JP2005037138A - 位置ずれ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の視野領域内における測定点の位置座標に拘わらず、測定点の２つのマークの位置ずれ測定を再現性よく行う。
【解決手段】基板に形成された２つのマークを含む測定点の画像を取り込み（Ｓ３２）、画像内における測定点の位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）を検出し（Ｓ３３）、画像に基づいて２つのマークの位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ_２，Ｙ_２）を算出し（Ｓ３４）、位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）に応じて位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ_２，Ｙ_２）を補正する（Ｓ３５）。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に形成された複数のパターンの位置ずれ状態を測定する位置ずれ測定装置に関し、特に、基板の異なる層に形成された複数のパターンの重ね合わせ検査に好適な位置ずれ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、半導体素子や液晶表示素子の製造工程では、マスク（レチクル）に形成された回路パターンをレジスト膜に焼き付ける露光工程と、レジスト膜の露光部分または未露光部分を溶解する現像工程とを経て、レジスト膜に回路パターン（レジストパターン）が転写され、このレジストパターンをマスクとしてエッチングや蒸着などを行うことにより（加工工程）、レジスト膜の直下に隣接している所定の材料膜に回路パターンが転写される（パターン形成工程）。
【０００３】
次いで、上記所定の材料膜に形成された回路パターンの上に別の回路パターンを形成するには、同様のパターン形成工程が繰り返される。パターン形成工程を何回も繰り返し実行することにより、様々な材料膜の回路パターンが基板（半導体ウエハや液晶基板）の上に積層され、半導体素子や液晶表示素子の回路が形成される。
【０００４】
ところで、上記の製造工程では、様々な材料膜の回路パターンを精度よく重ね合わせるため、各々のパターン形成工程のうち、現像工程の後でかつ加工工程の前に、基板上のレジストパターンの重ね合わせ検査を行い、製品の歩留まり向上を図っている。これは、１つ前のパターン形成工程で形成された回路パターン（以下「下地パターン」という）に対するレジストパターンの重ね合わせ状態の検査である。
【０００５】
重ね合わせ検査においては、通常、下地パターンの基準位置を示す下地マークと、レジストパターンの基準位置を示すレジストマークとが用いられ、２つのマークの位置ずれ測定が行われる。これらの下地マーク，レジストマークは、上記のパターン形成工程で下地パターン，レジストパターンと同時に形成された凹凸構造である。なお、下地マークとレジストマークの間には、下地パターンとレジストパターンの間と同様、加工対象となる材料膜が形成されている。
【０００６】
基板上の下地マークとレジストマークを用いた重ね合わせ検査時、装置の視野領域内には、２つのマークを含む測定点が位置決めされ、この測定点の画像がＣＣＤカメラなどの撮像素子を用いて取り込まれる（例えば特許文献１を参照）。そして、取り込んだ画像に対し所定の画像処理を施すことにより、下地マークとレジストマークとの位置ずれ量が算出される（位置ずれ測定）。位置ずれ量は、下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ状態を表している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２５８７９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術では、装置の視野領域内における測定点の位置座標が変化すると位置ずれ測定の結果（つまり下地マークとレジストマークとの位置ずれ量の算出値）も変化してしまう、という低再現性の問題があった。さらに、このような問題は、測定点の２つのマークが基板の異なる層に形成されている場合に限らず、基板の同じ層に形成されている場合にも同様に起こりうる。
【０００９】
本発明の目的は、装置の視野領域内における測定点の位置座標に拘わらず、測定点の２つのマークの位置ずれ測定を再現性よく行うことができる位置ずれ測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の位置ずれ測定装置は、基板に形成された２つのマークを含む測定点の画像を取り込む画像取込手段と、前記画像内における前記測定点の位置座標を検出する位置検出手段と、前記画像に基づいて前記２つのマークの位置ずれ量を算出する算出手段と、前記位置座標に応じて前記位置ずれ量を補正する補正手段とを備えたものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の位置ずれ測定装置において、前記補正手段は、前記位置座標と前記マークの種類との組み合わせに応じて、前記位置ずれ量を補正するものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の位置ずれ測定装置において、前記位置ずれ量の補正に用いられる補正値と前記位置座標との対応関係を前記マークの予め定めた各々の種類ごとに記憶する記憶手段を備え、前記補正手段は、前記マークの種類に応じた１つの前記対応関係を選択し、該対応関係のうち前記位置検出手段が検出した前記位置座標に対応する前記補正値を選択して、前記位置ずれ量を補正するものである。
【００１２】
請求項４に記載の位置ずれ測定装置は、基板に形成された２つのマークを含む測定点の画像を取り込む画像取込手段と、前記画像内における前記測定点の位置座標を検出する位置検出手段と、前記画像に基づいて前記２つのマークの位置ずれ量を算出する算出手段と、前記位置ずれ量の補正に用いられる補正値の情報を作成する作成手段とを備え、前記画像取込手段は、前記位置座標が異なる複数の前記画像を取り込み、前記位置検出手段は、前記複数の画像の各々で前記位置座標を検出し、前記算出手段は、前記複数の画像の各々から前記位置ずれ量を算出し、前記作成手段は、前記複数の画像の各々の前記位置ずれ量に基づいて前記補正値を算出し、該補正値と前記位置座標との対応関係を前記補正値の情報として作成するものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の位置ずれ測定装置において、前記作成手段は、前記複数の画像の各々の前記位置ずれ量と視野中心の画像に対応する位置ずれ量との差に基づいて前記補正値を算出し、該補正値と前記位置座標との対応関係を前記補正値の情報として作成するものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の位置ずれ測定装置において、装置起因の測定誤差を検出する誤差検出手段を備え、前記画像取込手段は、前記測定点を１８０度回転させた状態の前記画像を反転画像として取り込み、前記位置検出手段は、前記反転画像における前記位置座標を検出し、前記算出手段は、前記反転画像から前記位置ずれ量を算出し、前記誤差検出手段は、前記差に基づいて算出された前記補正値と前記位置座標との対応関係を参照し、該対応関係のうち前記反転画像での前記位置座標に対応する前記補正値を選択して、前記反転画像での前記位置ずれ量を補正し、補正後の前記位置ずれ量と前記視野中心の画像の前記位置ずれ量とに基づいて、前記測定誤差を検出するものである。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の位置ずれ測定装置において、前記作成手段は、前記複数の画像の各々の前記差に前記測定誤差を加味することにより前記補正値を算出し、該補正値と前記位置座標と対応関係を前記補正値の情報として作成するものである。
請求項８に記載の発明は、請求項４から請求項７の何れか１項に記載の位置ずれ測定装置において、前記作成手段は、前記マークの種類ごとに、前記補正値の情報を作成するものである。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の位置ずれ測定装置において、前記マークの種類に応じた測定手順の情報と前記補正値の情報とを対応づけて記憶する記憶手段を備え、前記作成手段は、前記補正値の情報が前記記憶手段に記憶されていないときに、前記補正値の情報を作成するものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項４から請求項９の何れか１項に記載の位置ずれ測定装置において、前記補正値の情報と該情報が作成された時間の情報とを対応づけて記憶する記憶手段を備え、前記作成手段は、前記記憶手段に記憶された前記時間から予め定めた時間が経過したときに、前記補正値の情報を作成するものである。
【００１６】
請求項１１に記載の発明は、請求項４から請求項９の何れか１項に記載の位置ずれ測定装置において、前記補正値の情報と該情報が作成された装置の識別情報とを対応づけて記憶する記憶手段を備え、前記作成手段は、前記記憶手段に記憶された前記識別情報が当該装置とは異なるときに、前記補正値の情報を作成するものである。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、請求項４から請求項１１の何れか１項に記載の位置ずれ測定装置において、前記作成手段が作成した前記補正値の情報を参照し、該情報のうち前記位置検出手段が検出した前記位置座標に対応する前記補正値を選択して、前記算出手段が算出した前記位置ずれ量を補正する補正手段を備えたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
ここでは、本実施形態の位置ずれ測定装置について、図１に示す重ね合わせ測定装置１０を例に説明する。重ね合わせ測定装置１０は、半導体回路素子の製造工程でウエハ１１の重ね合わせ検査を行う装置である。なお、重ね合わせ測定装置１０の画像処理部２２および制御部２３が、本実施形態の位置ずれ測定装置に対応する。
【００１９】
重ね合わせ測定装置１０は、画像処理部２２および制御部２３の他に、ウエハ１１を支持するステージ１２と、ウエハ１１側に向けて照明光Ｌ１を射出する照明光学系（１３〜１７）と、ウエハ１１の像を形成する結像光学系（１８〜２０）と、撮像素子２１と、焦点検出部（４１〜４８）とで構成されている。
本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）について具体的に説明する前に、ウエハ１１（基板）の説明と、重ね合わせ測定装置１０の各部（１２〜２１，４１〜４８）の説明とを行う。
【００２０】
ウエハ１１には、複数の回路パターン（何れも不図示）が異なる層に形成されている。最上層の回路パターンは、レジスト膜に転写されたレジストパターンである。つまり、ウエハ１１は、１つ前のパターン形成工程で形成された下地パターンの上に別の回路パターンを形成する工程の途中（レジスト膜に対する露光・現像後で且つ材料膜に対するエッチング加工前）の状態にある。
【００２１】
また、ウエハ１１の下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ状態を検査するため、ウエハ１１の表面には、多数の重ね合わせマーク３０（図２）が形成されている。重ね合わせマーク３０の形成箇所（以下「測定点」という）は、ウエハ１１の各ショット領域の例えば四隅や中央などである。
各々の重ね合わせマーク３０は、大きさが異なる２つの矩形マーク（つまり外側マーク３１と内側マーク３２と）からなる。図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は断面図である。また、外側マーク３１，内側マーク３２は、ボックス状の凹凸構造である。重ね合わせマーク３０は、ボックス・イン・ボックスマークである。
【００２２】
さらに、外側マーク３１，内側マーク３２は、各々、下地マーク，レジストマークである。下地マーク，レジストマークは、各々、下地パターン，レジストパターンと同時に形成され、下地パターン，レジストパターンの基準位置を示す。外側マーク３１，内側マーク３２は、請求項の「２つのマーク」に対応する。
図示省略したが、レジストマーク，レジストパターンと、下地マーク，下地パターンとの間には、加工対象となる材料膜（不図示）が形成されている。この材料膜は、後述の重ね合わせ検査後、レジストマーク，レジストパターンの下地マーク，下地パターンに対する重ね合わせ状態が正確な場合に、実際に加工される。
【００２３】
重ね合わせ検査は、詳細は後述するように、重ね合わせマーク３０（外側マーク３１，内側マーク３２）の位置ずれ測定を行い、つまり、外側マーク３１の中心位置Ｃ１と内側マーク３２の中心位置Ｃ２との差（位置ずれ量Ｒ_０）を測定し、得られた位置ずれ量Ｒ_０を後述（図６（ａ））の補正テーブルＴａにより補正し、補正後の位置ずれ量Ｒが許容範囲内に含まれるか否かの判断により行われる。図２（ｃ）については後で説明する。
【００２４】
ちなみに、重ね合わせマーク３０の“大きさや段差構造（段差の形状と高さ）”は、通常、半導体回路素子の製造工程の段階ごとに異なる。本明細書では、重ね合わせマーク３０の“大きさと段差構造”を総じて「重ね合わせマーク３０の種類」という。
【００２５】
次に、重ね合わせ測定装置１０（図１）の各部（１２〜２１，４１〜４８）の説明を行う。
ステージ１２は、図示省略したが、ウエハ１１を水平状態に保って支持するホルダと、このホルダを水平方向（ＸＹ方向）に駆動するＸＹ駆動部と、ホルダを鉛直方向（Ｚ方向）に駆動するＺ駆動部とで構成されている。ＸＹ駆動部とＺ駆動部の制御は、後述の制御部２３が行う。なお、ホルダをＸＹ方向に移動させることにより、ウエハ１１の測定点（重ね合わせマーク３０の形成箇所）を装置の視野領域内に位置決めすることができる。
【００２６】
照明光学系（１３〜１７）は、光軸Ｏ１に沿って順に配置された光源１３とコンデンサレンズ１４と視野絞り１５と投影レンズ１６とハーフミラー１７とで構成されている。ハーフミラー１７は、光軸Ｏ１に対して略４５°傾けられ、結像光学系（１８〜２０）の光軸Ｏ２上にも配置されている。照明光学系（１３〜１７）の光軸Ｏ１は、結像光学系（１８〜２０）の光軸Ｏ２に垂直である。
【００２７】
結像光学系（１８〜２０）は、光軸Ｏ２に沿って順に配置された第１対物レンズ１８と第２対物レンズ１９と結像レンズ２０とで構成された光学顕微鏡部である。結像光学系（１８〜２０）の光軸Ｏ２は、Ｚ方向に平行である。なお、第１対物レンズ１８と第２対物レンズ１９との間には、照明光学系（１３〜１７）のハーフミラー１７と、後述する焦点検出部（４１〜４８）のハーフミラー４１とが配置されている。
【００２８】
上記の照明光学系（１３〜１７）および結像光学系（１８〜２０）において、光源１３から射出された光は、コンデンサレンズ１４と視野絞り１５と投影レンズ１６を介してハーフミラー１７に導かれ、そこで反射した後（照明光Ｌ１）、結像光学系（１８〜２０）の第１対物レンズ１８を通過して、ステージ１２上のウエハ１１に入射する。このとき、ウエハ１１の測定点が装置の視野領域内に位置決めされていれば、その測定点が照明光Ｌ１により略垂直に照明される。
【００２９】
そして、照明光Ｌ１が照射されたウエハ１１の測定点からは、そこでの凹凸構造（重ね合わせマーク３０）に応じて反射光Ｌ２が発生する。この反射光Ｌ２は、第１対物レンズ１８とハーフミラー１７，４１とを介して第２対物レンズ１９に導かれ（光Ｌ３）、第１対物レンズ１８と第２対物レンズ１９の作用によって一次結像される。
【００３０】
さらに、一次結像後の光は、結像レンズ２０の作用によって撮像素子２１の撮像面上に再結像される。このとき、撮像素子２１の撮像面上には、反射光Ｌ２に基づく測定点の拡大像（反射像）が形成される。測定点の拡大像には、重ね合わせマーク３０（外側マーク３１，内側マーク３２）のエッジ像が現れる。
撮像素子２１は、複数の画素が２次元配列されたエリアセンサ（例えばＣＣＤカメラなどの２次元光電変換素子）であり、撮像面上に形成された測定点の拡大像を撮像し、画像信号を画像処理部２２に出力する。画像信号は、複数のサンプル点からなり、撮像素子２１の撮像面における各画素ごとの輝度値の分布を表している。
【００３１】
画像処理部２２は、撮像素子２１からの画像信号に基づいて、ウエハ１１の測定点（重ね合わせマーク３０の形成箇所）の拡大像を画像として取り込む。詳細は後述するが、画像処理部２２は、取り込んだ画像に対して各種処理を行い、ウエハ１１の測定点の重ね合わせマーク３０（外側マーク３１，内側マーク３２）の位置ずれ測定を行う。
【００３２】
ここで、ウエハ１１の表面全体のうち画像化される範囲は、装置の視野領域に対応している。また、視野領域は、撮像素子２１の撮像面の大きさと結像光学系（１８〜２０）の倍率により規定されている。視野領域の中心（以下「視野中心」という）は、結像光学系（１８〜２０）の光軸Ｏ２と一致し、画像処理部２２に取り込まれる画像の中心とも一致する。
【００３３】
焦点検出部（４１〜４８）は、ステージ１２上のウエハ１１の表面（特に視野領域内の部分）が撮像素子２１の撮像面に対して合焦状態にあるか否かを、ナイフエッジ法により検出するものである。
この焦点検出部（４１〜４８）は、光軸Ｏ３に沿って順に配置されたハーフミラー４１とリレーレンズ４２とミラー４３とナイフエッジ４４と結像レンズ４５とシリンドリカルレンズ４６とからなるＡＦ光学系と、ＡＦセンサ４７と、信号処理部４８とで構成されている。ハーフミラー４１は、光軸Ｏ３に対して略４５°傾けられ、結像光学系（１８〜２０）の光軸Ｏ２上にも配置される。光軸Ｏ３は、光軸Ｏ２に垂直である。ナイフエッジ４４は、略瞳位置に配置されている。
【００３４】
ＡＦセンサ４７はラインセンサであり、その撮像面には複数の画素が１次元配列されている（ＡＦ用光電変換素子）。シリンドリカルレンズ４６は、ＡＦセンサ４７の撮像面における画素の配列方向（図中Ａ方向）に対して垂直な方向の屈折力を持つ。Ａ方向は、計測方向に対応する。
焦点検出部（４１〜４８）において、ハーフミラー４１で反射した光（Ｌ４）は、リレーレンズ４２とミラー４３を介してナイフエッジ４４に入射し、そこで瞳の半分が遮光された後、結像レンズ４５とシリンドリカルレンズ４６を介して、ＡＦセンサ４７の撮像面の近傍に集光される。
【００３５】
このとき、撮像面には、画素の配列方向（Ａ方向）に関してウエハ１１と略共役で、かつ、Ａ方向に垂直な方向に関して略瞳共役なＡＦ像が形成される。そして、ＡＦセンサ４７は、撮像面に形成されたＡＦ像の強度プロファイルに関する情報を検出信号として信号処理部４８に出力する。
信号処理部４８は、ＡＦセンサ４７からの検出信号に基づいて、ステージ１２上のウエハ１１の表面（特に視野領域内の部分）が合焦状態にあるか否かに応じたフォーカス信号を制御部２３に出力する。信号処理部４８では、ＡＦの原点から外れた位置（後述の位置ずれ測定に最適な位置）に合焦させる目的で、フォーカス信号を故意にオフセットさせることもある。
【００３６】
さて次に、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）について説明する。
制御部２３は、重ね合わせマーク３０（外側マーク３１，内側マーク３２）の位置ずれ測定に先立ち、予めレシピを作成して（または他の装置からコピーして）、内部のメモリ（不図示）に記憶する。レシピは、重ね合わせマーク３０の種類ごとに記憶され、重ね合わせマーク３０の種類に応じた測定手順の情報を含む。
【００３７】
レシピ内の測定手順の情報は、位置ずれ測定の対象となる重ね合わせマーク３０のウエハ１１上での形成箇所（つまり測定点）の位置座標や、測定順序の情報などである。また、重ね合わせマーク３０の種類とは、上述したように、重ね合わせマーク３０の“大きさと段差構造”である。
さらに、重ね合わせマーク３０の種類ごとのレシピには、各々、後述（図６（ａ））の補正テーブルＴａの情報を含めることも可能である。補正テーブルＴａの具体的な説明は後で行う。各々のレシピに補正テーブルＴａが含まれる場合、各々の補正テーブルＴａは、上記した測定手順の情報と対応づけて記憶されたことになる。
【００３８】
また、重ね合わせマーク３０の種類ごとのレシピには、各々、補正テーブルＴａが作成された時間の情報と、補正テーブルＴａが作成された装置の識別情報とを含めることも可能である。各々のレシピに補正テーブルＴａが含まれる場合、各々の補正テーブルＴａは、作成時間の情報と作成装置の識別情報と対応づけて記憶されたことになる。
【００３９】
そして、重ね合わせマーク３０（外側マーク３１，内側マーク３２）の位置ずれ測定のために、測定対象のウエハ１１がステージ１２に載置されると、制御部２３は、画像処理部２２と協同して、図３に示すフローチャートの処理（ステップＳ１〜Ｓ５）を行う。
まずステップＳ１において、制御部２３は、ステージ１２上のウエハ１１に形成された重ね合わせマーク３０の種類に応じて１つのレシピを参照する。そして、そのレシピ内に補正テーブルＴａが含まれる場合（ステップＳ２がＹｅｓ）、ステップＳ３の処理に進む。
【００４０】
次のステップＳ３では、レシピ内の補正テーブルＴａに対応づけられた作成時間の情報と作成装置の識別情報とを参照し、その補正テーブルＴａが本装置で予め定めた一定時間（例えば１ヶ月）以内に作成されたものである場合には（ステップＳ３がＹｅｓ）、ステップＳ４の処理に進む。このステップＳ４の処理は、レシピ内の補正テーブルＴａと測定手順の情報とを用いて行われる重ね合わせマーク３０の位置ずれ測定である。この具体的な処理手順は、図７のフローチャートに示す通りである（詳細は後述する）。
【００４１】
一方、ステップＳ１で参照したレシピ内に補正テーブルＴａが含まれない場合（Ｓ２がＮｏ）や、補正テーブルＴａが含まれていても、その作成時間が予め定めた一定時間より以前である場合（Ｓ３がＮｏ）、または作成装置が本装置とは異なる場合（Ｓ３がＮｏ）には、ステップＳ５の処理に進み、補正テーブルＴａの作成を行う。補正テーブル作成の具体的な処理手順は、図４のフローチャートに示す通りである（詳細は後述する）。
【００４２】
なお、制御部２３は、図３のステップＳ５の処理を経て、補正テーブルＴａが作成されると、その補正テーブルＴａをレシピ内の測定手順の情報と対応づけ、さらに、作成時間の情報および作成装置の識別情報と対応づけて、内部のメモリに記憶する。その後、ステップＳ４の処理に進み、レシピ内の補正テーブルＴａと測定手順の情報とを用いて、重ね合わせマーク３０の位置ずれ測定の処理（図７）を行う。
【００４３】
また、制御部２３は、ステップＳ４の位置ずれ測定の処理、または、ステップＳ５の補正テーブル作成の処理を開始するまでの間に、ウエハ１１のグローバルアライメントを行う。つまり、結像光学系（１８〜２０）の倍率を低倍に設定し、ステージ１２上でのウエハ１１の傾き誤差を検出して補正する。
【００４４】
次に、図３のステップＳ５における補正テーブルＴａの作成について説明する。その具体的な処理手順は、図４のフローチャートに示す通りである。補正テーブルＴａの作成時、装置の視野領域は、例えばＸＹ方向とも視野中心から±５μｍの範囲に固定される。
制御部２３は、ステージ１２のＸＹ駆動部を制御して、ホルダ（ウエハ１１）をＸＹ方向に移動させ、ウエハ１１内の１つの測定点（重ね合わせマーク３０の形成箇所）を装置の視野領域内に移動させる（ステップＳ１１）。
【００４５】
そして、焦点検出部（４１〜４８）からのフォーカス信号に基づいてステージ１２のＺ駆動部を制御し、ホルダ（ウエハ１１）をＺ方向に上下動させる。その結果、ウエハ１１の測定点を撮像素子２１に対して合焦させることができる（自動焦点合わせ）。
その後、制御部２３は、ステージ１２をＸＹ方向にステップ移動させ、図５に示すように、装置の視野領域４０内に位置する測定点（３０）を視野領域４０内の多数の格子点４１のうち１つに位置決めする（図４のステップＳ１２）。視野領域４０の大きさが視野中心（０，０）から例えば±５μｍの場合、格子点４１の間隔は、ＸＹ方向とも例えば１μｍである。この場合、格子点４１の全数は、８１個となる。
【００４６】
次のステップＳ１３（図４）では、画像処理部２２が、撮像素子２１からの画像信号に基づいて測定点（３０）の画像を取り込む。そして、画像処理部２２は、画像内における測定点（３０）の位置座標（Ｘ，Ｙ）を検出する（ステップＳ１４）。位置座標（Ｘ，Ｙ）は、例えば、測定点（３０）の外側マーク３１または内側マーク３２の中心位置の座標に対応する。
【００４７】
本実施形態において、画像内での位置座標（Ｘ，Ｙ）の基準（０，０）は、画像の中心である。また、画像の中心（０，０）は、装置の視野領域４０（図５）の中心（視野中心）と一致する。したがって、画像内での位置座標（Ｘ，Ｙ）は、視野領域４０内での視野中心（０，０）を基準とした位置座標（つまり像高）に対応すると考えられる。
【００４８】
さらに、画像処理部２２は、次のステップＳ１５（図４）で、測定点（３０）の画像に対して所定の画像処理を施し、重ね合わせマーク３０（外側マーク３１，内側マーク３２）の位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）を算出する（図２参照）。位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）はＸ方向の値であり、Ｙ方向の位置ずれ量も同じ手順で算出される。
上記ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理（つまり任意の１つの格子点４１に測定点（３０）を位置決めしたときの処理）は、図５に示す視野領域４０内の全ての格子点４１で処理済（ステップＳ１６がＹｅｓ）となるまで、繰り返し行われる。このとき、画像処理部２２は、測定点（３０）の位置座標（Ｘ，Ｙ）が異なる多数の画像（例えば図５の例では８１個の画像）を順に取り込み（Ｓ１３）、各々の画像で位置座標（Ｘ，Ｙ）を検出し（Ｓ１４）、各々の画像から位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）を算出する（Ｓ１５）。
【００４９】
そして、図５に示す視野領域４０内の全ての格子点４１で処理済（Ｓ１６がＹｅｓ）になると、ステップＳ１７以降の処理に進む。このとき、画像処理部２２のメモリには、各々の画像における測定点（３０）の位置座標（Ｘ，Ｙ）と位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）との対応関係が記憶されている。なお、この対応関係には、ステップＳ１４で検出した位置座標（Ｘ，Ｙ）が視野中心に相当する画像の情報（つまり位置座標（０，０）と位置ずれ量Ｒ_０（０，０）との対応）も含まれる。
【００５０】
本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）は、図４のステップＳ１６までの処理によって取得した実測データ（つまり測定点（３０）の位置座標（Ｘ，Ｙ）と位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）との対応関係）を用いてステップＳ１７以降の処理を行い、最終的に（ステップＳ２４で）、補正テーブルＴａ（図６（ａ））を作成する。
補正テーブルＴａとは、後述（図７）の位置ずれ測定の際に、重ね合わせマーク３０の位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）を、その位置座標（Ｘ，Ｙ）に応じて補正するための補正値Ｔａ（Ｘ，Ｙ）の情報である。図４のステップＳ１７以降の処理では、概略、上記の実測データから補正値Ｔａ（Ｘ，Ｙ）が算出され、補正値Ｔａ（Ｘ，Ｙ）と位置座標（Ｘ，Ｙ）との対応関係が補正テーブルＴａ（図６（ａ））として作成される。
【００５１】
さて、図４のステップＳ１７以降の処理について説明する。ステップＳ１７では、次式（１）を用い、任意の位置座標（Ｘ，Ｙ）での位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）と画像中心（０，０）での位置ずれ量Ｒ_０（０，０）との差に基づいて、一次補正値Ｔｂ（Ｘ，Ｙ）を算出する。この計算は、全ての位置座標（Ｘ，Ｙ）の各々で行う。
Ｔｂ（Ｘ，Ｙ） ＝ （−１）・（Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）−Ｒ_０（０，０）） …（１）
そして、一次補正値Ｔｂ（Ｘ，Ｙ）と位置座標（Ｘ，Ｙ）との対応関係に基づいて、一次補正テーブルＴｂ（図６（ｂ））を作成する。図６（ｂ）の数値（一次補正値Ｔｂ（Ｘ，Ｙ））の単位は“ｎｍ”である。図６（ｂ）から分かるように、画像中心（０，０）では一次補正値Ｔｂ（０，０）が０ｎｍとなる。これは、一次補正テーブルＴｂが画像中心（０，０）の位置ずれ量Ｒ_０（０，０）をターゲット（基準）としたものであることを意味する。
【００５２】
また、一次補正テーブルＴｂのうち、任意の位置座標（Ｘ，Ｙ）での一次補正値Ｔｂ（Ｘ，Ｙ）は、−３．６ｎｍ〜＋２．６ｎｍの範囲内の任意の値をとる。傾向としては、図中右側ほど一次補正値Ｔｂ（Ｘ，Ｙ）が小さく、図中左側ほど一次補正値Ｔｂ（Ｘ，Ｙ）が大きくなる。
このような一次補正値Ｔｂ（Ｘ，Ｙ）の分布の傾向は、上記の実測データ（つまり位置座標（Ｘ，Ｙ）と位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）との対応関係）における位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）の分布の傾向と対応する。上記の例では、実測データの位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）も、図中右側ほど小さく図中左側ほど大きい傾向を示す。
【００５３】
位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）が位置座標（Ｘ，Ｙ）によって異なる事態は、従来の位置ずれ測定における低再現性の問題に相当し、主に、結像光学系（１８〜２０）の収差（特にディストーション）が原因と考えられる。
本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、再現性よく位置ずれ測定を行うために、まず（ステップＳ１７で）、上記の実測データ（つまり位置座標（Ｘ，Ｙ）と位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）との対応関係）に基づいて、画像中心（０，０）の位置ずれ量Ｒ_０（０，０）をターゲットとする一次補正テーブルＴｂ（図６（ｂ））を作成した。
【００５４】
詳細は後述するが、一次補正テーブルＴｂを使うことにより、測定点（３０）の位置座標（Ｘ，Ｙ）に拘わらず、画像中心（０，０）での位置ずれ量Ｒ_０（０，０）を算出でき、再現性が向上する。例えば位置座標（４，４）での位置ずれ量Ｒ_０（４，４）＝１３．２ｎｍの場合、図６（ｂ）の一次補正値Ｔｂ（４，４）＝−３．２ｎｍを用いると、画像中心（０，０）での位置ずれ量Ｒ_０（０，０）＝１０．０ｎｍを算出できる。
【００５５】
しかし、画像中心（０，０）での位置ずれ量Ｒ_０（０，０）には、通常、装置起因の測定誤差（ＴＩＳ値）が含まれている。したがって、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、位置ずれ測定の精度を向上させるために、次のステップＳ１８〜Ｓ２３でＴＩＳ値の検出処理を行う。
まずステップＳ１８では、ウエハ１１の１８０ｄｅｇ回転により、測定点（３０）を１８０ｄｅｇ回転させる（図２（ｃ）の状態）。次に、この状態で測定点（３０）の画像を反転画像として取り込み（ステップＳ１９）、反転画像における測定点（３０）の位置座標（Ｘ_１，Ｙ_１）を検出し（ステップＳ２０）、さらに、反転画像から位置ずれ量Ｒ_１８０（Ｘ_１，Ｙ_１）を算出する（ステップＳ２１）。
【００５６】
そして次のステップＳ２２では、一次補正テーブルＴｂ（図６（ｂ））を参照し、次式（２）を用いて、位置座標（Ｘ_１，Ｙ_１）での位置ずれ量Ｒ_１８０（Ｘ_１，Ｙ_１）を補正する。つまり、一次補正テーブルＴｂ（図６（ｂ））の位置座標（Ｘ_１，Ｙ_１）に応じた一次補正値Ｔｂ（Ｘ_１，Ｙ_１）により、位置座標（Ｘ_１，Ｙ_１）での位置ずれ量Ｒ_１８０（Ｘ_１，Ｙ_１）を補正する。そして、画像中心（０，０）での位置ずれ量Ｒ_１８０（０，０）を算出する。
【００５７】
Ｒ_１８０（０，０） ＝ Ｒ_１８０（Ｘ_１，Ｙ_１）＋Ｔｂ（Ｘ_１，Ｙ_１） …（２）
また、この処理の際に用いられる一次補正値Ｔｂ（Ｘ_１，Ｙ_１）は、次式（３）〜（１１）を用いて精度良く算出することが好ましい。つまり、一次補正テーブルＴｂ（図６（ｂ））の中から、位置座標（Ｘ_１，Ｙ_１）の近傍における４点の一次補正値Ａ〜Ｄ（式（３）〜（６））を選択し、これらの４点から位置座標（Ｘ_１，Ｙ_１）までの距離Ｅ〜Ｈ（式（７）〜（１０））を計算し、一次補正値Ａ〜Ｄと距離Ｅ〜Ｈを式（１１）に代入することにより、位置座標（Ｘ_１，Ｙ_１）における一次補正値Ｔｂ（Ｘ_１，Ｙ_１）を算出する。
【００５８】
Ａ ＝ Ｔｂ（ｉｎｔ（Ｘ_１），ｉｎｔ（Ｙ_１）） …（３）
Ｂ ＝ Ｔｂ（ｉｎｔ（Ｘ_１）＋１，ｉｎｔ（Ｙ_１）） …（４）
Ｃ ＝ Ｔｂ（ｉｎｔ（Ｘ_１），ｉｎｔ（Ｙ_１）＋１） …（５）
Ｄ ＝ Ｔｂ（ｉｎｔ（Ｘ_１）＋１，ｉｎｔ（Ｙ_１）＋１） …（６）
Ｅ ＝ ｓｑｒｔ｛ （Ｘ_１−ｉｎｔ（Ｘ_１））^２ ＋ （Ｙ_１−ｉｎｔ（Ｙ_１））^２ ｝ …（７）
Ｆ ＝ ｓｑｒｔ｛ （ｉｎｔ（Ｘ_１）＋１−Ｘ_１）^２ ＋ （Ｙ_１−ｉｎｔ（Ｙ_１））^２ ｝ …（８）
Ｇ ＝ ｓｑｒｔ｛ （Ｘ_１−ｉｎｔ（Ｘ_１））^２ ＋ （ｉｎｔ（Ｙ_１）＋１−Ｙ_１）^２ ｝ …（９）
Ｈ ＝ ｓｑｒｔ｛ （ｉｎｔ（Ｘ_１）＋１−Ｘ_１）^２ ＋ （ｉｎｔ（Ｙ_１）＋１−Ｙ_１）^２ ｝ …（１０）
Ｔｂ（Ｘ_１，Ｙ_１） ＝（Ｅ・Ａ＋Ｆ・Ｂ＋Ｇ・Ｃ＋Ｈ・Ｄ）／（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）…（１１）
その後、次のステップＳ２３では、次式（１２）を用い、補正後の画像中心（０，０）での位置ずれ量Ｒ_１８０（０，０）と、１８０ｄｅｇ回転させる前の画像中心（０，０）での位置ずれ量Ｒ_０（０，０）とに基づいて、ＴＩＳ値を算出する。この算出に用いた２つの位置ずれ量（０ｄｅｇと１８０ｄｅｇ）が共に画像中心（０，０）での値であるため、ＴＩＳ値を正確に求めることができる。
【００５９】
ＴＩＳ値 ＝ （Ｒ_０（０，０）＋Ｒ_１８０（０，０））／２ …（１２）
本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）は、図４の最後のステップＳ２４で、上記の一次補正テーブルＴｂ（図６（ｂ））にＴＩＳ値を加味する。つまり、次式（１３）を用い、任意の位置座標（Ｘ，Ｙ）での一次補正値Ｔｂ（Ｘ，Ｙ）と上記のＴＩＳ値との差に基づいて、最終的な補正値Ｔａ（Ｘ，Ｙ）を算出する。この計算は、全ての位置座標（Ｘ，Ｙ）の各々で一律に行う。
【００６０】
Ｔａ（Ｘ，Ｙ） ＝ Ｔｂ（Ｘ，Ｙ）−ＴＩＳ値 …（１３）
そして、最終的な補正値Ｔａ（Ｘ，Ｙ）と位置座標（Ｘ，Ｙ）との対応関係に基づいて、最終的な補正テーブルＴａ（図６（ａ））を作成する。図６（ａ）の数値（補正値Ｔａ（Ｘ，Ｙ））の単位も“ｎｍ”である。最終的な補正テーブルＴａは、画像中心（０，０）でのＴＩＳ補正後の位置ずれ量Ｒ_０（０，０）をターゲットとしたものである。画像中心（０，０）の補正値Ｔａ（０，０）＝２．０ｎｍはＴＩＳ値に対応する。
【００６１】
なお、補正テーブルＴａのうち、任意の位置座標（Ｘ，Ｙ）での補正値Ｔａ（Ｘ，Ｙ）は、−１．６ｎｍ〜＋４．６ｎｍの範囲内の任意の値をとる。その傾向は、上記した一次補正テーブルＴｂ（図６（ｂ））と同様であり、図中右側ほど補正値Ｔａ（Ｘ，Ｙ）が小さく、図中左側ほど補正値Ｔａ（Ｘ，Ｙ）が大きくなる。
このようにして補正テーブルＴａの作成処理（図４）（図３のＳ５）が終了すると、補正テーブルＴａ（図６（ａ））は、図３のステップＳ１で参照したレシピ内の測定手順の情報と対応づけられ、さらに、作成時間の情報および作成装置の識別情報と対応づけられて、制御部２３内のメモリに記憶される。また、補正テーブルＴａの作成後、ウエハ１１は−１８０ｄｅｇ回転され、元の状態（図２（ａ））に戻される。
【００６２】
最後に、図３のステップＳ４における位置ずれ測定について説明する。その具体的な処理手順は、図７のフローチャートに示す通りである。位置ずれ測定は、レシピ内の補正テーブルＴａ（図６（ａ））と測定手順の情報とを用いて行われる。このとき、装置の視野領域４０（図５）は、補正テーブルＴａの作成時と同じ範囲に設定される。補正テーブルＴａの有効範囲は、視野領域４０と同一である。
【００６３】
制御部２３は、レシピ内の測定手順にしたがって、ウエハ１１内の測定点（重ね合わせマーク３０の形成箇所）を装置の視野領域４０内に移動させる（ステップＳ３１）。そして、自動焦点合わせを行う。次に、画像処理部２２が、測定点（３０）の画像を取り込み（ステップＳ３２）、画像内での測定点（３０）の位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）を検出し（ステップＳ３３）、画像から位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ_２，Ｙ_２）を算出する（ステップＳ３４）。
【００６４】
そして次のステップＳ３５では、補正テーブルＴａ（図６（ａ））を参照し、次式（１４）を用いて、位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）での位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ_２，Ｙ_２）を補正する。つまり、補正テーブルＴａ（図６（ａ））の位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）に応じた補正値Ｔａ（Ｘ_２，Ｙ_２）により、位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ_２，Ｙ_２）を補正する。そして、画像中心（０，０）でのＴＩＳ補正後の位置ずれ量Ｒ（０，０）を算出し、これを位置ずれ測定の最終結果とする。
【００６５】
Ｒ（０，０） ＝ Ｒ_０（Ｘ_２，Ｙ_２）＋Ｔａ（Ｘ_２，Ｙ_２） …（１４）
また、この処理の際に用いられる補正値Ｔａ（Ｘ_２，Ｙ_２）は、上記の式（３）〜（１１）を用いた場合と同様に、精度良く算出することが好ましい。つまり、補正テーブルＴａ（図６（ａ））の中から、位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）の近傍における４点の補正値Ａ〜Ｄを選択し、４点から位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）までの距離Ｅ〜Ｈを計算し、得られた補正値Ａ〜Ｄと距離Ｅ〜Ｈとを用いて、位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）における補正値Ｔａ（Ｘ_２，Ｙ_２）を算出する。
【００６６】
ステップＳ３５において１つの測定点（３０）の画像中心（０，０）でのＴＩＳ補正後の位置ずれ量Ｒ（０，０）を算出し終えると、位置ずれ測定装置（２２，２３）は、ステップＳ３６の処理に進み、レシピ内の測定手順により指定された全ての測定点（３０）について、位置ずれ測定が終わったか否かの判定を行う。ステップＳ３１〜Ｓ３５の処理は、全ての測定点（３０）で処理済となるまで繰り返される。
【００６７】
このように、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、測定点（３０）の画像内における測定点（３０）の位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）に応じて、位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）での位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ_２，Ｙ_２）を補正するため、その位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）に拘わらず、測定点（３０）の重ね合わせマーク３０の位置ずれ測定を再現性よく安定的に行うことができる。すなわち、画像内での位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）に拘わらず、常に一定の位置ずれ量Ｒ（０，０）を算出することができる。その結果、得られた位置ずれ量Ｒ（０，０）が許容範囲内に含まれるか否かの判断により、重ね合わせ検査も再現性よく安定的に行うことができる。
【００６８】
さらに、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、上記の実測データから算出した補正値Ｔａ（Ｘ，Ｙ）と位置座標（Ｘ，Ｙ）との対応関係に基づいて、補正テーブルＴａ（図６（ａ））を作成するため、この補正テーブルＴａを用いることにより、測定点（３０）の位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）に拘わらず、重ね合わせマーク３０の位置ずれ測定を再現性よく安定的に行うことが可能となる。
【００６９】
また、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、画像中心（０，０）でのＴＩＳ補正後の位置ずれ量Ｒ_０（０，０）をターゲットとした補正テーブルＴａ（図６（ａ））を作成するため、誤差成分を有効に補正でき、画像内での位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）に拘わらず、画像中心（０，０）でのＴＩＳ補正後の位置ずれ量Ｒ（０，０）を最終的に算出できる。その結果、位置ずれ測定の精度が向上する。
【００７０】
さらに、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、レシピ内の測定手順の情報と補正テーブルＴａ（図６（ａ））とを対応づけて記憶するため、重ね合わせマーク３０の種類（大きさと段差構造）ごとに補正テーブルＴａを作成することができる。
また、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、位置ずれ測定の処理（図３）を開始した時点でレシピ内に補正テーブルＴａが無くても、自動的に補正テーブルＴａを生成する（図４）ため、常に、補正テーブルｔａを用いた良好な位置ずれ測定（図７）を行うことができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、重ね合わせマーク３０の種類ごとに補正テーブルＴａ（図６（ａ））を作成し、画像内での位置座標（Ｘ_２，Ｙ_２）と重ね合わせマーク３０の種類との組み合わせに応じて、位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ_２，Ｙ_２）を補正するため、種類の異なる重ね合わせマーク３０であっても、騙されることなく正確に位置ずれ量Ｒ（０，０）を算出できる。つまり、重ね合わせマーク３０の種類に起因する測定誤差の成分を有効に補正することができる。
【００７２】
また、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、補正テーブルＴａ（図６（ａ））と、その作成時間の情報とを対応づけて記憶し、予め定めた一定時間が経過したときに補正テーブルＴａを更新するため、製造工程の状況変化にも柔軟に対応できる。
さらに、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、補正テーブルＴａと、その作成装置の識別情報とを対応づけて記憶し、他の装置で作成されたことが分かると、補正テーブルＴａを更新するため、常に、本装置の光学特性に応じた最適な補正テーブルＴａを用いて良好な位置ずれ測定を行うことができる。
【００７３】
また、本実施形態の位置ずれ測定装置（２２，２３）では、複数の測定点（３０）を視野領域４０内に同時に位置決めし、各々の位置ずれ量を算出した場合でも、補正テーブルＴａを用いて補正することにより、良好に位置ずれ測定を行える。その結果スループットが向上する。
（変形例）
なお、図４のステップＳ１１〜Ｓ１６の処理によって取得した実測データ（つまり位置座標（Ｘ，Ｙ）と位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）との対応関係）に基づいて一次補正テーブルＴｂ（図６（ｂ））を作成する際に、適宜、補間演算を行いつつ、位置ずれ量Ｒ_０（Ｘ，Ｙ）を内挿して、補正テーブルＴｂを作成してもよい。ステージ１２の実際の停止位置が目標位置と一致しない場合に有効である。
【００７４】
また、上記した実施形態では、位置ずれ測定装置（２２，２３）が作成した補正テーブルＴａを用いて補正処理を行ったが、本発明はこれに限定されない。重ね合わせマーク３０の予め定めた各々の種類ごとに、同様の補正テーブル（補正値と位置座標との対応関係）を記憶しておき（例えば装置出荷時に行う）、その中から測定対象の重ね合わせマーク３０の種類に応じた１つの補正テーブルを自動的に選択して、その補正テーブルを用いて補正処理を行ってもよい。この場合には、補正テーブルの作成に要する時間を省略でき、使い勝手が向上する。
【００７５】
さらに、重ね合わせマーク３０の段差構造とは無関係に、重ね合わせマーク３０の大きさごとに、同様の補正テーブル（補正値と位置座標との対応関係）を記憶しておき（例えば装置出荷時に行う）、その中から測定対象の重ね合わせマーク３０の大きさに応じた１つの補正テーブルを自動的に選択して、その補正テーブルを用いて補正処理を行ってもよい。この場合にも、補正テーブルの作成に要する時間を省略でき、使い勝手が向上する。
【００７６】
また、位置ずれ量の補正に用いられる補正値と位置座標との対応関係を、テーブルとして保持する場合に限らず、関数として保持する場合にも、本発明を適用できる。
さらに、測定点（３０）の２つのマークがウエハ１１の異なる層に形成されている場合（重ね合わせ測定装置１０への適用例）に限らず、ウエハ１１の同じ層に形成されている場合にも、本発明を適用できる。
【００７７】
また、上記した実施形態では、重ね合わせマーク３０を構成する外側マーク３１と内側マーク３２が共にボックス状の凹凸構造である例（エッジ対が１つ）を説明したが、例えばフレーム状の凹凸構造のようにエッジ対が２つ存在する場合にも、本発明は適用できる。ボックス状とフレーム状とバー状のうち２種類の組み合わせでも良い。
【００７８】
さらに、上記した実施形態では、重ね合わせ測定装置１０内の画像処理部２２および制御部２３により、補正テーブルの作成や位置ずれ測定などの処理を行ったが、重ね合わせ測定装置１０に接続された外部のコンピュータを用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、装置の視野領域内における測定点の位置座標に拘わらず、測定点の２つのマークの位置ずれ測定を再現性よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】重ね合わせ測定装置１０の全体構成を示す図である。
【図２】重ね合わせマーク３０の構成を説明する図である。
【図３】重ね合わせ測定装置１０における測定手順を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ５（補正テーブル作成）の具体的な処理手順を示すフローチャートである。
【図５】視野領域４０内の多数の格子点４１を説明する図である。
【図６】補正テーブルＴａと一次補正テーブルＴｂの一例を示す図である。
【図７】図３のステップＳ４（位置ずれ測定）の具体的な処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 重ね合わせ測定装置
１１ ウエハ
１２ ステージ
１３ 光源
１４ コンデンサレンズ
１５ 視野絞り
１６ 投影レンズ
１７，４１ ハーフミラー
１８ 第１対物レンズ
１９ 第２対物レンズ
２０ 結像レンズ
２１ 撮像素子
２２ 画像処理部
２３ 制御部
３０ 重ね合わせマーク
３１ 外側マーク
３２ 内側マーク
４０ 視野領域
４１ 格子点

Claims (12)

1. 基板に形成された２つのマークを含む測定点の画像を取り込む画像取込手段と、
   前記画像内における前記測定点の位置座標を検出する位置検出手段と、
   前記画像に基づいて前記２つのマークの位置ずれ量を算出する算出手段と、
   前記位置座標に応じて前記位置ずれ量を補正する補正手段とを備えた
   ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
2. 請求項１に記載の位置ずれ測定装置において、
   前記補正手段は、前記位置座標と前記マークの種類との組み合わせに応じて、前記位置ずれ量を補正する
   ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
3. 請求項２に記載の位置ずれ測定装置において、
   前記位置ずれ量の補正に用いられる補正値と前記位置座標との対応関係を前記マークの予め定めた各々の種類ごとに記憶する記憶手段を備え、
   前記補正手段は、前記マークの種類に応じた１つの前記対応関係を選択し、該対応関係のうち前記位置検出手段が検出した前記位置座標に対応する前記補正値を選択して、前記位置ずれ量を補正する
   ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
4. 基板に形成された２つのマークを含む測定点の画像を取り込む画像取込手段と、
   前記画像内における前記測定点の位置座標を検出する位置検出手段と、
   前記画像に基づいて前記２つのマークの位置ずれ量を算出する算出手段と、
   前記位置ずれ量の補正に用いられる補正値の情報を作成する作成手段とを備え、
   前記画像取込手段は、前記位置座標が異なる複数の前記画像を取り込み、
   前記位置検出手段は、前記複数の画像の各々で前記位置座標を検出し、
   前記算出手段は、前記複数の画像の各々から前記位置ずれ量を算出し、
   前記作成手段は、前記複数の画像の各々の前記位置ずれ量に基づいて前記補正値を算出し、該補正値と前記位置座標との対応関係を前記補正値の情報として作成する
   ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
5. 請求項４に記載の位置ずれ測定装置において、
   前記作成手段は、前記複数の画像の各々の前記位置ずれ量と視野中心の画像に対応する位置ずれ量との差に基づいて前記補正値を算出し、該補正値と前記位置座標との対応関係を前記補正値の情報として作成する
   ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
6. 請求項５に記載の位置ずれ測定装置において、
   装置起因の測定誤差を検出する誤差検出手段を備え、
   前記画像取込手段は、前記測定点を１８０度回転させた状態の前記画像を反転画像として取り込み、
   前記位置検出手段は、前記反転画像における前記位置座標を検出し、
   前記算出手段は、前記反転画像から前記位置ずれ量を算出し、
   前記誤差検出手段は、前記差に基づいて算出された前記補正値と前記位置座標との対応関係を参照し、該対応関係のうち前記反転画像での前記位置座標に対応する前記補正値を選択して、前記反転画像での前記位置ずれ量を補正し、補正後の前記位置ずれ量と前記視野中心の画像の前記位置ずれ量とに基づいて、前記測定誤差を検出する
   ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
7. 請求項６に記載の位置ずれ測定装置において、
   前記作成手段は、前記複数の画像の各々の前記差に前記測定誤差を加味することにより前記補正値を算出し、該補正値と前記位置座標と対応関係を前記補正値の情報として作成する
   ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
8. 請求項４から請求項７の何れか１項に記載の位置ずれ測定装置において、
   前記作成手段は、前記マークの種類ごとに、前記補正値の情報を作成する
   ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
9. 請求項８に記載の位置ずれ測定装置において、
   前記マークの種類に応じた測定手順の情報と前記補正値の情報とを対応づけて記憶する記憶手段を備え、
   前記作成手段は、前記補正値の情報が前記記憶手段に記憶されていないときに、前記補正値の情報を作成する
   ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
10. 請求項４から請求項９の何れか１項に記載の位置ずれ測定装置において、
    前記補正値の情報と該情報が作成された時間の情報とを対応づけて記憶する記憶手段を備え、
    前記作成手段は、前記記憶手段に記憶された前記時間から予め定めた時間が経過したときに、前記補正値の情報を作成する
    ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
11. 請求項４から請求項９の何れか１項に記載の位置ずれ測定装置において、
    前記補正値の情報と該情報が作成された装置の識別情報とを対応づけて記憶する記憶手段を備え、
    前記作成手段は、前記記憶手段に記憶された前記識別情報が当該装置とは異なるときに、前記補正値の情報を作成する
    ことを特徴とする位置ずれ測定装置。
12. 請求項４から請求項１１の何れか１項に記載の位置ずれ測定装置において、
    前記作成手段が作成した前記補正値の情報を参照し、該情報のうち前記位置検出手段が検出した前記位置座標に対応する前記補正値を選択して、前記算出手段が算出した前記位置ずれ量を補正する補正手段を備えた
    ことを特徴とする位置ずれ測定装置。

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