表面検査装置、表面検査方法、および露光システム
【課題】露光時の走査方向の違いによって生じるスキャン精度の差異を求めることが可能
な表面検査装置を提供する。
【解決手段】露光によって作製されたパターンを有するウェハを照明光で照明する照明系
２０と、パターンで反射した照明光を検出する受光系３０および撮像装置３５と、撮像装
置３５により撮像されたウェハの回折画像からパターンの線幅を求め、走査方向によるパ
ターンの線幅の差を求める検査部４２とを備えている。
な表面検査装置を提供する。
【解決手段】露光によって作製されたパターンを有するウェハを照明光で照明する照明系
２０と、パターンで反射した照明光を検出する受光系３０および撮像装置３５と、撮像装
置３５により撮像されたウェハの回折画像からパターンの線幅を求め、走査方向によるパ
ターンの線幅の差を求める検査部４２とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置により露光された基板の表面を検査する表面検査装置および表面検
査方法に関する。また、このような表面検査装置および露光装置を備えた露光システムに
関する。
【背景技術】
【０００２】
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、マスクパターンおよび投影レンズを介
してスリット状の光を照射しながら、レチクルステージ（すなわち、マスクパターンが形
成されたマスク基板）を相対移動させて１ショット分だけ走査（＝スキャン）することに
より、半導体ウェハに対して１ショット分の露光を行うようになっている。このようにす
れば、スリット（光）の長辺とレチクルステージの相対スキャン距離で露光ショットの大
きさが決まるため、露光ショットを大きくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０４０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような露光装置では、作業時間を短縮する等の理由により、露光ショットによって
走査方向を逆にすることがある。しかしながら、一方の走査方向とこれとは逆の他方の走
査方向とでスキャン精度が異なるために、走査方向の異なる露光ショットでパターン形状
が変化する場合があり、このような走査方向の違いによって生じるスキャン精度の差異を
求めるための方策が望まれていた。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、露光時の走査方向の違いによ
って生じるスキャン精度の差異を求めることが可能な表面検査装置、表面検査方法、およ
び露光システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、本発明に係る表面検査装置は、露光によって作製されたパ
ターンを有する基板を照明光で照明する照明部と、前記パターンで反射した照明光を検出
する検出部と、前記検出の結果から前記パターンが作製された際の露光量に関する情報を
演算する演算部と、前記露光量に関する情報のバラツキを求める評価部とを備えている。
【０００７】
また、本発明に係る露光システムは、基板の表面に所定のパターンを走査露光する露光
装置と、走査露光されて表面に前記パターンが形成された基板の表面検査を行う表面検査
装置とを備え、前記表面検査装置は、本発明に係る表面検査装置であって、前記評価部に
より求められた情報を前記露光装置へ出力し、前記露光装置は、前記表面検査装置から入
力された前記評価部により求められた情報に応じて、前記露光装置の設定を補正するよう
になっている。
【０００８】
また、本発明に係る表面検査方法は、露光によって作製されたパターンを有する基板を
照明光で照明し、前記パターンで反射した照明光を検出し、前記検出の結果から前記パタ
ーンが作製された際の露光量に関する情報を演算し、前記露光量に関する情報のバラツキ
を求めるようになっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、露光時の走査方向の違いによって生じるスキャン精度の差異を求める
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】表面検査装置の全体構成を示す図である。
【図２】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。
【図３】半導体ウェハの表面の外観図である。
【図４】繰り返しパターンの凹凸構造を説明する斜視図である。
【図５】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。
【図６】正方向で走査露光されるパターンの線幅と逆方向で走査露光されるパターンの線幅との差を求める方法を示すフローチャートである。
【図７】ドーズ条件振りウェハの一例を示す図である。
【図８】ドーズカーブの一例を示す図である。
【図９】ウェハの表面における線幅の分布を求める方法を示すフローチャートである。
【図１０】露光システムの概要構成図である。
【図１１】露光装置の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。この回転によるウ
ェハの向きを、便宜的にウェハ方位角度と称することにする。また、ステージ５は、ウェ
ハ１０を支持する支持面を通る軸を中心に、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。
【００１２】
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の表面全面に照明光を平
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の全面からの
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と、検査部４２と、記憶部
４５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。
【００１３】
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）を有する所定の強度の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。
【００１４】
なお、表面検査装置１は、主制御部５０と、主制御部５０に接続されたハードウェア制
御部５５とをさらに備えており、主制御部５０はハードウェア制御部５５を介して光源部
２２と調光部２３を制御する。また、主制御部５０は、撮像装置３５から出力された画像
信号を受け、画像処理部４０に送る。画像処理部４０で処理された画像データは主制御部
５０により検査部４２に送られ検査が行われる。検査結果および画像データは主制御部５
０により記憶部４５に送られ記憶される。
【００１５】
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）。
【００１６】
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。
【００１７】
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）。
【００１８】
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
（デジタル画像データ）を生成し、主制御部５０を介して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。記憶部４５には、良品ウェハの画像データが
予め記憶されており、検査部４２は、主制御部５０からウェハ１０の画像データと良品ウ
ェハの画像データとを受け取り比較して、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、検査部４２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、検査部４２は、ウェハの画像を利用して
露光装置１０１による露光時のドーズ量を求めることができる（詳細は後述する）。
【００１９】
ところで、ウェハ１０は、露光装置１０１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。
【００２０】
また、露光装置１０１は、前述のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であり、
例えば、Ｘ方向の左端から奇数番目のショットの列に対して、＋Ｙ方向（図３の下方から
上方）に走査露光を行うとともに、Ｘ方向の左端から偶数番目のショットの列に対して、
−Ｙ方向（図３の上方から下方）に走査露光を行うようになっている。すなわち、露光装
置１０１により、ウェハ１０に対して、一方の走査方向もしくはこれとは逆の他方の走査
方向で走査露光が行われる。なお、露光装置１０１は、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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）。
【００２３】
Ｐ＝ｎ×λ／｛ｓｉｎ（θ１）−ｓｉｎ（θ２）｝ …（１）
【００２４】
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）を有する所定の強度の照明
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。ウェハ方位角度、照明波長、照明角度、射出角度、回折次
数などの組み合わせで決まる回折光の条件を回折条件と称する。
【００２５】
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、主制御部５０を介して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（以下、回折光に基づくウェハ１０のデジタル画像を便宜的に回折画像と
称する）を生成する。また、画像処理部４０は、ウェハ１０の回折画像を生成すると主制
御部５０を介して回折画像を検査部４２へ送り、検査部４２は、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、検査部４２による検査結果およびそのときのウェハ１０の回折画像
が図示しない画像表示装置で出力表示される。
【００２６】
次に、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。
【００２７】
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２
Ａとスペース部２Ｂとの体積比が略１：１から外れる。
【００２８】
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。
【００２９】
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１
２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。
【００３０】
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、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２
４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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）を通過させて、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。なお、受光側偏光フィルタ３２を光軸
を中心に回動可能とし、楕円偏光化した正反射光の短軸方向と受光側偏光フィルタ３２の
透過軸を合わせるように調整することで、感度を向上させることができる。この場合も調
整角度は数度であり、直交の範疇である。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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を通過させて（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。
【００３６】
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（デジタル画像データ）を生成し、主制御部５０を介して画像信号を
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（以下、偏光に基づくウェハ１０のデ
ジタル画像を便宜的に偏光画像と称する）を生成する。また、画像処理部４０は、ウェハ
１０の偏光画像を生成すると主制御部５０を介して偏光画像を検査部４２へ送り、検査部
４２は、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信号強度（
輝度値）は、最も高い信号強度（輝度値）を示すものと考えられるため、例えば、良品ウ
ェハと比較した信号強度変化（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、検査部４２によ
る検査結果およびそのときのウェハ１０の偏光画像が図示しない画像表示装置で出力表示
される。
【００３７】
なお、信号強度とは、回折効率、強度比、エネルギー比等、撮像装置３５の撮像素子で
検出される光に応じた信号強度である。また、上述した回折検査およびＰＥＲ検査に限ら
ず、ウェハ１０表面からの正反射光に基づく検査（以下、便宜的に正反射検査と称する）
を行うことも可能である。正反射検査を行う場合、画像処理部４０は、ウェハ１０表面か
らの正反射光に基づくデジタル画像（以下、便宜的に正反射画像と称する）を生成し、生
成したウェハ１０の正反射画像に基づいて、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有
無を検査する。
【００３８】
また、検査部４２は、ウェハ１０の回折画像等から、露光装置１０１による露光時のド
ーズ量を求めることができる。なお、ドーズとは、パターンを形成する際のエネルギー量
である。さらに、繰り返しパターン１２の線幅とドーズ量との関係を予めテンプレート化
することにより、検査部４２は、求めたドーズ量から繰り返しパターン１２の線幅を算出
することができる。そのため、検査部４２は、ウェハ１０の回折画像等から、露光装置１
０１により一方の走査方向（以下、便宜的に正方向と称する）で走査露光される繰り返し
パターン１２の線幅と、これとは逆の他方の走査方向（以下、便宜的に逆方向と称する）
で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅との差を求めることができる。
【００３９】
正方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅と逆方向で走査露光される繰り返
しパターン１２の線幅との差を求める方法について、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、露光装置１０１のドーズ量を変化させて繰り返しパターンを形成
したウェハを作製する（ステップＳＴ１０１）。このとき、露光ショット毎にドーズ量を
ばらばらに変化させて露光し現像する。以下、このようなウェハをドーズ条件振りウェハ
１０ａ（図７を参照）と称することにする。ここで、ドーズ量をばらばらにするのは、ウ
ェハの中央側と外周側の間に発生するレジスト条件の相違などの影響を相殺する目的で行
う。
【００４０】
本実施形態のドーズ条件振りウェハ１０ａは、図７に示すように、ドーズ量を１．５ｍ
Ｊ刻みで８段階（１０．０ｍＪ、１１．５ｍＪ、１３．０ｍＪ、１４．５ｍＪ、１６．０
ｍＪ、１７．５ｍＪ、１９．０ｍＪ、２０．５ｍＪ）に振っている。なお、図７の各ショ
ットには、１．５ｍＪ刻みで振ったドーズオフセットの段階を示しており、段階が同じで
走査方向（スキャン方向）が逆方向の場合には「´」を付している。例えば、番号６で表
したショットは、同じドーズ量で行う露光を、レチクル移動Ｙ＋方向／中央側で２ショッ
ト・レチクル移動Ｙ＋方向／外周側で２ショット・レチクル移動Ｙ−方向／中央側で２シ
ョット・レチクル移動Ｙ−方向／外周側で２ショットのように８箇所設定している。また
例えば、番号１で表したショットは、同じドーズ量で行う露光を、条件振りウェハ１０ａ
の中心を対称軸として、レチクル移動Ｙ＋方向／外周側で４ショット・レチクル移動Ｙ−
方向／外周側で４ショットのように８箇所設定している。本実施形態では、このようにド
ーズオフセットを８段階、各ドーズ量で８ショットの合計６４ショットでドーズ条件振り
ウェハ１０ａを作っている。なお、パターン露光に要する露光量は、パターンによって５
ｍＪ〜４０ｍＪ程度であり、ドーズ条件振りウェハを作る際の振り幅は、０．５ｍＪ〜２
．０ｍＪとすることが望ましい。
【００４１】
なお、ドーズ条件振りウェハを、複数枚にわたって作製するようにしてもよい。その場
合、各条件振りウェハのドーズ量毎のショット配置は、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。
【００４２】
ドーズ条件振りウェハ１０ａを作製すると、回折検査の場合と同様にして、ドーズ条件
振りウェハ１０ａをステージ５上に搬送する（ステップＳＴ１０２）。次に、回折検査の
場合と同様に、照明系２０が照明光をドーズ条件振りウェハ１０ａの表面に照射し、撮像
装置３５がドーズ条件振りウェハ１０ａの像を光電変換して画像信号を生成し、主制御部
５０を介して画像信号を画像処理部４０に出力する（ステップＳＴ１０３）。このとき、
ドーズ条件振りウェハ１０ａについて、露光したパターンのピッチ情報または回折条件サ
ーチ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。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、ドーズ条件振りウェハ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（ラインアンドスペースの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。
【００４３】
次に、画像処理部４０は、撮像装置３５から入力されたドーズ条件振りウェハ１０ａの
画像信号に基づいて、ドーズ条件振りウェハ１０ａの回折画像（デジタル画像）を生成す
る。また、画像処理部４０は、ドーズ条件振りウェハ１０ａの回折画像を生成すると主制
御部５０を介して回折画像を検査部４２へ送り、検査部４２は、ドーズ量および走査方向
（スキャン方向）が同じショット毎に画素単位（それぞれのショットの対応する部分の画
素同士）で信号強度（輝度）の平均化を行う（ステップＳＴ１０４）。なお、回折検査で
欠陥と判断された部分については、前述の平均化の対象から除外する。
【００４４】
このとき、検査部４２は、平均化によって得られた（互いにドーズ量の異なる）走査方
向が正方向の全てのショットについて、図７に示すショット内に設定した複数の設定領域
（小さな長方形で囲んだ領域）Ａでの信号強度の平均値（以下、便宜的に平均輝度と称す
る）をそれぞれ求める。またこのとき、検査部４２は、平均化によって得られた（互いに
ドーズ量の異なる）走査方向が逆方向の全てのショットについて、複数の設定領域Ａでの
平均輝度をそれぞれ求める。なお、ドーズ条件振りウェハ１０ａは、露光装置１０１のド
ーズ量をショット毎に変化させているため、ショットの位置からドーズ量を求めることが
でき、異なるドーズ量で露光されたそれぞれのショット内の同位置の設定領域Ａにおいて
、ドーズ量に応じて平均輝度が変化することになる。
【００４５】
そこで、検査部４２は、平均輝度を求めた設定領域Ａごとに、（互いにドーズ量の異な
る）走査方向が正方向の各ショットにおける同位置の設定領域Ａでの平均輝度と、これに
対応するドーズ量との関係を示すグラフ（以下、ドーズカーブと称する）を求める。また
、検査部４２は、平均輝度を求めた設定領域Ａごとに、（互いにドーズ量の異なる）走査
方向が逆方向の各ショットにおける同位置の設定領域Ａでの平均輝度と、これに対応する
ドーズ量との関係を示すグラフ、すなわちドーズカーブを求める（ステップＳＴ１０５）
。ここで、ドーズカーブの一例を図８に示す。なお、このステップで求めた走査方向が正
方向のショットにおけるドーズカーブを正方向基準ドーズカーブと称し、走査方向が逆方
向のショットにおけるドーズカーブを逆方向基準ドーズカーブと称する。
【００４６】
次に、検査部４２は、正方向基準ドーズカーブおよび逆方向基準ドーズカーブを関数で
近似した近似曲線を設定領域Ａごとにそれぞれ求める（ステップＳＴ１０６）。なお、近
似曲線の関数には、４次関数（４次式）を用いるのが好ましい。また、４次関数は次の（
２）式のように表される。
【００４７】
ｙ＝ａｘ4＋ｂｘ3＋ｃｘ2＋ｄｘ＋ｅ …（２）
【００４８】
ここで、ｘはドーズ量であり、ｙは信号強度（平均輝度）であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ
は係数である。最小二乗法などを用いて、ドーズカーブを近似するための最適な係数ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅを求めることにより、（２）式の近似関数が得られる。
【００４９】
次に、検査部４２は、正方向基準ドーズカーブの近似曲線において設計値に対応した輝
度（信号強度）となるドーズ量と、逆方向基準ドーズカーブの近似曲線において設計値に
対応した輝度（信号強度）となるドーズ量をそれぞれ求める（ステップＳＴ１０７）。こ
のとき、設計値に対応した輝度（信号強度）となるドーズ量を設定領域Ａごとに求める（
ステップＳＴ１０８）。このようにすれば、走査方向が正方向のショット内におけるドー
ズ量の分布と、走査方向が逆方向のショット内におけるドーズ量の分布をそれぞれ求める
ことができる。なお、ドーズカーブの近似曲線における設計値に対応した輝度（信号強度
）は、予め線幅が設計値と一致したパターンを用いて求めておく。
【００５０】
前述したように、繰り返しパターン１２の線幅とドーズ量との関係は、データマップ等
として予めテンプレート化され、記憶部４５に記憶されている。検査部４２は、記憶部４
５に記憶されたデータマップを用いて、走査方向が正方向のショット内におけるドーズ量
から、正方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅を設定領域Ａごとに求める。
また、検査部４２は、記憶部４５に記憶されたデータマップを用いて、走査方向が逆方向
のショット内におけるドーズ量から、逆方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線
幅を設定領域Ａごとに求める（ステップＳＴ１０９）。このとき、線幅が設定領域Ａごと
に求められるので、走査方向が正方向のショット内における線幅の分布と、走査方向が逆
方向のショット内における線幅の分布をそれぞれ求めることができる。
【００５１】
次に、検査部４２は、正方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅と、逆方向
で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅との差を設定領域Ａごとに求める（ステッ
プＳＴ１１０）。このとき、線幅の差が設定領域Ａごとに求められるので、走査方向の違
いによるショット内での線幅の差の分布を求めることができる。このようにして求めた走
査方向の違いによる線幅の差は、例えば、露光装置１０１に合わせたパラメータに変換さ
れ、検査部４２から信号出力部６０を介して露光装置１０１に出力されて、露光装置１０
１による露光に反映される。このとき例えば、走査方向が正方向のショット内における線
幅の分布と、走査方向が逆方向のショット内における線幅の分布のうち、線幅のバラツキ
（分散値）が小さい方に合わせるように露光装置１０１の調整が行われる。このように、
検査部４２は、ドーズ量（露光量）および線幅の差を求める演算・評価機能を有している
。
【００５２】
走査方向によって露光装置１０１のスキャン精度が異なる場合、露光装置１０１のレチ
クルステージ１２０とステージ装置１５０（図１０を参照）の同期駆動精度が低いことが
考えられ、特に、走査露光（スキャン）を開始するとき、加速度が大きくなるので、走査
方向の違いによるスキャン精度の差異が生じやすい。走査方向の違いによるスキャン精度
の差異が生じると、フォーカスは変わらないが、１ショットあたりのドーズ量に差が生じ
るため、露光装置１０１に露光された繰り返しパターン１２の線幅にも走査方向の違いに
よって差が生じることになる。
【００５３】
このように、本実施形態の表面検査装置１によれば、一方の走査方向で走査露光される
繰り返しパターン１２の線幅と、他方の走査方向で走査露光される繰り返しパターン１２
の線幅との差（すなわち、走査方向の違いによる線幅のバラツキ）を求めることにより、
露光装置１０１における走査方向の違いによって生じるスキャン精度の差異を求めること
が可能になる。また、求めた線幅の差を露光装置１０１にフィードバックすることで、ウ
ェハ全面において露光・現像されたパターンの線幅を設計値通りにすることができる。
【００５４】
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、露光時のドーズ量（すなわち、繰り返しパター
ン１２の線幅）を精度よく計測することが可能である。特に、照明光の波長は、２４８ｎ
ｍや３１３ｎｍ（ｊ線）等の深紫外域の波長が望ましい。また、複数の回折条件を用いて
露光時のドーズ量を求めるようにすれば、例えば、各回折条件について平均化することに
より、さらなる精度向上が期待できる。また、対象となる様々なパターンごとに最適な回
折条件を選択することで、感度の高い、高精度な計測が可能になる。
【００５５】
なお、検査部４２は、露光装置１０１のドーズ量をウェハごとに変化させて露光し現像
した複数のウェハの画像を利用して、ウェハ１０の表面全体に対するドーズの変動状態を
求めることもできる。前述したように、検査部４２は、ドーズ量から繰り返しパターン１
２の線幅を算出することができるので、ウェハ１０の表面全体に対するドーズの変動状態
から、ウェハ１０の表面における線幅の分布を求めることができる。そこで、ウェハ１０
の表面における線幅の分布を求める方法について、図９に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。まず、露光装置１０１のドーズ量をウェハごとに変化させて露光し現像し
た複数のウェハ（ドーズ量が１０．０ｍＪ、１１．５ｍＪ、１３．０ｍＪ、１４．５ｍＪ
、１６．０ｍＪ、１７．５ｍＪ、１９．０ｍＪ、２０．５ｍＪである８つのウェハ）の画
像を取得する（ステップＳＴ２０１）。このとき、ウェハの照明および撮像等は、回折検
査の場合と同様（最適なドーズ量と最適なフォーカス条件で露光・現像されたパターンか
ら所定の信号強度が得られる条件）にして行う。ここで、ドーズ量が異なる複数のウェハ
を計測用ウェハと称することにする。
【００５６】
次に、検査部４２は、取得したウェハの画像から、露光装置１０１のドーズ量を変化さ
せた計測用ウェハごとに、信号強度を画素単位（または少数の画素で形成される設定領域
の平均値、以下同じ）で求める（ステップＳＴ２０２）。画素単位であっても、少数の画
素で形成される設定領域であっても、便宜上設定領域Ａと称し、その信号強度（または平
均値）を平均輝度と称することにする。次に、検査部４２は、ショットの設定領域Ａごと
に、（互いにフォーカスオフセット量の異なる）各ウェハにおける同位置の設定領域Ａで
の平均輝度と、これに対応するドーズ量との関係を示すグラフ、すなわちドーズカーブ（
ドーズ条件振りウェハ１０ａで求めた基準となるドーズカーブと区別するため、以降適宜
サンプルドーズカーブと称する）を求める（ステップＳＴ２０３）。なお、サンプルドー
ズカーブを近似する際も近似曲線として４次関数を用いることが好ましい（ステップＳＴ
２０４）。このとき、露光装置１０１のドーズオフセットを計測用ウェハごとに変化させ
ているため、計測用ウェハの種類からドーズ量を求めることができ、ショット内の同位置
の設定領域Ａにおいて、ドーズ量に応じて平均輝度が変化することになる。
【００５７】
次に、検査部４２は、求めたサンプルドーズカーブを利用して、全てのショットの設定
領域Ａについて、各設定領域Ａのサンプルドーズカーブに対応するドーズのずれ量をそれ
ぞれ求める（ステップＳＴ２０５）。具体的には、図示しないメモリに記憶された、各設
定領域Ａのサンプルドーズカーブと、対応する設定領域Ａの正方向基準ドーズカーブもし
くは逆方向基準ドーズカーブとの相関が最も良くなるようにフィッティング（いわゆるパ
ターンマッチング）を行う。このとき、ドーズ量の増減方向への移動量が即ちその設定領
域Ａのドーズのずれ量となる。なお、各ショットの走査方向に応じて、正方向基準ドーズ
カーブもしくは逆方向基準ドーズカーブが選択される。
【００５８】
このようにすれば、ウェハ表面上でのドーズのずれ量の分布を求めることができるため
、ウェハの表面全体に対するドーズの変動状態を求めることが可能になる。そして、検査
部４２は、記憶部４５に記憶されたデータマップを用いて、各設定領域Ａにおけるドーズ
のずれ量から、繰り返しパターン１２の線幅を設定領域Ａごとに求める（ステップＳＴ２
０６）。このとき、線幅が設定領域Ａごとに求められるので、ウェハの表面における線幅
の分布を求めることができる。すなわち、ウェハ表面上での、走査方向が正方向のショッ
ト内における線幅の分布と、走査方向が逆方向のショット内における線幅の分布をそれぞ
れ求めることができ、検査部４２は、ウェハの表面における走査方向の違いによる線幅の
バラツキを求めることが可能である。このとき例えば、走査方向が正方向の或る１つのシ
ョットと、走査方向が逆方向の各ショットとの線幅の差をそれぞれ求めることができる。
また例えば、走査方向が正方向のショットと、これに隣接する走査方向が逆方向のショッ
トとの線幅の差をそれぞれ求めることができる。さらに、検査部４２は、走査方向の違い
による線幅のバラツキ（線幅の差）を、例えば、露光装置１０１に合わせたパラメータに
変換し、信号出力部６０を介して露光装置１０１に出力することも可能である。
【００５９】
なお、走査方向が全て正方向である計測用ウェハと、走査方向が全て逆方向である計測
用ウェハを用いて、各ウェハの表面における線幅の分布を求め、ウェハの表面全体での線
幅の差を求めるようにしてもよい。
【００６０】
また、検査部４２で求められた繰り返しパターン１２の線幅から、繰り返しパターン１
２における異常の有無を検査するようにすれば、繰り返しパターン１２の線幅を基準とす
るため検査の基準が明確となり、繰り返しパターン１２の異常の有無を精度よく検査する
ことができる。このとき例えば、検査部４２は、求めた繰り返しパターン１２の線幅が所
定の範囲内であれば正常と判定し、所定の範囲から外れた場合に異常と判定することがで
きる。
【００６１】
なお、上述の実施形態において、一方の走査方向で走査露光される繰り返しパターン１
２の線幅と、他方の走査方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅との差を求め
ているが、これに限られるものではない。例えば、一方の走査方向で走査露光されたショ
ットに対するドーズ量（露光量）と、他方の走査方向で走査露光されたショットに対する
ドーズ量との走査方向による差を求めるようにしてもよい。このようにしても、露光装置
１０１における走査方向の違いによって生じるスキャン精度の差異を求めることが可能で
ある。また、求めたドーズ量の差を露光装置１０１にフィードバックすることで、ウェハ
全面において露光・現像されたパターンの線幅を設計値通りにすることができる。なおこ
の場合、一方の走査方向で走査露光されたショットに対するドーズ量の分布と、他方の走
査方向で走査露光されたショットに対するドーズ量の分布のうち、ドーズ量のバラツキ（
分散値）が小さい方に合わせるように露光装置１０１の調整が行われる。
【００６２】
また、スキャン精度に限らず、ミックスアンドマッチのように分割露光する場合には、
それぞれの分割領域のドーズ量（露光量）を求めることができる。そのため、ドーズ量が
適正量からずれている場合に、各分割領域のドーズ量をそれぞれ調整することが可能であ
る。
【００６３】
また、上述の実施形態において、ドーズカーブの近似曲線の式として４次式を用いるの
が好ましいとしたが、グラフの形状によっては、直線近似を行うようにしてもよい。
【００６４】
また、上述の実施形態において、回折検査と同様な手法により走査方向による線幅の差
を求める技術を説明したが、ＰＥＲ検査（偏光検査）と同様な手法によっても走査方向に
よる線幅の差を求めることができる。
【００６５】
例えば、図６に示すフローチャートのステップＳＴ１０３において、照明系２０が照明
光として直線偏光Ｌをドーズ条件振りウェハ１０ａの表面に照射し、撮像装置３５がドー
ズ条件振りウェハ１０ａの反射像を光電変換して画像信号を生成し、主制御部５０を介し
て画像信号を画像処理部４０に出力すればよい。これにより、検査部４２は、ドーズ条件
振りウェハ１０ａの偏光画像を利用して、偏光によるドーズカーブを求めることができる
。検査部４２は、このドーズカーブを利用して、偏光の輝度（信号強度）が設計値に対応
する値となるドーズ量を求め、求めたドーズ量から繰り返しパターン１２の線幅を算出す
るようにすれば、回折光の場合と同様に、正方向で走査露光される繰り返しパターン１２
の線幅と、逆方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅との差を求めることがで
きる。
【００６６】
また、上述の実施形態において、検査部４２で求められた走査方向による線幅の差を、
検査部４２から信号出力部６０を介して露光装置１０１に出力して、露光装置１０１の設
定にフィードバックすることができる。そこで、前述の表面検査装置１を備えた露光シス
テムについて、図１０および図１１を参照しながら説明する。この露光システム１００は
、レジストが塗布されたウェハ１０の表面に所定のマスクパターン（繰り返しパターン）
を投影露光する露光装置１０１と、露光装置１０１による露光工程および現像装置（図示
せず）による現像工程等を経て、表面に繰り返しパターン１２が形成されたウェハ１０の
検査を行う表面検査装置１とを備えて構成される。
【００６７】
露光装置１０１は、図１０に示すように、照明系１１０と、レチクルステージ１２０と
、投影ユニット１３０と、局所液浸装置１４０と、ステージ装置１５０と、主制御装置２
００（図１１を参照）とを備えて構成される。なお、以下においては、図１０に示した矢
印Ｘ，Ｙ，Ｚの方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向として説明する。
【００６８】
照明系１１０は、詳細な図示を省略するが、光源と、オプティカルインテグレータ等を
備えた照度均一化光学系と、レチクルブラインド等を備えた照明光学系とを有し、レチク
ルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域を照明光（露光光）によ
り略均一な照度で照明するように構成されている。照明光としては、例えば、ＡｒＦエキ
シマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
【００６９】
レチクルステージ１２０上には、所定のパターン（例えば、ラインパターン）がそのパ
ターン面（図１０における下面）に形成されたレチクル（フォトマスク）Ｒが、例えば真
空吸着により固定保持されている。レチクルステージ１２０は、例えばリニアモータ等を
備えるレチクルステージ駆動装置１２１（図１１を参照）によってＸＹ平面内で移動可能
であるとともに、走査方向（ここではＹ軸方向とする）に所定の走査速度で移動可能に構
成されている。
【００７０】
レチクルステージ１２０のＸＹ平面内の位置情報（Ｚ軸回りの回転方向の回転情報を含
む）は、レチクルステージ１２０に設けられたＹ軸に直交する反射面を有する第１反射鏡
１２３およびＸ軸に直交する反射面を有する第２反射鏡（図示せず）を介して、レチクル
干渉計１２５によって検出される。レチクル干渉計１２５により検出された当該位置情報
は主制御装置２００に送られ、主制御装置２００は、その位置情報に基づいてレチクルス
テージ駆動装置１２１を介してレチクルステージ１２０の位置（および移動速度）を制御
する。
【００７１】
投影ユニット１３０は、レチクルステージ１２０の下方に配置され、鏡筒１３１と、鏡
筒１３１内に保持された投影光学系１３５とを有して構成される。投影光学系１３５は、
照明光の光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）を有し、両側
テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍または１／８倍など）
を有するように構成されている。このため、照明系１１０から射出された照明光によって
レチクルＲ上の照明領域が照明されると、投影光学系１３５の物体面とパターン面が略一
致して配置されるレチクルＲを透過した照明光により、投影光学系１３５を介してその照
明領域内のレチクルＲのパターンの縮小像が、投影光学系１３５の像面側に配置されたウ
ェハ１０上の露光領域（レチクルＲ上の照明領域に共役な領域）に形成される。そして、
レチクルステージ１２０とウェハ１０を保持するステージ装置１５０との同期駆動によっ
て、照明領域に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に移動させるとともに、露光領
域に対してウェハ１０を走査方向（Ｙ軸方向）に移動させることで、ウェハ１０上の１つ
のショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターン（マスク
パターン）が転写される。
【００７２】
露光装置１０１には、液浸方式の露光を行うために局所液浸装置１４０が設けられてい
る。局所液浸装置１４０は、図１０および図１１に示すように、液体供給装置１４１と、
液体回収装置１４２と、液体供給管１４３Ａと、液体回収管１４３Ｂと、ノズルユニット
１４５とを有して構成される。ノズルユニット１４５は、投影光学系１３５を構成する最
も像面側（ウェハ側）の光学素子、ここでは先端レンズ１３６を保持する鏡筒１３１の下
端部周囲を取り囲むように、投影ユニット１３０を保持する不図示のフレーム部材（露光
装置１０１を構成するフレーム部材）に支持されている。また、ノズルユニット１４５は
、図１０に示すように、その下端面が先端レンズ１３６の下端面と略同一面になるように
設定されている。
【００７３】
液体供給装置１４１は、詳細な図示を省略するが、液体を貯蔵するタンクと、加圧ポン
プと、温度制御装置と、液体の流量を制御するためのバルブとを有して構成され、液体供
給管１４３Ａを介してノズルユニット１４５に接続されている。液体回収装置１４２は、
詳細な図示を省略するが、回収した液体を貯蔵するタンクと、吸引ポンプと、液体の流量
を制御するためのバルブとを有して構成され、液体回収管１４３Ｂを介してノズルユニッ
ト１４５に接続されている。
【００７４】
主制御装置２００は、図１１に示すように、液体供給装置１４１の作動を制御して液体
供給管１４３Ａを介して先端レンズ１３６とウェハ１０との間に液体（例えば、純水）を
供給するとともに、液体回収装置１４２の作動を制御して液体回収管１４３Ｂを介して先
端レンズ１３６とウェハ１０との間から液体を回収する。このとき、主制御装置２００は
、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置１
４１および液体回収装置１４２の作動を制御する。したがって、先端レンズ１３６とウェ
ハ１０との間には、一定量の液体が常に入れ替わって保持され、これにより液浸領域（液
浸空間）が形成される。このように、露光装置１０１では、照明光を、液浸領域を形成す
る液体を介してウェハ１０に照射することによって、ウェハ１０に対する露光が行われる
。
【００７５】
ステージ装置１５０は、投影ユニット１３０の下方に配置されたウェハステージ１５１
と、ウェハステージ１５１を駆動するステージ駆動装置１５５（図１１を参照）とを有し
て構成される。ウェハステージ１５１は、不図示のエアスライダにより数μｍ程度のクリ
アランスを有してベース部材１０５の上方に浮上支持され、ウェハステージ１５１の上面
においてウェハ１０を真空吸着によって保持するように構成されている。そして、ウェハ
ステージ１５１は、ステージ駆動装置１５５を構成するモータにより、ベース部材１０５
の上面に沿ってＸＹ平面内で移動可能になっている。
【００７６】
ウェハステージ１５１のＸＹ平面内の位置情報はエンコーダ装置１５６（図１１を参照
）によって検出される。エンコーダ装置１５６により検出された当該位置情報は主制御装
置２００に送られ、主制御装置２００は、その位置情報に基づいてステージ駆動装置１５
５を介してウェハステージ１５１の位置（および移動速度）を制御する。
【００７７】
以上のように構成される露光装置１０１において、照明系１１０から射出された照明光
によってレチクルＲ上の照明領域が照明されると、投影光学系１３５の物体面とパターン
面が略一致して配置されるレチクルＲを透過した照明光により、投影光学系１３５を介し
てその照明領域内のレチクルＲのパターンの縮小像が、ウェハステージ１５１上に支持さ
れて投影光学系１３５の像面側に配置されたウェハ１０上の露光領域（レチクルＲ上の照
明領域に共役な領域）に形成される。そして、レチクルステージ１２０とウェハ１０を支
持するウェハステージ１５１との同期駆動によって、照明領域に対してレチクルＲを走査
方向（Ｙ軸方向）に移動させるとともに、露光領域に対してウェハ１０を走査方向（Ｙ軸
方向）に移動させることで、ウェハ１０上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そ
のショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００７８】
なおこのとき、例えば、Ｘ軸方向の端から奇数番目のショットの列において、照明領域
に対してレチクルＲを−Ｙ軸方向に移動させるとともに、露光領域に対してウェハ１０を
−Ｙ軸方向に移動させることで、端から奇数番目の列における各ショット領域に対して＋
Ｙ軸方向への走査露光が行われる。一方、Ｘ軸方向の端から偶数番目のショットの列にお
いて、照明領域に対してレチクルＲを＋Ｙ軸方向に移動させるとともに、露光領域に対し
てウェハ１０を＋Ｙ軸方向に移動させることで、端から偶数番目の列における各ショット
領域に対して−Ｙ軸方向への走査露光が行われる。すなわち、ウェハ１０に対して、一方
の走査方向もしくはこれとは逆の他方の走査方向で走査露光が行われる。
【００７９】
このようにして露光装置１０１による露光工程が実施されると、現像装置（図示せず）
による現像工程等を経て、前述の実施形態に係る表面検査装置１により、表面に繰り返し
パターン１２が形成されたウェハ１０の表面検査を行う。なお、露光工程を実施する前、
表面検査装置１は、前述のようにして、走査方向による線幅の差を求め、接続ケーブル（
図示せず）等を介して、走査方向による線幅の差のデータを露光装置１０１に出力する。
そして、露光装置１０１の主制御装置２００に設けられた補正処理部２１０は、表面検査
装置１から入力された走査方向による線幅の差に基づいて、走査方向によって線幅に差が
生じないように、露光装置１０１の各種設定パラメータを補正する。
【００８０】
これにより、本実施形態の露光システム１００によれば、前述の実施形態に係る表面検
査装置１から入力された走査方向による線幅の差に応じて、露光装置１０１の設定を補正
するため、走査方向の異なる露光ショットでパターン形状が変化することなく、露光装置
１０１の設定をより適切に行うことができる。
【符号の説明】
【００８１】
１ 表面検査装置 ５ ステージ
１０ ウェハ（１０ａ ドーズ条件振りウェハ）
２０ 照明系（照明部）
３０ 受光系（検出部） ３５ 撮像装置（検出部）
４０ 画像処理部
４２ 検査部（演算部、評価部）
１００ 露光システム １０１ 露光装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置により露光された基板の表面を検査する表面検査装置および表面検
査方法に関する。また、このような表面検査装置および露光装置を備えた露光システムに
関する。
【背景技術】
【０００２】
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、マスクパターンおよび投影レンズを介
してスリット状の光を照射しながら、レチクルステージ（すなわち、マスクパターンが形
成されたマスク基板）を相対移動させて１ショット分だけ走査（＝スキャン）することに
より、半導体ウェハに対して１ショット分の露光を行うようになっている。このようにす
れば、スリット（光）の長辺とレチクルステージの相対スキャン距離で露光ショットの大
きさが決まるため、露光ショットを大きくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０４０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような露光装置では、作業時間を短縮する等の理由により、露光ショットによって
走査方向を逆にすることがある。しかしながら、一方の走査方向とこれとは逆の他方の走
査方向とでスキャン精度が異なるために、走査方向の異なる露光ショットでパターン形状
が変化する場合があり、このような走査方向の違いによって生じるスキャン精度の差異を
求めるための方策が望まれていた。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、露光時の走査方向の違いによ
って生じるスキャン精度の差異を求めることが可能な表面検査装置、表面検査方法、およ
び露光システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、本発明に係る表面検査装置は、露光によって作製されたパ
ターンを有する基板を照明光で照明する照明部と、前記パターンで反射した照明光を検出
する検出部と、前記検出の結果から前記パターンが作製された際の露光量に関する情報を
演算する演算部と、前記露光量に関する情報のバラツキを求める評価部とを備えている。
【０００７】
また、本発明に係る露光システムは、基板の表面に所定のパターンを走査露光する露光
装置と、走査露光されて表面に前記パターンが形成された基板の表面検査を行う表面検査
装置とを備え、前記表面検査装置は、本発明に係る表面検査装置であって、前記評価部に
より求められた情報を前記露光装置へ出力し、前記露光装置は、前記表面検査装置から入
力された前記評価部により求められた情報に応じて、前記露光装置の設定を補正するよう
になっている。
【０００８】
また、本発明に係る表面検査方法は、露光によって作製されたパターンを有する基板を
照明光で照明し、前記パターンで反射した照明光を検出し、前記検出の結果から前記パタ
ーンが作製された際の露光量に関する情報を演算し、前記露光量に関する情報のバラツキ
を求めるようになっている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、露光時の走査方向の違いによって生じるスキャン精度の差異を求める
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】表面検査装置の全体構成を示す図である。
【図２】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。
【図３】半導体ウェハの表面の外観図である。
【図４】繰り返しパターンの凹凸構造を説明する斜視図である。
【図５】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。
【図６】正方向で走査露光されるパターンの線幅と逆方向で走査露光されるパターンの線幅との差を求める方法を示すフローチャートである。
【図７】ドーズ条件振りウェハの一例を示す図である。
【図８】ドーズカーブの一例を示す図である。
【図９】ウェハの表面における線幅の分布を求める方法を示すフローチャートである。
【図１０】露光システムの概要構成図である。
【図１１】露光装置の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。この回転によるウ
ェハの向きを、便宜的にウェハ方位角度と称することにする。また、ステージ５は、ウェ
ハ１０を支持する支持面を通る軸を中心に、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。
【００１２】
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の表面全面に照明光を平
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の全面からの
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と、検査部４２と、記憶部
４５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。
【００１３】
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）を有する所定の強度の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。
【００１４】
なお、表面検査装置１は、主制御部５０と、主制御部５０に接続されたハードウェア制
御部５５とをさらに備えており、主制御部５０はハードウェア制御部５５を介して光源部
２２と調光部２３を制御する。また、主制御部５０は、撮像装置３５から出力された画像
信号を受け、画像処理部４０に送る。画像処理部４０で処理された画像データは主制御部
５０により検査部４２に送られ検査が行われる。検査結果および画像データは主制御部５
０により記憶部４５に送られ記憶される。
【００１５】
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）。
【００１６】
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。
【００１７】
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）。
【００１８】
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
（デジタル画像データ）を生成し、主制御部５０を介して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。記憶部４５には、良品ウェハの画像データが
予め記憶されており、検査部４２は、主制御部５０からウェハ１０の画像データと良品ウ
ェハの画像データとを受け取り比較して、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、検査部４２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、検査部４２は、ウェハの画像を利用して
露光装置１０１による露光時のドーズ量を求めることができる（詳細は後述する）。
【００１９】
ところで、ウェハ１０は、露光装置１０１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。
【００２０】
また、露光装置１０１は、前述のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であり、
例えば、Ｘ方向の左端から奇数番目のショットの列に対して、＋Ｙ方向（図３の下方から
上方）に走査露光を行うとともに、Ｘ方向の左端から偶数番目のショットの列に対して、
−Ｙ方向（図３の上方から下方）に走査露光を行うようになっている。すなわち、露光装
置１０１により、ウェハ１０に対して、一方の走査方向もしくはこれとは逆の他方の走査
方向で走査露光が行われる。なお、露光装置１０１は、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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）。
【００２３】
Ｐ＝ｎ×λ／｛ｓｉｎ（θ１）−ｓｉｎ（θ２）｝ …（１）
【００２４】
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）を有する所定の強度の照明
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。ウェハ方位角度、照明波長、照明角度、射出角度、回折次
数などの組み合わせで決まる回折光の条件を回折条件と称する。
【００２５】
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、主制御部５０を介して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（以下、回折光に基づくウェハ１０のデジタル画像を便宜的に回折画像と
称する）を生成する。また、画像処理部４０は、ウェハ１０の回折画像を生成すると主制
御部５０を介して回折画像を検査部４２へ送り、検査部４２は、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、検査部４２による検査結果およびそのときのウェハ１０の回折画像
が図示しない画像表示装置で出力表示される。
【００２６】
次に、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。
【００２７】
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２
Ａとスペース部２Ｂとの体積比が略１：１から外れる。
【００２８】
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。
【００２９】
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１
２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。
【００３０】
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、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２
４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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）を通過させて、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。なお、受光側偏光フィルタ３２を光軸
を中心に回動可能とし、楕円偏光化した正反射光の短軸方向と受光側偏光フィルタ３２の
透過軸を合わせるように調整することで、感度を向上させることができる。この場合も調
整角度は数度であり、直交の範疇である。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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を通過させて（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。
【００３６】
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（デジタル画像データ）を生成し、主制御部５０を介して画像信号を
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（以下、偏光に基づくウェハ１０のデ
ジタル画像を便宜的に偏光画像と称する）を生成する。また、画像処理部４０は、ウェハ
１０の偏光画像を生成すると主制御部５０を介して偏光画像を検査部４２へ送り、検査部
４２は、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信号強度（
輝度値）は、最も高い信号強度（輝度値）を示すものと考えられるため、例えば、良品ウ
ェハと比較した信号強度変化（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、検査部４２によ
る検査結果およびそのときのウェハ１０の偏光画像が図示しない画像表示装置で出力表示
される。
【００３７】
なお、信号強度とは、回折効率、強度比、エネルギー比等、撮像装置３５の撮像素子で
検出される光に応じた信号強度である。また、上述した回折検査およびＰＥＲ検査に限ら
ず、ウェハ１０表面からの正反射光に基づく検査（以下、便宜的に正反射検査と称する）
を行うことも可能である。正反射検査を行う場合、画像処理部４０は、ウェハ１０表面か
らの正反射光に基づくデジタル画像（以下、便宜的に正反射画像と称する）を生成し、生
成したウェハ１０の正反射画像に基づいて、ウェハ１０の表面における欠陥（異常）の有
無を検査する。
【００３８】
また、検査部４２は、ウェハ１０の回折画像等から、露光装置１０１による露光時のド
ーズ量を求めることができる。なお、ドーズとは、パターンを形成する際のエネルギー量
である。さらに、繰り返しパターン１２の線幅とドーズ量との関係を予めテンプレート化
することにより、検査部４２は、求めたドーズ量から繰り返しパターン１２の線幅を算出
することができる。そのため、検査部４２は、ウェハ１０の回折画像等から、露光装置１
０１により一方の走査方向（以下、便宜的に正方向と称する）で走査露光される繰り返し
パターン１２の線幅と、これとは逆の他方の走査方向（以下、便宜的に逆方向と称する）
で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅との差を求めることができる。
【００３９】
正方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅と逆方向で走査露光される繰り返
しパターン１２の線幅との差を求める方法について、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、露光装置１０１のドーズ量を変化させて繰り返しパターンを形成
したウェハを作製する（ステップＳＴ１０１）。このとき、露光ショット毎にドーズ量を
ばらばらに変化させて露光し現像する。以下、このようなウェハをドーズ条件振りウェハ
１０ａ（図７を参照）と称することにする。ここで、ドーズ量をばらばらにするのは、ウ
ェハの中央側と外周側の間に発生するレジスト条件の相違などの影響を相殺する目的で行
う。
【００４０】
本実施形態のドーズ条件振りウェハ１０ａは、図７に示すように、ドーズ量を１．５ｍ
Ｊ刻みで８段階（１０．０ｍＪ、１１．５ｍＪ、１３．０ｍＪ、１４．５ｍＪ、１６．０
ｍＪ、１７．５ｍＪ、１９．０ｍＪ、２０．５ｍＪ）に振っている。なお、図７の各ショ
ットには、１．５ｍＪ刻みで振ったドーズオフセットの段階を示しており、段階が同じで
走査方向（スキャン方向）が逆方向の場合には「´」を付している。例えば、番号６で表
したショットは、同じドーズ量で行う露光を、レチクル移動Ｙ＋方向／中央側で２ショッ
ト・レチクル移動Ｙ＋方向／外周側で２ショット・レチクル移動Ｙ−方向／中央側で２シ
ョット・レチクル移動Ｙ−方向／外周側で２ショットのように８箇所設定している。また
例えば、番号１で表したショットは、同じドーズ量で行う露光を、条件振りウェハ１０ａ
の中心を対称軸として、レチクル移動Ｙ＋方向／外周側で４ショット・レチクル移動Ｙ−
方向／外周側で４ショットのように８箇所設定している。本実施形態では、このようにド
ーズオフセットを８段階、各ドーズ量で８ショットの合計６４ショットでドーズ条件振り
ウェハ１０ａを作っている。なお、パターン露光に要する露光量は、パターンによって５
ｍＪ〜４０ｍＪ程度であり、ドーズ条件振りウェハを作る際の振り幅は、０．５ｍＪ〜２
．０ｍＪとすることが望ましい。
【００４１】
なお、ドーズ条件振りウェハを、複数枚にわたって作製するようにしてもよい。その場
合、各条件振りウェハのドーズ量毎のショット配置は、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。
【００４２】
ドーズ条件振りウェハ１０ａを作製すると、回折検査の場合と同様にして、ドーズ条件
振りウェハ１０ａをステージ５上に搬送する（ステップＳＴ１０２）。次に、回折検査の
場合と同様に、照明系２０が照明光をドーズ条件振りウェハ１０ａの表面に照射し、撮像
装置３５がドーズ条件振りウェハ１０ａの像を光電変換して画像信号を生成し、主制御部
５０を介して画像信号を画像処理部４０に出力する（ステップＳＴ１０３）。このとき、
ドーズ条件振りウェハ１０ａについて、露光したパターンのピッチ情報または回折条件サ
ーチ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。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、ドーズ条件振りウェハ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（ラインアンドスペースの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。
【００４３】
次に、画像処理部４０は、撮像装置３５から入力されたドーズ条件振りウェハ１０ａの
画像信号に基づいて、ドーズ条件振りウェハ１０ａの回折画像（デジタル画像）を生成す
る。また、画像処理部４０は、ドーズ条件振りウェハ１０ａの回折画像を生成すると主制
御部５０を介して回折画像を検査部４２へ送り、検査部４２は、ドーズ量および走査方向
（スキャン方向）が同じショット毎に画素単位（それぞれのショットの対応する部分の画
素同士）で信号強度（輝度）の平均化を行う（ステップＳＴ１０４）。なお、回折検査で
欠陥と判断された部分については、前述の平均化の対象から除外する。
【００４４】
このとき、検査部４２は、平均化によって得られた（互いにドーズ量の異なる）走査方
向が正方向の全てのショットについて、図７に示すショット内に設定した複数の設定領域
（小さな長方形で囲んだ領域）Ａでの信号強度の平均値（以下、便宜的に平均輝度と称す
る）をそれぞれ求める。またこのとき、検査部４２は、平均化によって得られた（互いに
ドーズ量の異なる）走査方向が逆方向の全てのショットについて、複数の設定領域Ａでの
平均輝度をそれぞれ求める。なお、ドーズ条件振りウェハ１０ａは、露光装置１０１のド
ーズ量をショット毎に変化させているため、ショットの位置からドーズ量を求めることが
でき、異なるドーズ量で露光されたそれぞれのショット内の同位置の設定領域Ａにおいて
、ドーズ量に応じて平均輝度が変化することになる。
【００４５】
そこで、検査部４２は、平均輝度を求めた設定領域Ａごとに、（互いにドーズ量の異な
る）走査方向が正方向の各ショットにおける同位置の設定領域Ａでの平均輝度と、これに
対応するドーズ量との関係を示すグラフ（以下、ドーズカーブと称する）を求める。また
、検査部４２は、平均輝度を求めた設定領域Ａごとに、（互いにドーズ量の異なる）走査
方向が逆方向の各ショットにおける同位置の設定領域Ａでの平均輝度と、これに対応する
ドーズ量との関係を示すグラフ、すなわちドーズカーブを求める（ステップＳＴ１０５）
。ここで、ドーズカーブの一例を図８に示す。なお、このステップで求めた走査方向が正
方向のショットにおけるドーズカーブを正方向基準ドーズカーブと称し、走査方向が逆方
向のショットにおけるドーズカーブを逆方向基準ドーズカーブと称する。
【００４６】
次に、検査部４２は、正方向基準ドーズカーブおよび逆方向基準ドーズカーブを関数で
近似した近似曲線を設定領域Ａごとにそれぞれ求める（ステップＳＴ１０６）。なお、近
似曲線の関数には、４次関数（４次式）を用いるのが好ましい。また、４次関数は次の（
２）式のように表される。
【００４７】
ｙ＝ａｘ4＋ｂｘ3＋ｃｘ2＋ｄｘ＋ｅ …（２）
【００４８】
ここで、ｘはドーズ量であり、ｙは信号強度（平均輝度）であり、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ
は係数である。最小二乗法などを用いて、ドーズカーブを近似するための最適な係数ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅを求めることにより、（２）式の近似関数が得られる。
【００４９】
次に、検査部４２は、正方向基準ドーズカーブの近似曲線において設計値に対応した輝
度（信号強度）となるドーズ量と、逆方向基準ドーズカーブの近似曲線において設計値に
対応した輝度（信号強度）となるドーズ量をそれぞれ求める（ステップＳＴ１０７）。こ
のとき、設計値に対応した輝度（信号強度）となるドーズ量を設定領域Ａごとに求める（
ステップＳＴ１０８）。このようにすれば、走査方向が正方向のショット内におけるドー
ズ量の分布と、走査方向が逆方向のショット内におけるドーズ量の分布をそれぞれ求める
ことができる。なお、ドーズカーブの近似曲線における設計値に対応した輝度（信号強度
）は、予め線幅が設計値と一致したパターンを用いて求めておく。
【００５０】
前述したように、繰り返しパターン１２の線幅とドーズ量との関係は、データマップ等
として予めテンプレート化され、記憶部４５に記憶されている。検査部４２は、記憶部４
５に記憶されたデータマップを用いて、走査方向が正方向のショット内におけるドーズ量
から、正方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅を設定領域Ａごとに求める。
また、検査部４２は、記憶部４５に記憶されたデータマップを用いて、走査方向が逆方向
のショット内におけるドーズ量から、逆方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線
幅を設定領域Ａごとに求める（ステップＳＴ１０９）。このとき、線幅が設定領域Ａごと
に求められるので、走査方向が正方向のショット内における線幅の分布と、走査方向が逆
方向のショット内における線幅の分布をそれぞれ求めることができる。
【００５１】
次に、検査部４２は、正方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅と、逆方向
で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅との差を設定領域Ａごとに求める（ステッ
プＳＴ１１０）。このとき、線幅の差が設定領域Ａごとに求められるので、走査方向の違
いによるショット内での線幅の差の分布を求めることができる。このようにして求めた走
査方向の違いによる線幅の差は、例えば、露光装置１０１に合わせたパラメータに変換さ
れ、検査部４２から信号出力部６０を介して露光装置１０１に出力されて、露光装置１０
１による露光に反映される。このとき例えば、走査方向が正方向のショット内における線
幅の分布と、走査方向が逆方向のショット内における線幅の分布のうち、線幅のバラツキ
（分散値）が小さい方に合わせるように露光装置１０１の調整が行われる。このように、
検査部４２は、ドーズ量（露光量）および線幅の差を求める演算・評価機能を有している
。
【００５２】
走査方向によって露光装置１０１のスキャン精度が異なる場合、露光装置１０１のレチ
クルステージ１２０とステージ装置１５０（図１０を参照）の同期駆動精度が低いことが
考えられ、特に、走査露光（スキャン）を開始するとき、加速度が大きくなるので、走査
方向の違いによるスキャン精度の差異が生じやすい。走査方向の違いによるスキャン精度
の差異が生じると、フォーカスは変わらないが、１ショットあたりのドーズ量に差が生じ
るため、露光装置１０１に露光された繰り返しパターン１２の線幅にも走査方向の違いに
よって差が生じることになる。
【００５３】
このように、本実施形態の表面検査装置１によれば、一方の走査方向で走査露光される
繰り返しパターン１２の線幅と、他方の走査方向で走査露光される繰り返しパターン１２
の線幅との差（すなわち、走査方向の違いによる線幅のバラツキ）を求めることにより、
露光装置１０１における走査方向の違いによって生じるスキャン精度の差異を求めること
が可能になる。また、求めた線幅の差を露光装置１０１にフィードバックすることで、ウ
ェハ全面において露光・現像されたパターンの線幅を設計値通りにすることができる。
【００５４】
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、露光時のドーズ量（すなわち、繰り返しパター
ン１２の線幅）を精度よく計測することが可能である。特に、照明光の波長は、２４８ｎ
ｍや３１３ｎｍ（ｊ線）等の深紫外域の波長が望ましい。また、複数の回折条件を用いて
露光時のドーズ量を求めるようにすれば、例えば、各回折条件について平均化することに
より、さらなる精度向上が期待できる。また、対象となる様々なパターンごとに最適な回
折条件を選択することで、感度の高い、高精度な計測が可能になる。
【００５５】
なお、検査部４２は、露光装置１０１のドーズ量をウェハごとに変化させて露光し現像
した複数のウェハの画像を利用して、ウェハ１０の表面全体に対するドーズの変動状態を
求めることもできる。前述したように、検査部４２は、ドーズ量から繰り返しパターン１
２の線幅を算出することができるので、ウェハ１０の表面全体に対するドーズの変動状態
から、ウェハ１０の表面における線幅の分布を求めることができる。そこで、ウェハ１０
の表面における線幅の分布を求める方法について、図９に示すフローチャートを参照しな
がら説明する。まず、露光装置１０１のドーズ量をウェハごとに変化させて露光し現像し
た複数のウェハ（ドーズ量が１０．０ｍＪ、１１．５ｍＪ、１３．０ｍＪ、１４．５ｍＪ
、１６．０ｍＪ、１７．５ｍＪ、１９．０ｍＪ、２０．５ｍＪである８つのウェハ）の画
像を取得する（ステップＳＴ２０１）。このとき、ウェハの照明および撮像等は、回折検
査の場合と同様（最適なドーズ量と最適なフォーカス条件で露光・現像されたパターンか
ら所定の信号強度が得られる条件）にして行う。ここで、ドーズ量が異なる複数のウェハ
を計測用ウェハと称することにする。
【００５６】
次に、検査部４２は、取得したウェハの画像から、露光装置１０１のドーズ量を変化さ
せた計測用ウェハごとに、信号強度を画素単位（または少数の画素で形成される設定領域
の平均値、以下同じ）で求める（ステップＳＴ２０２）。画素単位であっても、少数の画
素で形成される設定領域であっても、便宜上設定領域Ａと称し、その信号強度（または平
均値）を平均輝度と称することにする。次に、検査部４２は、ショットの設定領域Ａごと
に、（互いにフォーカスオフセット量の異なる）各ウェハにおける同位置の設定領域Ａで
の平均輝度と、これに対応するドーズ量との関係を示すグラフ、すなわちドーズカーブ（
ドーズ条件振りウェハ１０ａで求めた基準となるドーズカーブと区別するため、以降適宜
サンプルドーズカーブと称する）を求める（ステップＳＴ２０３）。なお、サンプルドー
ズカーブを近似する際も近似曲線として４次関数を用いることが好ましい（ステップＳＴ
２０４）。このとき、露光装置１０１のドーズオフセットを計測用ウェハごとに変化させ
ているため、計測用ウェハの種類からドーズ量を求めることができ、ショット内の同位置
の設定領域Ａにおいて、ドーズ量に応じて平均輝度が変化することになる。
【００５７】
次に、検査部４２は、求めたサンプルドーズカーブを利用して、全てのショットの設定
領域Ａについて、各設定領域Ａのサンプルドーズカーブに対応するドーズのずれ量をそれ
ぞれ求める（ステップＳＴ２０５）。具体的には、図示しないメモリに記憶された、各設
定領域Ａのサンプルドーズカーブと、対応する設定領域Ａの正方向基準ドーズカーブもし
くは逆方向基準ドーズカーブとの相関が最も良くなるようにフィッティング（いわゆるパ
ターンマッチング）を行う。このとき、ドーズ量の増減方向への移動量が即ちその設定領
域Ａのドーズのずれ量となる。なお、各ショットの走査方向に応じて、正方向基準ドーズ
カーブもしくは逆方向基準ドーズカーブが選択される。
【００５８】
このようにすれば、ウェハ表面上でのドーズのずれ量の分布を求めることができるため
、ウェハの表面全体に対するドーズの変動状態を求めることが可能になる。そして、検査
部４２は、記憶部４５に記憶されたデータマップを用いて、各設定領域Ａにおけるドーズ
のずれ量から、繰り返しパターン１２の線幅を設定領域Ａごとに求める（ステップＳＴ２
０６）。このとき、線幅が設定領域Ａごとに求められるので、ウェハの表面における線幅
の分布を求めることができる。すなわち、ウェハ表面上での、走査方向が正方向のショッ
ト内における線幅の分布と、走査方向が逆方向のショット内における線幅の分布をそれぞ
れ求めることができ、検査部４２は、ウェハの表面における走査方向の違いによる線幅の
バラツキを求めることが可能である。このとき例えば、走査方向が正方向の或る１つのシ
ョットと、走査方向が逆方向の各ショットとの線幅の差をそれぞれ求めることができる。
また例えば、走査方向が正方向のショットと、これに隣接する走査方向が逆方向のショッ
トとの線幅の差をそれぞれ求めることができる。さらに、検査部４２は、走査方向の違い
による線幅のバラツキ（線幅の差）を、例えば、露光装置１０１に合わせたパラメータに
変換し、信号出力部６０を介して露光装置１０１に出力することも可能である。
【００５９】
なお、走査方向が全て正方向である計測用ウェハと、走査方向が全て逆方向である計測
用ウェハを用いて、各ウェハの表面における線幅の分布を求め、ウェハの表面全体での線
幅の差を求めるようにしてもよい。
【００６０】
また、検査部４２で求められた繰り返しパターン１２の線幅から、繰り返しパターン１
２における異常の有無を検査するようにすれば、繰り返しパターン１２の線幅を基準とす
るため検査の基準が明確となり、繰り返しパターン１２の異常の有無を精度よく検査する
ことができる。このとき例えば、検査部４２は、求めた繰り返しパターン１２の線幅が所
定の範囲内であれば正常と判定し、所定の範囲から外れた場合に異常と判定することがで
きる。
【００６１】
なお、上述の実施形態において、一方の走査方向で走査露光される繰り返しパターン１
２の線幅と、他方の走査方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅との差を求め
ているが、これに限られるものではない。例えば、一方の走査方向で走査露光されたショ
ットに対するドーズ量（露光量）と、他方の走査方向で走査露光されたショットに対する
ドーズ量との走査方向による差を求めるようにしてもよい。このようにしても、露光装置
１０１における走査方向の違いによって生じるスキャン精度の差異を求めることが可能で
ある。また、求めたドーズ量の差を露光装置１０１にフィードバックすることで、ウェハ
全面において露光・現像されたパターンの線幅を設計値通りにすることができる。なおこ
の場合、一方の走査方向で走査露光されたショットに対するドーズ量の分布と、他方の走
査方向で走査露光されたショットに対するドーズ量の分布のうち、ドーズ量のバラツキ（
分散値）が小さい方に合わせるように露光装置１０１の調整が行われる。
【００６２】
また、スキャン精度に限らず、ミックスアンドマッチのように分割露光する場合には、
それぞれの分割領域のドーズ量（露光量）を求めることができる。そのため、ドーズ量が
適正量からずれている場合に、各分割領域のドーズ量をそれぞれ調整することが可能であ
る。
【００６３】
また、上述の実施形態において、ドーズカーブの近似曲線の式として４次式を用いるの
が好ましいとしたが、グラフの形状によっては、直線近似を行うようにしてもよい。
【００６４】
また、上述の実施形態において、回折検査と同様な手法により走査方向による線幅の差
を求める技術を説明したが、ＰＥＲ検査（偏光検査）と同様な手法によっても走査方向に
よる線幅の差を求めることができる。
【００６５】
例えば、図６に示すフローチャートのステップＳＴ１０３において、照明系２０が照明
光として直線偏光Ｌをドーズ条件振りウェハ１０ａの表面に照射し、撮像装置３５がドー
ズ条件振りウェハ１０ａの反射像を光電変換して画像信号を生成し、主制御部５０を介し
て画像信号を画像処理部４０に出力すればよい。これにより、検査部４２は、ドーズ条件
振りウェハ１０ａの偏光画像を利用して、偏光によるドーズカーブを求めることができる
。検査部４２は、このドーズカーブを利用して、偏光の輝度（信号強度）が設計値に対応
する値となるドーズ量を求め、求めたドーズ量から繰り返しパターン１２の線幅を算出す
るようにすれば、回折光の場合と同様に、正方向で走査露光される繰り返しパターン１２
の線幅と、逆方向で走査露光される繰り返しパターン１２の線幅との差を求めることがで
きる。
【００６６】
また、上述の実施形態において、検査部４２で求められた走査方向による線幅の差を、
検査部４２から信号出力部６０を介して露光装置１０１に出力して、露光装置１０１の設
定にフィードバックすることができる。そこで、前述の表面検査装置１を備えた露光シス
テムについて、図１０および図１１を参照しながら説明する。この露光システム１００は
、レジストが塗布されたウェハ１０の表面に所定のマスクパターン（繰り返しパターン）
を投影露光する露光装置１０１と、露光装置１０１による露光工程および現像装置（図示
せず）による現像工程等を経て、表面に繰り返しパターン１２が形成されたウェハ１０の
検査を行う表面検査装置１とを備えて構成される。
【００６７】
露光装置１０１は、図１０に示すように、照明系１１０と、レチクルステージ１２０と
、投影ユニット１３０と、局所液浸装置１４０と、ステージ装置１５０と、主制御装置２
００（図１１を参照）とを備えて構成される。なお、以下においては、図１０に示した矢
印Ｘ，Ｙ，Ｚの方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向として説明する。
【００６８】
照明系１１０は、詳細な図示を省略するが、光源と、オプティカルインテグレータ等を
備えた照度均一化光学系と、レチクルブラインド等を備えた照明光学系とを有し、レチク
ルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域を照明光（露光光）によ
り略均一な照度で照明するように構成されている。照明光としては、例えば、ＡｒＦエキ
シマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
【００６９】
レチクルステージ１２０上には、所定のパターン（例えば、ラインパターン）がそのパ
ターン面（図１０における下面）に形成されたレチクル（フォトマスク）Ｒが、例えば真
空吸着により固定保持されている。レチクルステージ１２０は、例えばリニアモータ等を
備えるレチクルステージ駆動装置１２１（図１１を参照）によってＸＹ平面内で移動可能
であるとともに、走査方向（ここではＹ軸方向とする）に所定の走査速度で移動可能に構
成されている。
【００７０】
レチクルステージ１２０のＸＹ平面内の位置情報（Ｚ軸回りの回転方向の回転情報を含
む）は、レチクルステージ１２０に設けられたＹ軸に直交する反射面を有する第１反射鏡
１２３およびＸ軸に直交する反射面を有する第２反射鏡（図示せず）を介して、レチクル
干渉計１２５によって検出される。レチクル干渉計１２５により検出された当該位置情報
は主制御装置２００に送られ、主制御装置２００は、その位置情報に基づいてレチクルス
テージ駆動装置１２１を介してレチクルステージ１２０の位置（および移動速度）を制御
する。
【００７１】
投影ユニット１３０は、レチクルステージ１２０の下方に配置され、鏡筒１３１と、鏡
筒１３１内に保持された投影光学系１３５とを有して構成される。投影光学系１３５は、
照明光の光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）を有し、両側
テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍または１／８倍など）
を有するように構成されている。このため、照明系１１０から射出された照明光によって
レチクルＲ上の照明領域が照明されると、投影光学系１３５の物体面とパターン面が略一
致して配置されるレチクルＲを透過した照明光により、投影光学系１３５を介してその照
明領域内のレチクルＲのパターンの縮小像が、投影光学系１３５の像面側に配置されたウ
ェハ１０上の露光領域（レチクルＲ上の照明領域に共役な領域）に形成される。そして、
レチクルステージ１２０とウェハ１０を保持するステージ装置１５０との同期駆動によっ
て、照明領域に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に移動させるとともに、露光領
域に対してウェハ１０を走査方向（Ｙ軸方向）に移動させることで、ウェハ１０上の１つ
のショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターン（マスク
パターン）が転写される。
【００７２】
露光装置１０１には、液浸方式の露光を行うために局所液浸装置１４０が設けられてい
る。局所液浸装置１４０は、図１０および図１１に示すように、液体供給装置１４１と、
液体回収装置１４２と、液体供給管１４３Ａと、液体回収管１４３Ｂと、ノズルユニット
１４５とを有して構成される。ノズルユニット１４５は、投影光学系１３５を構成する最
も像面側（ウェハ側）の光学素子、ここでは先端レンズ１３６を保持する鏡筒１３１の下
端部周囲を取り囲むように、投影ユニット１３０を保持する不図示のフレーム部材（露光
装置１０１を構成するフレーム部材）に支持されている。また、ノズルユニット１４５は
、図１０に示すように、その下端面が先端レンズ１３６の下端面と略同一面になるように
設定されている。
【００７３】
液体供給装置１４１は、詳細な図示を省略するが、液体を貯蔵するタンクと、加圧ポン
プと、温度制御装置と、液体の流量を制御するためのバルブとを有して構成され、液体供
給管１４３Ａを介してノズルユニット１４５に接続されている。液体回収装置１４２は、
詳細な図示を省略するが、回収した液体を貯蔵するタンクと、吸引ポンプと、液体の流量
を制御するためのバルブとを有して構成され、液体回収管１４３Ｂを介してノズルユニッ
ト１４５に接続されている。
【００７４】
主制御装置２００は、図１１に示すように、液体供給装置１４１の作動を制御して液体
供給管１４３Ａを介して先端レンズ１３６とウェハ１０との間に液体（例えば、純水）を
供給するとともに、液体回収装置１４２の作動を制御して液体回収管１４３Ｂを介して先
端レンズ１３６とウェハ１０との間から液体を回収する。このとき、主制御装置２００は
、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置１
４１および液体回収装置１４２の作動を制御する。したがって、先端レンズ１３６とウェ
ハ１０との間には、一定量の液体が常に入れ替わって保持され、これにより液浸領域（液
浸空間）が形成される。このように、露光装置１０１では、照明光を、液浸領域を形成す
る液体を介してウェハ１０に照射することによって、ウェハ１０に対する露光が行われる
。
【００７５】
ステージ装置１５０は、投影ユニット１３０の下方に配置されたウェハステージ１５１
と、ウェハステージ１５１を駆動するステージ駆動装置１５５（図１１を参照）とを有し
て構成される。ウェハステージ１５１は、不図示のエアスライダにより数μｍ程度のクリ
アランスを有してベース部材１０５の上方に浮上支持され、ウェハステージ１５１の上面
においてウェハ１０を真空吸着によって保持するように構成されている。そして、ウェハ
ステージ１５１は、ステージ駆動装置１５５を構成するモータにより、ベース部材１０５
の上面に沿ってＸＹ平面内で移動可能になっている。
【００７６】
ウェハステージ１５１のＸＹ平面内の位置情報はエンコーダ装置１５６（図１１を参照
）によって検出される。エンコーダ装置１５６により検出された当該位置情報は主制御装
置２００に送られ、主制御装置２００は、その位置情報に基づいてステージ駆動装置１５
５を介してウェハステージ１５１の位置（および移動速度）を制御する。
【００７７】
以上のように構成される露光装置１０１において、照明系１１０から射出された照明光
によってレチクルＲ上の照明領域が照明されると、投影光学系１３５の物体面とパターン
面が略一致して配置されるレチクルＲを透過した照明光により、投影光学系１３５を介し
てその照明領域内のレチクルＲのパターンの縮小像が、ウェハステージ１５１上に支持さ
れて投影光学系１３５の像面側に配置されたウェハ１０上の露光領域（レチクルＲ上の照
明領域に共役な領域）に形成される。そして、レチクルステージ１２０とウェハ１０を支
持するウェハステージ１５１との同期駆動によって、照明領域に対してレチクルＲを走査
方向（Ｙ軸方向）に移動させるとともに、露光領域に対してウェハ１０を走査方向（Ｙ軸
方向）に移動させることで、ウェハ１０上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そ
のショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００７８】
なおこのとき、例えば、Ｘ軸方向の端から奇数番目のショットの列において、照明領域
に対してレチクルＲを−Ｙ軸方向に移動させるとともに、露光領域に対してウェハ１０を
−Ｙ軸方向に移動させることで、端から奇数番目の列における各ショット領域に対して＋
Ｙ軸方向への走査露光が行われる。一方、Ｘ軸方向の端から偶数番目のショットの列にお
いて、照明領域に対してレチクルＲを＋Ｙ軸方向に移動させるとともに、露光領域に対し
てウェハ１０を＋Ｙ軸方向に移動させることで、端から偶数番目の列における各ショット
領域に対して−Ｙ軸方向への走査露光が行われる。すなわち、ウェハ１０に対して、一方
の走査方向もしくはこれとは逆の他方の走査方向で走査露光が行われる。
【００７９】
このようにして露光装置１０１による露光工程が実施されると、現像装置（図示せず）
による現像工程等を経て、前述の実施形態に係る表面検査装置１により、表面に繰り返し
パターン１２が形成されたウェハ１０の表面検査を行う。なお、露光工程を実施する前、
表面検査装置１は、前述のようにして、走査方向による線幅の差を求め、接続ケーブル（
図示せず）等を介して、走査方向による線幅の差のデータを露光装置１０１に出力する。
そして、露光装置１０１の主制御装置２００に設けられた補正処理部２１０は、表面検査
装置１から入力された走査方向による線幅の差に基づいて、走査方向によって線幅に差が
生じないように、露光装置１０１の各種設定パラメータを補正する。
【００８０】
これにより、本実施形態の露光システム１００によれば、前述の実施形態に係る表面検
査装置１から入力された走査方向による線幅の差に応じて、露光装置１０１の設定を補正
するため、走査方向の異なる露光ショットでパターン形状が変化することなく、露光装置
１０１の設定をより適切に行うことができる。
【符号の説明】
【００８１】
１ 表面検査装置 ５ ステージ
１０ ウェハ（１０ａ ドーズ条件振りウェハ）
２０ 照明系（照明部）
３０ 受光系（検出部） ３５ 撮像装置（検出部）
４０ 画像処理部
４２ 検査部（演算部、評価部）
１００ 露光システム １０１ 露光装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光によって作製されたパターンを有する基板を照明光で照明する照明部と、
前記パターンで反射した照明光を検出する検出部と、
前記検出の結果から前記パターンが作製された際の露光量に関する情報を演算する演算
部と、
前記露光量に関する情報のバラツキを求める評価部とを備えることを特徴とする表面検
査装置。
【請求項２】
前記パターンは基板の走査中に露光して作製され、前記評価部は前記走査のバラツキを
求めることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記基板上には、該基板を一方に走査しながら露光したパターンと、該基板を前記一方
とは反対の他方に走査しながら露光したパターンが作製されており、
前記評価部は、前記一方の走査と前記他方の走査との違いを求めることを特徴とする請
求項１または２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
基板の表面に所定のパターンを走査露光する露光装置と、走査露光されて表面に前記パ
ターンが形成された基板の表面検査を行う表面検査装置とを備え、
前記表面検査装置は、請求項１から３のいずれか一項に記載の表面検査装置であって、
前記評価部により求められた情報を前記露光装置へ出力し、
前記露光装置は、前記表面検査装置から入力された前記評価部により求められた情報に
応じて、前記露光装置の設定を補正することを特徴とする露光システム。
【請求項５】
露光によって作製されたパターンを有する基板を照明光で照明し、
前記パターンで反射した照明光を検出し、
前記検出の結果から前記パターンが作製された際の露光量に関する情報を演算し、
前記露光量に関する情報のバラツキを求めることを特徴とする表面検査方法。
【請求項６】
前記パターンは基板の走査中に露光して作製されており、前記走査のバラツキを求める
ことを特徴とする請求項５に記載の表面検査方法。
【請求項７】
前記基板上には、該基板を一方に走査しながら露光したパターンと、該基板を前記一方
とは反対の他方に走査しながら露光したパターンが作製されており、
前記一方の走査と前記他方の走査との違いを求めることを特徴とする請求項５または６
に記載の表面検査方法。
【請求項１】
露光によって作製されたパターンを有する基板を照明光で照明する照明部と、
前記パターンで反射した照明光を検出する検出部と、
前記検出の結果から前記パターンが作製された際の露光量に関する情報を演算する演算
部と、
前記露光量に関する情報のバラツキを求める評価部とを備えることを特徴とする表面検
査装置。
【請求項２】
前記パターンは基板の走査中に露光して作製され、前記評価部は前記走査のバラツキを
求めることを特徴とする請求項１に記載の表面検査装置。
【請求項３】
前記基板上には、該基板を一方に走査しながら露光したパターンと、該基板を前記一方
とは反対の他方に走査しながら露光したパターンが作製されており、
前記評価部は、前記一方の走査と前記他方の走査との違いを求めることを特徴とする請
求項１または２に記載の表面検査装置。
【請求項４】
基板の表面に所定のパターンを走査露光する露光装置と、走査露光されて表面に前記パ
ターンが形成された基板の表面検査を行う表面検査装置とを備え、
前記表面検査装置は、請求項１から３のいずれか一項に記載の表面検査装置であって、
前記評価部により求められた情報を前記露光装置へ出力し、
前記露光装置は、前記表面検査装置から入力された前記評価部により求められた情報に
応じて、前記露光装置の設定を補正することを特徴とする露光システム。
【請求項５】
露光によって作製されたパターンを有する基板を照明光で照明し、
前記パターンで反射した照明光を検出し、
前記検出の結果から前記パターンが作製された際の露光量に関する情報を演算し、
前記露光量に関する情報のバラツキを求めることを特徴とする表面検査方法。
【請求項６】
前記パターンは基板の走査中に露光して作製されており、前記走査のバラツキを求める
ことを特徴とする請求項５に記載の表面検査方法。
【請求項７】
前記基板上には、該基板を一方に走査しながら露光したパターンと、該基板を前記一方
とは反対の他方に走査しながら露光したパターンが作製されており、
前記一方の走査と前記他方の走査との違いを求めることを特徴とする請求項５または６
に記載の表面検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１０８７７９（Ｐ２０１３−１０８７７９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２２９４（Ｐ２０１１−２５２２９４）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]