(57)【要約】【課題】位置合わせ精度をさらに向上させることが可能なアライメント技術を提供する。【解決手段】アライメント装置は、両対象物に配置された第１のパターンと第２のパターンとの重なり画像である重畳画像に基づいて、両対象物相互間の位置ずれを算出するとともに、両対象物を相対的に駆動して当該位置ずれを補正する。また、当該重畳画像は、第１のパターンの第１のライン群（ピッチｐ１）と第２のパターンの第２のライン群（ピッチｐ２）との重畳によって生成される第１の周期的な濃度変化（モアレ）を有するとともに、第１のパターンの第２のライン群と第２のパターンの第１のライン群との重畳によって生成される第２の周期的な濃度変化をも有する。アライメント装置の算出手段は、２つの周期的な濃度変化を近似する２つの近似曲線を画像処理によって求め、当該２つの近似曲線の相互間の位置ずれに基づいて、両対象物相互間の位置ずれを算出する。【選択図】図２２
2010267682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の対象物と第２の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント装置であって、
前記第１の対象物に配置された第１のパターンと前記第２の対象物に配置された第２のパターンとの重なり画像である第１の重畳画像を取得する画像取得手段と、
前記第１の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出する算出手段と、
前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正する位置補正手段と、
を備え、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、第１の方向において第１のピッチで平行配置される第１のライン群と、前記第１の方向において前記第１のピッチとは異なる第２のピッチで平行配置される第２のライン群とをそれぞれ有し、
前記第１の重畳画像は、
前記第１のパターンの前記第１のライン群と前記第２のパターンの前記第２のライン群との重畳によって生成される第１の周期的な濃度変化を前記第１の方向に有するとともに、
前記第１のパターンの前記第２のライン群と前記第２のパターンの前記第１のライン群との重畳によって生成される第２の周期的な濃度変化をも前記第１の方向に有し、
前記算出手段は、前記第１の周期的な濃度変化を近似する第１の近似曲線と前記第２の周期的な濃度変化を近似する第２の近似曲線とを、それぞれ、前記第１の重畳画像の前記第１の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、前記第１の近似曲線と前記第２の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第１の方向における第１の位置ずれを算出することを特徴とするアライメント装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアライメント装置において、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、前記第１の方向とは異なる第２の方向において第３のピッチで平行配置される第３のライン群と、前記第２の方向において前記第３のピッチとは異なる第４のピッチで平行配置される第４のライン群とをそれぞれ有し、
前記第１の重畳画像は、
前記第１のパターンの前記第３のライン群と前記第２のパターンの前記第４のライン群との重畳によって生成される第３の周期的な濃度変化を前記第２の方向に有するとともに、
前記第１のパターンの前記第４のライン群と前記第２のパターンの前記第３のライン群との重畳によって生成される第４の周期的な濃度変化をも前記第２の方向に有し、
前記算出手段は、前記第３の周期的な濃度変化を近似する第３の近似曲線と前記第４の周期的な濃度変化を近似する第４の近似曲線とを、それぞれ、前記第１の重畳画像の前記第２の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、前記第３の近似曲線と前記第４の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第２の方向における第２の位置ずれを算出することを特徴とするアライメント装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアライメント装置において、
前記画像取得手段は、前記第１の対象物に配置された第３のパターンと前記第２の対象物に配置された第４のパターンとの重なり画像である第２の重畳画像をも取得し、
前記第３のパターンおよび前記第４のパターンは、第５のライン群と第６のライン群と第７のライン群と第８のライン群とをそれぞれ有し、
前記第５のライン群と前記第６のライン群とは、それぞれ、前記第１の方向において平行配置されるライン群であり、
前記第７のライン群と前記第８のライン群とは、それぞれ、前記第２の方向において平行配置されるライン群であり、
前記第５のライン群での複数のラインの配置ピッチと前記第６のライン群での複数のラインの配置ピッチとは異なる値であり、
前記第７のライン群での複数のラインの配置ピッチと前記第８のライン群での複数のラインの配置ピッチとは異なる値であり、
前記第２の重畳画像は、
前記第１の方向および前記第２の方向において、それぞれ、前記第３のパターンと前記第４のパターンとの重畳によって生成される２つの周期的な濃度変化を有し、
前記算出手段は、
前記第１の方向における２つの周期的な濃度変化を表す２つの近似曲線の相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第１の方向における第３の位置ずれを算出し、
前記第２の方向における２つの周期的な濃度変化を表す２つの近似曲線の相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第２の方向における第４の位置ずれを算出し、
前記第１の位置ずれと前記第２の位置ずれと前記第３の位置ずれと前記第４の位置ずれとに基づいて、前記両対象物相互間の回転方向の位置ずれを算出することを特徴とするアライメント装置。
【請求項４】
請求項２に記載のアライメント装置において、
前記第１の対象物の前記第１のパターンと前記第２の対象物の前記第２のパターンとは、同一の露光用マスクを用いて生成されるパターンであり、
前記第１の対象物と前記第２の対象物とが対向配置される状態において、前記第１の周期的な濃度変化と前記第２の周期的な濃度変化とが前記第１の方向に生成されるとともに、前記第３の周期的な濃度変化と前記第４の周期的な濃度変化とが前記第２の方向に生成されることを特徴とするアライメント装置。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記第３のライン群と前記第４のライン群とは、前記第１のパターンと前記第２のパターンとのそれぞれにおいて、前記第１の方向における中心を通り且つ前記第２の方向に延びる第１の境界線を挟んで対峙して配置され、
前記第１の重畳画像は、第１の非モアレ領域を有しており、
前記第１の非モアレ領域は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの前記第１の方向における位置ずれに応じて、前記第１の重畳画像内の前記第１の境界線付近において前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方の同一ピッチのライン群が重畳して形成された領域であり、
前記第１のライン群と前記第２のライン群とは、前記第１のパターンと前記第２のパターンとのそれぞれにおいて、前記第２の方向における中心を通り且つ前記第１の方向に延びる第２の境界線を挟んで対峙して配置され、
前記第１の重畳画像は、第２の非モアレ領域をさらに有しており、
前記第２の非モアレ領域は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの前記第２の方向における位置ずれに応じて、前記第１の重畳画像内の前記第２の境界線付近において前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方の同一ピッチのライン群が重畳して形成された領域であり、
前記算出手段は、前記第１の非モアレ領域の前記第１の方向における長さと前記第２の非モアレ領域の前記第２の方向における長さとを求め、前記両対象物相互間の前記第１の方向の位置ずれと前記両対象物相互間の前記第２の方向の位置ずれとに関する概略値を算出するとともに、
前記位置補正手段は、前記概略値に基づき前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するラフアライメント動作を行い、
前記画像取得手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記第１の重畳画像を再び取得し、
前記算出手段は、前記ラフアライメント動作の後に取得された前記第１の重畳画像に基づいて前記前記第１の近似曲線と前記第２の近似曲線とを求め、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれをさらに算出し、
前記位置補正手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記両対象物を相対的に駆動して、前記両対象物相互間の位置ずれを補正することを特徴とするアライメント装置。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記第３のライン群と前記第４のライン群とは、前記第１のパターンと前記第２のパターンとのそれぞれにおいて、前記第１の方向における中心を通り且つ前記第２の方向に延びる第１の境界線を挟んで対峙して配置され、
前記第１のライン群と前記第２のライン群とは、前記第１のパターンと前記第２のパターンとのそれぞれにおいて、前記第２の方向における中心を通り且つ前記第１の方向に延びる第２の境界線を挟んで対峙して配置され、
前記第１の重畳画像は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの位置ずれに応じて生成される非モアレ領域であって、前記第１の重畳画像内の前記第１の境界線付近または前記第２の境界線付近において前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方における同一ピッチのライン群が重畳して形成される非モアレ領域を有しており、
前記算出手段は、前記非モアレ領域の形状に基づいて、前記所定平面内における前記回転方向の位置ずれを、前記所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれの１つとして算出することを特徴とするアライメント装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記第１の対象物および前記第２の対象物は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとは別にラフアライメント用パターン対を有し、
前記算出手段は、前記ラフアライメント用パターン対を用いて、前記所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれに関する概略値を算出し、
前記位置補正手段は、前記概略値に基づき前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するラフアライメント動作を行い、
前記画像取得手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記第１の重畳画像を取得し、
前記位置補正手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記両対象物を相対的に駆動して、前記第１の重畳画像に基づいて算出される位置ずれを補正することを特徴とするアライメント装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記第１の重畳画像は、非合焦状態で撮像された画像であることを特徴とするアライメント装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記画像取得手段は、前記両対象物が近接対向配置された状態で、前記両対象物を透過する透過光を用いて前記第１の重畳画像と前記第２の重畳画像とを取得することを特徴とするアライメント装置。
【請求項１０】
請求項２ないし請求項９のいずれかに記載のアライメント装置において、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、それぞれ、前記第１の方向および前記第２の方向を対角線方向とする略菱形形状を有することを特徴とするアライメント装置。
【請求項１１】
第１の対象物と第２の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント方法であって、
ａ）前記第１の対象物に配置された第１のパターンと前記第２の対象物に配置された第２のパターンとの重なり画像である第１の重畳画像を取得するステップと、
ｂ）前記第１の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出するステップと、
ｃ）前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するステップと、
を備え、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、第１の方向において第１のピッチで平行配置される第１のライン群と、前記第１の方向において前記第１のピッチとは異なる第２のピッチで平行配置される第２のライン群とをそれぞれ有し、
前記第１の重畳画像は、
前記第１のパターンの前記第１のライン群と前記第２のパターンの前記第２のライン群との重畳によって生成される第１の周期的な濃度変化を前記第１の方向に有するとともに、
前記第１のパターンの前記第２のライン群と前記第２のパターンの前記第１のライン群との重畳によって生成される第２の周期的な濃度変化をも前記第１の方向に有し、
前記ステップｂ）は、
ｂ−１）前記第１の周期的な濃度変化を近似する第１の近似曲線と前記第２の周期的な濃度変化を近似する第２の近似曲線とを、それぞれ、前記第１の重畳画像の前記第１の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるステップと、
ｂ−２）前記第１の近似曲線と前記第２の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第１の方向における第１の位置ずれを算出するステップと、
を有することを特徴とするアライメント方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のアライメント方法を用いて生成された半導体装置。
【請求項１３】
第１の対象物と第２の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント装置であって、
前記第１の対象物に配置された第１のパターンと前記第２の対象物に配置された第２のパターンとの重なり画像である第１の重畳画像を取得する画像取得手段と、
前記第１の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出する算出手段と、
前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正する位置補正手段と、
を備え、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、それぞれ、互いに異なる所定ピッチで配置される２つのライン群を有し、
前記第１の重畳画像は、
前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第１および第２の周期的な濃度変化を第１の方向に有するとともに、
前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第３および第４の周期的な濃度変化を前記第１の方向とは異なる第２の方向に有し、
前記算出手段は、
前記第１の周期的な濃度変化を近似する第１の近似曲線と前記第２の周期的な濃度変化を近似する第２の近似曲線と前記第３の周期的な濃度変化を近似する第３の近似曲線と前記第４の周期的な濃度変化を近似する第４の近似曲線とを、それぞれ、前記第１の重畳画像内の複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、
前記第１の近似曲線と前記第２の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第１の方向における第１の位置ずれを算出し、
前記第３の近似曲線と前記第４の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第２の方向における第２の位置ずれを算出することを特徴とするアライメント装置。
【請求項１４】
第１の対象物と第２の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント方法であって、
ａ）前記第１の対象物に配置された第１のパターンと前記第２の対象物に配置された第２のパターンとの重なり画像である第１の重畳画像を取得するステップと、
ｂ）前記第１の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出するステップと、
ｃ）前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するステップと、
を備え、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、それぞれ、互いに異なる所定ピッチで配置される２つのライン群を有し、
前記第１の重畳画像は、
前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第１および第２の周期的な濃度変化を第１の方向に有するとともに、
前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第３および第４の周期的な濃度変化を前記第１の方向とは異なる第２の方向に有し、
前記ステップｂ）は、
ｂ−１）前記第１の周期的な濃度変化を近似する第１の近似曲線と前記第２の周期的な濃度変化を近似する第２の近似曲線と前記第３の周期的な濃度変化を近似する第３の近似曲線と前記第４の周期的な濃度変化を近似する第４の近似曲線とを、それぞれ、前記第１の重畳画像内の複数の位置での画素値に基づいて求めるステップと、
ｂ−２）前記第１の近似曲線と前記第２の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第１の方向における第１の位置ずれを算出するステップと、
ｂ−３）前記第３の近似曲線と前記第４の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第２の方向における第２の位置ずれを算出するステップと、
を有することを特徴とするアライメント方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの対象物の位置合わせを行うアライメント技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの対象物の位置ずれを検出する技術として、例えば特許文献１に記載の技術が存在する。特許文献１には、半導体デバイス製造における２つの別個のマスキングステップのミスアライメントを検出する技術が記載されている。具体的には、異なるレイヤレベルにプリントされる２つのマスクパターン（以下、単にマスクとも称する）の位置ずれを、モアレ生成用のラインパターンを用いて検出する技術が記載されている。
【０００３】
より具体的には、互いに異なるピッチで配列された２種類のラインパターンが、互いに異なる２つの対象物（異なるレイヤ）に配置される。第１のピッチで配列された第１のラインパターンが第１の対象物に配置され、第２のピッチで配列された第２のラインパターンが第２の対象物に配置される。そして、これら２つのラインパターン（第１のラインパターンおよび第２のラインパターン）が重ねられたときに、所定方向における周期的な濃度変化（モアレ縞）が生じる。
【０００４】
このモアレ縞は、２つの対象物が互いに位置ずれを伴わずに配置されている場合には、正規の位置（正規位置）に生じる。一方、２つの対象物が互いに微小な位置ずれを伴って配置される場合には、モアレ縞は上記の正規位置からずれた位置に生じる。なお、モアレ縞のずれは、２つの対象物の微小なずれを拡大して出現する。逆に言えば、比較的大きなモアレ縞のずれ（実際には微小なずれ）に基づいて、対象物相互間の比較的小さなずれ（さらに微小なずれ）を検出することが可能である。
【０００５】
そして、このモアレ縞を観測すること、詳細には当該モアレ縞の正規位置からのずれを観測することによって、２種類のラインパターンのずれが検出される。なお、この特許文献１においては、モアレ縞は光学的に観察され視覚的に比較されることが主に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の技術において２種類のラインパターンのずれを正確に検出するためには、モアレ縞の正規位置からのずれ量を正確に知得することが求められる。
【０００８】
しかしながら、モアレ縞の正規位置からのずれ量を正確に知得することは、必ずしも容易ではない。
【０００９】
例えば、Ｘ方向に現れるモアレ縞の正規位置からのずれ量を取得するために、モアレ縞における高濃度部分（端的に言えば黒色部分）のＸ方向の中央位置を求めることによって、モアレ縞の位置を取得することが考えられる。ただし、当該高濃度部分の中央位置を正確に求めることは必ずしも容易ではない。そして、このモアレ縞の位置（当該高濃度部分の中央位置）に関する誤差は、２種類のラインパターンの位置ずれの検出精度に大きな影響を与える。
【００１０】
そこで、本発明は、さらに精度を向上させることが可能なアライメント技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決すべく、請求項１の発明は、第１の対象物と第２の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント装置であって、前記第１の対象物に配置された第１のパターンと前記第２の対象物に配置された第２のパターンとの重なり画像である第１の重畳画像を取得する画像取得手段と、前記第１の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出する算出手段と、前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正する位置補正手段とを備え、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、第１の方向において第１のピッチで平行配置される第１のライン群と、前記第１の方向において前記第１のピッチとは異なる第２のピッチで平行配置される第２のライン群とをそれぞれ有し、前記第１の重畳画像は、前記第１のパターンの前記第１のライン群と前記第２のパターンの前記第２のライン群との重畳によって生成される第１の周期的な濃度変化を前記第１の方向に有するとともに、前記第１のパターンの前記第２のライン群と前記第２のパターンの前記第１のライン群との重畳によって生成される第２の周期的な濃度変化をも前記第１の方向に有し、前記算出手段は、前記第１の周期的な濃度変化を近似する第１の近似曲線と前記第２の周期的な濃度変化を近似する第２の近似曲線とを、それぞれ、前記第１の重畳画像の前記第１の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、前記第１の近似曲線と前記第２の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第１の方向における第１の位置ずれを算出することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明に係るアライメント装置において、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、前記第１の方向とは異なる第２の方向において第３のピッチで平行配置される第３のライン群と、前記第２の方向において前記第３のピッチとは異なる第４のピッチで平行配置される第４のライン群とをそれぞれ有し、前記第１の重畳画像は、前記第１のパターンの前記第３のライン群と前記第２のパターンの前記第４のライン群との重畳によって生成される第３の周期的な濃度変化を前記第２の方向に有するとともに、前記第１のパターンの前記第４のライン群と前記第２のパターンの前記第３のライン群との重畳によって生成される第４の周期的な濃度変化をも前記第２の方向に有し、前記算出手段は、前記第３の周期的な濃度変化を近似する第３の近似曲線と前記第４の周期的な濃度変化を近似する第４の近似曲線とを、それぞれ、前記第１の重畳画像の前記第２の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、前記第３の近似曲線と前記第４の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第２の方向における第２の位置ずれを算出することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の発明に係るアライメント装置において、前記画像取得手段は、前記第１の対象物に配置された第３のパターンと前記第２の対象物に配置された第４のパターンとの重なり画像である第２の重畳画像をも取得し、前記第３のパターンおよび前記第４のパターンは、第５のライン群と第６のライン群と第７のライン群と第８のライン群とをそれぞれ有し、前記第５のライン群と前記第６のライン群とは、それぞれ、前記第１の方向において平行配置されるライン群であり、前記第７のライン群と前記第８のライン群とは、それぞれ、前記第２の方向において平行配置されるライン群であり、前記第５のライン群での複数のラインの配置ピッチと前記第６のライン群での複数のラインの配置ピッチとは異なる値であり、前記第７のライン群での複数のラインの配置ピッチと前記第８のライン群での複数のラインの配置ピッチとは異なる値であり、前記第２の重畳画像は、前記第１の方向および前記第２の方向において、それぞれ、前記第３のパターンと前記第４のパターンとの重畳によって生成される２つの周期的な濃度変化を有し、前記算出手段は、前記第１の方向における２つの周期的な濃度変化を表す２つの近似曲線の相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第１の方向における第３の位置ずれを算出し、前記第２の方向における２つの周期的な濃度変化を表す２つの近似曲線の相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第２の方向における第４の位置ずれを算出し、前記第１の位置ずれと前記第２の位置ずれと前記第３の位置ずれと前記第４の位置ずれとに基づいて、前記両対象物相互間の回転方向の位置ずれを算出することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項２の発明に係るアライメント装置において、前記第１の対象物の前記第１のパターンと前記第２の対象物の前記第２のパターンとは、同一の露光用マスクを用いて生成されるパターンであり、前記第１の対象物と前記第２の対象物とが対向配置される状態において、前記第１の周期的な濃度変化と前記第２の周期的な濃度変化とが前記第１の方向に生成されるとともに、前記第３の周期的な濃度変化と前記第４の周期的な濃度変化とが前記第２の方向に生成されることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項２ないし請求項４のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第３のライン群と前記第４のライン群とは、前記第１のパターンと前記第２のパターンとのそれぞれにおいて、前記第１の方向における中心を通り且つ前記第２の方向に延びる第１の境界線を挟んで対峙して配置され、前記第１の重畳画像は、第１の非モアレ領域を有しており、前記第１の非モアレ領域は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの前記第１の方向における位置ずれに応じて、前記第１の重畳画像内の前記第１の境界線付近において前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方の同一ピッチのライン群が重畳して形成された領域であり、前記第１のライン群と前記第２のライン群とは、前記第１のパターンと前記第２のパターンとのそれぞれにおいて、前記第２の方向における中心を通り且つ前記第１の方向に延びる第２の境界線を挟んで対峙して配置され、前記第１の重畳画像は、第２の非モアレ領域をさらに有しており、前記第２の非モアレ領域は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの前記第２の方向における位置ずれに応じて、前記第１の重畳画像内の前記第２の境界線付近において前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方の同一ピッチのライン群が重畳して形成された領域であり、前記算出手段は、前記第１の非モアレ領域の前記第１の方向における長さと前記第２の非モアレ領域の前記第２の方向における長さとを求め、前記両対象物相互間の前記第１の方向の位置ずれと前記両対象物相互間の前記第２の方向の位置ずれとに関する概略値を算出するとともに、前記位置補正手段は、前記概略値に基づき前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するラフアライメント動作を行い、前記画像取得手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記第１の重畳画像を再び取得し、前記算出手段は、前記ラフアライメント動作の後に取得された前記第１の重畳画像に基づいて前記前記第１の近似曲線と前記第２の近似曲線とを求め、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれをさらに算出し、前記位置補正手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記両対象物を相対的に駆動して、前記両対象物相互間の位置ずれを補正することを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項２ないし請求項５のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第３のライン群と前記第４のライン群とは、前記第１のパターンと前記第２のパターンとのそれぞれにおいて、前記第１の方向における中心を通り且つ前記第２の方向に延びる第１の境界線を挟んで対峙して配置され、前記第１のライン群と前記第２のライン群とは、前記第１のパターンと前記第２のパターンとのそれぞれにおいて、前記第２の方向における中心を通り且つ前記第１の方向に延びる第２の境界線を挟んで対峙して配置され、前記第１の重畳画像は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの位置ずれに応じて生成される非モアレ領域であって、前記第１の重畳画像内の前記第１の境界線付近または前記第２の境界線付近において前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方における同一ピッチのライン群が重畳して形成される非モアレ領域を有しており、前記算出手段は、前記非モアレ領域の形状に基づいて、前記所定平面内における前記回転方向の位置ずれを、前記所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれの１つとして算出することを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第１の対象物および前記第２の対象物は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとは別にラフアライメント用パターン対を有し、前記算出手段は、前記ラフアライメント用パターン対を用いて、前記所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれに関する概略値を算出し、前記位置補正手段は、前記概略値に基づき前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するラフアライメント動作を行い、前記画像取得手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記第１の重畳画像を取得し、前記位置補正手段は、前記ラフアライメント動作の後に、前記両対象物を相対的に駆動して、前記第１の重畳画像に基づいて算出される位置ずれを補正することを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第１の重畳画像は、非合焦状態で撮像された画像であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記画像取得手段は、前記両対象物が近接対向配置された状態で、前記両対象物を透過する透過光を用いて前記第１の重畳画像と前記第２の重畳画像とを取得することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項２ないし請求項９のいずれかの発明に係るアライメント装置において、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、それぞれ、前記第１の方向および前記第２の方向を対角線方向とする略菱形形状を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１１の発明は、第１の対象物と第２の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント方法であって、ａ）前記第１の対象物に配置された第１のパターンと前記第２の対象物に配置された第２のパターンとの重なり画像である第１の重畳画像を取得するステップと、ｂ）前記第１の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出するステップと、ｃ）前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するステップとを備え、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、第１の方向において第１のピッチで平行配置される第１のライン群と、前記第１の方向において前記第１のピッチとは異なる第２のピッチで平行配置される第２のライン群とをそれぞれ有し、前記第１の重畳画像は、前記第１のパターンの前記第１のライン群と前記第２のパターンの前記第２のライン群との重畳によって生成される第１の周期的な濃度変化を前記第１の方向に有するとともに、前記第１のパターンの前記第２のライン群と前記第２のパターンの前記第１のライン群との重畳によって生成される第２の周期的な濃度変化をも前記第１の方向に有し、前記ステップｂ）は、ｂ−１）前記第１の周期的な濃度変化を近似する第１の近似曲線と前記第２の周期的な濃度変化を近似する第２の近似曲線とを、それぞれ、前記第１の重畳画像の前記第１の方向における複数の位置での画素値に基づいて求めるステップと、ｂ−２）前記第１の近似曲線と前記第２の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第１の方向における第１の位置ずれを算出するステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明に係るアライメント方法を用いて生成された半導体装置であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１３の発明は、第１の対象物と第２の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント装置であって、前記第１の対象物に配置された第１のパターンと前記第２の対象物に配置された第２のパターンとの重なり画像である第１の重畳画像を取得する画像取得手段と、前記第１の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出する算出手段と、前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正する位置補正手段とを備え、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、それぞれ、互いに異なる所定ピッチで配置される２つのライン群を有し、前記第１の重畳画像は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第１および第２の周期的な濃度変化を第１の方向に有するとともに、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第３および第４の周期的な濃度変化を前記第１の方向とは異なる第２の方向に有し、前記算出手段は、前記第１の周期的な濃度変化を近似する第１の近似曲線と前記第２の周期的な濃度変化を近似する第２の近似曲線と前記第３の周期的な濃度変化を近似する第３の近似曲線と前記第４の周期的な濃度変化を近似する第４の近似曲線とを、それぞれ、前記第１の重畳画像内の複数の位置での画素値に基づいて求めるとともに、前記第１の近似曲線と前記第２の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第１の方向における第１の位置ずれを算出し、前記第３の近似曲線と前記第４の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第２の方向における第２の位置ずれを算出することを特徴とする。
【００２４】
請求項１４の発明は、第１の対象物と第２の対象物との両対象物に関するアライメントを行うアライメント方法であって、ａ）前記第１の対象物に配置された第１のパターンと前記第２の対象物に配置された第２のパターンとの重なり画像である第１の重畳画像を取得するステップと、ｂ）前記第１の重畳画像に基づいて、所定平面内における前記両対象物相互間の位置ずれを算出するステップと、ｃ）前記両対象物を相対的に駆動して前記位置ずれを補正するステップとを備え、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンは、それぞれ、互いに異なる所定ピッチで配置される２つのライン群を有し、前記第１の重畳画像は、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第１および第２の周期的な濃度変化を第１の方向に有するとともに、前記第１のパターンと前記第２のパターンとの双方における異なるピッチのライン群の重畳によって生成される第３および第４の周期的な濃度変化を前記第１の方向とは異なる第２の方向に有し、前記ステップｂ）は、ｂ−１）前記第１の周期的な濃度変化を近似する第１の近似曲線と前記第２の周期的な濃度変化を近似する第２の近似曲線と前記第３の周期的な濃度変化を近似する第３の近似曲線と前記第４の周期的な濃度変化を近似する第４の近似曲線とを、それぞれ、前記第１の重畳画像内の複数の位置での画素値に基づいて求めるステップと、ｂ−２）前記第１の近似曲線と前記第２の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第１の方向における第１の位置ずれを算出するステップと、ｂ−３）前記第３の近似曲線と前記第４の近似曲線との相互間の位置ずれに基づいて、前記両対象物相互間の前記第２の方向における第２の位置ずれを算出するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１ないし請求項１４に記載の発明によれば、第１の周期的な濃度変化と第２の周期的な濃度変化との相対的な位置ずれを用いて、両対象物相互間の非常に微小な位置ずれを算出することができる。特に、複数の位置での画素値に基づき２つの近似曲線を求めることによれば、周期的な濃度変化の位置ずれを各濃度変化の特徴点の位置で求める場合に比べて、さらに正確に位置ずれを算出することが可能である。
【００２６】
特に、請求項２に記載の発明によれば、並進２方向の位置ずれを補正して正確な位置決めを行うことが可能である。
【００２７】
また特に、請求項３に記載の発明によれば、回転方向の位置ずれをも補正して正確な位置決めを行うことが可能である。
【００２８】
また特に、請求項４に記載の発明によれば、第１のパターンと第２のパターンとが同一の露光用マスク（単一のマスク）によって生成されるため、２つのパターンを互いに異なるマスクで生成する場合に比べて、誤差が低減される。
【００２９】
また特に、請求項５に記載の発明によれば、ラフアライメント用の別途のパターンを用いることなく、並進方向における比較的大きな位置ずれをも第１および第２のパターンによって検出することが可能である。
【００３０】
また特に、請求項６に記載の発明によれば、１組の２次元モアレパターンによって、回転方向の位置ずれをも検出することが可能である。
【００３１】
また特に、請求項８に記載の発明によれば、画像処理フィルタを用いることなく、平準効果を得ることが可能である。
【００３２】
また特に、請求項９に記載の発明によれば、両対象物が近接対向配置されてアライメントされるので、良好なアライメント精度を維持したまま両対象物をさらに近接させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】アライメント装置（接合装置）の概略構成を示す図である。
【図２】アライメント装置の断面図である。
【図３】上側の被接合物上でのアライメントマークの位置を示す図である。
【図４】下側の被接合物上でのアライメントマークの位置を示す図である。
【図５】ラフアライメントマーク（上側）を示す図である。
【図６】ラフアライメントマーク（下側）を示す図である。
【図７】モアレ生成用の２次元パターンを示す図である。
【図８】図７の２次元パターンの中央領域付近の拡大図である。
【図９】２次元パターンに含まれる８つのライン群の各ピッチを示す図である。
【図１０】上側の被接合物の天地左右が反転される様子を示す図である。
【図１１】上側の被接合物と下側の被接合物とが対向する様子を示す図である。
【図１２】一方のパターンが天地反転して他方のパターンに対向する様子を模式的に示す図である。
【図１３】パターン対が重畳する様子を模式的に示す図である。
【図１４】一方のモアレ生成用パターンを示す図である。
【図１５】他方のモアレ生成用パターンを示す図である。
【図１６】２つのパターンの重畳により発生するモアレを示す図である。
【図１７】両パターンの位置ずれに起因するモアレの位置ずれを示す図である。
【図１８】両パターンの位置ずれに起因するモアレの位置ずれを示す図である。
【図１９】デュアルライン比較法用の一方のモアレ生成用パターンを示す図である。
【図２０】デュアルライン比較法用の他方のモアレ生成用パターンを示す図である。
【図２１】２つのパターンの重畳により発生するモアレを示す図である。
【図２２】両パターンの位置ずれに起因するモアレの位置ずれを示す図である。
【図２３】両パターンの位置ずれに起因するモアレの位置ずれを示す図である。
【図２４】両パターンの位置ずれに起因するモアレの位置ずれを示す図である。
【図２５】重畳画像における周期的な濃度変化（モアレ）を示す概念図である。
【図２６】２つのモアレの近似曲線を示す図である。
【図２７】両パターンが位置ずれを伴わずに重なり合う状態での重畳画像を示す図である。
【図２８】図２７の重畳画像内の各区分領域を示す図である。
【図２９】両パターンがＸ方向にずれた状態での重畳画像を示す図である。
【図３０】両パターンがＸ方向およびＹ方向の双方にずれた状態での重畳画像を示す図である。
【図３１】両被接合物が互いにずれている状態を示す概念図である。
【図３２】回転ずれを導出する際の幾何学的関係を示す図である。
【図３３】接合動作を示すフローチャートである。
【図３４】ファインアライメントを示すフローチャートである。
【図３５】２つのパターンがＸ方向に比較的大きくずれている状態を示す図である。
【図３６】非モアレ領域（高輝度領域）を含む重畳画像を示す図である。
【図３７】２種類のパターンが上下に重畳される状態を示す図である。
【図３８】非モアレ領域（高輝度領域）の発生原理を示す図である。
【図３９】非モアレ領域（低輝度領域）の発生原理を示す図である。
【図４０】非モアレ領域（低輝度領域）を含む重畳画像を示す図である。
【図４１】２種類のパターンが上下に重畳される状態を示す図である。
【図４２】別の重畳画像を示す図である。
【図４３】さらに別の重畳画像を示す図である。
【図４４】回転ずれを伴う重畳画像を示す図である。
【図４５】回転ずれを伴う別の重畳画像を示す図である。
【図４６】回転ずれを伴うさらに別の重畳画像を示す図である。
【図４７】変形例に係るモアレ生成用パターンを示す図である。
【図４８】上側のパターンと下側のパターンとが対向する様子を示す図である。
【図４９】菱形の２つのパターンが位置ずれを伴わずに重なり合う状態での重畳画像を示す図である。
【図５０】両パターンがＸ方向およびＹ方向の双方にずれた状態での重畳画像を示す図である。
【図５１】別の重畳画像を示す図である。
【図５２】さらに別の重畳画像を示す図である。
【図５３】回転ずれを伴う重畳画像を示す図である。
【図５４】回転ずれを伴う別の重畳画像を示す図である。
【図５５】回転ずれを伴うさらに別の重畳画像を示す図である。
【図５６】変形例に係るモアレ生成用パターンを示す図である。
【図５７】別の変形例に係るモアレ生成用パターンを示す図である。
【図５８】さらに別の変形例に係るモアレ生成用パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３５】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１．装置＞
図１および図２は、本発明に係るアライメント装置１を示す図である。図１はアライメント装置１の縦断面図であり、図２は当該アライメント装置１のＩ−Ｉ断面図である。なお、各図においては、便宜上、ＸＹＺ直交座標系を用いて方向等を示している。
【００３６】
アライメント装置１は、減圧下のチャンバ（真空チャンバ）２内で、被接合物９１と被接合物９２との位置合わせ動作（アライメント動作）を行い、その対向面に表面活性化処理が施された両被接合物９１，９２を接合する装置である。このアライメント装置１は接合装置であるとも表現される。この装置１によれば、両被接合物９１，９２を固相接合することが可能である。なお、両被接合物９１，９２としては、様々な材料（例えばシリコン（半導体ウエハー）など）が用いられる。また、両被接合物９１，９２は、それぞれ、アライメント動作の対象物であるとも表現される。
【００３７】
アライメント装置１は、両被接合物９１，９２の処理空間である真空チャンバ２と、当該真空チャンバ２に連結されたロードロックチャンバ３とを備える。真空チャンバ２は、排気管６と排気弁７とを介して真空ポンプ５に接続されている。真空ポンプ５の吸引動作に応じて真空チャンバ２内の圧力が低減（減圧）されることによって、真空チャンバ２は真空状態にされる。また、排気弁７は、その開閉動作と排気流量の調整動作とによって、真空チャンバ２内の真空度を調整することができる。
【００３８】
両被接合物９１，９２は、ロードロックチャンバ３内において導入棒４の先端部のクランピングチャック４ｃで保持された後、真空チャンバ２内に移動される。具体的には、上側の被接合物９２は、導入棒４の先端部で保持され、ヘッド２２の直下位置にまでＸ方向に移動された後、ヘッド２２によって保持される。同様に、下側の被接合物９１は、導入棒４の先端部で保持された状態でＸ方向においてステージ１２に向けて移動され、当該ステージ１２によって保持される。
【００３９】
ヘッド２２およびステージ１２は、いずれも、真空チャンバ２内に設置されている。ヘッド２２は、アライメントテーブル２３によってＸ方向およびＹ方向に移動（並進移動）されるとともに、回転駆動機構２５によってθ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に回転される。ヘッド２２は、後述する位置認識部２８等による位置検出結果等に基づいてアライメントテーブル２３および回転駆動機構２５によって駆動され、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向におけるアライメント動作が実行される。
【００４０】
また、ヘッド２２は、Ｚ軸昇降駆動機構２６によってＺ方向に移動（昇降）される。Ｚ軸昇降駆動機構２６は、不図示の圧力検出センサにより検出した信号に基づいて、接合時の加圧力を制御することができる。なお、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する方向である。
【００４１】
また、アライメント装置１は、被接合物９１，９２の位置を認識する位置認識部２８を備えている。
【００４２】
図２に示すように、位置認識部２８は、光源２８ａ，２８ｂを有するとともに、被接合物等に関する光像を画像データとして取得する撮像部（カメラ）２８ｃ，２８ｄを有する。また、両被接合物９１，９２には、それぞれ、位置識別用パターンマーク（以下、単にパターンあるいはマークとも称する）が付されている。ここでは、一方の被接合物９２には４つの位置識別用パターンＭＴ２，ＭＴ４，ＡＴ２，ＡＴ４（図３参照）が設けられ、他方の被接合物９１には４つの位置識別用パターンＭＴ１，ＭＴ３，ＡＴ１，ＡＴ３（図４参照）が設けられる。ここで、４つのパターンＡＴ１〜ＡＴ４は、ラフアライメント（粗位置決め）用のパターンであり、他の４つのパターンＭＴ１〜ＭＴ４は、ファインアライメント（高精度位置決め）用のパターンである。これらのパターンを用いたアライメント動作については後に詳述する。
【００４３】
両被接合物９１，９２の位置合わせ動作（アライメント動作）は、当該位置認識部（カメラ等）により、両被接合物９１，９２に付されたパターンの位置を認識することによって実行される。
【００４４】
図２に示すように、位置認識部２８は、両被接合物９１，９２が対向する状態において、光源２８ａ，２８ｂからの光の透過光に関する画像データを用いて、両被接合物９１，９２の位置を認識する。具体的には、真空チャンバ２の外部側方に配置された光源２８ａ，２８ｂから出射された各光は、真空チャンバ２の窓部（不図示）をそれぞれ透過し、その後、ミラー２８ｅ，２８ｆで反射されてその進行方向が変更され下方に進行する。当該各光は、さらに、両被接合物９１，９２を透過した後、窓部２ｂ（図１）等をも透過して、撮像部２８ｃ，２８ｄにそれぞれ到達する。位置認識部２８は、このようにして取得された両被接合物９１，９２に関する光像（透過光に関する画像）を画像データとして取得する。上記のパターンＭＴ１，ＭＴ２の重畳画像とパターンＰＡＴ１，ＡＴ２の重畳画像とは、それぞれ、撮像部２８ｃによって取得される。また、パターンＭＴ３，ＭＴ４の重畳画像とパターンＡＴ３，ＡＴ４の重畳画像とは、それぞれ、撮像部２８ｄによって取得される。さらに、位置認識部２８は、当該画像データに基づいてマークの位置を認識する。なお、光源２８ａ，２８ｂとしては、両被接合物９１，９２およびステージ１２等を透過する光（例えば赤外光）が用いられる。
【００４５】
その後、位置認識部２８により認識された位置情報に基づき、アライメントテーブル２３と回転駆動機構２５とによって、ヘッド２２が２つの並進方向（Ｘ方向およびＹ方向）と回転方向（θ方向）とに駆動される。これにより、両被接合物９１，９２が相対的に移動される。
【００４６】
このようにして、アライメント動作が実行される。
【００４７】
さらに、このような位置認識動作と位置合わせ用の駆動動作とが繰り返し実行される。これによれば、ヘッド２２駆動時の駆動誤差が徐々に低減されていき、さらに正確なアライメント動作が実行される。
【００４８】
この装置１は、コントローラ１００をさらに備えている。コントローラ１００は、アライメント動作および接合動作を制御する制御部である。
【００４９】
コントローラ１００（図１）は、画像取得制御部１０１と、位置ずれ算出部（単に算出部とも称する）１０２と、位置補正制御部１０３とを備える。
【００５０】
画像取得制御部１０１は、撮像部２８ｃ，２８ｄ等で構成される画像取得部３１を制御する。画像取得部３１は、対向する２つの対象物の表面にそれぞれ配置された両パターンの重なり画像（重畳画像）ＧＣ等を取得する。
【００５１】
算出部１０２は、画像取得制御部１０１の制御下で取得された重畳画像ＧＣ等に基づいて、所定平面内における両被接合物９１，９２相互間の位置ずれを算出する。
【００５２】
位置補正制御部１０３は、アライメントテーブル２３を駆動する駆動機構と回転駆動機構２５とを備えて構成される位置補正部３３を制御し、両被接合物９１，９２を相対的に駆動して位置ずれを補正する。
【００５３】
＜１−２．アライメントの概要＞
この第１実施形態においては、アライメント装置１は、図５および図６に示すパターンでラフアライメントを実行し、図７に示すパターン（モアレ生成用２次元パターン）でファインアライメントを実行する。
【００５４】
より具体的には、まず、図５に示すパターンＣＴと図６に示すパターンＤＴとを用いてラフアライメント動作が実行される。
【００５５】
パターンＣＴは、十字状のパターンマークであり、パターンＤＴは、４つの正方形がグリッド状に配置されたパターンマークである。パターンＣＴは、上側の被接合物９２の接合表面に配置されており、パターンＤＴは、下側の被接合物９１の接合表面に配置されている。例えば、パターンＣＴの大きさ（長さ）Ｈ２とパターンＤＴの大きさ（長さ）Ｈ１とは、それぞれ、約数百μｍ（マイクロメートル）である。また、パターンＣＴにおける十字の上下左右への突出部分とパターンＤＴの４つの正方形との間隙ＧＰ（図６参照）は、例えば数十μｍである。なお、パターンＣＴ、ＤＴは、ラフアライメント用パターン対であるとも表現される。
【００５６】
両被接合物９１，９２が正しく位置決めされている場合には、パターンＤＴの４つの正方形はパターンＣＴの十字部分と重複しないように配置され且つ当該４つの正方形は当該十字部分からいずれも同じ長さ離れて配置される。
【００５７】
ラフアライメントにおいては、パターンＣＴの十字部分がパターンＤＴの４つの正方形の中央部分に配置されるように位置合わせが行われる。これにより、両被接合物９１，９２の位置誤差を所定範囲内（例えば数μｍ程度）に収めることが可能である。
【００５８】
さらに、この実施形態においては、図７に示すようなパターン（モアレ生成用２次元パターン）ＭＴを用いることによって両被接合物９１，９２の位置ずれが再び認識され、さらに高精度のアライメント（ファインアライメント）が実行される。
【００５９】
このパターンＭＴを用いた位置認識は、互いに異なるピッチで配置される２種類のライン群が重畳されることによって発生するモアレ縞（以下、単にモアレとも称する）を用いて行われる。以下では、このパターンＭＴを用いた位置認識について、基本原理から詳細に説明する。
【００６０】
＜１−３．モアレを用いた位置ずれ検出の基本原理＞
図１４〜図１６は、モアレの発生原理について説明する図である。まず、２種類のライン群ＬＧ１，ＬＧ２が重畳されることによって発生するモアレについて説明する。
【００６１】
図１４は、パターンＰＴ１を示す図であり、図１５は、パターンＰＴ２を示す図である。パターンＰＴ１，ＰＴ２は、モアレ生成用パターンであるとも表現される。
【００６２】
図１４に示すように、パターンＰＴ１は、ピッチｐ１で平行配置されるライン群ＬＧ１を有する。一方、図１５に示すように、パターンＰＴ２は、ピッチｐ２で平行配置されるライン群ＬＧ２を有する。ここで、ピッチｐ２は、ピッチｐ１よりも微小量Δｐ大きい（ｐ２＝ｐ１＋Δｐ）。例えば、ピッチｐ１は１９μｍ（マイクロメートル）であり且つピッチｐ２は２０μｍである（Δｐ＝１μｍ）。また、各ライン群ＬＧ１，ＬＧ２に含まれる複数のラインのそれぞれは、所定幅（例えばピッチｐ２の半分の値）を有している。
【００６３】
図１６は、パターンＰＴ１とパターンＰＴ２との重畳画像を示す図である。図１６に示すように、パターンＰＴ１とパターンＰＴ２との重畳部分では、図面の横方向において濃淡が変化しており、いわゆるモアレが発生している。
【００６４】
このモアレの周期ＰＤは、次の式（１）で表現される。
【００６５】
【数１】
2010267682.tif 000003
【００６６】
なお、この式（１）は、ピッチｐ１で配列された（ｎ＋１）本のラインの配列長さ（ｐ１×（ｎ＋１））とピッチｐ２で配列されたｎ本のラインの配列長さ（ｐ２×ｎ）とが、それぞれ、いずれも配列周期ＰＤと等しくなることから導出される。
【００６７】
また、図１６の状態から、パターンＰＴ２をパターンＰＴ１に対して左向きにΔｐずらすと、モアレは右向きに距離ｐ２ずれる。
【００６８】
同様に、図１７に示すように、図１６の状態から、パターンＰＴ２をパターンＰＴ１に対して左向きに距離（２×Δｐ）ずらすと、モアレは右向きに距離（２×ｐ２）ずれる。詳細には、図１６ではパターンＰＴ１の最も左の直線とパターンＰＴ２の最も左の直線とが横方向において同一の位置に存在するのに対して、図１７ではパターンＰＴ１の左から３番目の直線とパターンＰＴ２の左から３番目の直線とが横方向において同一の位置に存在する。すなわち、パターンＰＴ２がパターンＰＴ１に対して左向きに２×Δｐずらされているとき、図１７に示されるように、モアレ（例えば高濃度領域の中心部分）は、右向きに距離（２×ｐ２）ずれる。
【００６９】
また、図１８に示すように、図１６の状態から、パターンＰＴ２をパターンＰＴ１に対して右向きに距離（２×Δｐ）ずらすと、モアレは左向きに距離（２×ｐ２）ずれる。
【００７０】
このように、モアレのずれ量ΔＤ１は、両パターンの相対ずれ量Δｄに値（ｐ２／Δｐ）を乗じた値である（式（２）参照）。
【００７１】
【数２】
2010267682.tif 000004
【００７２】
ここで、パターンの相対ずれ量Δｐに対するモアレのずれ量ΔＤ１の変化率ＭＧ（拡大率とも称する）は、次の式（３）で表される。なお、例えば、ｐ１＝１９μｍ且つｐ２＝２０μｍのときには、ＭＧ＝２０である。
【００７３】
【数３】
2010267682.tif 000005
【００７４】
そして、式（２）から導かれる式（４）によれば、図１６の状態からのモアレのずれ量ΔＤ１に基づいて、パターンＰＴ２とパターンＰＴ１とのずれ量Δｄを求めることが可能である。
【００７５】
【数４】
2010267682.tif 000006
【００７６】
すなわち、モアレのずれ量ΔＤ１を用いることによれば、両パターンＰＴ１，ＰＴ２の相対ずれ量Δｄを、値ΔＤ１の（１／ＭＧ）の大きさの値として求めることが可能である。このように、比較的大きなモアレ縞のずれ（実際には微小なずれ）に基づいて、両パターンＰＴ１，ＰＴ２の相互間の比較的小さなずれ（さらに微小なずれ）を検出することが可能である。
【００７７】
＜１−４．モアレを用いた位置ずれ検出原理（デュアル検出）＞
上記の手法（第１の手法とも称する）においては、両パターンＰＴ１，ＰＴ２の相互間に位置ずれが存在しない状態でのモアレの位置（図１６参照）が既知である場合には、上述の原理によるずれ量Δｄの導出が可能である。換言すれば、第１の手法においては、例えば２つのモアレ生成用パターンの重畳画像ＧＡ以外の情報（重畳画像の外部の情報）に基づいて、モアレの正規の位置情報を取得することを要する。しかしながら、一般的には、図１６の状態におけるモアレの位置（絶対位置）を取得することは容易ではない。
【００７８】
そこで、以下では、位置ずれが存在しない状態でのモアレの絶対位置（図１６参照）が既知でない場合にも容易に適用可能な手法（以下、第２の手法とも称する）を、図１９〜図２３に基づいて説明する。
【００７９】
この第２の手法においては、図１９および図２０に示すように、２種類のパターンＰＴ１，ＰＴ２を図の上下方向（縦方向）に設けた２つのパターンＰＬ，ＰＵを用いる。パターンＰＬとパターンＰＵとでは、ラインパターンＰＴ１，ＰＴ２が互いに縦方向の逆側に設けられている。具体的には、パターンＰＬにおいては、縦方向上側にパターンＰＴ１が設けられており、縦方向下側にパターンＰＴ２が設けられている。一方、パターンＰＵにおいては、縦方向上側にパターンＰＴ２が設けられており、縦方向下側にパターンＰＴ１が設けられている。ここで、パターンＰＴ１は、互いに平行な複数のライン（ライン群ＬＧ１）がピッチｐ１で配置されるパターンであり、パターンＰＴ２は、互いに平行な複数のライン（ライン群ＬＧ２）がピッチｐ２で配置されるパターンである。ピッチｐ２はピッチｐ１よりも微小量Δｐ大きい。
【００８０】
図２１は、パターンＰＬとパターンＰＵとが基準位置（ここでは左端のライン位置）で正確に位置決めされて重畳された状態（重畳画像ＧＢ）を示す図である。すなわち、図２１は、両パターンＰＬ，ＰＵが互いに位置ずれを伴うことなく重畳された状態である。
【００８１】
詳細には、上半領域ＰＨ１においては、パターンＰＬのライン群ＬＧ１とパターンＰＵのライン群ＬＧ２との重畳によって生成される周期的な濃度変化が図の左右方向において生じる。下半領域ＰＨ２においては、パターンＰＬのライン群ＬＧ２とパターンＰＵのライン群ＬＧ１との重畳によって生成される周期的な濃度変化が図の左右方向において生じる。そして、図２１においては、上半領域ＰＨ１と下半領域ＰＨ２とで同一のモアレが発生している。
【００８２】
これに対して、図２２は、パターンＰＵをパターンＰＬに対して右に微小量Δｐずらして両パターンＰＵ，ＰＬを重畳した状態（重畳画像ＧＢ）を示す図である。図２２においては、微小移動量Δｄ＝Δｐである。
【００８３】
このとき、上半領域ＰＨ１においては、パターンＰＵ内のパターンＰＴ２がパターンＰＬ内のパターンＰＴ１に対して、右に微少量Δｐ移動する。そのため、図２２に示すように、上半領域ＰＨ１のモアレは、図２１に比べて左に微少量ΔＤ１移動する。なお、この移動量ΔＤ１は、式（２）より、値ｐ２に等しい。
【００８４】
また、下半領域ＰＨ２においては、パターンＰＵ内のパターンＰＴ１がパターンＰＬ内のパターンＰＴ２に対して、相対的に右に微少量Δｐ移動する。換言すれば、パターンＰＬ内のパターンＰＴ２はパターンＰＵ内のパターンＰＴ１に対して、相対的に左に微少量Δｐ移動する。そのため、図２２に示すように、下半領域ＰＨ２のモアレは、図２１に比べて右に微少量ΔＤ１移動する。なお、この移動量ΔＤ１は、式（２）より、値ｐ２に等しい。
【００８５】
このように、パターンＰＵとパターンＰＬとが相対的位置ずれを生じると、上半領域ＰＨ１のモアレと下半領域ＰＨ２のモアレとは逆向きに移動する。また、パターンＰＵとパターンＰＬとがずれ量Δｄの相対的位置ずれを生じると、上半領域ＰＨ１のモアレと下半領域ＰＨ２のモアレとは、それぞれ、式（２）のずれ量ΔＤ１ずれる。そのため、図２２に示すように、上半領域ＰＨ１のモアレと下半領域ＰＨ２のモアレとは、ΔＤ１の２倍の大きさのずれ量ΔＤ２ずれる（式（５）参照）。
【００８６】
【数５】
2010267682.tif 000007
【００８７】
ここで、式（６）のような拡大率ＭＧ２を定義する。なお、例えば、ｐ１＝１９μｍ且つｐ２＝２０μｍのときには、ＭＧ２＝４０である。
【００８８】
【数６】
2010267682.tif 000008
【００８９】
このような値ＭＧ２を用いると、式（７）に示すように、上半領域ＰＨ１のモアレと下半領域ＰＨ２のモアレとのずれ量ΔＤ２は、パターンＰＵとパターンＰＬとのずれ量Δｄの（ＭＧ２）倍の値であると表現される。例えば、ＭＧ２＝４０のとき、ΔＤ２はΔｄの４０倍である。
【００９０】
【数７】
2010267682.tif 000009
【００９１】
逆に、式（７）から導かれる式（８）によれば、パターンＰＴ２とパターンＰＴ１とのずれ量Δｄは、上半領域ＰＨ１のモアレと下半領域ＰＨ２のモアレとの相対的ずれ量ΔＤ２に基づいて算出される。
【００９２】
【数８】
2010267682.tif 000010
【００９３】
また、図２３は、パターンＰＵをパターンＰＬに対して右に微小量（３×Δｐ）ずらして両パターンＰＵ，ＰＬを重畳した状態（重畳画像ＧＢ）を示す図である。図２３においては、微小移動量Δｄ＝（３×Δｐ）である。
【００９４】
このとき、式（７）に示されるように、上半領域ＰＨ１のモアレと下半領域ＰＨ２のモアレとのずれ量ΔＤ２は、パターンＰＵとパターンＰＬとのずれ量Δｄの（ＭＧ２）倍の値である。
【００９５】
そこで、逆に、ずれ量ΔＤ２を観測して取得することによれば、式（８）に基づいて、両パターンＰＵ．ＰＬの相対的位置ずれ量Δｄを算出することができる。例えば、ＭＧ２＝４０の場合には、Δｄ＝ΔＤ２／ＭＧ２＝ΔＤ２／４０である。より具体的には、ΔＤ２＝１μｍ（マイクロメートル）であるとすると、Δｄ＝１／４０μｍ＝２５ｎｍ（ナノメートル）である。
【００９６】
また、図２４は、パターンＰＵをパターンＰＬに対して、今度は左に微小量Δｐずらして両パターンＰＵ，ＰＬを重畳した状態（重畳画像ＧＢ）を示す図である。図２４においては、微小移動量Δｄ＝Δｐである。
【００９７】
上記と同様に、ずれ量ΔＤ２を観測して取得することによれば、式（８）に基づいて、両パターンＰＵ．ＰＬの相対的位置ずれ量Δｄを算出することができる。
【００９８】
また、図２４においては、図２２と比較すると判るように、上半領域ＰＨ１のモアレと下半領域ＰＨ２のモアレとのずれの向きが逆である。したがって、上半領域ＰＨ１のモアレと下半領域ＰＨ２のモアレとのずれの向きに基づいて、パターンＰＬに対するパターンＰＵのずれの向きを知得することができる。
【００９９】
このように、第２の手法によれば、上半領域ＰＨ１と下半領域ＰＨ２とにおいて、それぞれ、逆向きにずれた状態でのパターンＰＴ１，ＰＴ２の重畳画像ＧＢが形成され、当該重畳画像ＧＢの上下においてそれぞれモアレが発生する。そして、上半領域ＰＨ１のモアレと下半領域ＰＨ２のモアレとのずれの向きおよび大きさを求めることによって、パターンＰＬに対するパターンＰＵのずれの向きおよび大きさを知得することができる。
【０１００】
特に第２の手法によれば、両パターンＰＬ，ＰＵの相互間に位置ずれが存在しない状態でのモアレの位置（図１６参照）は、必ずしも予め知得されることを要しない。すなわち、第１の手法は、モアレの正規位置の情報を参照することを要するのに対して、第２の手法は、当該正規位置の情報を要しない。つまり、第２の手法によれば、２つのモアレ生成用パターンの重畳画像ＧＢ以外の情報（外部情報とも称する）等に基づくモアレの正規位置の情報を要しない。換言すれば、モアレ生成用パターンの重畳画像ＧＢ（端的に言えば内部情報のみ）にのみ基づいて、２つのモアレ生成用パターンの位置ずれの向きおよび量を知得することができる。具体的には、重畳画像ＧＢ内の上半領域ＰＨ１と下半領域ＰＨ２とを相互に比較すること（換言すれば内部情報を相互に参照すること）によって、所望の情報（両パターンＰＬ，ＰＵの位置ずれの向きおよび量）を取得することができる。したがって、２つの対象物の位置ずれを容易に知得することができる。
【０１０１】
また、モアレの位置を把握するに際しては、モアレの高濃度部分の中央位置を目視等によって、決定するようにしてもよいが、次のようにして上下２つのモアレの周期的な濃度変化をそれぞれ取得することが好ましい。
【０１０２】
図２５は、重畳画像ＧＢにおける上下２つのモアレのうちの一方のモアレの周期的な濃度変化（実線）を示す概念図である。図２５においては、横軸は、重畳画像ＧＢの所定方向（例えばＸ方向等）における位置Ｘを示しており、縦軸は、重畳画像ＧＢの各位置Ｘにおける濃度（画素値）Ｖを表している。
【０１０３】
具体的には、まず、モアレの複数の位置Ｘにおける画素値Ｖ（例えば２５６段階のグレースケール値）が取得される。そして、異なる位置Ｘに関する複数の画素値に基づいて、Ｘ方向におけるモアレの周期的な濃度変化（画素値変化）が所定形状の曲線で近似される。例えば、回帰処理によって、当該周期的な濃度変化をサインカーブ曲線（コサインカーブ曲線とも表現される）で近似すればよい。なお、図２５における破線は、サインカーブによる近似曲線を示している。
【０１０４】
ここにおいて、各位置Ｘにおける画素の画素値は、近似処理の前段階において、各位置Ｘの画素と当該画素のＸ方向における周辺の数画素とを含む複数の画素の画素値の平均値（単純平均値あるいは加重平均値等）として取得されるようにしてもよい。より具体的には、モアレに関するＸ方向の元の画素列に対して平滑化フィルタ処理（ぼかしフィルタ処理）を施して、画素列の画素値を変更しておくようにしてもよい。変更後の画素列における各画素は、各位置Ｘの画素の近傍画素の平均画素値を有する。なお、これに限定されず、各位置Ｘの画素の画素値とその周辺数画素の画素値とを含む複数の画素の画素値のうちの最大値、あるいは当該複数の画素の中央値等を、各位置における画素値として決定するようにしてもよい。
【０１０５】
上記のような近似処理によって、例えば上半領域ＰＨ１に関する１つの近似曲線が得られる。
【０１０６】
また、同様にして、他方（たとえば下半領域ＰＨ２）のモアレについての近似曲線も得られる。
【０１０７】
この結果、上半領域ＰＨ１と下半領域ＰＨ２との各領域に関する近似曲線（合計２つの近似曲線）が求められる。
【０１０８】
図２６は、上半領域ＰＨ１での周期的な濃度変化（すなわちモアレ）を近似する近似曲線ＡＬ１と下半領域ＰＨ２での周期的な濃度変化（すなわちモアレ）を近似する近似曲線ＡＬ２とを示す図である。例えば、近似曲線ＡＬ１は、上半領域ＰＨ１の直線ＬＮ１（図２２参照）上での濃度変化を表現するものであり、近似曲線ＡＬ２は、下半領域ＰＨ２の直線ＬＮ２（図２２参照）上での濃度変化を表現するものである。
【０１０９】
そして、両近似曲線ＡＬ１，ＡＬ２の相互間の位置ずれ（ΔＤ２）に基づいて、両対象物相互間の所定方向における位置ずれ（Δｄ）が、式（８）に基づいて算出される。なお、両近似曲線ＡＬ１，ＡＬ２の相互間の位置ずれは、両サインカーブＡＬ１，ＡＬ２の位相ずれであるとも表現される。
【０１１０】
これによれば、２つのモアレ（周期的な濃度変化）に関する近似曲線ＡＬ１，ＡＬ２の相互間の位置ずれに基づいて、両パターンＰＵ，ＰＬの相互間の位置ずれ（ひいては両対象物９１，９２）の位置ずれを把握することができる。
【０１１１】
特に、複数の位置での画素値に基づく近似曲線を求めることによってモアレの位置を特定することによれば、人間の目視等によって各濃度変化の或る特徴点の位置（たとえばモアレの黒色領域の中央位置）でモアレの位置を特定する場合に比べて、さらに正確に位置ずれを算出することが可能である。また、仮に、１つの特徴点の位置でモアレの位置を特定する場合には、画像処理のピクセル分解能に依存して、当該１つの特徴点の位置精度が制約される。一方、複数の位置での測定情報に基づいてモアレの位置を特定することによれば、或る１つの点の位置でモアレの位置を特定する場合に比べて、測定誤差が低減される。このように、複数の位置での画素値に基づき２つの近似曲線を求めることによれば、周期的な濃度変化の位置ずれを各濃度変化の１つの特徴点の位置で求める場合に比べて、さらに正確に位置ずれを算出することが可能である。
【０１１２】
また、重畳画像ＧＢは、必ずしも合焦状態で取得された鮮明な画像であることを要しない。例えば、完全な合焦状態ではなく若干ピントがぼけた状態（非合焦状態）で撮像された重畳画像ＧＢを用いて、上記の各近似曲線ＡＬ１，ＡＬ２を求めるようにしてもよい。これによれば、画像処理フィルタ（平準化フィルタ等）を用いることなく、同様の平準効果を得ることが可能である。この場合においては、特に、モアレの複数の位置Ｘにおける画素値をグレースケール値で取得することが好ましい。
【０１１３】
なお、この第２の手法では、重畳画像ＧＢの上半領域ＰＨ１における所定方向の直線上での濃度変化と、重畳画像ＧＢの下半領域ＰＨ２における所定方向の直線上での濃度変化とが比較される。換言すれば、（上下の）２つの直線上での周期的な濃度変化（近似曲線）が互いに比較される。そのため、この第２の手法は、「デュアルライン比較法」とも称される。また特に、２つの近似曲線を用いて２つのモアレを比較する手法は、「デュアル近似曲線比較法」とも称される。
【０１１４】
＜１−５．モアレを用いた位置ずれ検出原理（２次元）＞
この実施形態においては、基本的には上記の第２の手法を採用する。ただし、両被接合物９１，９２の対向面に平行な２つの方向（例えばＸ方向およびＹ方向）における位置ずれを取得するため、上記第２の手法を１つの方向に関するものから２つの方向に関するものへと拡張した手法（第３の手法とも称する）を採用する。
【０１１５】
図７は、本実施形態で用いるモアレ生成用のパターンＭＴを示す図であり、図８は、当該パターンＭＴの中央領域ＲＣ付近の拡大図である。また、図９は、当該パターンＭＴの８つの区分領域ＲＧ１〜ＲＧ８等を示す図である。
【０１１６】
図７等に示すように、パターンＭＴは、略正方形形状を有している。また、図９に示すように、パターンＭＴは、当該パターンＭＴの中心から放射状に延びる８つの領域（詳細にはその中心角を４５度ずつに区分する八等分領域）ＲＧ１〜ＲＧ８に区分される。各領域ＲＧ１〜ＲＧ８は、それぞれ、略直角三角形形状を有している。また、Ｘ方向およびＹ方向に延びる２本の中心線ＣＹ，ＣＸで区分した４つの領域のうち、左上領域と右下領域とには複数のライン（ライン群ＬＧ１）がピッチｐ１でそれぞれ配列され、左下領域と右上領域とには複数のライン（ライン群ＬＧ２）がピッチｐ２でそれぞれ配列される。このパターンＭＴは、その中心点ＣＰに関して点対称の構成を有している。例えば、パターンＭＴのＸ方向およびＹ方向の大きさ（長さ）Ｈｘ，Ｈｙは、それぞれ、約２ｍｍであり、ピッチｐ１は１９μｍ（マイクロメートル）であり、ピッチｐ２は２０μｍである（Δｐ＝１μｍ）。
【０１１７】
より詳細には、パターンＭＴの左上領域に含まれる２つの八等分領域ＲＧ１，ＲＧ２のうち、図の左右方向（Ｘ方向）に延びる中心軸ＣＹに比較的近い領域ＲＧ２には、図の上下方向（Ｙ方向）に延びる複数のラインが図の左右方向（Ｘ方向）にピッチｐ１で配列される。パターンＭＴの左上領域に含まれる２つの八等分領域のうちの他方の領域（縦方向に延びる中心軸ＣＸに比較的近い領域）ＲＧ１には、図の左右方向（Ｘ方向）に延びる複数のラインが図の上下方向（Ｙ方向）にピッチｐ３（ここではピッチｐ１と同一）で配列される。
【０１１８】
同様に、パターンＭＴの右下領域に含まれる２つの八等分領域ＲＧ５、ＲＧ６のうち、中心軸ＣＹに比較的近い領域ＲＧ６には、Ｙ方向に延びる複数のラインがＸ方向にピッチｐ１で配列される。パターンＭＴの右下領域に含まれる２つの八等分領域のうちの他方の領域（中心軸ＣＸに比較的近い領域）ＲＧ５には、Ｘ方向に延びる複数のラインがＹ方向にピッチｐ３（ここではピッチｐ１と同一）で配列される。
【０１１９】
また、パターンＭＴの左下領域に含まれる２つの八等分領域ＲＧ３，ＲＧ４のうち、中心軸ＣＹに比較的近い領域ＲＧ３には、Ｙ方向に延びる複数のラインがＸ方向にピッチｐ２で配列される。パターンＭＴの左下領域に含まれる２つの八等分領域のうちの他方の領域（中心軸ＣＸに比較的近い領域）ＲＧ４には、Ｘ方向に延びる複数のラインがＹ方向にピッチｐ４（ここではピッチｐ２と同一）で配列される。
【０１２０】
同様に、パターンＭＴの右上領域に含まれる２つの八等分領域ＲＧ７，ＲＧ８のうち、中心軸ＣＹに比較的近い領域ＲＧ７には、Ｙ方向に延びる複数のラインがＸ方向にピッチｐ２で配列される。パターンＭＴの右上領域に含まれる２つの八等分領域のうちの他方の領域（中心軸ＣＸに比較的近い領域）ＲＧ８には、Ｘ方向に延びる複数のラインがＹ方向にピッチｐ４（ここではピッチｐ２と同一）で配列される。
【０１２１】
また、領域ＲＧ２内のライン群ＬＧ１と領域ＲＧ３内のライン群ＬＧ２とは、境界線ＣＹを挟んで、対峙して配置される。境界線ＣＹは、Ｙ方向の中心を通り且つＸ方向に伸びる境界線（中心線）である。同様に、領域ＲＧ６内のライン群ＬＧ１と領域ＲＧ７内のライン群ＬＧ２とは、境界線ＣＹを挟んで、対峙して配置される。
【０１２２】
また、領域ＲＧ１内のライン群ＬＧ３（ここではライン群ＬＧ１）と領域ＲＧ８内のライン群ＬＧ４（ここではライン群ＬＧ２）とは、境界線ＣＸを挟んで、対峙して配置される。境界線ＣＸは、Ｘ方向の中心を通り且つＹ方向に伸びる境界線（中心線）である。同様に、領域ＲＧ４内のライン群ＬＧ４（ここではライン群ＬＧ２）と領域ＲＧ５内のライン群ＬＧ３（ここではライン群ＬＧ１）とは、境界線ＣＸを挟んで、対峙して配置される。なお、境界線ＣＸ，ＣＹは、それぞれ、実際に描画される線であることを要さず、仮想的な線であってもよい。
【０１２３】
図３は、上側の被接合物９２に設けられる各パターンＭＴ２，ＭＴ４，ＡＴ２，ＡＴ４の位置を示す図であり、図４は、下側の被接合物９１に設けられる各パターンＭＴ１，ＭＴ３，ＡＴ１，ＡＴ３の位置を示す図である。
【０１２４】
図４に示すように、下側の被接合物９１の接合表面には、図７と同じパターンＭＴがパターンＭＴ１，ＭＴ３として設けられている。一方、図３に示すように、上側の被接合物９２の接合表面にも、図７と同じパターンＭＴがパターンＭＴ２，ＭＴ４として設けられている。これらの４つのパターンＭＴ１〜ＭＴ４は、いずれも同一であり、同一の（露光用の）マスクパターンを用いて両被接合物９１，９２の表面（ひょうめん）等に作成される（図１０も参照）。
【０１２５】
そして、図１０および図１１に示すように、上側の被接合物９２の天地左右が反転されて、上側の被接合物９２の接合表面と下側の被接合物９１の接合表面とが対向する。図１１に示すように、両被接合物９１，９２の対向状態においては、パターンＡＴ１とパターンＡＴ２とが対向し且つパターンＡＴ３とパターンＡＴ４とが対向するとともに、パターンＭＴ１とパターンＭＴ２とが対向し且つパターンＭＴ３とパターンＭＴ４とが対向する。なお、図１０および図１１においては、パターンＭＴ１〜ＭＴ４，ＡＴ１〜ＡＴ４の配置等を明示するため、これらのパターンをデフォルメして表現している。
【０１２６】
図１２は、被接合物９２上のパターンＭＴ２が反転して被接合物９１上のパターンＭＴ１に対向する様子を模式的に示す図である。図１２においては、白矢印の左側に反転前の状態が示されており、白矢印の右側には反転後の状態が示されている。また、図１２においては、各領域におけるラインの配置ピッチ（具体的には、ｐ１，ｐ２）が併せて示されている。
【０１２７】
図１２の白矢印の右側に示すように、パターンＭＴ２の反転後にパターンＭＴ１とパターンＭＴ２とが重畳する状態を鉛直方向上方から見ると、両パターンＭＴ１，ＭＴ２の互いに異なるピッチ部分が重なり合う。具体的には、パターンＭＴ１のピッチｐ１のライン群とパターンＭＴ２のピッチｐ２のライン群とが重なり合い、パターンＭＴ１のピッチｐ２のライン群とパターンＭＴ２のピッチｐ１のライン群とが重なり合う。
【０１２８】
図１３は、両被接合物９１，９２の対向状態において、両パターンＭＴ１，ＭＴ２が重畳する様子を詳細に示す模式図である。具体的には、図１３に示すように、パターンＭＴ１の領域ＲＧ１とパターンＭＴ２の領域ＲＧ８とが重畳し、パターンＭＴ１の領域ＲＧ２とパターンＭＴ２の領域ＲＧ７とが重畳する。また、パターンＭＴ１の領域ＲＧ３とパターンＭＴ２の領域ＲＧ６とが重畳し、パターンＭＴ１の領域ＲＧ４とパターンＭＴ２の領域ＲＧ５とが重畳する。さらに、同様に、パターンＭＴ１の領域ＲＧ５とパターンＭＴ２の領域ＲＧ４とが重畳し、パターンＭＴ１の領域ＲＧ６とパターンＭＴ２の領域ＲＧ３とが重畳する。また、パターンＭＴ１の領域ＲＧ７とパターンＭＴ２の領域ＲＧ２とが重畳し、パターンＭＴ１の領域ＲＧ８とパターンＭＴ２の領域ＲＧ１とが重畳する。
【０１２９】
なお、別の１組のパターン対（ＭＴ３，ＭＴ４）も、上述のパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２）と同様の関係（図１２および図１３に示す関係と同様の関係）を有する。パターン対（ＭＴ３，ＭＴ４）の利用法については、後に詳述する。
【０１３０】
上記のような反転動作の結果、例えば図２７および図２８に示すような重畳画像ＧＣが取得される。図２７および図２８の重畳画像ＧＣは、両パターンＭＴ１，ＭＴ２が位置ずれを全く伴わずに重なり合っている状態に対応するものである。なお、図２８においては、重畳画像ＧＣを８つに区分した各区分領域ＲＨ１〜ＲＨ８が当該重畳画像ＧＣにさらに重ねて示されている。また、重畳画像ＧＣは、図示の都合上、撮像部（カメラ）２８ｃ，２８ｄによって実際に取得される画像の左右を反転させた画像として示されている。
【０１３１】
この重畳画像ＧＣは、複数（ここでは８つ）の周期的な濃度変化（モアレ）を有している。
【０１３２】
重畳画像ＧＣはＸ方向において４つのモアレを有している。具体的には、重畳画像ＧＣは、領域ＲＨ２内の直線ＬＮ１上におけるモアレと、領域ＲＨ７内の直線ＬＮ１上におけるモアレと、領域ＲＨ３内の直線ＬＮ２上におけるモアレと、領域ＲＨ６内の直線ＬＮ２上におけるモアレとを有している。
【０１３３】
このうち、領域ＲＨ２内の直線ＬＮ１上におけるモアレは、パターンＭＴ１の領域ＲＧ２にてピッチｐ１でＸ方向に配置されたライン群ＬＧ１とパターンＭＴ２の領域ＲＧ７にてピッチｐ２でＸ方向に配置されたライン群ＬＧ２との重なり合いによって生成される（図１３も参照）。また、領域ＲＨ７内の直線ＬＮ１上におけるモアレは、パターンＭＴ１の領域ＲＧ７内にてピッチｐ２でＸ方向に配置されたライン群ＬＧ２とパターンＭＴ２の領域ＲＧ２内にてピッチｐ１でＸ方向に配置されたライン群ＬＧ１との重なり合いによって生成される。このように、直線ＬＮ１上における各モアレは、パターンＭＴ１，ＭＴ２にて互いに異なるピッチｐ１，ｐ２でＸ方向に配置された２種類のライン群が重畳されることによってそれぞれ生成される。
【０１３４】
同様に、直線ＬＮ２上における各モアレも、パターンＭＴ１，ＭＴ２にて互いに異なるピッチｐ１，ｐ２でＸ方向に配置された２種類のライン群が重畳されることによってそれぞれ生成される。具体的には、領域ＲＨ３内の直線ＬＮ２上におけるモアレは、パターンＭＴ１の領域ＲＧ３にてピッチｐ２でＸ方向に配置されたライン群ＬＧ２とパターンＭＴ２の領域ＲＧ６にてピッチｐ１でＸ方向に配置されたライン群ＬＧ１との重なり合いによって生成される。また、領域ＲＨ６内の直線ＬＮ２上におけるモアレは、パターンＭＴ１の領域ＲＧ６内にてピッチｐ１でＸ方向に配置されたライン群ＬＧ１とパターンＭＴ２の領域ＲＧ３内にてピッチｐ２でＸ方向に配置されたライン群群ＬＧ２との重なり合いによって生成される。
【０１３５】
また、重畳画像ＧＣはＹ方向においても４つのモアレを有している。具体的には、重畳画像ＧＣは、領域ＲＨ１内の直線ＬＮ３上におけるモアレと、領域ＲＨ４内の直線ＬＮ３上におけるモアレと、領域ＲＨ５内の直線ＬＮ４上におけるモアレと、領域ＲＨ８内の直線ＬＮ４上におけるモアレとを有している。直線ＬＮ３，ＬＮ４上における各モアレは、パターンＭＴ１，ＭＴ２にて互いに異なるピッチｐ３，ｐ４（ここでは、ｐ３＝ｐ１，ｐ４＝ｐ２）でＹ方向に配置された２種類のライン群が重畳されることによってそれぞれ生成される。
【０１３６】
具体的には、領域ＲＨ１内の直線ＬＮ３上におけるモアレは、パターンＭＴ１の領域ＲＧ１にてピッチｐ３（ｐ１）でＹ方向に配置されたライン群ＬＧ３（ＬＧ１）とパターンＭＴ２の領域ＲＧ８にてピッチｐ４（ｐ２）でＹ方向に配置されたライン群ＬＧ４（ＬＧ２）との重なり合いによって生成される。領域ＲＨ４内の直線ＬＮ３上におけるモアレは、パターンＭＴ１の領域ＲＧ４にてピッチｐ４（ｐ２）でＹ方向に配置されたライン群ＬＧ４（ＬＧ２）とパターンＭＴ２の領域ＲＧ５にてピッチｐ３（ｐ１）でＹ方向に配置されたライン群ＬＧ３（ＬＧ１）との重なり合いによって生成される。領域ＲＨ５内の直線ＬＮ４上におけるモアレは、パターンＭＴ１の領域ＲＧ５にてピッチｐ３（ｐ１）でＹ方向に配置されたライン群ＬＧ３（ＬＧ１）とパターンＭＴ２の領域ＲＧ４にてピッチｐ４（ｐ２）でＹ方向に配置されたライン群ＬＧ４（ＬＧ２）との重なり合いによって生成される。領域ＲＨ８内の直線ＬＮ４上におけるモアレは、パターンＭＴ１の領域ＲＧ８にてピッチｐ４（ｐ２）でＹ方向に配置されたライン群ＬＧ４（ＬＧ２）とパターンＭＴ２の領域ＲＧ１にてピッチｐ３（ｐ１）でＹ方向に配置されたライン群ＬＧ３（ＬＧ１）との重なり合いによって生成される。
【０１３７】
図２９は、両パターンＭＴ１，ＭＴ２がＸ方向にΔｄ（例えば１／４０μｍ＝２５ｎｍ）ずれている状態での重畳画像ＧＣを示す図である。図２９では、重畳画像ＧＣ内の領域ＲＨ２，ＲＨ６においてモアレが図２７に比べて左（−Ｘ）向きに移動しており、重畳画像ＧＣ内の領域ＲＨ３，ＲＨ７においてモアレが図２７に比べて右（＋Ｘ）向きに移動している。
【０１３８】
したがって、例えば領域ＲＨ２でのモアレと領域ＲＨ３でのモアレとを比較することによれば、両パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間のずれ量Δｄを算出することができる。詳細には、領域ＲＨ２での直線ＬＮ１上のモアレと領域ＲＨ３での直線ＬＮ２上のモアレとを比較して値ΔＸ（＝ΔＤ２）を求め、式（８）に基づいて両パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間のＸ方向のずれ量Δｄ（Δｄｘ）を算出すればよい。例えば、ΔＸ＝４０μｍ（マイクロメートル）の場合には、Δｄｘ＝４０／４０μｍ＝１．０μｍ（マイクロメートル）として算出される（ＭＧ２＝４０のとき）。また、ΔＸ＝１μｍ（マイクロメートル）の場合には、Δｄｘ＝１／４０μｍ＝２５ｎｍ（ナノメートル）として算出される（ＭＧ２＝４０のとき）。なお、これに限定されず、例えば領域ＲＨ６でのモアレと領域ＲＨ７でのモアレとを比較して値ΔＸを求めて、パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間のＸ方向のずれ量Δｄ（Δｄｘ）を算出するようにしてもよい。
【０１３９】
図３０は、両パターンＭＴ１，ＭＴ２がＸ方向にΔｄｘ（例えば１．０μｍ）ずれており且つＹ方向にΔｄｙ（例えば２．０μｍ）ずれている状態での重畳画像ＧＣを示す図である。図３０では、重畳画像ＧＣ内の領域ＲＨ２，ＲＨ６においてモアレが図２７に比べて左（−Ｘ）向きにΔＸ／２移動しており、重畳画像ＧＣ内の領域ＲＨ３，ＲＨ７においてモアレが図２７に比べて右（＋Ｘ）向きにΔＸ／２移動している。また、重畳画像ＧＣ内の領域ＲＨ１，ＲＨ５においてモアレが図２７に比べて下（−Ｙ）向きにΔＹ／２移動しており、重畳画像ＧＣ内の領域ＲＨ４，ＲＨ８においてモアレが図２７に比べて上（＋Ｙ）向きにΔＹ／２移動している。
【０１４０】
したがって、例えば領域ＲＨ２でのモアレと領域ＲＨ３でのモアレとを比較することによれば、両パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間のＸ方向のずれ量Δｄｘを算出することができる。詳細には、領域ＲＨ２での直線ＬＮ１上のモアレと領域ＲＨ３での直線ＬＮ２上のモアレとを比較して値ΔＸ（＝ΔＤ２）を求め、式（８）に基づいて両パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間のずれ量Δｄｘ（＝Δｄ）を算出すればよい。なお、これに限定されず、例えば領域ＲＨ６での直線ＬＮ２上のモアレと領域ＲＨ７での直線ＬＮ１上のモアレとを比較して値ΔＸを求めて、パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間のずれ量Δｄｘを算出するようにしてもよい。
【０１４１】
また、例えば領域ＲＨ１でのモアレと領域ＲＨ８でのモアレとを比較することによれば、両パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間のＹ方向のずれ量Δｄｙを算出することができる。詳細には、領域ＲＨ１での直線ＬＮ３上のモアレと領域ＲＨ８での直線ＬＮ４上のモアレとを比較して値ΔＹ（＝ΔＤ２）を求め、式（８）に基づいて両パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間のずれ量Δｄｙ（＝Δｄ）を算出すればよい。なお、これに限定されず、例えば領域ＲＨ５での直線ＬＮ４上のモアレと領域ＲＨ４での直線ＬＮ３上のモアレとを比較して値ΔＹを求めて、パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間のずれ量Δｄｙを算出するようにしてもよい。
【０１４２】
例えば、ΔＸ＝４０μｍ（マイクロメートル）、ΔＹ＝８０μｍである場合には、Δｄｘ＝４０／４０＝１．０μｍ、Δｄｙ＝８０／４０＝２．０μｍ、として算出される（ＭＧ２＝４０のとき）。また、ΔＸ＝１μｍ（マイクロメートル）、ΔＹ＝２μｍである場合には、Δｄｘ＝１／４０＝０．０２５μｍ＝２５ｎｍ（ナノメートル）、Δｄｙ＝２／４０＝０．０５μｍ＝５０ｎｍ、として算出される（ＭＧ２＝４０のとき）。
【０１４３】
また、上記のモアレの比較動作においては、重畳画像ＧＣ内の複数の画素の画素値に基づいて求めた近似曲線を用いることが好ましい。
【０１４４】
例えば、次のような４つの近似曲線ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＬ３，ＡＬ４を用いるようにすればよい。近似曲線ＡＬ１は、領域ＲＨ２内の直線ＬＮ１上におけるモアレを近似する曲線であり、近似曲線ＡＬ２は、領域ＲＨ３内の直線ＬＮ２上におけるモアレを近似する曲線である。また、近似曲線ＡＬ３は、領域ＲＨ１内の直線ＬＮ３上におけるモアレを近似する曲線であり、近似曲線ＡＬ４は、領域ＲＨ８内の直線ＬＮ４上におけるモアレを近似する曲線である。各近似曲線ＡＬ１，ＡＬ２，ＡＬ３，ＡＬ４は、上述のように複数の位置Ｘにおける各画素値Ｖに基づいて取得される（図２５参照）。
【０１４５】
そして、２つの近似曲線ＡＬ１，ＡＬ２の相互間の位置ずれ（ΔＤ２）に基づいて、両パターンＭＴ１，ＭＴ２相互間のＸ方向における位置ずれ（Δｄｘ）が、式（８）に基づいて算出される。また、他の２つの近似曲線ＡＬ３，ＡＬ４の相互間の位置ずれ（ΔＤ２）に基づいて、両パターンＭＴ１，ＭＴ２相互間のＹ方向における位置ずれ（Δｄｙ）が、式（８）に基づいて算出される。
【０１４６】
これによれば、２つのモアレ（周期的な濃度変化）に関する近似曲線の位置ずれに基づいて、両パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間の位置ずれ（ひいては両対象物９１，９２）の位置ずれを把握することができる。詳細には、並進２方向（Ｘ方向およびＹ方向）の位置ずれを補正して正確な位置決めを行うことが可能である。
【０１４７】
また、この実施形態においては、さらにもう１組のパターンＭＴ３，ＭＴ４を用いる。すなわち、２組のパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２），（ＭＴ３，ＭＴ４）を用いる。これにより、回転方向の位置ずれ（Δθ）をも補正することが可能である。以下、このような技術について説明する。
【０１４８】
具体的には、上記のようにして、１組のパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２）の重畳画像ＧＣ（ＧＣ１とも称する）に基づき、位置ずれ量（Δｄｘ，Δｄｙ）＝（Δｘａ，Δｙａ）を算出する。ここで、図３１に示すように、位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）は、パターンＭＴ１の中心位置Ｑ１付近における、パターンＭＴ２のパターンＭＴ１に対する位置ずれ量（Δｄｘ，Δｄｙ）である。換言すれば、位置ずれ量（Δｘａ，Δｙａ）は、パターンＭＴ１の中心位置Ｑ１に対する、パターンＭＴ２の中心位置Ｑ３のずれ量である。なお、図３１においては、図示の都合により、両被接合物９１，９２が互いに比較的大きくずれているように示されているが、実際には、両被接合物９１，９２の位置ずれは非常に微小なものである。
【０１４９】
また、上記と同様にして、他の１組のパターン対（ＭＴ３，ＭＴ４）の重畳画像ＧＣ（ＧＣ２とも称する）に基づき、位置ずれ量（Δｄｘ，Δｄｙ）＝（Δｘｂ，Δｙｂ）を算出する。ここで、図３１に示すように、位置ずれ量（Δｘｂ，Δｙｂ）は、パターンＭＴ３の中心位置Ｑ２付近における、パターンＭＴ４のパターンＭＴ３に対する位置ずれ量（Δｄｘ，Δｄｙ）である。換言すれば、位置ずれ量（Δｘｂ，Δｙｂ）は、パターンＭＴ３の中心位置Ｑ２に対する、パターンＭＴ４の中心位置Ｑ４のずれ量である。
【０１５０】
より具体的には、重畳画像ＧＣ２内のＸ方向における２つのモアレをそれぞれ近似する２つの近似曲線ＡＬ１１，ＡＬ１２の相互間の位置ずれΔＤ２に基づいて、両パターンＭＴ３，ＭＴ４相互間のＸ方向における位置ずれ（Δｘｂ）が算出される。同様に、重畳画像ＧＣ２内のＹ方向における２つのモアレをそれぞれ近似する２つの近似曲線ＡＬ１３，ＡＬ１４の相互間の位置ずれΔＤ２に基づいて、両パターンＭＴ３，ＭＴ４相互間のＹ方向における位置ずれ（Δｙｂ）が算出される。なお、近似曲線ＡＬ１１〜ＡＬ１４は、それぞれ、近似曲線ＡＬ１〜ＡＬ４と同様にして取得されればよい。
【０１５１】
そして、これらの位置ずれΔｘａ，Δｙａ，Δｘｂ，Δｙｂに基づいて、両被接合物９１，９２相互間の回転方向の位置ずれΔθが算出される。
【０１５２】
具体的には、回転方向の位置ずれΔθは、次の式（９）に基づいて算出される。なお、値Ｌは、点Ｑ１と点Ｑ２との間の距離、すなわち両パターンＭＴ１，ＭＴ２相互間の距離である。
【０１５３】
【数９】
2010267682.tif 000011
【０１５４】
この式（９）は、図３２に示すような幾何学的関係から導出される。
【０１５５】
このようにして、回転方向の位置ずれΔθが算出されるので、回転方向の位置ずれをも補正して正確な位置決めを行うことが可能である。
【０１５６】
また、上記の位置ずれΔｘａ，Δｘｂに基づいて、両被接合物９１，９２相互間のＸ方向の位置ずれΔｘが、次の式（１０）に基づいて算出される。
【０１５７】
【数１０】
2010267682.tif 000012
【０１５８】
さらに、上記の位置ずれΔｙａ，Δｙｂに基づいて、両被接合物９１，９２相互間のＹ方向の位置ずれΔｙが、次の式（１１）に基づいて算出される。
【０１５９】
【数１１】
2010267682.tif 000013
【０１６０】
このように、２点での並進方向の位置ずれ量Δｘａ，Δｙａ，Δｘｂ，Δｙｂに基づいて、両被接合物９１，９２相互間の並進方向（Ｘ方向およびＹ方向）の位置ずれが求められるので、１点での並進方向の位置ずれを求める場合に比べて、さらに正確な位置決めを行うことが可能である。
【０１６１】
＜１−６．詳細動作＞
つぎに、この第１実施形態に係る接合動作について、図３３および図３４のフローチャートを参照しながら説明する。図３３は、第１実施形態に係る接合動作の概要を示すフローチャートであり、図３４は当該接合動作のうちのファインアライメント動作を示すフローチャートである。これらの動作は、コントローラ１００の制御下において実行される。
【０１６２】
両被接合物９１，９２が真空チャンバ２内で対向状態にされると、まずステップＳ１０（図３３）においてラフアライメント動作が実行される。上述したように、この第１実施形態では、ラフアライメント動作は、パターンＣＴ（図５）とパターンＤＴ（図６）とを用いて実行される。
【０１６３】
ステップＳ１０において、算出部１０２（図１）は、ＸＹ平面に平行な平面内における両被接合物９１，９２相互間の位置ずれ（Δｘ，Δｙ，Δθ）に関する粗位置決め用の値（概略値とも称される）を、パターンＣＴとパターンＤＴとの重畳画像に基づいて算出する。そして、位置補正部３３は、当該概略値に基づき両被接合物９１，９２を相対的に駆動して位置ずれを補正するラフアライメント動作を行う。
【０１６４】
具体的には、パターンＣＴの十字交差中央部分がパターンＤＴの４つの正方形の中央部分に配置されるように、位置合わせが行われる（図６参照）。より詳細には、パターンＣＴにおける十字の上下左右への突出部分とパターンＤＴの４つの正方形との間隙ＧＰ（例えば数十μｍ）に関する誤差がそれぞれ所定値（例えば数μｍ程度）以下になるようにラフアライメントが行われる（図６参照）。これにより、両被接合物９１，９２の位置誤差を所定範囲内（例えば数μｍ程度）に収めることが可能である。なお、このラフアライメントにおいては、両被接合物９１，９２の位置誤差を上述のモアレによる位置誤差検出の上限値以内に収めることが好ましい。例えば、両被接合物９１，９２の位置誤差を、モアレ周期ＰＤの１／２のさらに１／ＭＧ２の値（例えば、３８０／（２×４０）＝約４．８μｍ）よりも小さな値にすることが好ましい。
【０１６５】
つぎに、ステップＳ２０においてファインアライメント動作が実行される。すなわち、ラフアライメント動作の後に、ファインアライメント動作が実行される。ステップＳ２０においては、上述のようなパターンＭＴ（図７）を用いることによってファインアライメント動作が実行される。
【０１６６】
詳細には、図３４に示すように、まずステップＳ２１において、画像取得部３１は、１組のパターン（ＭＴ１，ＭＴ２）に関する重畳画像ＧＣ１と、別の１組のパターン（ＭＴ３，ＭＴ４）に関する重畳画像ＧＣ２とを取得する。
【０１６７】
その後、ステップＳ２２において、算出部１０２は、上記の第３の手法を用いて、重畳画像ＧＣ１に基づき位置ずれΔｘａ，Δｙａを算出する。同様に、ステップＳ２３において、算出部１０２は、上記の第３の手法を用いて、今度は重畳画像ＧＣ２に基づき位置ずれΔｘｂ，Δｙｂを算出する。
【０１６８】
次に、ステップＳ２４において、算出部１０２は、式（９）〜式（１１）に基づいて、Δｘ，Δｙ，Δθを算出する。すなわち、重畳画像ＧＣ１に基づき算出された位置ずれ（Δｘａ，Δｙａ）と重畳画像ＧＣ２に基づき算出された位置ずれ（Δｘｂ，Δｙｂ）とに基づいて、両被接合物９１，９２の相互間における相対的な位置ずれΔｘ，Δｙ，Δθがさらに算出される。
【０１６９】
そして、ステップＳ２５において、算出されたずれ量Δｘ，Δｙ，Δθが所定の許容誤差範囲内に収まっているか否かが判定される。当該許容誤差としては、例えば、数百ｎｍ（ナノメートル）〜数十ｎｍ（ナノメートル）の値を設定することが可能である。
【０１７０】
ずれ量Δｘ，Δｙ，Δθが所定の許容誤差範囲内に収まっていないと判定されるときには、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６においては、算出されたずれ量Δｘ，Δｙ，Δθを補正すべく、位置補正部３３による位置ずれ補正動作が実行される。具体的には、ヘッド２２が、その並進駆動機構および回転駆動機構によって駆動され、被接合物９２の位置（すなわち両被接合物９１，９２の相対位置）が補正される。そして、ステップＳ２１に戻る。
【０１７１】
一方、ずれ量Δｘ，Δｙ，Δθが所定の許容誤差範囲内に収まっていると判定されるときには、ファインアライメント動作を終了して、ステップＳ３０に進む。
【０１７２】
上記のような動作によれば、ずれ量Δｘ，Δｙ，Δθが許容誤差範囲に収まるまで、重畳画像ＧＣ１，ＧＣ２の取得動作（ステップＳ２１）と位置ずれ算出動作（ステップＳ２２〜Ｓ２４）と位置合わせ用の駆動動作（ステップＳ２６）とが繰り返し実行される。これによれば、ヘッド２２駆動時の駆動誤差が徐々に低減されていき、さらに正確なファインアライメント動作が実行される。
【０１７３】
その後、ステップＳ３０（図３３）において、接合動作が実行される。具体的には、ヘッド２２がＺ軸昇降駆動機構２６によってＺ方向に移動（昇降）され、両被接合物９１，９２を接合する。これによれば、両被接合物９１，９２を非常に高精度に位置決めした状態で両被接合物９１，９２を接合することができる。
【０１７４】
また、特に、上記実施形態においては、撮像光学系として透過光学系が用いられているため、両被接合物９１，９２の相互間の間隙に撮像装置（カメラ）を挿入することを要しない。そのため、両被接合物９１，９２が近接して対向配置された状態で、両被接合物９１，９２を透過する透過光を用いて重畳画像を取得し、当該重畳画像に基づいてアライメント動作を行うとともに接合動作を実行することが可能である。これによれば、接合時のＺ方向の駆動距離を短縮することが可能であるので、良好なアライメント精度を維持したまま両被接合物９１，９２を接合することが可能である。
【０１７５】
また、特に上記実施形態によれば、紫外光および可視光よりも長い波長の赤外光を用いても、非常に高精度の位置ずれ検出動作、および非常に高精度のアライメント動作（ファインアライメント動作）を実行することが可能である。
【０１７６】
＜２．第２実施形態＞
上記第１実施形態においては、ラフアライメント用のパターンＡＴ１〜ＡＴ４を用いる場合を例示した。この第２実施形態においては、ラフアライメント用のパターンＡＴ１〜ＡＴ４を用いることなく、ファインアライメント用のパターンＰＴ１〜ＰＴ４を用いてラフアライメントをも実行する場合を例示する。なお、この第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下では、第２実施形態との相違点を中心に説明する。
【０１７７】
この第２実施形態においては、次述するような原理に基づく位置ずれ検出動作と当該検出された位置ずれを補正する駆動動作とが、図３３のステップＳ１０の代わりにラフアライメント動作として実行される。
【０１７８】
以下では、第２実施形態のラフアライメント動作で用いられる位置ずれ検出動作について説明する。
【０１７９】
図３５は、上記の２つのパターンＭＴ１，ＭＴ２がＸ方向に比較的大きく（例えば、ずれ量Δｄｘ＝５０μｍ）ずれている状況を示す図である。
【０１８０】
このような状況においては、図３５に示すように、重畳画像ＧＣのＹ方向に延びる細長形状（帯状）の非モアレ領域（モアレが発生していない領域）がＸ方向の中央部分ＣＲに存在する。
【０１８１】
図３６〜図３８はこのような非モアレ領域について説明する図である。なお、図３７および図３８においては、上側のパターンと下側のパターンとを区別するため、上側のパターンのラインを淡色で示している。後述の図３９および図４１でも同様である。
【０１８２】
図３６は、図１９および図２０に示す２つのパターンＰＬ，ＰＵがそれぞれ９０度回転された後にさらにＸ方向に距離Ｗｘ（＝Δｄｘ）ずらされて重ね合わせられた状態での重畳画像を示している。図３６には、図３５と同様の非モアレ領域が存在する。これらの図３５，３６に関しては、パターンＰＬとパターンＭＴ１とが対応し、パターンＰＵとパターンＭＴ２とが対応する。
【０１８３】
図３７および図３８は、このような非モアレ領域の発生原理について説明する図である。図３７は、２つのパターンＰＬ，ＰＵの重ね合わせを概念的に示す断面図である。
【０１８４】
図３７に示すように、下側のパターンＰＬは、左側（−Ｘ側）にライン群ＬＧ１を有しており且つ右側（＋Ｘ側）にライン群ＬＧ２を有している。一方、上側のパターンＰＵは、左側（−Ｘ側）にライン群ＬＧ２を有しており且つ右側（＋Ｘ側）にライン群ＬＧ１を有している。なお、図３８に示すように、ライン群ＬＧ１はＹ方向（図３７では紙面に垂直な方向）においてピッチｐ１で配列されており、ライン群ＬＧ２はＹ方向においてピッチｐ２で配列されている。
【０１８５】
そして、上側のパターンＰＵは、下側のパターンＰＬに対して＋Ｘ方向に距離Ｗｘずらされて重ねられている。
【０１８６】
Ｘ方向中央の中央領域ＣＲの両側の領域ＭＲでは、図２１と同様のモアレが発生する。各領域ＭＲは、モアレ生成領域（ないしモアレ領域）であるとも表現される。
【０１８７】
一方、Ｘ方向中央の中央領域ＣＲでは、ライン群ＬＧ１が存在せず、パターンＰＵのライン群ＬＧ２とパターンＰＬのライン群ＬＧ２とのみが重畳される。
【０１８８】
図３６および図３８では、パターンＰＵのライン群ＬＧ２の各ラインのＹ方向位置とパターンＰＬのライン群ＬＧ２の各ラインのＹ方向位置とが同一である場合が示されている。この場合には、中央領域ＣＲにおいては、両パターンＰＵ．ＰＬの各ライン群ＬＧ２にそれぞれ含まれる複数のラインが互いに重なってピッチｐ２で配列されるため、規則正しい縞模様が帯状に伸延されて生成される。中央領域ＣＲは、非モアレ領域（モアレが発生しない領域）とも表現される。この帯状の縞模様の領域ＣＲは、巨視的に見ると、一定輝度（一定濃度）を有する領域として認識される。特に、図３６および図３８における中央領域ＣＲは、モアレ領域ＭＲに比べて明るい領域（高輝度領域）として取得される。なお、これらの図においては、帯状の中央領域ＣＲとその両側のモアレ領域ＭＲとの各境界（仮想的な境界線）ＢＬ１，ＢＬ２は互いに平行である。
【０１８９】
同様に、図３５の重畳画像ＧＣにおいても、中央線Ｃｘ付近においてパターンＭＴ１，ＭＴ２の双方の同一ピッチのライン群ＬＧ２（ＬＧ４）が重畳することによって一定輝度領域が生成される。具体的には、Ｙ方向に延びる帯状の中央領域ＣＲが、一定輝度の非モアレ領域（モアレが発生しない領域）として存在する。
【０１９０】
また、図３９および図４０では、パターンＰＵのライン群ＬＧ２の各ラインのＹ方向位置とパターンＰＬのライン群ＬＧ２の各ラインのＹ方向位置とが距離（ｐ２／２）ずれている場合が示されている。この場合には、中央領域ＣＲにおいては、両パターンＰＵ．ＰＬの各ライン群ＬＧ２にそれぞれ含まれる複数のラインが交互にピッチ（ｐ２／２）で配列されるため、黒領域（ベタ領域）が帯状に伸延されて生成される。図３９および図４０の帯状の領域ＣＲも、巨視的に見ると、一定輝度（一定濃度）を有する領域として認識される。特に、図３９および図４０における中央領域ＣＲは、モアレ領域ＭＲに比べて暗い領域（低輝度領域）として取得される。
【０１９１】
このように、非モアレ領域ＣＲの輝度は、パターンＰＵのライン群ＬＧ２とパターンＰＬのライン群ＬＧ２とのＹ方向における相対的なずれ量によって変化する。換言すれば、非モアレ領域ＣＲの輝度は、互いに同じピッチｐ２で配列された２つのライン群ＬＧ２のＹ方向における相対的なずれ量によって変化する。ただし、各非モアレ領域ＣＲは、巨視的にみると一様な輝度を有している点で共通している。
【０１９２】
また、図４１は、図３７とは逆向きに両パターンＰＵ，ＰＬがずれた状態を示す図である。すなわち、上側のパターンＰＵが、下側のパターンＰＬに対して−Ｘ方向に距離Ｗｘずらされて重ねられている状態を示す概念図である。
【０１９３】
このような状態においても、Ｘ方向中央の中央領域ＣＲの両側の領域ＭＲでは、モアレが発生する。
【０１９４】
この場合には、Ｘ方向中央の中央領域ＣＲでは、ライン群ＬＧ２が存在せず、パターンＰＵのライン群ＬＧ１とパターンＰＬのライン群ＬＧ１とのみが重畳される。したがって、中央領域ＣＲには、互いに同じピッチｐ１で配列される２つのライン群ＬＧ１によって構成される一定輝度領域が形成される。なお、上記と同様に、当該中央領域ＣＲの輝度は、２つのライン群ＬＧ１のＹ方向における相対的なずれ量によって変化する。
【０１９５】
このように、重畳画像ＧＣは、両パターンＭＴ１，ＭＴ２の相互間でのＸ方向の位置ずれに応じて、中央線Ｃｘ付近において両パターンＭＴ１，ＭＴ２の同一ピッチのライン群ＬＧ１（あるいはＬＧ２）が互いに重畳して形成される非モアレ領域を有する（図３５も参照）。
【０１９６】
算出部１０２は、図３５の重畳画像ＧＣの画像に基づいて、中央領域ＣＲのＸ方向の幅Ｗｘを算出する。詳細には、算出部１０２は、１画素に相当するＸ方向の実際の長さを求めるとともに、中央領域ＣＲの幅Ｗｘが何画素に相当するかを求めることによって、値Ｗｘ、即ち、ずれ量Δｄｘの概略値を算出する。その後、当該ずれ量Δｄｘを低減するようなラフアライメント動作が実行される。なお、このずれ量Δｄｘとしては、複数の位置Ｙでの中央領域ＣＲ１のＸ方向長さ（幅）の平均値が算出されることが好ましい。
【０１９７】
第２実施形態においては、Ｘ方向の位置ずれ検出動作等がこのようにして実行される。
【０１９８】
また、Ｙ方向に関しても、上記のＸ方向における位置ずれ検出動作等と同様の動作が実行される。
【０１９９】
この第２実施形態においては、以上のような原理に基づく位置ずれ検出動作と当該検出された位置ずれを補正する駆動動作とが、図３３のステップＳ１０の代わりのラフアライメント動作として実行される。
【０２００】
また、図４２は、別の重畳画像ＧＣを示す図である。図４２においては、上記の２つのパターンＭＴ１，ＭＴ２がＸ方向およびＹ方向のいずれにも比較的大きく（例えば、ずれ量Δｄｘ＝５０μｍ、ずれ量Δｄｙ＝１００μｍ）ずれている状況下での重畳画像ＧＣが示されている。
【０２０１】
図４２のような重畳画像ＧＣがラフアライメントの際に取得される場合には、当該重畳画像ＧＣに含まれる非モアレ領域ＣＲ１を用いて、上記のＸ方向における位置ずれ検出動作等を行えばよい。
【０２０２】
また、Ｙ方向に関しても、上記のＸ方向における位置ずれ検出動作等と同様の動作が実行される。具体的には、図４２の重畳画像ＧＣに含まれる非モアレ領域ＣＲ２を用いて、Ｙ方向における位置ずれ検出動作等を行えばよい。詳細には、算出部１０２は、中央領域ＣＲ２のＹ方向の幅Ｗｙを算出する。詳細には、算出部１０２は、１画素に相当するＹ方向の実際の長さを求めるとともに、中央領域ＣＲ２の幅Ｗｙが何画素に相当するかを求めることによって、値Ｗｙ、即ち、ずれ量Δｄｙの概略値を算出する。そして、当該ずれ量Δｄｙを低減するようなラフアライメント動作が実行される。なお、このずれ量Δｄｙとしては、複数の位置Ｘでの中央領域ＣＲ２のＹ方向長さ（幅）の平均値が算出されることが好ましい。
【０２０３】
これによれば、図４２のＸ方向およびＹ方向の位置ずれ量Δｄｘ，Δｄｙをそれぞれ算出することおよび当該位置ずれの補正動作を行うことが可能である。
【０２０４】
図４３は、さらに別の重畳画像ＧＣを示す図である。図４３においては、上記の２つのパターンＭＴ１，ＭＴ２がＸ方向およびＹ方向においてさらに大きく（例えば、ずれ量Δｄｘ＝２００μｍ、ずれ量Δｄｙ＝２００μｍ）ずれている状況下での重畳画像ＧＣが示されている。この場合にも、同様にして、重畳画像ＧＣに含まれる非モアレ領域を用いて、Ｘ方向およびＹ方向における位置ずれ検出動作等を行うことによって、ラフアライメントを実行することが可能である。
【０２０５】
以上のように、この第２実施形態においては、上述のようにして、ファインアライメント用のパターンＭＴ１〜ＭＴ４を用いてラフアライメントが実行される。したがって、ラフアライメント用の別途のパターンを用いることなく、並進方向における比較的大きな位置ずれをもパターンＭＴ１〜ＭＴ４によって検出することが可能である。例えば、モアレ周期ＰＤの１／２のさらに１／ＭＧ２の値（例えば、３８０／（２×４０）＝約４．８μｍ）を上回るような位置ずれ（例えば数十μｍ〜数百μｍ）が存在する場合にも、パターンＭＴ１〜ＭＴ４のみによって当該位置ずれを検出することが可能である。換言すれば、ラフアライメント用の別途のパターンＡＴ１〜ＡＴ４を用いることなく、ファインアライメント用のパターンＰＴ１〜ＰＴ４のみを用いて、ラフアライメントをも行うことが可能である。
【０２０６】
なお、第２実施形態においては、ステップＳ２０以降は、上記第１実施形態と同様の動作が行われる。すなわち、再び重畳画像ＧＣ１，ＧＣ２を取得する動作が実行されるとともに、重畳画像ＧＣ１，ＧＣ２に基づいて、近似曲線ＡＬ１〜ＡＬ４，ＡＬ１１〜ＡＬ１４が求められて、位置ずれΔｘａ，Δｙａ，Δｘｂ，Δｙｂが求められる。そして、位置ずれΔｘａ，Δｙａ，Δｘｂ，Δｙｂに基づいて、位置ずれ量Δｘ，Δｙ，Δθが求められ、当該位置ずれ量Δｘ，Δｙ，Δθを補正する動作が実行される。
【０２０７】
＜３．第３実施形態＞
上記第１および第２実施形態においては、２組のパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２），（ＭＴ３，ＭＴ４）に関する２つの重畳画像ＧＣ１，ＧＣ２に基づいて、両被接合物９１，９２の２つの並進方向の位置ずれ（Δｘ，Δｙ）と１つの回転方向の位置ずれΔθとが求められる場合を例示した。
【０２０８】
一方、この第３実施形態においては、１組のパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２）に関する１つの重畳画像ＧＣ１に基づいて、両被接合物９１，９２の２つの並進方向の位置ずれ（Δｘ，Δｙ）と１つの回転方向の位置ずれΔθとの双方が求められる場合を例示する。
【０２０９】
この第３実施形態においては、１組のパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２）のみを用いてアライメント動作が実行される。なお、この第３実施形態は、第２実施形態の変形例であり、以下では、第２実施形態との相違点を中心に説明する。
【０２１０】
まず、第２実施形態と同様にして、重畳画像ＧＣを用いてラフアライメントが実行される。ただし、この第３実施形態においては、１つの重畳画像ＧＣ１を用いて位置ずれ量Δｄｘ，Δｄｙが求められ、当該位置ずれ量Δｄｘ，Δｄｙを補正する駆動動作が実行される。
【０２１１】
また、第３実施形態に係るラフアライメント動作においては、次のようにして単一の重畳画像ＧＣ１に基づいて回転方向の位置ずれΔθも求められる。そして、この位置ずれΔθを補正する駆動動作が実行される。
【０２１２】
図４４は、或る重畳画像ＧＣ（ＧＣ１）を示す図である。図４４においては、２つのパターンＭＴ１，ＭＴ２が回転方向θにおいて微小角度Δθ（ここでは３度）ずれている状況下での重畳画像ＧＣが示されている。なお、図４４においては、Ｘ方向およびＹ方向のずれはいずれも存在しない場合が示されている。
【０２１３】
図４４の重畳画像ＧＣにおいては、中央領域ＣＲとモアレ領域ＭＲとの境界線ＢＬ１，ＢＬ２が斜行している。
【０２１４】
そこで、この第３実施形態においては、重畳画像ＧＣ１を画像処理して、中央領域ＣＲとその両側のモアレ領域ＭＲとの２つの境界線ＢＬ１，ＢＬ２がなす角度（斜行角度）を算出する。換言すれば、非モアレ領域ＣＲの形状に基づいて、２つのパターンＭＴ１，ＭＴ２の回転ずれ量Δｄθを算出する。
【０２１５】
図４５は、別の重畳画像ＧＣ１を示す図である。図４５の重畳画像ＧＣ１は、２つのパターンＭＴ１，ＭＴ２がＸ方向およびＹ方向のいずれにも比較的大きく（例えば、ずれ量Δｄｘ＝５０μｍ、ずれ量Δｄｙ＝１００μｍ）ずれており且つ回転方向θに微小角度（ここでは３度）ずれている状況で取得されたものである。
【０２１６】
図４６は、さらに別の重畳画像ＧＣ１を示す図である。図４６の重畳画像ＧＣ１は、２つのパターンＭＴ１，ＭＴ２がＸ方向およびＹ方向のいずれにもさらに大きく（例えば、ずれ量Δｄｘ＝２００μｍ、ずれ量Δｄｙ＝２００μｍ）ずれており且つ回転方向θに微小角度（ここでは３度）ずれている状況で取得されたものである。
【０２１７】
図４４〜図４６のいずれの状況においても、算出部１０２は、重畳画像ＧＣ１を画像処理して、中央領域ＣＲとその両側のモアレ領域ＭＲとの２つの境界線ＢＬ１，ＢＬ２がなす角度（斜行角度）を算出する。これにより、２つのパターンＭＴ１，ＭＴ２の回転ずれ量Δｄθが算出される。
【０２１８】
ここにおいて、ラフアライメント時に当該回転ずれ量Δθが存在する場合には、算出部１０２は、次のようにして、中央領域ＣＲ１のＸ方向の幅Ｗｘと中央領域ＣＲ２のＹ方向の幅Ｗｙとを求めるようにすればよい。具体的には、中央領域ＣＲ１の幅（Ｘ方向長さ）を複数の位置Ｙで求め、その平均値を値Ｗｘ（Δｄｘ）として求めればよい。同様に、中央領域ＣＲ２の幅（Ｙ方向長さ）を複数の位置Ｘで求め、その平均値を値Ｗｙ（Δｄｙ）として求めればよい。また、２つの境界線ＢＬ１、ＢＬ２が交差する場合（図４４参照）には、当該幅に関する正負の符号を境界線ＢＬ１、ＢＬ２の交差前後で逆転させた上で加算して平均値を算出するようにすればよい。なお、第２実施形態においても同様である。
【０２１９】
以上のように、第３実施形態に係るラフアライメント動作においては、単一の重畳画像ＧＣ１に基づいて位置ずれ量Δｄｘ，Δｄｙ，Δθが求められ、当該位置ずれ量Δｄｘ，Δｄｙ，Δθを補正する駆動動作が実行される。
【０２２０】
その後、第１実施形態および第２実施形態と同様の原理に基づいて、ファインアライメントが実行される。ただし、この第３実施形態に係るステップＳ２０のファインアライメントにおいては、１つの重畳画像ＧＣ１のみを用いてラフアライメントが実行される。
【０２２１】
具体的には、重畳画像ＧＣ１に基づいて、Ｘ方向の微小なずれ量ΔｘａとＹ方向の微小なずれ量Δｙａとが求められる。また、回転方向の角度については、上記のラフアライメント時のずれ量検出と同様の動作が実行される。すなわち、ファインアライメントにおいても、重畳画像ＧＣ１における中央領域ＣＲ１（もしくはＣＲ２）の形状、詳細には境界線ＢＬ１，ＢＬ２の角度に基づいて、ずれ角度Δθが算出される。
【０２２２】
そして、これらのずれ量Δｘａ，Δｙａ，Δθの位置ずれを補正すべく、Ｘ方向、Ｙ方向、θ方向にヘッド２２が駆動（微小駆動）される。すなわち、位置ずれ補正動作が実行される。
【０２２３】
以上のように、この第３実施形態においては、非モアレ領域ＣＲ１，ＣＲ２の形状に基づいて、回転方向の位置ずれΔθが算出される。そのため、第１および第２実施形態のように、回転方向の位置ずれΔθを求める際に、２組のパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２），（ＭＴ３，ＭＴ４）を用いることを要しない。すなわち、１組のパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２）のみによって、回転方向の位置ずれをも検出することが可能である。
【０２２４】
なお、この第３実施形態においては、ラフアライメントとファインアライメントとの双方において、重畳画像ＧＣ１における中央領域ＣＲ１，ＣＲ２の形状に基づいて回転ずれΔθを算出する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、ラフアライメントとファインアライメントとの一方においてのみ、重畳画像ＧＣ１における中央領域ＣＲ１，ＣＲ２の形状に基づいて回転ずれΔθを算出して当該ずれΔθを補正するようにしてもよい。
【０２２５】
＜４．変形例等＞
＜４−１．２次元モアレパターンに関する変形例＞
上記各実施形態においては、図７のような略正方形のパターンＭＴを用いる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、図４７に示すようなパターンＭＳを用いるようにしてもよい。
【０２２６】
図４７のパターンＭＳは、Ｘ方向とＹ方向とを対角線方向とする略菱形形状を有しており、図７に示す略正方形形状のパターンＭＴの四隅を削除したものに相当する。
【０２２７】
パターンＭＳは、その中心点に関して点対称の構成を有している。パターンＭＳは、その左上領域と右下領域とのそれぞれにおいて、複数のラインがピッチｐ１で配列されたライン群ＬＧ１を有している。左上領域においては、互いに異なる方向（Ｘ方向およびＹ方向）に配列された２つのライン群ＬＧ１が、２つの放射状領域に区分されて配置される。右下領域についても同様である。また、パターンＭＳは、その左下領域と右上領域とのそれぞれにおいて、複数のラインがピッチｐ２で配列されたライン群ＬＧ２を有している。左下領域においては、互いに異なる方向（Ｘ方向およびＹ方向）に配列された２つのライン群ＬＧ２が、２つの放射状領域に区分されて配置される。右上領域についても同様である。
【０２２８】
そして、このようなパターンＭＳを被接合物９１，９２上にそれぞれに形成しておき、さらに図４８に示すように、被接合物９２上のパターンＭＳを反転して被接合物９１上のパターンＭＳに対向させる。これにより、上記各実施形態と同様に、互いに異なるピッチで配列されたライン群が互いに対向する。具体的には、上側のパターンＭＳのピッチｐ１のライン群と下側のパターンＭＳのピッチｐ２のライン群とが重なり合い、上側のパターンＭＳのピッチｐ２のライン群と下側のパターンＭＳのピッチｐ１のライン群とが重なり合う。この結果、上下の２つのパターンＭＳの重畳画像においてモアレが生じる。
【０２２９】
図４９〜図５５は、それぞれ、上記のような２つのパターンＭＳの重畳画像ＧＳの例を示す図である。図４９は、図２７と同様、２つのパターンＭＳ２が位置ずれを全く伴わずに重なり合っている状態において生成される重畳画像を示す図である。また、図５０は、図３０と同様のずれ具合を示す重畳画像である。さらに、図５１は図４２に対応し、図５２は図４３に対応する。同様に、図５３は図４４に対応し、図５４は図４５に対応し、図５５は図４６に対応する。
【０２３０】
このパターンＭＳを用いることによっても、上記各実施形態と同様の効果を得ることが可能である。特に、略菱形形状のパターンＭＳを用いることによれば、略正方形形状のパターンＭＴに比べて被接合物９１，９２の表面上での専有面積が少なくて済む。
【０２３１】
＜４−２．２次元モアレパターンに関する別の変形例＞
また、「デュアルライン比較法」を用いて２つの異なる方向の位置ずれを検出するパターン（モアレ生成用の２次元パターンないし２次元モアレパターンとも称する）としては、図７および図４７に示すようなパターンに限定されない。
【０２３２】
例えば、図５６に示すような２次元モアレパターンを用いるようにしてもよい。
【０２３３】
図５６の２次元モアレパターンは、Ｘ方向に対して４５度傾いてピッチｐ１で配列されたライン群ＬＧ１を左上領域と右下領域とに有しており、Ｘ方向に対して逆向きに４５度傾いてピッチｐ２で配列されたライン群ＬＧ２を左下領域と右上領域とに有している。そして、図５６の左側に示されている上側モアレパターンを反転させ図５６の右側に示されている下側モアレパターンに重ね合わせて得られる重畳画像が取得される。当該重畳画像においても、上側パターンのピッチｐ１のライン群ＬＧ１と下側のパターンのピッチｐ２のライン群ＬＧ２とが重なり合い、上側のパターンのピッチｐ２のライン群ＬＧ２と下側のパターンのピッチｐ１のライン群ＬＧ１とが重なり合う。この結果、上下の２つのパターンの重畳画像においてモアレが生じる。なお、図５６においては、各ライン群ＬＧ１，ＬＧ２が模式的に示されている。
【０２３４】
このような上側モアレパターンおよび下側モアレパターンは、それぞれ、互いに異なる所定ピッチで配置される２つのライン群ＬＧ１，ＬＧ２を有している。
【０２３５】
そして、上側モアレパターンおよび下側モアレパターンとの重畳画像は、上側モアレパターンおよび下側モアレパターンの双方における異なるピッチのライン群ＬＧ１，ＬＧ２の重畳によって生成される２つの周期的な濃度変化をＸ方向に有する。そして、これらの２つの周期的な濃度変化を近似した２つの近似曲線の相互間のＸ方向の位置ずれに基づいて、両被接合物９１，９２相互間のＸ方向における位置ずれが取得される。
【０２３６】
同様に、当該重畳画像は、上側モアレパターンおよび下側モアレパターンの双方における異なるピッチのライン群ＬＧ１，ＬＧ２の重畳によって生成される別の２つの周期的な濃度変化をＹ方向に有する。そして、これらの２つの周期的な濃度変化を近似した２つの近似曲線の相互間のＹ方向の位置ずれに基づいて、両被接合物９１，９２相互間のＹ方向における位置ずれが取得される。
【０２３７】
ただし、図５６の２次元モアレパターンを用いる場合には、モアレの本来の発生方向がＸ方向およびＹ方向に対して４５度傾いている。周期的な濃度変化（モアレ）は、上述のようにＸ方向およびＹ方向にも存在するが、Ｘ方向およびＹ方向におけるモアレの移動量は、モアレの本来の発生方向における移動量の約０．７倍（＝１／√２）に低減される。そのため、精度向上の効果が低減してしまう。逆に言えば、このような観点からは、図７および図４７に示すようなパターンを採用することが好ましい。
【０２３８】
あるいは、図５７に示すような２次元モアレパターンを用いるようにしてもよい。なお、図５７および図５８（次述）においても、図５６と同様に、各ライン群ＬＧ１，ＬＧ２が模式的に示されている。
【０２３９】
図５７の右側に示されている下側モアレパターンＰＬ内の右側においては、ピッチｐ２で配列されたライン群ＬＧ２とピッチｐ１で配列されたライン群ＬＧ１とが、それぞれ、Ｃ方向に沿って互いに対峙するように配置されている。また、下側モアレパターンＰＬ内の左側においては、ピッチｐ１で配列されたライン群ＬＧ１とピッチｐ２で配列されたライン群ＬＧ２とが、それぞれ、Ｄ方向に沿って互いに対峙するように配置されている。なお、ここでは、Ｃ方向およびＤ方向は、それぞれＸ方向およびＹ方向に対して４５度傾いた方向である。ただし、これに限定されず、Ｃ方向およびＤ方向は、それぞれ、Ｘ方向およびＹ方向と同一であってもよい。
【０２４０】
図５７の左側に示されている上側モアレパターンＰＵも同様の構成を有する。
【０２４１】
そして、図５７の左側に示されている上側パターンＰＵを反転させ図５７の右側に示されている下側パターンＰＬに重ね合わせて得られる重畳画像が取得される。この重畳画像においても、異なるピッチの平行ライン群が重なり合う部分においてモアレが生じる。
【０２４２】
図５７の左側に示されている上側モアレパターンＰＵは、反転時において、Ｃ方向とＤ方向とが入れ替わる。そして、下側モアレパターンＰＬのＣ方向に配列された（右下側の）ライン群ＬＧ１には上側モアレパターンＰＵの（反転前の左下側の）ライン群ＬＧ２が重なり、下側モアレパターンＰＬのＣ方向に配列された（右上側の）ライン群ＬＧ２には上側モアレパターンＰＵの（反転前の左上側の）ライン群ＬＧ１が重なる。この結果、この重畳画像は、上側モアレパターンおよび下側モアレパターンの双方における異なるピッチのライン群ＬＧ１，ＬＧ２の重畳によって生成される２つの周期的な濃度変化をＣ方向に有する。そして、これらの２つの周期的な濃度変化を近似した２つの近似曲線の相互間のＣ方向の位置ずれに基づいて、両被接合物９１，９２相互間のＣ方向における位置ずれが取得される。
【０２４３】
同様に、下側モアレパターンＰＬのＤ方向に配列された（左上側の）ライン群ＬＧ１には上側モアレパターンＰＵの（反転前の右上側の）ライン群ＬＧ２が重なり、下側モアレパターンＰＬのＤ方向に配列された（左下側の）ライン群ＬＧ２には上側モアレパターンＰＵの（反転前の右下側の）ライン群ＬＧ１が重なる。この結果、当該重畳画像は、上側モアレパターンおよび下側モアレパターンの双方における異なるピッチのライン群ＬＧ１，ＬＧ２の重畳によって生成される２つの周期的な濃度変化をＤ方向にも有する。そして、これらの２つの周期的な濃度変化を近似した２つの近似曲線の相互間のＤ方向の位置ずれに基づいて、両被接合物９１，９２相互間のＤ方向における位置ずれが取得される。
【０２４４】
ただし、図５７の２次元モアレパターンは、サイズが比較的大きくなる。逆に言えば、図７および図４７に示すようなパターンによれば、パターンサイズをより小さくすることができる。すなわち、サイズ低減の観点からは図７等に示すようなパターンを採用することが好ましい。
【０２４５】
あるいは、図５８に示すような２次元モアレパターンを用いるようにしてもよい。
【０２４６】
図５８の下側モアレパターンＰＬ内の左側においては、ピッチｐ２でＸ方向に配列されたライン群ＬＧ２とピッチｐ１でＸ方向に配列されたライン群ＬＧ１とが互いに対峙するように配置されている。また、下側モアレパターンＰＬ内の右側においては、ピッチｐ１でＹ方向に配列されたライン群ＬＧ１とピッチｐ２でＹ方向に配列されたライン群ＬＧ２とが互いに対峙するように配置されている。
【０２４７】
また、図５８の上側モアレパターンＰＵの反転前の右側においては、ピッチｐ２でＸ方向に配列されたライン群ＬＧ２とピッチｐ１でＸ方向に配列されたライン群ＬＧ１とが互いに対峙するように配置されている。また、上側モアレパターンＰＵの反転前の左側においては、ピッチｐ１でＹ方向に配列されたライン群ＬＧ１とピッチｐ２でＹ方向に配列されたライン群ＬＧ２とが互いに対峙するように配置されている。
【０２４８】
そして、図５８の上側パターンＰＵを反転させて図５８の下側パターンＰＬに重ね合わせて得られる重畳画像を用いるようにしてもよい。当該重畳画像においても、異なるピッチの平行ライン群が重なり合う部分においてモアレが生じる。
【０２４９】
ただし、図５８においては、上側パターンＰＵと下側パターンＰＬとは同一ではなく、重ね合わせ前において左右が反転している。そのため、例えば、半導体製造工程に含まれる露光工程においては、互いに異なる（露光用の）マスクパターン（単にマスクとも称する）を用いて各２次元モアレパターンがそれぞれ作成される。このように上下のパターン対が別個のマスクで製造される場合には、上下のパターン対が同一のマスクで製造される場合に比べて、合計の製作誤差が大きく生じ易くモアレの位置精度を確保しにくい。
【０２５０】
一方、上記各実施形態に係る２次元モアレパターンＭＴを採用する場合には、同一の（露光用の）マスクパターンを用いた露光動作によって、両被接合物９１，９２の表面に同一の２次元モアレパターン（ＭＴ１〜ＭＴ４）が作成される（図１０参照）。そして、両被接合物９１，９２の天地左右が反転されて上下のパターンが重ね合わせられることによって、上述のようなモアレが発生する。このように、上記実施形態に係る２次元モアレパターンＭＴ等を用いれば、同一のマスクを用いて２次元モアレパターンＭＴ１〜ＭＴ４を両被接合物９１，９２の表面上に作成することが可能である。特に、上下のパターン対（例えば（ＭＴ１，ＭＴ２）等）が同一のマスク（単一のマスク）によって生成されるため、両パターンを互いに異なるマスクで生成する場合に比べて、合計の製作誤差が低減され得る。端的に言えば、製作誤差を１／２に低減することが可能である。したがって、モアレの位置精度を確保し易い。また、露光用のマスクの製作に要するコストを削減することも可能である。なお、同様に、これらの観点からは、図５８以外の変形例に係るパターン（図４７、図５６、図５７）を採用することが、図５８の変形例に係る２次元モアレパターンＭＴを採用することよりも好ましい。
【０２５１】
また、上記各実施形態および各変形例等においては、Ｘ方向のモアレを発生させる２つのライン群ＬＧ１，ＬＧ２の各ピッチｐ１，ｐ２とＹ方向のモアレを発生させる２つのライン群ＬＧ３，ＬＧ４のピッチｐ３，ｐ４とが、それぞれ同一である場合を例示した。例えば、図７および図９では、ライン群ＬＧ３のピッチｐ３（例えば領域ＲＧ１，ＲＧ５におけるピッチ）がライン群ＬＧ１のピッチｐ１と同一であり且つライン群ＬＧ４のピッチｐ４（例えば領域ＲＧ４，ＲＧ８におけるピッチ）がライン群ＬＧ２のピッチｐ２と同一である場合を例示した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。例えば、ライン群ＬＧ３のピッチｐ３がライン群ＬＧ１のピッチｐ１と異なる値であってもよい。また、ライン群ＬＧ４のピッチｐ４がライン群ＬＧ２のピッチｐ２と異なる値であってもよい。より詳細には、図７の領域ＲＧ１、ＲＧ５においてピッチｐ１と異なるピッチ（例えば２９μｍ）でＹ方向に平行配置されたライン群を設け、図７の領域ＲＧ４、ＲＧ８においてピッチｐ２と異なるピッチ（例えば３０μｍ）でＹ方向に平行配置されたライン群を設けるようにしてもよい。
【０２５２】
また、上記第１実施形態等においては、２組のパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２），（ＭＴ３，ＭＴ４）として全て同じパターンＭＴが用いられる場合等を例示した。換言すれば、パターン対（ＭＴ３，ＭＴ４）における４つのライン群ＬＧ５〜ＬＧ８においても、パターン対（ＭＴ１，ＭＴ２）における４つのライン群ＬＧ１〜ＬＧ４がそれぞれ採用される場合を例示した。しかしながら、本発明は、これに限定されない。
【０２５３】
例えば、１組のパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２）と他の１組のパターン対（ＭＴ３，ＭＴ４）とで異なるパターンが用いられてもよい。より具体的には、パターン対（ＭＴ３，ＭＴ４）におけるライン群ＬＧ５〜ＬＧ８の各ピッチｐ５〜ｐ８として、パターン対（ＭＴ１，ＭＴ２）におけるライン群ＬＧ１〜ＬＧ４の各ピッチｐ１〜ｐ４とはそれぞれ異なる値が採用されてもよい。あるいは、図７のパターンＭＴがパターン対（ＭＴ１，ＭＴ２）として採用され、図４７のパターンＭＳがパターン対（ＭＴ３，ＭＴ４）として採用されるようにしてもよい。
【０２５４】
＜４−３．その他＞
また、上記各実施形態においては、アライメントを伴う接合動作に本発明を適用する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、本発明をナノインプリントにおけるアライメント技術に適用するようにしてもよい。より詳細には、金型（透明金型）の位置と回路パターンの形成対象の基板の位置とを合わせる際に、金型と基板とにそれぞれ上記のようなパターンＭＴ等を配置して、上述のようなアライメント動作を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【０２５５】
１  アライメント装置
２  真空チャンバ
２８ａ，２８ｂ  光源
２８ｃ，２８ｄ  撮像部
９１，９２  対象物（被接合物）
ＡＬ１〜ＡＬ４，ＡＬ１１〜ＡＬ１４  近似曲線（サインカーブ近似曲線）
ＢＬ１，ＢＬ２  境界線
ＣＲ  中央部分（非モアレ領域）
ＣＴ、ＤＴ  ラフアライメント用パターン
ＣＸ，ＣＹ  境界線（中央線）
ＧＡ，ＧＢ，ＧＣ，ＧＣ１，ＧＣ２  重畳画像
ＬＧ１〜ＬＧ８  ライン群
ＭＲ  モアレ領域
ＭＴ，ＭＴ１〜ＭＴ４  ２次元モアレパターン（モアレ発生用パターン）
ｐ１〜ｐ８  ピッチ
【図１】
2010267682.tif 000014
【図２】
2010267682.tif 000015
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010267682.tif 000020
【図８】
2010267682.tif 000021
【図９】
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【図１０】
2010267682.tif 000023
【図１１】
2010267682.tif 000024
【図１２】
2010267682.tif 000025
【図１３】
2010267682.tif 000026
【図１４】
2010267682.tif 000027
【図１５】
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【図１６】
2010267682.tif 000029
【図１７】
2010267682.tif 000030
【図１８】
2010267682.tif 000031
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2010267682.tif 000035
【図２３】
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【図２４】
2010267682.tif 000037
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2010267682.tif 000041
【図２９】
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【図３０】
2010267682.tif 000043
【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
2010267682.tif 000046
【図３４】
2010267682.tif 000047
【図３５】
2010267682.tif 000048
【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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