JP4604443B2 - 繋ぎ合わせ測定装置および分割露光用マスク - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や液晶表示素子の製造工程において、分割露光によって基板の異なる位置に転写された複数の分割パターン領域どうしの繋ぎ合わせ状態を測定する繋ぎ合わせ測定装置、および分割露光用マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子などの高集積化に伴うパターンの微細化に対応するため、電子ビーム(ＥＢ)縮小露光や、ＥＢ近接露光、極紫外(ＥＵＶ)露光など、様々な露光方式が提案されている。
これらの露光方式では、１つの大きなパターン領域（例えば半導体素子の１チップ）を複数の小さなパターン領域（以下「サブフィールド」という）に分割して、これらを繋ぎ合わせながら露光する技術も提案されている（例えば特許文献１参照）。この分割露光によれば、一回で露光する範囲が狭くなるので、マスク自体に歪みが存在している場合でも、マスクのパターンを精度良く基板に転写することができる。
【０００３】
分割露光によってマスクのパターンを基板に転写した場合は、分割露光後に、基板上で隣接するサブフィールドどうしの繋ぎ合わせ状態を測定し、その繋ぎ合わせ状態が正しいか否かを判定することが必要になる。
このため従来では、隣接するサブフィールドどうしの細長い重なり領域に周知の２重マーク（例えば図１２示す正方形状の２重マーク５０）を形成し、２重マークの中心位置のずれ量に基づいてサブフィールドどうしの繋ぎ合わせ状態を測定していた。ちなみに、２重マークのうち外側マークは一方のサブフィールドと共に形成され、内側マークは他方のサブフィールドと共に形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１２４１１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、隣接するサブフィールドどうしの細長い重なり領域は短手方向（図１２中のＫ方向）に関して非常に小さく(例えば５μｍ)、その重なり領域に形成される２重マークの外側マークと内側マークとが短手方向(Ｋ方向)に関して非常に接近した状態となってしまうため、サブフィールドどうしの短手方向(Ｋ方向)の繋ぎ合わせ状態を精度良く測定することはできなかった。
【０００６】
なお、繋ぎ合わせ測定の精度を優先して外側マークと内側マークとの短手方向(Ｋ方向)の距離を大きくすることは、サブフィールドどうしの重なり領域を大きく確保することに相当し、サブフィールド内の重なり領域以外（本来のパターンの転写領域）が小さくなるため、好ましくない。
本発明の目的は、隣接するサブフィールド（分割パターン領域）どうしの細長い重なり領域が短手方向に小さくても、その短手方向に関して、精度良く繋ぎ合わせ状態を測定できる繋ぎ合わせ測定装置、および分割露光用マスクを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、細長い重なり領域を介して隣接して基板に転写された第１の分割パターン領域と第２の分割パターン領域との前記重なり領域に、前記第１の分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記重なり領域の長手方向に平行な複数の第１ラインマークと、前記第２の分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記長手方向に平行な複数の第２ラインマークとを配列してなるマーク部であって、前記重なり領域の短手方向に沿って位置の異なる２列に前記第１のラインマークと前記第２のラインマークとの各々を振り分け、かつ前記第１のラインマークと前記第２のラインマークとを市松状に配列してなるマーク部に基づいて、前記第１の分割パターン領域と前記第２の分割パターン領域との繋ぎ合わせ状態を測定する繋ぎ合わせ測定装置であって、前記マーク部の画像を取り込み、前記長手方向に沿って異なる複数の位置の各々で、前記短手方向に対向する前記第１ラインマークと前記第２ラインマークとの前記短手方向の間隔を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された複数の間隔を比較することにより、前記第１の分割パターン領域と前記第２の分割パターン領域との前記短手方向の繋ぎ合わせずれ量を算出する算出手段とを備えたものである。
【００１０】
本発明の別の態様は、分割露光によって基板の異なる位置に転写される複数の分割パターン領域が２次元配列された分割露光用マスクであって、前記分割パターン領域は、所定の第１方向に沿って細長い形状を有すると共に該第１方向に垂直な第２方向に沿って対向配置された２つの外縁領域を含み、前記２つの外縁領域のうち一方には、当該分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記第１方向に平行な複数の繋ぎ合わせ測定用の第１ラインマークが設けられ、前記複数の第１ラインマークは、前記一方の外縁領域内で、前記第２方向に沿って位置の異なる２列に交互に振り分けられ且つ前記第１方向に沿って異なる位置に配列され、前記２つの外縁領域のうち他方には、当該分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記第１方向に平行な複数の繋ぎ合わせ測定用の第２ラインマークが設けられ、前記複数の第２ラインマークは、前記他方の外縁領域内で、前記第２方向に沿って位置の異なる２列に交互に振り分けられ且つ前記第１方向に沿って異なる位置に配列され、前記一方の外縁領域内での前記第２方向に関する前記２列の位置と、前記他方の外縁領域内での前記第２方向に関する前記２列の位置とは、同じであり、前記第１方向に沿って異なる複数の位置の各々で、前記第２方向に対向する前記第１ラインマークと前記第２ラインマークとは、各々の外縁領域内での前記２列のうち位置が異なる列に振り分けられているものである。
【００１１】
【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。
(第１実施形態)
第１実施形態の繋ぎ合わせ測定装置１０は、図１に示すように、ウエハ１１を支持する検査ステージ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(１３〜１５)と、ウエハ１１の像を形成する結像光学系(１６,１７)と、撮像素子１８と、画像処理部１９とで構成されている。
【００１２】
繋ぎ合わせ測定装置１０は、分割露光によってウエハ１１の異なる位置に転写された複数のサブフィールド（後述する）のうち、隣接するサブフィールドどうしの繋ぎ合わせ状態を測定する装置である。サブフィールドは、請求項の「分割パターン領域」に対応する。ウエハ１１は「基板」に対応する。
繋ぎ合わせ測定装置１０について具体的に説明する前に、図２〜図５を用い、測定対象のウエハ１１および繋ぎ合わせ測定用マーク２６の説明を行う。
【００１３】
ウエハ１１は、最上層に形成されているレジスト膜への分割露光および現像後で、かつ、レジスト膜の直下に隣接している所定の材料膜へのエッチング加工前の状態にある。ちなみに、レジスト膜の直下の材料膜は、繋ぎ合わせ測定装置１０による繋ぎ合わせ測定(後述する)の結果が良好な場合に、レジスト膜を介して実際に加工される。
【００１４】
また、ウエハ１１には、図２(ａ)に示すように、複数のチップ２３が２次元配列されている。また、１つのチップ２３は、図２(ｂ)に示すように、複数のサブフィールド２４に分割されている（例えば図では１２個）。１つのサブフィールド２４の大きさと形状は、図３(ａ)に示す通りである。
つまり、ウエハ１１の各チップ２３（図２(ｂ)）において、複数のサブフィールド２４は、重なり領域２５（斜線ハッチング部）を介して繋ぎ合わされている。なお、サブフィールド２４の大きさＸｓ,Ｙｓは例えば１００μｍ程度であり、重なり領域２５の幅Ｌｏは、サブフィールド２４の大きさＸｓ,Ｙｓと比較して非常に小さい（例えば５μｍ程度）。
【００１５】
また、隣接する２つのサブフィールド２４どうしの重なり領域２５は、図２(ｂ)に太線枠２５ａで示すように、細長い形状となっている。以下、太線枠２５ａ内の細長い重なり領域２５を単に“重なり領域２５ａ”という。
【００１６】
ここで、Ｘ方向に隣接するサブフィールド２４どうしの場合、重なり領域２５ａの長手方向はＹ方向に、短手方向はＸ方向に一致する。同様に、Ｙ方向に隣接するサブフィールド２４どうしの場合、重なり領域２５ａの長手方向はＸ方向に、短手方向はＹ方向に一致する。重なり領域２５ａの短手方向は、後述する繋ぎ合わせずれ量Δの測定方向に対応する。重なり領域２５ａは、請求項の「重なり領域」に対応する。
【００１７】
そして、隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａには、図３(ｂ)に示すように、各々、１つの繋ぎ合わせ測定用マーク２６が形成されている。Ｘ方向に細長い重なり領域２５ａの繋ぎ合わせ測定用マーク２６と、Ｙ方向に細長い重なり領域２５ａの繋ぎ合わせ測定用マーク２６とは、一方を９０度回転させると他方に一致するような構成である。
【００１８】
このため、以下、Ｙ方向に細長い重なり領域２５ａの繋ぎ合わせ測定用マーク２６を例にして、繋ぎ合わせ測定用マーク２６の構成説明を行う。ちなみに、Ｙ方向に細長い重なり領域２５ａの繋ぎ合わせ測定用マーク２６は、その重なり領域２５ａを介してＸ方向に隣接する２つのサブフィールド２４どうしのＸ方向の繋ぎ合わせ状態を測定するために形成されたマークである。
【００１９】
繋ぎ合わせ測定用マーク２６は、重なり領域２５ａの長手方向(Ｙ方向)に平行な２つのラインマーク２６Ａ,２６Ｂにより構成されている。ラインマーク２６Ａ,２６Ｂのうち一方は、隣接する２つのサブフィールド２４のうち一方と共に形成され、ラインマーク２６Ａ,２６Ｂのうち他方は、他方のサブフィールド２４と共に形成される。つまり、ラインマーク２６Ａ,２６Ｂの各々は、Ｘ方向に隣接する２つのサブフィールド２４の各々の基準位置を示している。
【００２０】
また、ラインマーク２６Ａ,２６Ｂは、ウエハ１１の最上層のレジスト膜に形成された凹凸構造である。そして、重なり領域２５ａの短手方向(Ｘ方向)に関し、ラインマーク２６Ａは、図３(ｃ)に示すように、上側のエッジＥ１Uと下側のエッジＥ１Dにより構成された１つのエッジ対を含み、ラインマーク２６Ｂは、上側のエッジＥ２Uと下側のエッジＥ２Dにより構成された１つのエッジ対を含んでいる。
【００２１】
さらに、ラインマーク２６Ａ,２６Ｂは、重なり領域２５ａの短手方向(Ｘ方向)に沿って異なる位置に配列されている。つまり、ラインマーク２６Ａのラインマーク２６Ｂ側のエッジＥ１Dとラインマーク２６Ｂのラインマーク２６Ａ側のエッジＥ２Uとが互いに重ならないように配置されている。
ただし、エッジＥ１DとエッジＥ２Uとの間隔φは、隣接する２つのサブフィールド２４どうしの繋ぎ合わせ状態がラインマーク２６Ａ,２６Ｂの配列方向（Ｘ方向）にずれた場合、その繋ぎ合わせずれ量Δに応じて変化し得る。つまり、上記の間隔φには、予め定められた設計値（後述する図５の分割露光用マスク２７における間隔φｏ）の成分と、分割露光時に発生した繋ぎ合わせずれ量Δの成分とが含まれる。
【００２２】
このように、第１実施形態では、重なり領域２５ａの長手方向(Ｙ方向)に平行な２つのラインマーク２６Ａ,２６Ｂを短手方向(Ｘ方向)に沿って異なる位置に効率良く配列したため、ラインマーク２６Ａ,２６Ｂの距離（例えば間隔φ）を充分に大きく確保することができる。
【００２３】
また、上記のウエハ１１および繋ぎ合わせ測定用マーク２６は、図４に示す露光装置３０と図５に示す分割露光用マスク２７とを用いた分割露光後、現像工程を経て作製される。
露光装置３０には、図４(ａ)に示すように、未露光のウエハ１１を支持するウエハステージ３１と、分割露光用マスク２７を支持するマスクステージ３２と、投影レンズ３３と、ステージ制御装置３４と、不図示の照明光源とが設けられている。未露光のウエハ１１には、最上層にレジスト膜が形成されている。
【００２４】
この露光装置３０は、電子ビーム(ＥＢ)やイオンビームなどの荷電粒子線または極紫外(ＥＵＶ)の光を用い、投影レンズ３３を介して、分割露光用マスク２７のパターンをウエハ１１に転写する装置である。分割露光時、ウエハステージ３１とマスクステージ３２とは、ステージ制御装置３４により同期制御される（後述する）。
【００２５】
分割露光用マスク２７には、図５(ａ)に示すように、ウエハ１１の１つのチップ２３（図２(ｂ)）を形成するために必要な複数のサブフィールド２８が２次元配列されている（例えば図では１２個）。分割露光用マスク２７に形成されたサブフィールド２８のＸＹ方向の配列ピッチをＸｐ,Ｙｐとする。この配列ピッチＸｐ,Ｙｐは、分割露光時のマスクステージ３２の移動量として利用される。
【００２６】
また、各々のサブフィールド２８の外縁領域（斜線ハッチング部）のうちＸ方向またはＹ方向に沿って細長い部分２８ａには、図５(ｂ)に示すように、繋ぎ合わせ測定用のラインマーク３５Ａ,３５Ｂ,３６Ａ,３６Ｂが各々形成されている。図５(ｂ)は、図５(ａ)の円形枠２７ａの部分を拡大した図である。以下、外縁領域（斜線ハッチング部）のうち細長い部分２８ａを単に“外縁領域２８ａ”という。外縁領域２８ａは、請求項の「外縁領域」に対応する。
【００２７】
なお、Ｘ方向に対向配置されたラインマーク３５Ａ,３５Ｂと、Ｙ方向に対向配置されたラインマーク３６Ａ,３６Ｂとは、何れか一方を９０度回転させると、同じ構成になる。このため、Ｙ方向に対向配置されたラインマーク３６Ａ,３６Ｂの説明を省略する。
図５(ｂ)を参照し、Ｘ方向に対向配置された繋ぎ合わせ測定用のラインマーク３５Ａ,３５Ｂについて具体的に説明する。以下では、ラインマーク３５Ａが形成されている外縁領域２８ａの符号を２８ａ(Ａ)、ラインマーク３５Ｂが形成されている外縁領域２８ａの符号を２８ａ(Ｂ)とする。
【００２８】
ラインマーク３５Ａ,３５Ｂは、各々、Ｘ方向に対向配置されたＹ方向に細長い外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)に形成されている。ラインマーク３５Ａは、外縁領域２８ａ(Ａ)の長手方向(Ｙ方向)に平行である。ラインマーク３５Ｂも、外縁領域２８ａ(Ｂ)の長手方向(Ｙ方向)に平行である。ラインマーク３５Ａ,３５Ｂは、サブフィールド２８の基準位置を示している。
【００２９】
また、ラインマーク３５Ａ,３５Ｂは、各々の外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)内で短手方向(Ｘ方向)に沿って異なる位置に形成されている。つまり、外縁領域２８ａ(Ａ)内での短手方向(Ｘ方向)に関するラインマーク３５Ａの位置Ｘ１と、外縁領域２８ａ(Ｂ)内での短手方向(Ｘ方向)に関するラインマーク３５Ｂの位置Ｘ２とは、予め定められたずれ量（設計値の間隔φｏ）を有する。ちなみに、ラインマーク３５Ａの位置Ｘ１は、ラインマーク３５Ｂ側のエッジの位置に対応している。ラインマーク３５Ｂの位置Ｘ２は、ラインマーク３５Ａ側のエッジの位置に対応している。
【００３０】
なお、ラインマーク３５Ａは、分割露光時、投影レンズ３３(図４(ａ))を介してウエハ１１に転写されると、上述した繋ぎ合わせ測定用マーク２６(図３(ｂ))のラインマーク２６Ａとなる。同様に、ラインマーク３５Ｂは、投影レンズ３３を介してウエハ１１に転写されると、繋ぎ合わせ測定用マーク２６(図３(ｂ))のラインマーク２６Ｂとなる。
【００３１】
そして、上記構成の露光装置３０(図４(ａ))と分割露光用マスク２７(図５)とを用いた分割露光は、次のようにして行われる。例えば、分割露光用マスク２７のＸ方向に配列された複数のサブフィールド２８を、ウエハ１１のチップ２３(図２(ｂ))内の異なるＸ位置に順次転写する場合について説明する。
▲１▼ まず、分割露光用マスク２７の複数のサブフィールド２８のうち、投影レンズ３３の光軸３３ａ（図４(ａ)）上に位置する１つのサブフィールド２８を照明し、そのパターン（２つのラインマーク３５Ａ,３５Ｂも含む）を光軸３３ａ上のウエハ１１の所定領域に転写する。
【００３２】
これにより、ウエハ１１の所定領域には、光軸３３ａ上のサブフィールド２８のパターン（２つのラインマーク３５Ａ,３５Ｂも含む）に対応する所定のパターン（２つのラインマーク２６Ａ,２６Ｂも含む）が転写され、サブフィールド２４が形成される。
▲２▼ 次に、露光装置３０のステージ制御装置３４により、ウエハステージ３１とマスクステージ３２とを、共にＸ方向へステップ移動させる。
【００３３】
ウエハステージ３１の移動量は、図２(ｂ)に示すウエハ１１側のサブフィールド２４の大きさＸｓと、確保すべき重なり領域２５ａの幅Ｌｏとの差（Ｘｓ−Ｌｏ）に等しい。マスクステージ３２の移動量は、図５(ａ)に示す分割露光用マスク２７側のサブフィールド２８の配列ピッチＸｐに等しい。
マスクステージ３２を“Ｘｐ”だけステップ移動させることにより、光軸３３ａ上には、分割露光用マスク２７の次のサブフィールド２８が位置決めされる（図４(ｂ)参照）。なお図４(ｂ)では、ステップ移動の前後に光軸３３ａ上に位置するサブフィールド２８を区別するため、移動前のものをサブフィールド２８(１)、移動後のものをサブフィールド２８(２)とした。以下、説明でも同じ符号を用いる。
【００３４】
また、ウエハステージ３１を“Ｘｓ−Ｌｏ”だけステップ移動させることにより、光軸３３ａ上には、ウエハ１１の次の転写領域２９（図４(ｂ)参照）が位置決めされる。ただし、転写領域２９は、ウエハステージ３１の移動方向(Ｘ方向)の前端部分２９ａが、上記▲１▼で形成されたサブフィールド２４の後端部分２４ａ（既にラインマーク２６Ｂが転写済の部分）と重なっている。
【００３５】
▲３▼ そして、上記▲２▼のようにウエハステージ３１およびマスクステージ３２をステップ移動させた後、分割露光用マスク２７のサブフィールド２８(２)を照明し、そのパターン（２つのラインマーク３５Ａ,３５Ｂも含む）をウエハ１１の転写領域２９に転写する。
【００３６】
これにより、ウエハ１１の転写領域２９には、サブフィールド２８(２)のパターン（２つのラインマーク３５Ａ,３５Ｂも含む）に対応する所定のパターン（２つのラインマーク２６Ａ,２６Ｂも含む）が転写され、サブフィールド２４が形成される。具体的には、転写領域２９の前端部分２９ａにラインマーク２６Ａが転写され（図４(ｃ)参照）、後端部分にラインマーク２６Ｂが転写される。
【００３７】
その結果、転写領域２９の前端部分２９ａでは、今回の転写によるラインマーク２６Ａと前回の転写によるラインマーク２６Ｂにより、図３(ｂ)に示すような繋ぎ合わせ測定用マーク２６が形成される。ただし実際に凹凸パターンとなるのは現像後である。なお、転写領域２９の前端部分２９ａは、既に説明した“重なり領域２５ａ”に対応する。
【００３８】
ちなみに、分割露光用マスク２７の２つのサブフィールド２８(１),(２)は、ウエハ１１にパターン転写されたときに重なり領域２５ａ（図２(ｂ)）を介して隣接する。また、サブフィールド２８(１)のうちウエハ１１上での重なり領域２５ａに対応する箇所にはラインマーク３５Ｂ、サブフィールド２８(２)のうち重なり領域２５ａに対応する箇所にはラインマーク３５Ａが設けられている。
【００３９】
▲４▼ 次に、上記▲２▼と同様にして、ウエハステージ３１およびマスクステージ３２をステップ移動させ、その後、上記▲３▼と同様にして、分割露光用マスク２７の次のサブフィールド２８のパターン転写を行う。
このように、露光装置３０と分割露光用マスク２７を用いた分割露光は、分割露光用マスク２７のサブフィールド２８のパターン転写（上記▲１▼,▲３▼,…）と、ウエハステージ３１およびマスクステージ３２のステップ移動（上記▲２▼,▲４▼,…）とを、交互に繰り返すことにより行われる。
【００４０】
すなわち、分割露光用マスク２７に形成された複数のサブフィールド２８は、ウエハ１１のチップ２３(図２(ｂ))内の異なるＸ位置に、細長い重なり領域２５ａを介して繋ぎ合わされながら、順に転写されていく。
そして、上記した分割露光後のウエハ１１を現像することにより、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａには、繋ぎ合わせ測定用マーク２６（図３(ｂ),(ｃ)）が凹凸パターンとして現れることになる。この状態で、ウエハ１１は、第１実施形態の繋ぎ合わせ測定装置１０（図１）の検査ステージ１２上に載置され、隣接するサブフィールド２４どうしの繋ぎ合わせ状態が測定される。
【００４１】
さて次に、繋ぎ合わせ測定装置１０（図１）の具体的な構成説明を行う。
検査ステージ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駆動部とで構成されている。検査ステージ１２のホルダの法線方向をＺ方向とする。
検査ステージ１２のホルダをＸＹ方向に移動させることにより、ウエハ１１の各チップ２３(図２)のうち、繋ぎ合わせ測定用マーク２６(図３(ｂ))の観察領域を結像光学系(１８〜２０)の視野領域内に位置決めすることができる。
【００４２】
照明光学系(１３〜１５)は、光軸Ｏ１に沿って順に配置された光源１３と照明レンズ１４とプリズム１５とで構成されている。プリズム１５は、反射透過面１５ａが光軸Ｏ１に対して略４５°傾けられ、結像光学系(１６,１７)の光軸Ｏ２上にも配置されている。照明光学系(１３〜１５)の光軸Ｏ１は、結像光学系(１６,１７)の光軸Ｏ２に垂直である。
【００４３】
結像光学系(１６,１７)は、光軸Ｏ２に沿って順に配置された対物レンズ１６と結像レンズ１７とで構成されている（光学顕微鏡部）。結像光学系(１６,１７)の光軸Ｏ２は、Ｚ方向に平行である。結像レンズ１７は、第２対物レンズとして機能する。なお、対物レンズ１６と結像レンズ１７との間には、照明光学系(１３〜１５)のプリズム１５が配置されている。
【００４４】
上記の照明光学系(１３〜１５)および結像光学系(１６,１７)において、光源１３から射出された光は、照明レンズ１４を介してプリズム１５に導かれ、その反射透過面１５ａで反射した後（照明光Ｌ１）、対物レンズ１６側に導かれる。そして、対物レンズ１６を通過した後（照明光Ｌ２）、検査ステージ１２上のウエハ１１に入射する。このとき、視野領域内に位置決めされた観察領域（繋ぎ合わせ測定用マーク２６(図３(ｂ))を含む）は、照明光Ｌ２により略垂直に照明される。
【００４５】
そして、照明光Ｌ２が照射されたウエハ１１の観察領域からは、そこでの凹凸構造（繋ぎ合わせ測定用マーク２６）に応じて反射光Ｌ３が発生する。この反射光Ｌ３は、対物レンズ１６とプリズム１５とを介して結像レンズ１７に導かれ、対物レンズ１６と結像レンズ１７の作用によって撮像素子１８の撮像面上に結像される。その結果、撮像素子１８の撮像面上には、反射光Ｌ３に基づく観察領域の拡大像（反射像）が形成される。
【００４６】
撮像素子１８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）であり、撮像面上の拡大像を撮像し、画像信号を画像処理部１９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１８の撮像面における各画素ごとの輝度値に関する分布（輝度分布）を表している。
なお、上記の照明光学系(１３〜１５)と結像光学系(１６,１７)と撮像素子１８と画像処理部１９とは、総じて請求項の「検出手段」に対応する。画像処理部１９は、請求項の「算出手段」に対応する。
【００４７】
画像処理部１９は、撮像素子１８からの画像信号に基づいて、ウエハ１１の観察領域（繋ぎ合わせ測定用マーク２６を含む）の拡大像を画像として取り込む。ここで、ウエハ１１の観察領域に含まれる繋ぎ合わせ測定用マーク２６の画像（以下「マーク画像６ａ」という）には、図６(ａ)に示すように、Ｘ方向に関して４本のエッジ像Ｆ１U,Ｆ１D,Ｆ２U,Ｆ２Dが現れる。
【００４８】
このうち、図中左方の２本のエッジ像Ｆ１U,Ｆ１Dは、図３(ｃ)に示すラインマーク２６ＡのエッジＥ１U,Ｅ１Dに対応する。図中右方の２本のエッジ像Ｆ２U,Ｆ２Dは、図３(ｃ)に示すラインマーク２６ＢのエッジＥ２U,Ｅ２Dに対応する。
そして、画像処理部１９は、マーク画像６ａ（エッジ像Ｆ１U,Ｆ１D,Ｆ２U,Ｆ２D）に基づいて、ウエハ１１のＸ方向に隣接するサブフィールド２４どうしのＸ方向の繋ぎ合わせずれ量Δを算出し、この算出結果に基づいて繋ぎ合わせ状態を測定する。
【００４９】
繋ぎ合わせずれ量Δの算出は、図７のフローチャートの手順にしたがって行われる。画像処理部１９は、ステップＳ１１において、マーク画像６ａ（図６(ａ)参照）の中に、エッジ像Ｆ１Dの一部分を含むような測定枠４１を指定し、図６(ｂ)に示すエッジ波形５１を生成する。エッジ波形５１は、ラインマーク２６Ａに関わるエッジ波形である。また同様に、エッジ像Ｆ２Uの一部分を含むような測定枠４２を指定し、エッジ波形５２（図６(ｂ)）を生成する。エッジ波形５２は、ラインマーク２６Ｂに関わるエッジ波形である。
【００５０】
なお、図６(ｂ)の横軸は、エッジ波形５１,５２のサンプル点（画素）の位置を表し、縦軸は輝度値を表している。図６(ｂ)において、エッジ波形５１,５２の輝度値が極小となるボトム付近の各々は、エッジ像Ｆ１D,Ｆ２U（図６(ａ)）に対応する。
次に、画像処理部１９は、ステップＳ１１で生成したエッジ波形５１のボトム位置Ｂ１ｘを、ラインマーク２６Ａ（図３(ｃ)）のラインマーク２６Ｂ側のエッジＥ１DのＸ位置として検出すると共に（ステップＳ１２）、エッジ波形５２のボトム位置Ｂ２ｘを、ラインマーク２６Ｂのラインマーク２６Ａ側のエッジＥ２UのＸ位置として検出する。
【００５１】
その後、画像処理部１９は、ステップＳ１２における各々の検出結果の差(＝Ｂ２ｘ−Ｂ１ｘ)を、ラインマーク２６Ａ,２６ＢのエッジＥ１DとエッジＥ２Uとの間隔φ（図３(ｃ)も参照）として算出する（ステップＳ１３）。
【００５２】
そして最後に、ステップＳ１３で算出した間隔φと予め定めた設計値（図５の分割露光用マスク２７における間隔φｏ）とを比較し、例えば間隔φから設計値の間隔φｏを減算することにより、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしのＸ方向の繋ぎ合わせずれ量Δを算出する（ステップＳ１４）。なお、比較対象である設計値の間隔φｏとは、分割露光用マスク２７上での間隔φｏではなく、ウエハ１１上に投影されたときの間隔φｏである。
【００５３】
第１実施形態の繋ぎ合わせ測定装置１０では、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａに効率良く配置された繋ぎ合わせ測定用マーク２６を利用する、つまり、重なり領域２５ａの短手方向に沿って異なる位置に配列され且つ重なり領域２５ａの長手方向に平行な２つのラインマーク２６Ａ,２６Ｂを利用するため、重なり領域２５ａが短手方向に小さくても、その短手方向に関して精度良く繋ぎ合わせ状態を測定できる。その結果、繋ぎ合わせ測定の信頼性が向上する。
【００５４】
さらに、１つの重なり領域２５ａの長手方向に沿って異なる複数の位置（図８の位置Ｙ１,Ｙ２,Ｙ３,…参照）の各々でラインマーク２６Ａ,２６Ｂの間隔φを検出し、各々の間隔φから繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出し、得られた複数の測定結果を平均化することで、繋ぎ合わせ測定の精度をさらに向上させることができる。この場合、平均化に代えて、極小値または極大値などの極値検出を行ってもよいし、異常値除去や近似補間などの処理を組み合わせてもよい。
【００５５】
このように、第１実施形態の繋ぎ合わせ測定装置１０では、繋ぎ合わせ測定の精度を高く維持しつつ、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａを小さくできるため、サブフィールド２４内の重なり領域２５ａ以外（本来のパターンの転写領域）を大きく確保することができ、良好な分割露光が可能となる。
【００５６】
また、ラインマーク２６Ａ,２６ＢがＸ方向に沿って配列された繋ぎ合わせ測定用マーク２６（図３(ｃ)）を利用して、画像処理部１９で算出した繋ぎ合わせずれ量Δは、露光装置３０と分割露光用マスク２７を用いた分割露光時、ウエハステージ３１およびマスクステージ３２をＸ方向にステップ移動させたときの移動誤差が主な原因と考えられる。
【００５７】
このため、画像処理部１９で算出したＸ方向の正確な繋ぎ合わせずれ量Δ（繋ぎ合わせ測定装置１０の測定結果）を露光装置３０のステージ制御装置３４にフィードバックして、次回の分割露光時、繋ぎ合わせずれ量Δに基づいてマスクステージ３２のＹ方向の移動量(Ｘｐ)を微調整することにより、高精度なＸ方向のステップ移動が実現する。
【００５８】
同様に、ラインマーク２６Ａ,２６ＢがＹ方向に沿って配列された繋ぎ合わせ測定用マーク２６を利用し、画像処理部１９で算出したＹ方向の正確な繋ぎ合わせずれ量Δを露光装置３０のステージ制御装置３４にフィードバックして、次回の分割露光時、繋ぎ合わせずれ量Δに基づいてマスクステージ３２のＹ方向の移動量(Ｙｐ)を微調整することにより、高精度なＹ方向のステップ移動が実現する。
【００５９】
（第１実施形態の変形例）
なお、１つの重なり領域２５ａに１つの繋ぎ合わせ測定用マーク２６を設けたが、その数は２つ以上でも構わない。
また、ラインマーク２６ＡのエッジＥ１Dとラインマーク２６ＢのエッジＥ２Uとの間隔φを求め（図３(ｃ)）、間隔φから繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出する処理例を説明したが、本発明はこれに限定されない。ラインマーク２６Ａ,２６Ｂの中心位置の差に基づいて間隔を求め、この間隔から繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出しても良い。
【００６０】
（第２実施形態）
第２実施形態では、図９に示す分割露光用マスク３７と露光装置３０(図４)とを用いた分割露光によって作製されたウエハ１１を測定対象とし、このウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの繋ぎ合わせ状態を測定する場合について説明する。
【００６１】
分割露光用マスク３７には、図９(ａ)に示す各々のサブフィールド２８の細長い外縁領域２８ａに、図９(ｂ)に示す繋ぎ合わせ測定用のマーク群(３８Ａ),(３８Ｂ),(３９Ａ),(３９Ｂ)が各々形成されている。図９(ｂ)は、図９(ａ)の円形枠３７ａの部分を拡大した図である。なお、Ｙ方向に対向配置されたマーク群(３９Ａ),(３９Ｂ)は、９０度回転でＸ方向に対向配置されたマーク群(３８Ａ),(３８Ｂ)と一致するため、その説明を省略する。
【００６２】
マーク群(３８Ａ),(３８Ｂ)は、各々、６つのラインマーク３８Ａ,３８Ｂからなる。ここで、ラインマーク３８Ａが形成されている外縁領域２８ａの符号を２８ａ(Ａ)、ラインマーク３８Ｂが形成されている外縁領域２８ａの符号を２８ａ(Ｂ)として説明を続ける。ラインマーク３８Ａ,３８Ｂは、サブフィールド２８の基準位置を示している。
【００６３】
６つのラインマーク３８Ａは、何れも外縁領域２８ａ(Ａ)の長手方向(Ｙ方向)に平行である。そして、外縁領域２８ａ(Ａ)内で、その短手方向(Ｘ方向)に沿って位置の異なる２列（位置Ｘ１の列および位置Ｘ２の列）に交互に振り分けられ、且つ長手方向(Ｙ方向)に沿って異なる位置Ｙ１〜Ｙ６に配列されている。
同様に、６つのラインマーク３８Ｂは、何れも外縁領域２８ａ(Ｂ)の長手方向(Ｙ方向)に平行である。そして、外縁領域２８ａ(Ｂ)内で、その短手方向(Ｘ方向)に沿って位置の異なる２列（位置Ｘ１の列および位置Ｘ２の列）に交互に振り分けられ、且つ長手方向(Ｙ方向)に沿って異なる位置Ｙ１〜Ｙ６に配列されている。
【００６４】
ちなみに、外縁領域２８ａ(Ａ)内で６つのラインマーク３８Ａが振り分けられる２列の位置Ｘ１,Ｘ２と、外縁領域２８ａ(Ｂ)内でラインマーク３８Ｂが振り分けられる２列の位置Ｘ１,Ｘ２とは、同じである。また、各々の外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)において、位置Ｘ１,Ｘ２は、予め定められたずれ量（設計値の間隔φｏ）を有する。
【００６５】
なお、各々の外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)において、位置Ｘ１に振り分けられた３つのラインマーク３８Ａ,３８Ｂは、位置Ｘ２側のエッジの位置が、位置Ｘ１に対応する。同様に、位置Ｘ２に振り分けられた３つのラインマーク３８Ａ,３８Ｂは、位置Ｘ１側のエッジの位置が、位置Ｘ２に対応する。
さらに、外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)の長手方向(Ｙ方向)に沿って異なる６つの位置Ｙ１〜Ｙ６の各々で、短手方向(Ｘ方向)に対向するラインマーク３８Ａ,３８Ｂどうしは、各々の外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)内での２列（位置Ｘ１の列および位置Ｘ２の列）のうち、位置が異なる列に振り分けられている。
【００６６】
具体的には、３つの位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５の各々で、ラインマーク３８Ａは位置Ｘ１の列、ラインマーク３８Ｂは位置Ｘ２の列に振り分けられている。また、３つの位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６の各々で、ラインマーク３８Ａは位置Ｘ２の列、ラインマーク３８Ｂは位置Ｘ１の列に振り分けられている。６つのラインマーク３８Ａと６つのラインマーク３８Ｂは、半位相分だけずれた状態（換言すれば逆位相の状態）となっている。
【００６７】
以下の説明では、６つのラインマーク３８Ａや６つのラインマーク３８Ｂの配列状態、つまり、短手方向(Ｘ方向)に沿って位置の異なる２列（位置Ｘ１,Ｘ２）に交互に振り分けられ、且つ長手方向(Ｙ方向)に沿って異なる位置Ｙ１〜Ｙ６に配列されている状態を「チドリ状」という。
【００６８】
このように構成された分割露光用マスク３７(図９)と露光装置３０(図４)とを用いた分割露光後のウエハ１１を現像することにより、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａには、各々、図１０に示すような繋ぎ合わせ測定用マーク４６が凹凸パターンとして現れることになる。
なお、分割露光用マスク３７の６つのラインマーク３８Ａは、分割露光によりウエハ１１に転写されると、繋ぎ合わせ測定用マーク４６の６つのラインマーク４３Ａとなる。また、分割露光用マスク３７の６つのラインマーク３８Ｂは、ウエハ１１に転写されると、繋ぎ合わせ測定用マーク４６の６つのラインマーク４３Ｂとなる。
【００６９】
６つのラインマーク４３Ａ,４３Ｂは、全て重なり領域２５ａの長手方向(Ｙ方向)に平行である。ラインマーク４３Ａ,４３Ｂは、Ｘ方向に隣接する２つのサブフィールド２４の各々の基準位置を示している。
既に説明したように、分割露光用マスク３７上で６つのラインマーク３８Ａ,３８Ｂはチドリ状に配列されているため、ウエハ１１への転写により形成された繋ぎ合わせ測定用マーク４６のうち、６つのラインマーク４３Ａと６つのラインマーク４３Ｂとは、各々、チドリ状の配列となる。
【００７０】
つまり、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａに形成された繋ぎ合わせ測定用マーク４６は、チドリ状に配列された６つのラインマーク４３Ａおよび６つのラインマーク４３Ｂにより構成され、合計１２個のラインマーク４３Ａ,４３Ｂが、重なり領域２５ａの短手方向(Ｘ方向)に沿って位置の異なる２列（位置Ｘ１の列および位置Ｘ２の列）に振り分けられて市松状に配列されたことになる。
【００７１】
具体的には、重なり領域２５ａの長手方向(Ｙ方向)に沿って異なる位置Ｙ１〜Ｙ６のうち、３つの位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５の各々で、ラインマーク４３Ａが位置Ｘ１の列、ラインマーク４３Ｂが位置Ｘ２の列に振り分けられ、３つの位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６の各々で、ラインマーク４３Ａが位置Ｘ２の列、ラインマーク４３Ｂが位置Ｘ１の列に振り分けられている。
【００７２】
このため、隣接するサブフィールド２４どうしの繋ぎ合わせ状態が重なり領域２５ａの短手方向(Ｘ方向)にずれた場合、位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５におけるラインマーク４３Ａのラインマーク４３Ｂ側のエッジＥ１とラインマーク４３Ｂのラインマーク４３Ａ側のエッジＥ２との間隔φ１（図１０(ｂ)）と、位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６におけるラインマーク４３ＡのエッジＥ１とラインマーク４３ＢのエッジＥ２との間隔φ２とは、逆の極性で、繋ぎ合わせずれ量Δに応じて変化する。
【００７３】
図１０(ｂ)には、位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５におけるエッジＥ１,Ｅ２の間隔φ１が繋ぎ合わせずれ量Δの分だけ縮小し、位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６におけるエッジＥ１,Ｅ２の間隔φ２が繋ぎ合わせずれ量Δの分だけ拡大した状態を例示した。なお、間隔φ１,φ２の各々には、予め定められた設計値（図９の分割露光用マスク３７における間隔φｏ）の成分と、分割露光時に発生した繋ぎ合わせずれ量Δの成分とが含まれる。
【００７４】
このように、位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５における間隔φ１と位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６における間隔φ２とは、何れも、隣接するサブフィールド２４どうしの繋ぎ合わせずれ量Δに応じて変化することになるが、間隔φ１と間隔φ２との和は常に一定値、つまり設計値の間隔φｏ(図９参照)の２倍と等しくなるように保たれる（φｏ×２＝φ１＋φ２）。ただし、設計値の間隔φｏとは、分割露光用マスク３７上での間隔φｏではなく、ウエハ１１上に投影されたときの間隔φｏである。
【００７５】
したがって、第２実施形態における繋ぎ合わせずれ量Δの算出は、第１実施形態のような設計値の間隔φｏとの比較（図７のステップＳ１４参照）ではなく、位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５における間隔φ１と位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６における間隔φ２との比較により行われる（後述する）。
第２実施形態では、重なり領域２５ａの長手方向(Ｙ方向)に平行なラインマーク４３Ａ,４３Ｂを短手方向(Ｘ方向)に沿って位置の異なる２列に振り分けて市松状に効率良く配列したため、ラインマーク４３Ａ,４３Ｂの距離（例えば間隔φ１,φ２）を充分に大きく確保することができる。
【００７６】
次に、図１１のフローチャートを用い、第２実施形態における繋ぎ合わせずれ量Δの算出手順について説明する。第２実施形態でも、繋ぎ合わせずれ量Δの算出は画像処理部１９（図１）が実行する。
このとき、視野領域内には、繋ぎ合わせ測定用マーク４６を構成する６組のラインマーク４３Ａ,４３Ｂのうち、少なくとも隣り合う２組を含む観察領域が位置決めされ、その観察領域の画像が取り込まれる。１組のラインマーク４３Ａ,４３Ｂとは、短手方向(Ｘ方向)に対向する２つのラインマーク４３Ａ,４３Ｂに対応する。
【００７７】
そして画像処理部１９は、観察領域の画像の中に現れたエッジ像に基づいて、各組のラインマーク４３Ａ,４３Ｂに関わるエッジ波形を各々生成する（ステップＳ２１）。次に、得られたエッジ波形のボトム位置に基づいて、各組のラインマーク４３Ａ,４３ＢのエッジＥ１,Ｅ２（図１０(ｂ)）のＸ位置を検出する（ステップＳ２２）。
【００７８】
その後、画像処理部１９は、ステップＳ２２における検出結果を用いて、ラインマーク４３Ａ,４３Ｂ（例えば位置Ｙ１）のエッジＥ１,Ｅ２の間隔φ１を算出し（ステップＳ２３）、ラインマーク４３Ａ,４３Ｂ（例えば位置Ｙ２）のエッジＥ１,Ｅ２の間隔φ２を算出する（ステップＳ２４）。
そして最後に、画像処理部１９は、ステップＳ２３,Ｓ２４で算出した間隔φ１,φ２を比較し、間隔φ１,φ２の減算値を１/２倍することにより、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの短手方向(Ｘ方向)の繋ぎ合わせずれ量Δを算出する（ステップＳ２５）。
【００７９】
第２実施形態では、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａに効率良く配置された繋ぎ合わせ測定用マーク４６を利用する、つまり、重なり領域２５ａの短手方向に沿って位置の異なる２列に振り分けて市松状に配列され且つ重なり領域２５ａの長手方向に平行な複数のラインマーク４３Ａ,４３Ｂを利用するため、重なり領域２５ａが短手方向に小さくても、その短手方向に関して精度良く繋ぎ合わせ状態を測定できる。その結果、繋ぎ合わせ測定の信頼性が向上する。
【００８０】
さらに、１つの重なり領域２５ａの長手方向に沿って異なる３つ以上の位置（図１０の位置Ｙ１,Ｙ２,Ｙ３,…参照）の各々でラインマーク４３Ａ,４３Ｂの間隔φ１,φ２を検出し、各々の間隔φ１,φ２から繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出し、得られた複数の測定結果(Δ)を平均化することで、繋ぎ合わせ測定の精度をさらに向上させることができる。この場合にも、平均化に代えて、極小値または極大値などの極値検出を行ってもよいし、異常値除去や近似補間などの処理を組み合わせてもよい。
【００８１】
このように第２実施形態でも、繋ぎ合わせ測定の精度を高く維持しつつ、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａを小さくできるため、サブフィールド２４内の重なり領域２５ａ以外（本来のパターンの転写領域）を大きく確保することができ、良好な分割露光が可能となる。
また、第２実施形態では、繋ぎ合わせずれ量Δの算出（図１１のステップＳ２５）に当たって、予め定められた設計値（間隔φｏ）との比較が不要なため、繋ぎ合わせ測定の前処理として“ウエハ１１上に投影されたときの間隔φｏ”を精度良く求める必要がない。このため、繋ぎ合わせ測定を簡易に実行できる。
【００８２】
さらに、算出したＸ方向の正確な繋ぎ合わせずれ量Δを露光装置３０のステージ制御装置３４にフィードバックして、次回の分割露光時、繋ぎ合わせずれ量Δに基づいてマスクステージ３２のＸ方向の移動量(Ｘｐ)を微調整することにより、高精度なＸ方向のステップ移動が実現する。
同様に、Ｘ方向に細長い重なり領域２５ａ内のラインマーク４３Ａ,４３Ｂを利用し、画像処理部１９で算出したＹ方向の正確な繋ぎ合わせずれ量Δをフィードバックして、次回の分割露光時、繋ぎ合わせずれ量Δに基づいてマスクステージ３２のＹ方向の移動量(Ｙｐ)を微調整することにより、高精度なＹ方向のステップ移動が実現する。
【００８３】
（第２実施形態の変形例）
なお、１つの重なり領域２５ａに６組のラインマーク４３Ａ,４３Ｂからなる繋ぎ合わせ測定用マーク４６を設けたが、繋ぎ合わせ測定用マーク４６を構成するラインマーク４３Ａ,４３Ｂの組数は２つ以上であれば何組でも構わない。
さらに、各組のラインマーク４３Ａ,４３ＢのエッジＥ１,Ｅ２の間隔φ１,φ２を求め（図１０(ｂ)）、間隔φ１,φ２から繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出する処理例を説明したが、本発明はこれに限定されない。各組のラインマーク４３Ａ,４３Ｂの中心位置の差に基づいて間隔を求め、得られた２つの間隔Ｍ１,Ｍ２から繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出しても良い（Δ＝(Ｍ１−Ｍ２)/２）。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隣接するサブフィールド（分割パターン領域）どうしの細長い重なり領域が短手方向に小さくても、その短手方向に関して、精度良く繋ぎ合わせ状態を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】繋ぎ合わせ測定装置１０の全体構成を示す図である。
【図２】ウエハ１１上のチップ２３の配列(ａ)と、複数のサブフィールド２４の配列(ｂ)を説明する図である。
【図３】１つのサブフィールド２４の構成(ａ)と、繋ぎ合わせ測定用マーク２６の配列(ｂ)および構成(ｃ)を示す図である。
【図４】露光装置３０の概略構成図(ａ)と、分割露光を説明する図(ｂ),(ｃ)である。
【図５】分割露光用マスク２７上のサブフィールド２８の配列(ａ)と、ラインマーク３５Ａ,３５Ｂなどの配列(ｂ)を示す図である。
【図６】繋ぎ合わせ測定用マーク２６の一部の画像(ａ)と、エッジ波形(ｂ)の例を示す図である。
【図７】繋ぎ合わせ測定装置１０における測定手順を示すフローチャートである。
【図８】１つの重なり領域２５ａの長手方向に沿って異なる複数の測定ポイントを説明する図である。
【図９】分割露光用マスク３７上のサブフィールド２８の配列(ａ)と、ラインマーク３８Ａ,３８Ｂなどの配列(ｂ)を示す図である。
【図１０】繋ぎ合わせ測定用マーク４６の配列(ａ)および構成(ｂ)を示す図である。
【図１１】第２実施形態の繋ぎ合わせ測定の手順を示すフローチャートである。
【図１２】従来の２重マークの一例を説明する概略図である。
【符号の説明】
１０ 繋ぎ合わせ測定装置
１１ ウエハ
１２ 検査ステージ
１３ 光源
１４ 照明レンズ
１５ プリズム
１６ 対物レンズ
１７ 結像レンズ
１８ 撮像素子
１９ 画像処理部
２３ チップ
２４，２８ サブフィールド
２５，２５ａ 重なり領域
２６，４６ 繋ぎ合わせ測定用マーク
２６Ａ，２６Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ，３９Ａ，３９Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ ラインマーク
２７，３７ 分割露光用マスク
２８ａ 外縁領域
２９ 転写領域
３０ 露光装置
３１ ウエハステージ
３２ マスクステージ
３３ 投影レンズ
３４ ステージ制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や液晶表示素子の製造工程において、分割露光によって基板の異なる位置に転写された複数の分割パターン領域どうしの繋ぎ合わせ状態を測定する繋ぎ合わせ測定装置、および分割露光用マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子などの高集積化に伴うパターンの微細化に対応するため、電子ビーム(ＥＢ)縮小露光や、ＥＢ近接露光、極紫外(ＥＵＶ)露光など、様々な露光方式が提案されている。
これらの露光方式では、１つの大きなパターン領域（例えば半導体素子の１チップ）を複数の小さなパターン領域（以下「サブフィールド」という）に分割して、これらを繋ぎ合わせながら露光する技術も提案されている（例えば特許文献１参照）。この分割露光によれば、一回で露光する範囲が狭くなるので、マスク自体に歪みが存在している場合でも、マスクのパターンを精度良く基板に転写することができる。
【０００３】
分割露光によってマスクのパターンを基板に転写した場合は、分割露光後に、基板上で隣接するサブフィールドどうしの繋ぎ合わせ状態を測定し、その繋ぎ合わせ状態が正しいか否かを判定することが必要になる。
このため従来では、隣接するサブフィールドどうしの細長い重なり領域に周知の２重マーク（例えば図１２示す正方形状の２重マーク５０）を形成し、２重マークの中心位置のずれ量に基づいてサブフィールドどうしの繋ぎ合わせ状態を測定していた。ちなみに、２重マークのうち外側マークは一方のサブフィールドと共に形成され、内側マークは他方のサブフィールドと共に形成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１２４１１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、隣接するサブフィールドどうしの細長い重なり領域は短手方向（図１２中のＫ方向）に関して非常に小さく(例えば５μｍ)、その重なり領域に形成される２重マークの外側マークと内側マークとが短手方向(Ｋ方向)に関して非常に接近した状態となってしまうため、サブフィールドどうしの短手方向(Ｋ方向)の繋ぎ合わせ状態を精度良く測定することはできなかった。
【０００６】
なお、繋ぎ合わせ測定の精度を優先して外側マークと内側マークとの短手方向(Ｋ方向)の距離を大きくすることは、サブフィールドどうしの重なり領域を大きく確保することに相当し、サブフィールド内の重なり領域以外（本来のパターンの転写領域）が小さくなるため、好ましくない。
本発明の目的は、隣接するサブフィールド（分割パターン領域）どうしの細長い重なり領域が短手方向に小さくても、その短手方向に関して、精度良く繋ぎ合わせ状態を測定できる繋ぎ合わせ測定装置、および分割露光用マスクを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、細長い重なり領域を介して隣接して基板に転写された第１の分割パターン領域と第２の分割パターン領域との前記重なり領域に、前記第１の分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記重なり領域の長手方向に平行な複数の第１ラインマークと、前記第２の分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記長手方向に平行な複数の第２ラインマークとを配列してなるマーク部であって、前記重なり領域の短手方向に沿って位置の異なる２列に前記第１のラインマークと前記第２のラインマークとの各々を振り分け、かつ前記第１のラインマークと前記第２のラインマークとを市松状に配列してなるマーク部に基づいて、前記第１の分割パターン領域と前記第２の分割パターン領域との繋ぎ合わせ状態を測定する繋ぎ合わせ測定装置であって、前記マーク部の画像を取り込み、前記長手方向に沿って異なる複数の位置の各々で、前記短手方向に対向する前記第１ラインマークと前記第２ラインマークとの前記短手方向の間隔を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された複数の間隔を比較することにより、前記第１の分割パターン領域と前記第２の分割パターン領域との前記短手方向の繋ぎ合わせずれ量を算出する算出手段とを備えたものである。
【００１０】
本発明の別の態様は、分割露光によって基板の異なる位置に転写される複数の分割パターン領域が２次元配列された分割露光用マスクであって、前記分割パターン領域は、所定の第１方向に沿って細長い形状を有すると共に該第１方向に垂直な第２方向に沿って対向配置された２つの外縁領域を含み、前記２つの外縁領域のうち一方には、当該分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記第１方向に平行な複数の繋ぎ合わせ測定用の第１ラインマークが設けられ、前記複数の第１ラインマークは、前記一方の外縁領域内で、前記第２方向に沿って位置の異なる２列に交互に振り分けられ且つ前記第１方向に沿って異なる位置に配列され、前記２つの外縁領域のうち他方には、当該分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記第１方向に平行な複数の繋ぎ合わせ測定用の第２ラインマークが設けられ、前記複数の第２ラインマークは、前記他方の外縁領域内で、前記第２方向に沿って位置の異なる２列に交互に振り分けられ且つ前記第１方向に沿って異なる位置に配列され、前記一方の外縁領域内での前記第２方向に関する前記２列の位置と、前記他方の外縁領域内での前記第２方向に関する前記２列の位置とは、同じであり、前記第１方向に沿って異なる複数の位置の各々で、前記第２方向に対向する前記第１ラインマークと前記第２ラインマークとは、各々の外縁領域内での前記２列のうち位置が異なる列に振り分けられているものである。
【００１１】
【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。
(第１実施形態)
第１実施形態の繋ぎ合わせ測定装置１０は、図１に示すように、ウエハ１１を支持する検査ステージ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(１３〜１５)と、ウエハ１１の像を形成する結像光学系(１６,１７)と、撮像素子１８と、画像処理部１９とで構成されている。
【００１２】
繋ぎ合わせ測定装置１０は、分割露光によってウエハ１１の異なる位置に転写された複数のサブフィールド（後述する）のうち、隣接するサブフィールドどうしの繋ぎ合わせ状態を測定する装置である。サブフィールドは、請求項の「分割パターン領域」に対応する。ウエハ１１は「基板」に対応する。
繋ぎ合わせ測定装置１０について具体的に説明する前に、図２〜図５を用い、測定対象のウエハ１１および繋ぎ合わせ測定用マーク２６の説明を行う。
【００１３】
ウエハ１１は、最上層に形成されているレジスト膜への分割露光および現像後で、かつ、レジスト膜の直下に隣接している所定の材料膜へのエッチング加工前の状態にある。ちなみに、レジスト膜の直下の材料膜は、繋ぎ合わせ測定装置１０による繋ぎ合わせ測定(後述する)の結果が良好な場合に、レジスト膜を介して実際に加工される。
【００１４】
また、ウエハ１１には、図２(ａ)に示すように、複数のチップ２３が２次元配列されている。また、１つのチップ２３は、図２(ｂ)に示すように、複数のサブフィールド２４に分割されている（例えば図では１２個）。１つのサブフィールド２４の大きさと形状は、図３(ａ)に示す通りである。
つまり、ウエハ１１の各チップ２３（図２(ｂ)）において、複数のサブフィールド２４は、重なり領域２５（斜線ハッチング部）を介して繋ぎ合わされている。なお、サブフィールド２４の大きさＸｓ,Ｙｓは例えば１００μｍ程度であり、重なり領域２５の幅Ｌｏは、サブフィールド２４の大きさＸｓ,Ｙｓと比較して非常に小さい（例えば５μｍ程度）。
【００１５】
また、隣接する２つのサブフィールド２４どうしの重なり領域２５は、図２(ｂ)に太線枠２５ａで示すように、細長い形状となっている。以下、太線枠２５ａ内の細長い重なり領域２５を単に“重なり領域２５ａ”という。
【００１６】
ここで、Ｘ方向に隣接するサブフィールド２４どうしの場合、重なり領域２５ａの長手方向はＹ方向に、短手方向はＸ方向に一致する。同様に、Ｙ方向に隣接するサブフィールド２４どうしの場合、重なり領域２５ａの長手方向はＸ方向に、短手方向はＹ方向に一致する。重なり領域２５ａの短手方向は、後述する繋ぎ合わせずれ量Δの測定方向に対応する。重なり領域２５ａは、請求項の「重なり領域」に対応する。
【００１７】
そして、隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａには、図３(ｂ)に示すように、各々、１つの繋ぎ合わせ測定用マーク２６が形成されている。Ｘ方向に細長い重なり領域２５ａの繋ぎ合わせ測定用マーク２６と、Ｙ方向に細長い重なり領域２５ａの繋ぎ合わせ測定用マーク２６とは、一方を９０度回転させると他方に一致するような構成である。
【００１８】
このため、以下、Ｙ方向に細長い重なり領域２５ａの繋ぎ合わせ測定用マーク２６を例にして、繋ぎ合わせ測定用マーク２６の構成説明を行う。ちなみに、Ｙ方向に細長い重なり領域２５ａの繋ぎ合わせ測定用マーク２６は、その重なり領域２５ａを介してＸ方向に隣接する２つのサブフィールド２４どうしのＸ方向の繋ぎ合わせ状態を測定するために形成されたマークである。
【００１９】
繋ぎ合わせ測定用マーク２６は、重なり領域２５ａの長手方向(Ｙ方向)に平行な２つのラインマーク２６Ａ,２６Ｂにより構成されている。ラインマーク２６Ａ,２６Ｂのうち一方は、隣接する２つのサブフィールド２４のうち一方と共に形成され、ラインマーク２６Ａ,２６Ｂのうち他方は、他方のサブフィールド２４と共に形成される。つまり、ラインマーク２６Ａ,２６Ｂの各々は、Ｘ方向に隣接する２つのサブフィールド２４の各々の基準位置を示している。
【００２０】
また、ラインマーク２６Ａ,２６Ｂは、ウエハ１１の最上層のレジスト膜に形成された凹凸構造である。そして、重なり領域２５ａの短手方向(Ｘ方向)に関し、ラインマーク２６Ａは、図３(ｃ)に示すように、上側のエッジＥ１Uと下側のエッジＥ１Dにより構成された１つのエッジ対を含み、ラインマーク２６Ｂは、上側のエッジＥ２Uと下側のエッジＥ２Dにより構成された１つのエッジ対を含んでいる。
【００２１】
さらに、ラインマーク２６Ａ,２６Ｂは、重なり領域２５ａの短手方向(Ｘ方向)に沿って異なる位置に配列されている。つまり、ラインマーク２６Ａのラインマーク２６Ｂ側のエッジＥ１Dとラインマーク２６Ｂのラインマーク２６Ａ側のエッジＥ２Uとが互いに重ならないように配置されている。
ただし、エッジＥ１DとエッジＥ２Uとの間隔φは、隣接する２つのサブフィールド２４どうしの繋ぎ合わせ状態がラインマーク２６Ａ,２６Ｂの配列方向（Ｘ方向）にずれた場合、その繋ぎ合わせずれ量Δに応じて変化し得る。つまり、上記の間隔φには、予め定められた設計値（後述する図５の分割露光用マスク２７における間隔φｏ）の成分と、分割露光時に発生した繋ぎ合わせずれ量Δの成分とが含まれる。
【００２２】
このように、第１実施形態では、重なり領域２５ａの長手方向(Ｙ方向)に平行な２つのラインマーク２６Ａ,２６Ｂを短手方向(Ｘ方向)に沿って異なる位置に効率良く配列したため、ラインマーク２６Ａ,２６Ｂの距離（例えば間隔φ）を充分に大きく確保することができる。
【００２３】
また、上記のウエハ１１および繋ぎ合わせ測定用マーク２６は、図４に示す露光装置３０と図５に示す分割露光用マスク２７とを用いた分割露光後、現像工程を経て作製される。
露光装置３０には、図４(ａ)に示すように、未露光のウエハ１１を支持するウエハステージ３１と、分割露光用マスク２７を支持するマスクステージ３２と、投影レンズ３３と、ステージ制御装置３４と、不図示の照明光源とが設けられている。未露光のウエハ１１には、最上層にレジスト膜が形成されている。
【００２４】
この露光装置３０は、電子ビーム(ＥＢ)やイオンビームなどの荷電粒子線または極紫外(ＥＵＶ)の光を用い、投影レンズ３３を介して、分割露光用マスク２７のパターンをウエハ１１に転写する装置である。分割露光時、ウエハステージ３１とマスクステージ３２とは、ステージ制御装置３４により同期制御される（後述する）。
【００２５】
分割露光用マスク２７には、図５(ａ)に示すように、ウエハ１１の１つのチップ２３（図２(ｂ)）を形成するために必要な複数のサブフィールド２８が２次元配列されている（例えば図では１２個）。分割露光用マスク２７に形成されたサブフィールド２８のＸＹ方向の配列ピッチをＸｐ,Ｙｐとする。この配列ピッチＸｐ,Ｙｐは、分割露光時のマスクステージ３２の移動量として利用される。
【００２６】
また、各々のサブフィールド２８の外縁領域（斜線ハッチング部）のうちＸ方向またはＹ方向に沿って細長い部分２８ａには、図５(ｂ)に示すように、繋ぎ合わせ測定用のラインマーク３５Ａ,３５Ｂ,３６Ａ,３６Ｂが各々形成されている。図５(ｂ)は、図５(ａ)の円形枠２７ａの部分を拡大した図である。以下、外縁領域（斜線ハッチング部）のうち細長い部分２８ａを単に“外縁領域２８ａ”という。外縁領域２８ａは、請求項の「外縁領域」に対応する。
【００２７】
なお、Ｘ方向に対向配置されたラインマーク３５Ａ,３５Ｂと、Ｙ方向に対向配置されたラインマーク３６Ａ,３６Ｂとは、何れか一方を９０度回転させると、同じ構成になる。このため、Ｙ方向に対向配置されたラインマーク３６Ａ,３６Ｂの説明を省略する。
図５(ｂ)を参照し、Ｘ方向に対向配置された繋ぎ合わせ測定用のラインマーク３５Ａ,３５Ｂについて具体的に説明する。以下では、ラインマーク３５Ａが形成されている外縁領域２８ａの符号を２８ａ(Ａ)、ラインマーク３５Ｂが形成されている外縁領域２８ａの符号を２８ａ(Ｂ)とする。
【００２８】
ラインマーク３５Ａ,３５Ｂは、各々、Ｘ方向に対向配置されたＹ方向に細長い外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)に形成されている。ラインマーク３５Ａは、外縁領域２８ａ(Ａ)の長手方向(Ｙ方向)に平行である。ラインマーク３５Ｂも、外縁領域２８ａ(Ｂ)の長手方向(Ｙ方向)に平行である。ラインマーク３５Ａ,３５Ｂは、サブフィールド２８の基準位置を示している。
【００２９】
また、ラインマーク３５Ａ,３５Ｂは、各々の外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)内で短手方向(Ｘ方向)に沿って異なる位置に形成されている。つまり、外縁領域２８ａ(Ａ)内での短手方向(Ｘ方向)に関するラインマーク３５Ａの位置Ｘ１と、外縁領域２８ａ(Ｂ)内での短手方向(Ｘ方向)に関するラインマーク３５Ｂの位置Ｘ２とは、予め定められたずれ量（設計値の間隔φｏ）を有する。ちなみに、ラインマーク３５Ａの位置Ｘ１は、ラインマーク３５Ｂ側のエッジの位置に対応している。ラインマーク３５Ｂの位置Ｘ２は、ラインマーク３５Ａ側のエッジの位置に対応している。
【００３０】
なお、ラインマーク３５Ａは、分割露光時、投影レンズ３３(図４(ａ))を介してウエハ１１に転写されると、上述した繋ぎ合わせ測定用マーク２６(図３(ｂ))のラインマーク２６Ａとなる。同様に、ラインマーク３５Ｂは、投影レンズ３３を介してウエハ１１に転写されると、繋ぎ合わせ測定用マーク２６(図３(ｂ))のラインマーク２６Ｂとなる。
【００３１】
そして、上記構成の露光装置３０(図４(ａ))と分割露光用マスク２７(図５)とを用いた分割露光は、次のようにして行われる。例えば、分割露光用マスク２７のＸ方向に配列された複数のサブフィールド２８を、ウエハ１１のチップ２３(図２(ｂ))内の異なるＸ位置に順次転写する場合について説明する。
▲１▼ まず、分割露光用マスク２７の複数のサブフィールド２８のうち、投影レンズ３３の光軸３３ａ（図４(ａ)）上に位置する１つのサブフィールド２８を照明し、そのパターン（２つのラインマーク３５Ａ,３５Ｂも含む）を光軸３３ａ上のウエハ１１の所定領域に転写する。
【００３２】
これにより、ウエハ１１の所定領域には、光軸３３ａ上のサブフィールド２８のパターン（２つのラインマーク３５Ａ,３５Ｂも含む）に対応する所定のパターン（２つのラインマーク２６Ａ,２６Ｂも含む）が転写され、サブフィールド２４が形成される。
▲２▼ 次に、露光装置３０のステージ制御装置３４により、ウエハステージ３１とマスクステージ３２とを、共にＸ方向へステップ移動させる。
【００３３】
ウエハステージ３１の移動量は、図２(ｂ)に示すウエハ１１側のサブフィールド２４の大きさＸｓと、確保すべき重なり領域２５ａの幅Ｌｏとの差（Ｘｓ−Ｌｏ）に等しい。マスクステージ３２の移動量は、図５(ａ)に示す分割露光用マスク２７側のサブフィールド２８の配列ピッチＸｐに等しい。
マスクステージ３２を“Ｘｐ”だけステップ移動させることにより、光軸３３ａ上には、分割露光用マスク２７の次のサブフィールド２８が位置決めされる（図４(ｂ)参照）。なお図４(ｂ)では、ステップ移動の前後に光軸３３ａ上に位置するサブフィールド２８を区別するため、移動前のものをサブフィールド２８(１)、移動後のものをサブフィールド２８(２)とした。以下、説明でも同じ符号を用いる。
【００３４】
また、ウエハステージ３１を“Ｘｓ−Ｌｏ”だけステップ移動させることにより、光軸３３ａ上には、ウエハ１１の次の転写領域２９（図４(ｂ)参照）が位置決めされる。ただし、転写領域２９は、ウエハステージ３１の移動方向(Ｘ方向)の前端部分２９ａが、上記▲１▼で形成されたサブフィールド２４の後端部分２４ａ（既にラインマーク２６Ｂが転写済の部分）と重なっている。
【００３５】
▲３▼ そして、上記▲２▼のようにウエハステージ３１およびマスクステージ３２をステップ移動させた後、分割露光用マスク２７のサブフィールド２８(２)を照明し、そのパターン（２つのラインマーク３５Ａ,３５Ｂも含む）をウエハ１１の転写領域２９に転写する。
【００３６】
これにより、ウエハ１１の転写領域２９には、サブフィールド２８(２)のパターン（２つのラインマーク３５Ａ,３５Ｂも含む）に対応する所定のパターン（２つのラインマーク２６Ａ,２６Ｂも含む）が転写され、サブフィールド２４が形成される。具体的には、転写領域２９の前端部分２９ａにラインマーク２６Ａが転写され（図４(ｃ)参照）、後端部分にラインマーク２６Ｂが転写される。
【００３７】
その結果、転写領域２９の前端部分２９ａでは、今回の転写によるラインマーク２６Ａと前回の転写によるラインマーク２６Ｂにより、図３(ｂ)に示すような繋ぎ合わせ測定用マーク２６が形成される。ただし実際に凹凸パターンとなるのは現像後である。なお、転写領域２９の前端部分２９ａは、既に説明した“重なり領域２５ａ”に対応する。
【００３８】
ちなみに、分割露光用マスク２７の２つのサブフィールド２８(１),(２)は、ウエハ１１にパターン転写されたときに重なり領域２５ａ（図２(ｂ)）を介して隣接する。また、サブフィールド２８(１)のうちウエハ１１上での重なり領域２５ａに対応する箇所にはラインマーク３５Ｂ、サブフィールド２８(２)のうち重なり領域２５ａに対応する箇所にはラインマーク３５Ａが設けられている。
【００３９】
▲４▼ 次に、上記▲２▼と同様にして、ウエハステージ３１およびマスクステージ３２をステップ移動させ、その後、上記▲３▼と同様にして、分割露光用マスク２７の次のサブフィールド２８のパターン転写を行う。
このように、露光装置３０と分割露光用マスク２７を用いた分割露光は、分割露光用マスク２７のサブフィールド２８のパターン転写（上記▲１▼,▲３▼,…）と、ウエハステージ３１およびマスクステージ３２のステップ移動（上記▲２▼,▲４▼,…）とを、交互に繰り返すことにより行われる。
【００４０】
すなわち、分割露光用マスク２７に形成された複数のサブフィールド２８は、ウエハ１１のチップ２３(図２(ｂ))内の異なるＸ位置に、細長い重なり領域２５ａを介して繋ぎ合わされながら、順に転写されていく。
そして、上記した分割露光後のウエハ１１を現像することにより、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａには、繋ぎ合わせ測定用マーク２６（図３(ｂ),(ｃ)）が凹凸パターンとして現れることになる。この状態で、ウエハ１１は、第１実施形態の繋ぎ合わせ測定装置１０（図１）の検査ステージ１２上に載置され、隣接するサブフィールド２４どうしの繋ぎ合わせ状態が測定される。
【００４１】
さて次に、繋ぎ合わせ測定装置１０（図１）の具体的な構成説明を行う。
検査ステージ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駆動部とで構成されている。検査ステージ１２のホルダの法線方向をＺ方向とする。
検査ステージ１２のホルダをＸＹ方向に移動させることにより、ウエハ１１の各チップ２３(図２)のうち、繋ぎ合わせ測定用マーク２６(図３(ｂ))の観察領域を結像光学系(１８〜２０)の視野領域内に位置決めすることができる。
【００４２】
照明光学系(１３〜１５)は、光軸Ｏ１に沿って順に配置された光源１３と照明レンズ１４とプリズム１５とで構成されている。プリズム１５は、反射透過面１５ａが光軸Ｏ１に対して略４５°傾けられ、結像光学系(１６,１７)の光軸Ｏ２上にも配置されている。照明光学系(１３〜１５)の光軸Ｏ１は、結像光学系(１６,１７)の光軸Ｏ２に垂直である。
【００４３】
結像光学系(１６,１７)は、光軸Ｏ２に沿って順に配置された対物レンズ１６と結像レンズ１７とで構成されている（光学顕微鏡部）。結像光学系(１６,１７)の光軸Ｏ２は、Ｚ方向に平行である。結像レンズ１７は、第２対物レンズとして機能する。なお、対物レンズ１６と結像レンズ１７との間には、照明光学系(１３〜１５)のプリズム１５が配置されている。
【００４４】
上記の照明光学系(１３〜１５)および結像光学系(１６,１７)において、光源１３から射出された光は、照明レンズ１４を介してプリズム１５に導かれ、その反射透過面１５ａで反射した後（照明光Ｌ１）、対物レンズ１６側に導かれる。そして、対物レンズ１６を通過した後（照明光Ｌ２）、検査ステージ１２上のウエハ１１に入射する。このとき、視野領域内に位置決めされた観察領域（繋ぎ合わせ測定用マーク２６(図３(ｂ))を含む）は、照明光Ｌ２により略垂直に照明される。
【００４５】
そして、照明光Ｌ２が照射されたウエハ１１の観察領域からは、そこでの凹凸構造（繋ぎ合わせ測定用マーク２６）に応じて反射光Ｌ３が発生する。この反射光Ｌ３は、対物レンズ１６とプリズム１５とを介して結像レンズ１７に導かれ、対物レンズ１６と結像レンズ１７の作用によって撮像素子１８の撮像面上に結像される。その結果、撮像素子１８の撮像面上には、反射光Ｌ３に基づく観察領域の拡大像（反射像）が形成される。
【００４６】
撮像素子１８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）であり、撮像面上の拡大像を撮像し、画像信号を画像処理部１９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１８の撮像面における各画素ごとの輝度値に関する分布（輝度分布）を表している。
なお、上記の照明光学系(１３〜１５)と結像光学系(１６,１７)と撮像素子１８と画像処理部１９とは、総じて請求項の「検出手段」に対応する。画像処理部１９は、請求項の「算出手段」に対応する。
【００４７】
画像処理部１９は、撮像素子１８からの画像信号に基づいて、ウエハ１１の観察領域（繋ぎ合わせ測定用マーク２６を含む）の拡大像を画像として取り込む。ここで、ウエハ１１の観察領域に含まれる繋ぎ合わせ測定用マーク２６の画像（以下「マーク画像６ａ」という）には、図６(ａ)に示すように、Ｘ方向に関して４本のエッジ像Ｆ１U,Ｆ１D,Ｆ２U,Ｆ２Dが現れる。
【００４８】
このうち、図中左方の２本のエッジ像Ｆ１U,Ｆ１Dは、図３(ｃ)に示すラインマーク２６ＡのエッジＥ１U,Ｅ１Dに対応する。図中右方の２本のエッジ像Ｆ２U,Ｆ２Dは、図３(ｃ)に示すラインマーク２６ＢのエッジＥ２U,Ｅ２Dに対応する。
そして、画像処理部１９は、マーク画像６ａ（エッジ像Ｆ１U,Ｆ１D,Ｆ２U,Ｆ２D）に基づいて、ウエハ１１のＸ方向に隣接するサブフィールド２４どうしのＸ方向の繋ぎ合わせずれ量Δを算出し、この算出結果に基づいて繋ぎ合わせ状態を測定する。
【００４９】
繋ぎ合わせずれ量Δの算出は、図７のフローチャートの手順にしたがって行われる。画像処理部１９は、ステップＳ１１において、マーク画像６ａ（図６(ａ)参照）の中に、エッジ像Ｆ１Dの一部分を含むような測定枠４１を指定し、図６(ｂ)に示すエッジ波形５１を生成する。エッジ波形５１は、ラインマーク２６Ａに関わるエッジ波形である。また同様に、エッジ像Ｆ２Uの一部分を含むような測定枠４２を指定し、エッジ波形５２（図６(ｂ)）を生成する。エッジ波形５２は、ラインマーク２６Ｂに関わるエッジ波形である。
【００５０】
なお、図６(ｂ)の横軸は、エッジ波形５１,５２のサンプル点（画素）の位置を表し、縦軸は輝度値を表している。図６(ｂ)において、エッジ波形５１,５２の輝度値が極小となるボトム付近の各々は、エッジ像Ｆ１D,Ｆ２U（図６(ａ)）に対応する。
次に、画像処理部１９は、ステップＳ１１で生成したエッジ波形５１のボトム位置Ｂ１ｘを、ラインマーク２６Ａ（図３(ｃ)）のラインマーク２６Ｂ側のエッジＥ１DのＸ位置として検出すると共に（ステップＳ１２）、エッジ波形５２のボトム位置Ｂ２ｘを、ラインマーク２６Ｂのラインマーク２６Ａ側のエッジＥ２UのＸ位置として検出する。
【００５１】
その後、画像処理部１９は、ステップＳ１２における各々の検出結果の差(＝Ｂ２ｘ−Ｂ１ｘ)を、ラインマーク２６Ａ,２６ＢのエッジＥ１DとエッジＥ２Uとの間隔φ（図３(ｃ)も参照）として算出する（ステップＳ１３）。
【００５２】
そして最後に、ステップＳ１３で算出した間隔φと予め定めた設計値（図５の分割露光用マスク２７における間隔φｏ）とを比較し、例えば間隔φから設計値の間隔φｏを減算することにより、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしのＸ方向の繋ぎ合わせずれ量Δを算出する（ステップＳ１４）。なお、比較対象である設計値の間隔φｏとは、分割露光用マスク２７上での間隔φｏではなく、ウエハ１１上に投影されたときの間隔φｏである。
【００５３】
第１実施形態の繋ぎ合わせ測定装置１０では、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａに効率良く配置された繋ぎ合わせ測定用マーク２６を利用する、つまり、重なり領域２５ａの短手方向に沿って異なる位置に配列され且つ重なり領域２５ａの長手方向に平行な２つのラインマーク２６Ａ,２６Ｂを利用するため、重なり領域２５ａが短手方向に小さくても、その短手方向に関して精度良く繋ぎ合わせ状態を測定できる。その結果、繋ぎ合わせ測定の信頼性が向上する。
【００５４】
さらに、１つの重なり領域２５ａの長手方向に沿って異なる複数の位置（図８の位置Ｙ１,Ｙ２,Ｙ３,…参照）の各々でラインマーク２６Ａ,２６Ｂの間隔φを検出し、各々の間隔φから繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出し、得られた複数の測定結果を平均化することで、繋ぎ合わせ測定の精度をさらに向上させることができる。この場合、平均化に代えて、極小値または極大値などの極値検出を行ってもよいし、異常値除去や近似補間などの処理を組み合わせてもよい。
【００５５】
このように、第１実施形態の繋ぎ合わせ測定装置１０では、繋ぎ合わせ測定の精度を高く維持しつつ、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａを小さくできるため、サブフィールド２４内の重なり領域２５ａ以外（本来のパターンの転写領域）を大きく確保することができ、良好な分割露光が可能となる。
【００５６】
また、ラインマーク２６Ａ,２６ＢがＸ方向に沿って配列された繋ぎ合わせ測定用マーク２６（図３(ｃ)）を利用して、画像処理部１９で算出した繋ぎ合わせずれ量Δは、露光装置３０と分割露光用マスク２７を用いた分割露光時、ウエハステージ３１およびマスクステージ３２をＸ方向にステップ移動させたときの移動誤差が主な原因と考えられる。
【００５７】
このため、画像処理部１９で算出したＸ方向の正確な繋ぎ合わせずれ量Δ（繋ぎ合わせ測定装置１０の測定結果）を露光装置３０のステージ制御装置３４にフィードバックして、次回の分割露光時、繋ぎ合わせずれ量Δに基づいてマスクステージ３２のＹ方向の移動量(Ｘｐ)を微調整することにより、高精度なＸ方向のステップ移動が実現する。
【００５８】
同様に、ラインマーク２６Ａ,２６ＢがＹ方向に沿って配列された繋ぎ合わせ測定用マーク２６を利用し、画像処理部１９で算出したＹ方向の正確な繋ぎ合わせずれ量Δを露光装置３０のステージ制御装置３４にフィードバックして、次回の分割露光時、繋ぎ合わせずれ量Δに基づいてマスクステージ３２のＹ方向の移動量(Ｙｐ)を微調整することにより、高精度なＹ方向のステップ移動が実現する。
【００５９】
（第１実施形態の変形例）
なお、１つの重なり領域２５ａに１つの繋ぎ合わせ測定用マーク２６を設けたが、その数は２つ以上でも構わない。
また、ラインマーク２６ＡのエッジＥ１Dとラインマーク２６ＢのエッジＥ２Uとの間隔φを求め（図３(ｃ)）、間隔φから繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出する処理例を説明したが、本発明はこれに限定されない。ラインマーク２６Ａ,２６Ｂの中心位置の差に基づいて間隔を求め、この間隔から繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出しても良い。
【００６０】
（第２実施形態）
第２実施形態では、図９に示す分割露光用マスク３７と露光装置３０(図４)とを用いた分割露光によって作製されたウエハ１１を測定対象とし、このウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの繋ぎ合わせ状態を測定する場合について説明する。
【００６１】
分割露光用マスク３７には、図９(ａ)に示す各々のサブフィールド２８の細長い外縁領域２８ａに、図９(ｂ)に示す繋ぎ合わせ測定用のマーク群(３８Ａ),(３８Ｂ),(３９Ａ),(３９Ｂ)が各々形成されている。図９(ｂ)は、図９(ａ)の円形枠３７ａの部分を拡大した図である。なお、Ｙ方向に対向配置されたマーク群(３９Ａ),(３９Ｂ)は、９０度回転でＸ方向に対向配置されたマーク群(３８Ａ),(３８Ｂ)と一致するため、その説明を省略する。
【００６２】
マーク群(３８Ａ),(３８Ｂ)は、各々、６つのラインマーク３８Ａ,３８Ｂからなる。ここで、ラインマーク３８Ａが形成されている外縁領域２８ａの符号を２８ａ(Ａ)、ラインマーク３８Ｂが形成されている外縁領域２８ａの符号を２８ａ(Ｂ)として説明を続ける。ラインマーク３８Ａ,３８Ｂは、サブフィールド２８の基準位置を示している。
【００６３】
６つのラインマーク３８Ａは、何れも外縁領域２８ａ(Ａ)の長手方向(Ｙ方向)に平行である。そして、外縁領域２８ａ(Ａ)内で、その短手方向(Ｘ方向)に沿って位置の異なる２列（位置Ｘ１の列および位置Ｘ２の列）に交互に振り分けられ、且つ長手方向(Ｙ方向)に沿って異なる位置Ｙ１〜Ｙ６に配列されている。
同様に、６つのラインマーク３８Ｂは、何れも外縁領域２８ａ(Ｂ)の長手方向(Ｙ方向)に平行である。そして、外縁領域２８ａ(Ｂ)内で、その短手方向(Ｘ方向)に沿って位置の異なる２列（位置Ｘ１の列および位置Ｘ２の列）に交互に振り分けられ、且つ長手方向(Ｙ方向)に沿って異なる位置Ｙ１〜Ｙ６に配列されている。
【００６４】
ちなみに、外縁領域２８ａ(Ａ)内で６つのラインマーク３８Ａが振り分けられる２列の位置Ｘ１,Ｘ２と、外縁領域２８ａ(Ｂ)内でラインマーク３８Ｂが振り分けられる２列の位置Ｘ１,Ｘ２とは、同じである。また、各々の外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)において、位置Ｘ１,Ｘ２は、予め定められたずれ量（設計値の間隔φｏ）を有する。
【００６５】
なお、各々の外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)において、位置Ｘ１に振り分けられた３つのラインマーク３８Ａ,３８Ｂは、位置Ｘ２側のエッジの位置が、位置Ｘ１に対応する。同様に、位置Ｘ２に振り分けられた３つのラインマーク３８Ａ,３８Ｂは、位置Ｘ１側のエッジの位置が、位置Ｘ２に対応する。
さらに、外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)の長手方向(Ｙ方向)に沿って異なる６つの位置Ｙ１〜Ｙ６の各々で、短手方向(Ｘ方向)に対向するラインマーク３８Ａ,３８Ｂどうしは、各々の外縁領域２８ａ(Ａ),２８ａ(Ｂ)内での２列（位置Ｘ１の列および位置Ｘ２の列）のうち、位置が異なる列に振り分けられている。
【００６６】
具体的には、３つの位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５の各々で、ラインマーク３８Ａは位置Ｘ１の列、ラインマーク３８Ｂは位置Ｘ２の列に振り分けられている。また、３つの位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６の各々で、ラインマーク３８Ａは位置Ｘ２の列、ラインマーク３８Ｂは位置Ｘ１の列に振り分けられている。６つのラインマーク３８Ａと６つのラインマーク３８Ｂは、半位相分だけずれた状態（換言すれば逆位相の状態）となっている。
【００６７】
以下の説明では、６つのラインマーク３８Ａや６つのラインマーク３８Ｂの配列状態、つまり、短手方向(Ｘ方向)に沿って位置の異なる２列（位置Ｘ１,Ｘ２）に交互に振り分けられ、且つ長手方向(Ｙ方向)に沿って異なる位置Ｙ１〜Ｙ６に配列されている状態を「チドリ状」という。
【００６８】
このように構成された分割露光用マスク３７(図９)と露光装置３０(図４)とを用いた分割露光後のウエハ１１を現像することにより、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａには、各々、図１０に示すような繋ぎ合わせ測定用マーク４６が凹凸パターンとして現れることになる。
なお、分割露光用マスク３７の６つのラインマーク３８Ａは、分割露光によりウエハ１１に転写されると、繋ぎ合わせ測定用マーク４６の６つのラインマーク４３Ａとなる。また、分割露光用マスク３７の６つのラインマーク３８Ｂは、ウエハ１１に転写されると、繋ぎ合わせ測定用マーク４６の６つのラインマーク４３Ｂとなる。
【００６９】
６つのラインマーク４３Ａ,４３Ｂは、全て重なり領域２５ａの長手方向(Ｙ方向)に平行である。ラインマーク４３Ａ,４３Ｂは、Ｘ方向に隣接する２つのサブフィールド２４の各々の基準位置を示している。
既に説明したように、分割露光用マスク３７上で６つのラインマーク３８Ａ,３８Ｂはチドリ状に配列されているため、ウエハ１１への転写により形成された繋ぎ合わせ測定用マーク４６のうち、６つのラインマーク４３Ａと６つのラインマーク４３Ｂとは、各々、チドリ状の配列となる。
【００７０】
つまり、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａに形成された繋ぎ合わせ測定用マーク４６は、チドリ状に配列された６つのラインマーク４３Ａおよび６つのラインマーク４３Ｂにより構成され、合計１２個のラインマーク４３Ａ,４３Ｂが、重なり領域２５ａの短手方向(Ｘ方向)に沿って位置の異なる２列（位置Ｘ１の列および位置Ｘ２の列）に振り分けられて市松状に配列されたことになる。
【００７１】
具体的には、重なり領域２５ａの長手方向(Ｙ方向)に沿って異なる位置Ｙ１〜Ｙ６のうち、３つの位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５の各々で、ラインマーク４３Ａが位置Ｘ１の列、ラインマーク４３Ｂが位置Ｘ２の列に振り分けられ、３つの位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６の各々で、ラインマーク４３Ａが位置Ｘ２の列、ラインマーク４３Ｂが位置Ｘ１の列に振り分けられている。
【００７２】
このため、隣接するサブフィールド２４どうしの繋ぎ合わせ状態が重なり領域２５ａの短手方向(Ｘ方向)にずれた場合、位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５におけるラインマーク４３Ａのラインマーク４３Ｂ側のエッジＥ１とラインマーク４３Ｂのラインマーク４３Ａ側のエッジＥ２との間隔φ１（図１０(ｂ)）と、位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６におけるラインマーク４３ＡのエッジＥ１とラインマーク４３ＢのエッジＥ２との間隔φ２とは、逆の極性で、繋ぎ合わせずれ量Δに応じて変化する。
【００７３】
図１０(ｂ)には、位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５におけるエッジＥ１,Ｅ２の間隔φ１が繋ぎ合わせずれ量Δの分だけ縮小し、位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６におけるエッジＥ１,Ｅ２の間隔φ２が繋ぎ合わせずれ量Δの分だけ拡大した状態を例示した。なお、間隔φ１,φ２の各々には、予め定められた設計値（図９の分割露光用マスク３７における間隔φｏ）の成分と、分割露光時に発生した繋ぎ合わせずれ量Δの成分とが含まれる。
【００７４】
このように、位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５における間隔φ１と位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６における間隔φ２とは、何れも、隣接するサブフィールド２４どうしの繋ぎ合わせずれ量Δに応じて変化することになるが、間隔φ１と間隔φ２との和は常に一定値、つまり設計値の間隔φｏ(図９参照)の２倍と等しくなるように保たれる（φｏ×２＝φ１＋φ２）。ただし、設計値の間隔φｏとは、分割露光用マスク３７上での間隔φｏではなく、ウエハ１１上に投影されたときの間隔φｏである。
【００７５】
したがって、第２実施形態における繋ぎ合わせずれ量Δの算出は、第１実施形態のような設計値の間隔φｏとの比較（図７のステップＳ１４参照）ではなく、位置Ｙ１,Ｙ３,Ｙ５における間隔φ１と位置Ｙ２,Ｙ４,Ｙ６における間隔φ２との比較により行われる（後述する）。
第２実施形態では、重なり領域２５ａの長手方向(Ｙ方向)に平行なラインマーク４３Ａ,４３Ｂを短手方向(Ｘ方向)に沿って位置の異なる２列に振り分けて市松状に効率良く配列したため、ラインマーク４３Ａ,４３Ｂの距離（例えば間隔φ１,φ２）を充分に大きく確保することができる。
【００７６】
次に、図１１のフローチャートを用い、第２実施形態における繋ぎ合わせずれ量Δの算出手順について説明する。第２実施形態でも、繋ぎ合わせずれ量Δの算出は画像処理部１９（図１）が実行する。
このとき、視野領域内には、繋ぎ合わせ測定用マーク４６を構成する６組のラインマーク４３Ａ,４３Ｂのうち、少なくとも隣り合う２組を含む観察領域が位置決めされ、その観察領域の画像が取り込まれる。１組のラインマーク４３Ａ,４３Ｂとは、短手方向(Ｘ方向)に対向する２つのラインマーク４３Ａ,４３Ｂに対応する。
【００７７】
そして画像処理部１９は、観察領域の画像の中に現れたエッジ像に基づいて、各組のラインマーク４３Ａ,４３Ｂに関わるエッジ波形を各々生成する（ステップＳ２１）。次に、得られたエッジ波形のボトム位置に基づいて、各組のラインマーク４３Ａ,４３ＢのエッジＥ１,Ｅ２（図１０(ｂ)）のＸ位置を検出する（ステップＳ２２）。
【００７８】
その後、画像処理部１９は、ステップＳ２２における検出結果を用いて、ラインマーク４３Ａ,４３Ｂ（例えば位置Ｙ１）のエッジＥ１,Ｅ２の間隔φ１を算出し（ステップＳ２３）、ラインマーク４３Ａ,４３Ｂ（例えば位置Ｙ２）のエッジＥ１,Ｅ２の間隔φ２を算出する（ステップＳ２４）。
そして最後に、画像処理部１９は、ステップＳ２３,Ｓ２４で算出した間隔φ１,φ２を比較し、間隔φ１,φ２の減算値を１/２倍することにより、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの短手方向(Ｘ方向)の繋ぎ合わせずれ量Δを算出する（ステップＳ２５）。
【００７９】
第２実施形態では、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａに効率良く配置された繋ぎ合わせ測定用マーク４６を利用する、つまり、重なり領域２５ａの短手方向に沿って位置の異なる２列に振り分けて市松状に配列され且つ重なり領域２５ａの長手方向に平行な複数のラインマーク４３Ａ,４３Ｂを利用するため、重なり領域２５ａが短手方向に小さくても、その短手方向に関して精度良く繋ぎ合わせ状態を測定できる。その結果、繋ぎ合わせ測定の信頼性が向上する。
【００８０】
さらに、１つの重なり領域２５ａの長手方向に沿って異なる３つ以上の位置（図１０の位置Ｙ１,Ｙ２,Ｙ３,…参照）の各々でラインマーク４３Ａ,４３Ｂの間隔φ１,φ２を検出し、各々の間隔φ１,φ２から繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出し、得られた複数の測定結果(Δ)を平均化することで、繋ぎ合わせ測定の精度をさらに向上させることができる。この場合にも、平均化に代えて、極小値または極大値などの極値検出を行ってもよいし、異常値除去や近似補間などの処理を組み合わせてもよい。
【００８１】
このように第２実施形態でも、繋ぎ合わせ測定の精度を高く維持しつつ、ウエハ１１の隣接するサブフィールド２４どうしの重なり領域２５ａを小さくできるため、サブフィールド２４内の重なり領域２５ａ以外（本来のパターンの転写領域）を大きく確保することができ、良好な分割露光が可能となる。
また、第２実施形態では、繋ぎ合わせずれ量Δの算出（図１１のステップＳ２５）に当たって、予め定められた設計値（間隔φｏ）との比較が不要なため、繋ぎ合わせ測定の前処理として“ウエハ１１上に投影されたときの間隔φｏ”を精度良く求める必要がない。このため、繋ぎ合わせ測定を簡易に実行できる。
【００８２】
さらに、算出したＸ方向の正確な繋ぎ合わせずれ量Δを露光装置３０のステージ制御装置３４にフィードバックして、次回の分割露光時、繋ぎ合わせずれ量Δに基づいてマスクステージ３２のＸ方向の移動量(Ｘｐ)を微調整することにより、高精度なＸ方向のステップ移動が実現する。
同様に、Ｘ方向に細長い重なり領域２５ａ内のラインマーク４３Ａ,４３Ｂを利用し、画像処理部１９で算出したＹ方向の正確な繋ぎ合わせずれ量Δをフィードバックして、次回の分割露光時、繋ぎ合わせずれ量Δに基づいてマスクステージ３２のＹ方向の移動量(Ｙｐ)を微調整することにより、高精度なＹ方向のステップ移動が実現する。
【００８３】
（第２実施形態の変形例）
なお、１つの重なり領域２５ａに６組のラインマーク４３Ａ,４３Ｂからなる繋ぎ合わせ測定用マーク４６を設けたが、繋ぎ合わせ測定用マーク４６を構成するラインマーク４３Ａ,４３Ｂの組数は２つ以上であれば何組でも構わない。
さらに、各組のラインマーク４３Ａ,４３ＢのエッジＥ１,Ｅ２の間隔φ１,φ２を求め（図１０(ｂ)）、間隔φ１,φ２から繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出する処理例を説明したが、本発明はこれに限定されない。各組のラインマーク４３Ａ,４３Ｂの中心位置の差に基づいて間隔を求め、得られた２つの間隔Ｍ１,Ｍ２から繋ぎ合わせずれ量Δの成分を抽出しても良い（Δ＝(Ｍ１−Ｍ２)/２）。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、隣接するサブフィールド（分割パターン領域）どうしの細長い重なり領域が短手方向に小さくても、その短手方向に関して、精度良く繋ぎ合わせ状態を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】繋ぎ合わせ測定装置１０の全体構成を示す図である。
【図２】ウエハ１１上のチップ２３の配列(ａ)と、複数のサブフィールド２４の配列(ｂ)を説明する図である。
【図３】１つのサブフィールド２４の構成(ａ)と、繋ぎ合わせ測定用マーク２６の配列(ｂ)および構成(ｃ)を示す図である。
【図４】露光装置３０の概略構成図(ａ)と、分割露光を説明する図(ｂ),(ｃ)である。
【図５】分割露光用マスク２７上のサブフィールド２８の配列(ａ)と、ラインマーク３５Ａ,３５Ｂなどの配列(ｂ)を示す図である。
【図６】繋ぎ合わせ測定用マーク２６の一部の画像(ａ)と、エッジ波形(ｂ)の例を示す図である。
【図７】繋ぎ合わせ測定装置１０における測定手順を示すフローチャートである。
【図８】１つの重なり領域２５ａの長手方向に沿って異なる複数の測定ポイントを説明する図である。
【図９】分割露光用マスク３７上のサブフィールド２８の配列(ａ)と、ラインマーク３８Ａ,３８Ｂなどの配列(ｂ)を示す図である。
【図１０】繋ぎ合わせ測定用マーク４６の配列(ａ)および構成(ｂ)を示す図である。
【図１１】第２実施形態の繋ぎ合わせ測定の手順を示すフローチャートである。
【図１２】従来の２重マークの一例を説明する概略図である。
【符号の説明】
１０ 繋ぎ合わせ測定装置
１１ ウエハ
１２ 検査ステージ
１３ 光源
１４ 照明レンズ
１５ プリズム
１６ 対物レンズ
１７ 結像レンズ
１８ 撮像素子
１９ 画像処理部
２３ チップ
２４，２８ サブフィールド
２５，２５ａ 重なり領域
２６，４６ 繋ぎ合わせ測定用マーク
２６Ａ，２６Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ，３６Ａ，３６Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ，３９Ａ，３９Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ ラインマーク
２７，３７ 分割露光用マスク
２８ａ 外縁領域
２９ 転写領域
３０ 露光装置
３１ ウエハステージ
３２ マスクステージ
３３ 投影レンズ
３４ ステージ制御装置
Claims (3)
- 細長い重なり領域を介して隣接して基板に転写された第１の分割パターン領域と第２の分割パターン領域との前記重なり領域に、前記第１の分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記重なり領域の長手方向に平行な複数の第１ラインマークと、
前記第２の分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記長手方向に平行な複数の第２ラインマークとを配列してなるマーク部であって、前記重なり領域の短手方向に沿って位置の異なる２列に前記第１のラインマークと前記第２のラインマークとの各々を振り分け、かつ前記第１のラインマークと前記第２のラインマークとを市松状に配列してなるマーク部に基づいて、前記第１の分割パターン領域と前記第２の分割パターン領域との繋ぎ合わせ状態を測定する繋ぎ合わせ測定装置であって、
前記マーク部の画像を取り込み、前記長手方向に沿って異なる複数の位置の各々で、前記短手方向に対向する前記第１ラインマークと前記第２ラインマークとの前記短手方向の間隔を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された複数の間隔を比較することにより、前記第１の分割パターン領域と前記第２の分割パターン領域との前記短手方向の繋ぎ合わせずれ量を算出する算出手段とを備えた
ことを特徴とする繋ぎ合わせ測定装置。 - 前記算出手段は、逆位相の前記間隔の差分の半分を、前記第１の分割パターン領域と前記第２の分割パターン領域との前記短手方向の繋ぎ合わせずれ量として算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の繋ぎ合わせ測定装置。 - 分割露光によって基板の異なる位置に転写される複数の分割パターン領域が２次元配列された分割露光用マスクであって、
前記分割パターン領域は、所定の第１方向に沿って細長い形状を有すると共に該第１方向に垂直な第２方向に沿って対向配置された２つの外縁領域を含み、
前記２つの外縁領域のうち一方には、当該分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記第１方向に平行な複数の繋ぎ合わせ測定用の第１ラインマークが設けられ、
前記複数の第１ラインマークは、前記一方の外縁領域内で、前記第２方向に沿って位置の異なる２列に交互に振り分けられ且つ前記第１方向に沿って異なる位置に配列され、
前記２つの外縁領域のうち他方には、当該分割パターン領域の基準位置を示すと共に前記第１方向に平行な複数の繋ぎ合わせ測定用の第２ラインマークが設けられ、
前記複数の第２ラインマークは、前記他方の外縁領域内で、前記第２方向に沿って位置の異なる２列に交互に振り分けられ且つ前記第１方向に沿って異なる位置に配列され、
前記一方の外縁領域内での前記第２方向に関する前記２列の位置と、前記他方の外縁領域内での前記第２方向に関する前記２列の位置とは、同じであり、
前記第１方向に沿って異なる複数の位置の各々で、前記第２方向に対向する前記第１ラインマークと前記第２ラインマークとは、各々の外縁領域内での前記２列のうち位置が異なる列に振り分けられている
ことを特徴とする分割露光用マスク。
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