４は、ステップＳ３０１で算出した反射率を与える推定膜厚を反射率テーブル５１から探索し、得られた推定膜厚と膜厚データ保持部５６に保持された実測膜厚とから、波長ごとに補正値を算出する(ステップＳ３０２)。補正値算出部５４は、例えば、波長λ１に対応する反射率曲線と基準点における波長λ１の実際の反射率を示す直線との交点に対応する膜厚候補(例えば、Ｃ１～Ｃ４)を見つけ、これらの膜厚候補の中から最も幾何膜厚の実測値ｔに近いものとこの実測値ｔとの差を、その波長の反射率から膜厚を決定する場合の補正値δλ１とすることができる。照明波長を切り換えて、同様にして、補正値算出部５４は、各波長に対応する補正値δを算出する。
　次に、反射率算出部５２は、画像記憶部４７に照明光の波長ごとに記憶された反射像に含まれる各画素の階調値に基づいて、上述したステップＳ３０１と同様にして、それぞれの波長の反射率を算出し(ステップＳ３０３)、候補抽出部５３の処理に供する。
　候補抽出部５３では、上述したステップＳ３０２と同様に、各波長について算出された反射率と対応する波長について反射率テーブル５１に保持された反射率データで示される反射率曲線との交点を求めることにより、波長ごとに少なくとも一つの膜厚候補を抽出する(ステップＳ３０４)。
　このようにして抽出された膜厚候補は、補正処理部５５により、上述した各波長対応の補正値を用いて補正された後に(ステップＳ３０５)、誤差演算部５７に渡される。
　誤差演算部５７には、補正処理部５５から、例えば、各波長(λ１、λ２、λ３…)に対応して、それぞれ要素数ｋ１、ｋ２、ｋ３、…の膜厚候補の集合{Ｃ(λ１)1，…，Ｃ(λ１)ｋ1}、{Ｃ(λ２)1，…，Ｃ(λ２)ｋ2}、{Ｃ(λ３)1，…，Ｃ(λ３)ｋ3}、…が渡される。この場合に、誤差演算部５７は、各集合から一つずつの要素をとる場合の考えられる全ての組み合わせについて、それぞれの組み合わせで各集合から選択された膜厚候補（Ｃλ1、Ｃλ2、Ｃλ3、…）を用いて次の（２)式で表される誤差Ｅを算出する(ステップＳ３０６)。
　Ｅ＝(Ｃλ1－Ｃλ2)2＋(Ｃλ2－Ｃλ3)2＋(Ｃλ3－Ｃλ1)2＋…　　　・・・（２）
　例えば、５つの異なる波長（例えば、５４６ｎｍ、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３１３ｎｍ、および２４８ｎｍ）の照明光によって撮影された反射像の注目画素に対応する反射率に基づいて、それぞれ４つの膜厚候補｛Ｃ（λｉ）1，Ｃ（λｉ）2，Ｃ（λｉ）3，Ｃ（λｉ）4｝(ｉ＝１～５)が得られた場合に、誤差演算部５７により、これらの組み合わせとして考えられる４5(＝１０２４)通りの組み合わせについて、上述した(２)式を用いて誤差が算出される。
　決定処理部５８は、上述した誤差演算部５７による演算結果を受け取り、最も誤差の値が小さい膜厚候補の組み合わせを検出し、例えば、この組み合わせに含まれる膜厚候補の平均値を反射率から求めた膜厚測定値として特定する(ステップＳ３０７)。決定処理部５８が特定した膜厚測定値は、反射像における画素位置に対応して膜厚データ保持部５６に保持される。
　ここで、露光前のウェハの反射像に含まれるすべての画素について膜厚測定値が得られたか否かを判定する(ステップＳ３０８)。判定がＮＯである場合、上述したステップＳ３０３からステップＳ３０７の処理を反射像に含まれる各画素について繰り返す。
　一方、判定がＹＥＳである場合、膜厚データ保持部５６に保持された膜厚分布に基づいて、検証処理部５９により、膜厚分布の連続性の検証処理が行われる(ステップＳ３０９)。このときまず、検証処理部５９は、例えば、露光前のウェハの反射像に含まれる座標(ｘｉ，ｙｉ)で示される注目画素に対応して得られた膜厚測定値ｔ(ｘｉ，ｙｉ)と、周囲の画素に対応して得られた膜厚測定値との差をそれぞれ求める。
　次いで、周囲の膜厚測定値と注目画素に対応する膜厚測定値との差をそれぞれ所定の閾値と比較し、閾値以下である場合に、検証処理部５９は、注目画素に対応する膜厚測定値は周囲の膜厚測定値との連続性を有していると判断し、検証処理を終了する。
　一方、検証処理部５９は、例えば、注目画素の膜厚測定値とその周囲の少なくとも一つの画素に対応する膜厚測定値との差が上述した閾値を超えていた場合に、注目画素からかけ離れた異常値となっていると判断し、膜厚測定値の修正処理を行う。
　この場合に、検証処理部５９は、例えば、上述したステップＳ３０７で検出された組み合わせの次に誤差演算部５７で得られた誤差が小さい組み合わせを検出し、この組み合わせに含まれる膜厚候補の平均値を用いて膜厚測定値を修正し、再び、周囲の画素に対応する膜厚測定値との連続性を検証することができる。
　このようにして修正した膜厚測定値と、周囲の画素に対応する膜厚測定値との差が上述した閾値以下となった場合に、検証処理部５９は、修正された膜厚測定値を膜厚データ保持部５６に書き込んで検証処理を終了する。
　上述した手順を全ての画素について繰り返すことにより、画素ごとに個別にフィッティング処理を行って得られた膜厚データを近傍の画素に対応する結果に基づいて検証し、異常値を検出して補正することができる。
　このような検証処理が完了した後に、次のステップＳ３１０において、膜厚データ保持部５６に保持された、異常値の補正が済んだ膜厚データを画像処理部４０へ出力することにより、画像処理部４０における各処理に利用される。
　このようにすれば、各照明波長について、露光前のウェハ全面に対応する正反射像を一括して取得しているので、膜厚の算出に必要な反射率データを短時間で取得することができる。したがって、非常に短い時間でウェハ全面の膜厚分布を測定することができる。
　このように、本実施形態によれば、画像処理部４０が、１台目の露光装置６０において設定されたフォーカス条件またはドーズ量のデータを利用して、２台目以降の露光装置６０により露光されたＦＥＭウェハ１０ａの表面からの光の情報から、２台目以降の露光装置６０についてのフォーカス条件またはドーズ量の設定を行うため、複数の露光装置６０についてフォーカス条件やドーズ量を短時間で精度よく設定することができる。
　具体的には、画像処理部４０が、１台目の露光装置６０におけるフォーカスの変動とパターンの変動との相関である基準フォーカスカーブと、２台目以降の露光装置６０におけるフォーカスの変動とパターンの変動との相関であるサンプルフォーカスカーブとの差に基づいて、２台目以降の露光装置６０についてのフォーカス条件またはドーズ量の設定を行うため、２台目以降の露光装置６０についてフォーカス条件やドーズ量を短時間で容易に設定することができる。またこのとき、パターンマッチングによる画像処理を利用することで、２台目以降の露光装置６０についてフォーカス条件やドーズ量を精度よく設定することができる。
　さらに、画像処理部４０が、設定後の露光装置６０におけるフォーカスの変動とパターンの変動との相関であるコンディションフォーカスカーブと、上述の設定に用いた基準フォーカスカーブとの差に基づいて、露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を求めるため、複数の露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態（複数の露光装置６０のコンディション）を短時間で測定することができる。またこのとき、パターンマッチングによる画像処理を利用することで、複数の露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を精度よく設定することができる。
　また、撮像装置３５がウェハの表面全体を一括で撮像するため、フォーカス条件およびドーズ量の設定等をより短時間で行うことができる。
　また、ウェハの表面から生じた回折光による像を撮像するようにすれば、レジスト膜等の膜厚変動による影響を受けにくいため、フォーカス条件およびドーズ量の設定等を精度よく行うことが可能である。特に、照明光の波長は、２４８ｎｍや３１３ｎｍ（ｊ線）等の深紫外域の波長が望ましい。
　なお、上述の実施形態において、ドーズ量の変化に拘わらずフォーカスの変化に応じてパターンの形状（線幅）が高感度に変化する箇所を選んで、フォーカスカーブ等を求め、フォーカス条件の設定等をより精度よく行うようにしてもよい。また、フォーカスの変化に拘わらずドーズ量の変化に応じてパターンの形状（線幅）が高感度に変化する箇所を選んで、ドーズ量の変化（横軸）に対するラインパターンの輝度（信号強度）の変化（縦軸）を示したグラフ（ドーズカーブ）等を求め、ドーズ量の設定等をより精度よく行うようにしてもよい。
　また、上述の実施形態において、ウェハの表面で生じた回折光を利用してフォーカス条件やドーズ量の設定等を行っているが、これに限られるものではなく、ウェハの表面で生じた正反射光や偏光の状態変化等を利用するようにしてもよい。
　そこで、表面検査装置１によりウェハ１０表面のＰＥＲ検査を行う場合について説明する。なお、繰り返しパターン１２は、図４に示すように、複数のライン部２Ａがその短手方向（Ｘ方向）に沿って一定のピッチＰで配列されたレジストパターン（ラインパターン）であるものとする。また、隣り合うライン部２Ａ同士の間は、スペース部２Ｂである。また、ライン部２Ａの配列方向（Ｘ方向）を「繰り返しパターン１２の繰り返し方向」と称することにする。
　ここで、繰り返しパターン１２におけるライン部２Ａの線幅ＤAの設計値をピッチＰの１／２とする。設計値の通りに繰り返しパターン１２が形成された場合、ライン部２Ａの線幅ＤAとスペース部２Ｂの線幅ＤBは等しくなり、ライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比は略１：１になる。これに対して、繰り返しパターン１２を形成する際の露光フォーカス（またはドーズ量）が適正値から外れると、ピッチＰは変わらないが、ライン部２Ａの線幅ＤAが設計値と異なってしまうとともに、スペース部２Ｂの線幅ＤBとも異なってしまい、ライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比が略１：１から外れる。
　ＰＥＲ検査は、上記のような繰り返しパターン１２におけるライン部２Ａとスペース部２Ｂとの体積比の変化を利用して、繰り返しパターン１２の異常検査を行うものである。なお、説明を簡単にするため、理想的な体積比（設計値）を１：１とする。体積比の変化は、露光フォーカス（またはドーズ量）の適正値からの外れに起因し、ウェハ１０のショット領域ごとに現れる。なお、体積比を断面形状の面積比と言い換えることもできる。
　ＰＥＲ検査では、図２に示すように、照明側偏光フィルタ２６および受光側偏光フィルタ３２が光路上に挿入される。また、ＰＥＲ検査を行うとき、ステージ５は、照明光が照射されたウェハ１０からの正反射光を受光系３０で受光できる傾斜角度にウェハ１０をチルトさせるとともに、所定の回転位置で停止し、ウェハ１０における繰り返しパターン１２の繰り返し方向を、図５に示すように、ウェハ１０の表面における照明光（直線偏光Ｌ）の振動方向に対して、４５度だけ斜めになるように保持する。繰り返しパターン１２の検査の光量を最も高くするためである。また、２２．５度や６７．５度とすれば検査の感度が高くなる。なお、角度はこれらに限らず、任意角度方向に設定可能である。
　照明側偏光フィルタ２６は、導光ファイバ２４と照明側凹面鏡２５との間に配設されるとともに、その透過軸が所定の方位に設定され、透過軸に応じて照明ユニット２１からの光から直線偏光を抽出する。このとき、導光ファイバ２４の射出部が照明側凹面鏡２５の焦点位置に配置されているため、照明側凹面鏡２５は、照明側偏光フィルタ２６を透過した光を平行光束にして、半導体基板であるウェハ１０を照明する。このように、導光ファイバ２４から射出された光は、照明側偏光フィルタ２６および照明側凹面鏡２５を介しｐ偏光の直線偏光Ｌ（図５を参照）となり、照明光としてウェハ１０の表面全体に照射される。
　このとき、直線偏光Ｌの進行方向（ウェハ１０表面上の任意の点に到達する直線偏光Ｌの主光線の方向）は光軸に略平行であることから、ウェハ１０の各点における直線偏光Ｌの入射角度は、平行光束のため互いに同じとなる。また、ウェハ１０に入射する直線偏光Ｌがｐ偏光であるため、図５に示すように、繰り返しパターン１２の繰り返し方向が直線偏光Ｌの入射面（ウェハ１０の表面における直線偏光Ｌの進行方向）に対して４５度の角度に設定された場合、ウェハ１０の表面における直線偏光Ｌの振動方向と繰り返しパターン１２の繰り返し方向とのなす角度も、４５度に設定される。言い換えると、直線偏光Ｌは、ウェハ１０の表面における直線偏光Ｌの振動方向が繰り返しパターン１２の繰り返し方向に対して４５度傾いた状態で、繰り返しパターン１２を斜めに横切るようにして繰り返しパターン１２に入射することになる。
　ウェハ１０の表面で反射した正反射光は、受光系３０の受光側凹面鏡３１により集光されて撮像装置３５の撮像面上に達するが、このとき、繰り返しパターン１２での構造性複屈折により直線偏光Ｌの偏光状態が変化する。受光側偏光フィルタ３２は、受光側凹面鏡３１と撮像装置３５との間に配設され、受光側偏光フィルタ３２の透過軸の方位は、上述した照明側偏光フィルタ２６の透過軸に対して直交するように設定されている（クロスニコルの状態）。したがって、受光側偏光フィルタ３２により、ウェハ１０（繰り返しパターン１２）からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分（例えば、ｓ偏光の成分）を抽出して、撮像装置３５に導くことができる。その結果、撮像装置３５の撮像面には、ウェハ１０からの正反射光のうち直線偏光Ｌに対して振動方向が略直角な偏光成分によるウェハ１０の反射像が形成される。
　表面検査装置１によりウェハ１０表面のＰＥＲ検査を行うには、まず、図２に示すように照明側偏光フィルタ２６および受光側偏光フィルタ３２を光路上に挿入し、不図示の搬送装置により、ウェハ１０をステージ５上に搬送する。なお、搬送の途中で不図示のアライメント機構によりウェハ１０の表面に形成されているパターンの位置情報を取得しており、ウェハ１０をステージ５上の所定の位置に所定の方向で載置することができる。またこのとき、ステージ５は、照明光が照射されたウェハ１０からの正反射光を受光系３０で受光できる傾斜角度にウェハ１０をチルトさせるとともに、所定の回転位置で停止し、ウェハ１０における繰り返しパターン１２の繰り返し方向を、ウェハ１０の表面における照明光（直線偏光Ｌ）の振動方向に対して、４５度だけ斜めになるように保持する。
　次に、照明光をウェハ１０の表面に照射する。このような条件で照明光をウェハ１０の表面に照射する際、照明ユニット２１の導光ファイバ２４から射出された光は、照明側偏光フィルタ２６および照明側凹面鏡２５を介しｐ偏光の直線偏光Ｌとなり、照明光としてウェハ１０の表面全体に照射される。ウェハ１０の表面で反射した正反射光は、受光側凹面鏡３１により集光されて撮像装置３５の撮像面上に達し、ウェハ１０の像（反射像）が結像される。
　このとき、繰り返しパターン１２での構造性複屈折により直線偏光Ｌの偏光状態が変化し、受光側偏光フィルタ３２は、ウェハ１０（繰り返しパターン１２）からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分（すなわち、直線偏光Ｌの偏光状態の変化）を抽出して、撮像装置３５に導くことができる。その結果、撮像装置３５の撮像面には、ウェハ１０からの正反射光のうち直線偏光Ｌと振動方向が略直角な偏光成分によるウェハ１０の反射像が形成される。
　そこで、撮像装置３５は、撮像面上に形成されたウェハ１０の表面の像（反射像）を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力する。画像処理部４０は、撮像装置３５から入力されたウェハ１０の画像信号に基づいて、ウェハ１０のデジタル画像を生成する。また、画像処理部４０は、ウェハ１０の画像（デジタル画像）を生成すると、ウェハ１０の画像データと良品ウェハの画像データとを比較して、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有無を検査する。なお、良品ウェハの反射画像の輝度情報（信号強度）は、最も高い輝度値を示すものと考えられるため、例えば、良品ウェハと比較した輝度変化が予め定められた閾値（許容値）より大きければ「異常」と判定し、閾値より小さければ「正常」と判断する。そして、画像処理部４０による検査結果およびそのときのウェハ１０の画像が図示しない画像表示装置で出力表示される。
　ところで、画像処理部４０は、露光装置６０のフォーカスとドーズ量をショット毎に変化させた条件で露光して現像したウェハの画像を利用して、露光装置６０の偏光による基準フォーカスカーブやサンプルフォーカスカーブを求めることができる。そして、基準フォーカスカーブをサンプルフォーカスカーブに対してフィットさせたときの横軸方向および縦軸方向の移動量をそれぞれ求めるようにすれば、回折光の場合と同様に、２台目以降の露光装置６０の最適なフォーカス条件およびドーズ量を短時間で精度よく設定することができる。具体的には、図６に示すフローチャートのステップＳ１０５において、照明光として直線偏光ＬをＦＥＭウェハ１０ａの表面に照射し、撮像装置３５がＦＥＭウェハ１０ａの反射像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力すればよい。
　さらに、画像処理部４０は、ウェハの照明および撮像等を、ＰＥＲ検査の場合と同様にして行えば、露光装置６０の偏光によるコンディションフォーカスカーブを求めることができるため、設定後の複数の露光装置６０におけるフォーカスおよびドーズ量の変動状態を短時間で精度よく測定することができる。具体的には、図７に示すフローチャートのステップＳ２０１において、照明光として直線偏光ＬをＦＥＭウェハ１０ａの表面に照射し、撮像装置３５がＦＥＭウェハ１０ａの反射像を光電変換して画像信号を生成し、画像信号を画像処理部４０に出力すればよい。
　また、上述の実施形態において、露光装置６０のフォーカスとドーズ量をショット毎に変化させた条件で露光して現像したＦＥＭウェハ１０ａを利用しているが、これに限られるものではなく、露光装置６０のフォーカスとドーズ量をウェハ毎に変化させた条件で露光して現像した複数のウェハを用いるようにしてもよい。
　また、上述の実施形態において、複数の（固体的に異なる）露光装置６０について同一工程に対する設定を行っているが、これに限られるものではなく、例えば、同じ露光装置６０について、所定の工程に対する設定を行った後、これとは別の工程に対する設定を行い、この後（前述と異なる時間に）再び、所定の工程と同一の工程に対する設定を行う場合にも、本発明を適用可能である。
　また、上述の実施形態において、露光前のウェハの表面に形成された薄膜（レジスト膜）の膜厚を測定しているが、これに限られるものではなく、露光後のウェハ表面の薄膜の膜厚を測定してもよい。
　なお、検査装置構成として、以下の構成のものもある。例えば、露光装置により露光されて表面の膜に所定のパターンが形成された半導体基板を支持するステージと、前記ステージに支持された前記半導体基板の表面に照明光を照射する照射部と、前記照明光が照射された前記半導体基板の表面からの光を検出する検出部と、前記露光装置において設定された基準となるフォーカス条件または基準となる露光量を利用して、前記検出部に検出された、前記露光装置と時間的若しくは固体的に異なる露光装置により露光された前記半導体基板の表面からの光の情報から、前記時間的若しくは固体的に異なる露光装置についてのフォーカス条件または露光量の調整値の算出を行う設定演算部と、前記露光装置および前記時間的若しくは固体的に異なる露光装置により露光される前記半導体基板の表面における前記膜の膜厚をそれぞれ測定する膜厚測定部とを備え、前記設定演算部は、前記膜厚測定部にそれぞれ測定された前記膜厚に基づいて、前記調整値の補正を行うように構成することも可能である。
　なお、上述の検査装置において、前記露光装置におけるフォーカス条件または露光量の変動と、前記露光装置により露光されて形成された前記パターンの変動との相関である第１の相関を記憶する記憶部をさらに備え、前記設定演算部は、前記検出部に検出された、前記時間的若しくは固体的に異なる露光装置によりフォーカス条件または露光量をショット毎に変化させて露光された前記半導体基板の表面からの光の情報から、前記時間的若しくは固体的に異なる露光装置におけるフォーカス条件または露光量の変動と、前記時間的若しくは固体的に異なる露光装置により露光されて形成された前記パターンの変動との相関である第２の相関を求め、前記第２の相関と前記記憶部に記憶された前記第１の相関との差に基づいて前記調整値の算出を行うことが好ましい。
　また、上述の検査装置において、前記第２の相関と前記第１の相関との差がパターンマッチングによる画像処理を利用して求められることが好ましい。
　また、上述の検査装置において、前記設定演算部が前記調整値の算出を行うとき、前記照明部は、前記時間的若しくは固体的に異なる露光装置により露光された前記半導体基板の前記パターンで回折光が発生するように、前記時間的若しくは固体的に異なる露光装置により露光された前記半導体基板の表面に前記照明光を照射し、前記検出部は、前記照明光が照射されて前記半導体基板の前記パターンで発生した前記回折光を検出し、前記設定演算部は、前記検出部に検出された前記回折光の情報から前記調整値の算出を行い、前記膜厚測定部が前記膜厚を測定するとき、前記照明部は、前記露光装置および前記時間的若しくは固体的に異なる露光装置により露光される前記半導体基板の表面に前記照明光を照射し、前記検出部は、前記照明光が照射された前記半導体基板の表面からの正反射光を検出し、前記膜厚測定部は、前記検出部に検出された前記正反射光の情報から前記膜厚を測定することが好ましい。
　また、上述の検査装置において、前記設定演算部が前記調整値の算出を行うとき、前記照明部は、前記時間的若しくは固体的に異なる露光装置により露光された前記半導体基板の表面に前記照明光として略直線偏光を照射し、前記検出部は、前記偏光が照射された前記半導体基板の前記パターンにおける構造性複屈折による前記偏光の変化を検出し、前記設定演算部は、前記検出部に検出された前記偏光の変化から前記調整値の算出を行い、
　前記膜厚測定部が前記膜厚を測定するとき、前記照明部は、前記露光装置および前記時間的若しくは固体的に異なる露光装置により露光される前記半導体基板の表面に前記照明光を照射し、前記検出部は、前記照明光が照射された前記半導体基板の表面からの正反射光を検出し、前記膜厚測定部は、前記検出部に検出された前記正反射光の情報から前記膜厚を測定するようにしてもよい。
　　１　表面検査装置　　　　　　　　　　　　５　ステージ
　１０　ウェハ（１０ａ　ＦＥＭウェハ）　　２０　照明系（照明部）
　３０　受光系　　　　　　　　　　　　　　３５　撮像装置（検出部）
　４０　画像処理部（設定演算部および測定演算部）
　４１　記憶部
　５０　膜厚算出部
　６０　露光装置

Claims (22)

  1. 　露光により形成されたパターンを照明光で照明可能な照明部と、
    　前記照明されたパターンからの反射光を検出する検出部と、
    　複数の第１の露光条件で形成されたパターンの検出結果の前記第１の露光条件に対する変化具合である第１の変化具合と、前記第１の露光条件の範囲と少なくとも一部が重複する範囲で間隔が既知な複数の第２の露光条件で形成されたパターンを照明し、該パターンからの反射光の検出結果の前記第２の露光条件に対する変化具合である第２の変化具合とを比較し、前記第１の変化具合と前記第２の変化具合のずれを算出する演算部とを、
    　備えて構成されることを特徴とする検査装置。
  2. 　前記露光条件はフォーカスおよび露光量の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
  3. 　前記第１の変化具合を記憶する記憶部をさらに備え、
    　前記記憶部に記憶された前記第１の変化具合に基づいて前記ずれの算出を行うことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の検査装置。
  4. 　前記第１の変化具合と前記第２の変化具合とのパターンマッチングを利用して前記比較が行われることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の検査装置。
  5. 　前記第１の露光条件は、パターンの形状を測定可能な測定装置の測定結果に基づいて決められていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の検査装置。
  6. 　前記算出されたずれに基づいて調整された露光装置により前記第１の露光条件で形成されたパターンを照明し、前記第１の変化具合を求めることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の検査装置。
  7. 　前記検出部は、１回の露光で形成されるパターン内の複数の部分の前記反射光を検出することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の検査装置。
  8. 　前記照明部は、前記パターンが形成された前記基板の表面全体に略平行な光束である前記照明光を一括で照明し、
    　前記検出部は、前記照明光が照射された前記基板の表面全体からの光を一括で検出することを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の検査装置。
  9. 　前記検出部は、前記照明光が照射されて前記基板の前記パターンで発生した回折光を検出することを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の検査装置。
  10. 　前記照明部は、前記照明光として略直線偏光を前記基板の表面に照射し、
    　前記検出部は、前記基板で反射した略直線偏光の振動方向と略直交する振動方向の偏光成分を検出することを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の検査装置。
  11. 　前記算出されたずれに基づく情報を露光装置に入力可能に出力することを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の検査装置。
  12. 　前記パターンを露光する前のレジスト膜の膜厚を測定する膜厚測定部を備え、
    　前記演算部は、前記膜厚測定部においてそれぞれ測定された前記膜厚に基づいて、前記比較の補正を行うことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の検査装置。
  13. 　前記膜厚測定部は、前記照明部で照明された前記レジスト膜からの正反射光に基づいて膜厚を測定することを特徴とする請求項１２に記載の検査装置。
  14. 　前記膜厚測定部は、複数の波長の光でそれぞれ照明された前記レジスト膜からの正反射光に基づいて膜厚を測定することを特徴とする請求項１２もしくは１３に記載の検査装置。
  15. 　複数の第１の露光条件で形成されたパターンから得られる反射光の前記第１の露光条件に対する変化具合である第１の変化具合を準備し、
    　前記第１の露光条件の範囲と少なくとも一部が重複する範囲で間隔が既知な複数の第２の露光条件で形成されたパターンを照明し、
    　前記照明されたパターンからの反射光を検出し、
    　前記第２の露光条件に対する前記検出の結果の変化具合である第２の変化具合を求め、
    　前記第１の変化具合と前記第２の変化具合のずれを求めることを特徴とする検査方法。
  16. 　前記露光条件はフォーカスおよび露光量の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１５に記載の検査方法。
  17. 　前記第１の変化具合と前記第２の変化具合とのパターンマッチングを利用して前記ずれを求めることを特徴とする請求項１５もしくは１６に記載の検査方法。
  18. 　１回の露光で形成されるパターン内の複数の部分で前記検出を行うことを特徴とする請求項１５～１７のいずれか一項に記載の検査方法。
  19. 　前記ずれに基づく情報を前記第２の露光条件でパターンを形成した露光装置に出力することを特徴とする請求項１５～１８のいずれか一項に記載の検査方法。
  20. 　前記パターンを露光する前のレジスト膜の膜厚で、求めたずれを補正することを特徴とする請求項１５～１９のいずれか一項に記載の検査方法。
  21. 　照明された前記レジスト膜からの正反射光に基づいて膜厚を求めることを特徴とする請求項２０に記載の検査方法。
  22. 　前記レジスト膜を複数の波長の光でそれぞれ照明し、前記レジスト膜からの正反射光に基づいて前記膜厚を求めることを特徴とする請求項２０もしくは２１に記載の検査方法。
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