(57)【要約】【課題】  画像から求めた重ね合わせずれ量が正しいか否かの判断を行うことができる重ね合わせ測定装置を提供する。【解決手段】  基板１１の異なる層に形成された第１マークと第２マークの画像を測定波長域の光によって取り込み、該測定波長域での画像に基づいて、第１マークと第２マークとの重ね合わせずれ量を求める第１計測手段(１３〜２７)と、第１マークと第２マークの画像を測定波長域とは異なる評価波長域の光によって取り込み、該評価波長域での画像に基づいて、第１マークと第２マークとの重ね合わせずれ量を求める第２計測手段(１３〜２７)と、第１計測手段が測定波長域で求めた重ね合わせずれ量と、第２計測手段が評価波長域で求めた重ね合わせずれ量とに基づいて、測定波長域での重ね合わせずれ量の信頼性に関わる指標を算出する算出手段２７とを備える。【選択図】      図１
2006317306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の異なる層に形成された第１マークと第２マークの画像を測定波長域の光によって取り込み、該測定波長域での画像に基づいて、前記第１マークと前記第２マークとの重ね合わせずれ量を求める第１計測手段と、
前記第１マークと前記第２マークの画像を前記測定波長域とは異なる評価波長域の光によって取り込み、該評価波長域での画像に基づいて、前記第１マークと前記第２マークとの重ね合わせずれ量を求める第２計測手段と、
前記第１計測手段が前記測定波長域で求めた重ね合わせずれ量と、前記第２計測手段が前記評価波長域で求めた重ね合わせずれ量とに基づいて、前記測定波長域での重ね合わせずれ量の信頼性に関わる指標を算出する算出手段とを備えた
ことを特徴とする重ね合わせ測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の重ね合わせ測定装置において、
前記第２計測手段は、前記評価波長域を前記測定波長域の短波側と長波側の双方に各々設定し、各々の前記評価波長域で重ね合わせずれ量を求め、
前記算出手段は、前記測定波長域での重ね合わせずれ量と、複数の前記評価波長域での各々の重ね合わせずれ量とに基づいて、前記指標を算出する
ことを特徴とする重ね合わせ測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の重ね合わせ測定装置において、
前記算出手段は、前記第１計測手段および前記第２計測手段が求めた重ね合わせずれ量のうち最大値と最小値との差を前記指標として算出する
ことを特徴とする重ね合わせ測定装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の重ね合わせ測定装置において、
前記算出手段は、前記第１計測手段および前記第２計測手段が求めた重ね合わせずれ量の標準偏差を前記指標として算出する
ことを特徴とする重ね合わせ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子や液晶表示素子などの製造工程において基板の各層の重ね合わせ検査を行う重ね合わせ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
重ね合わせ測定装置では、例えば、基板の下地層とレジスト層に形成された各マークの画像を取り込み、その画像からマークどうしの重ね合わせずれ量を求めて、基板の各層の重ね合わせ検査を行う。さらに、エッチング処理後の実際の重ね合わせずれ量に近い値を得るため、重ね合わせずれ量を求める際には、ＷＩＳ（Wafer Induced Shift）と呼ばれる基板起因の測定誤差の補正を行っている（例えば特許文献１を参照）。ＷＩＳの補正は、予め作成された補正テーブルを用いて簡単な信号処理により行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−１０８６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記の重ね合わせ測定装置では、製造工程の絶対的な安定を前提としているため、工程条件の設定などの異常に起因して製造工程が変動すると、ＷＩＳの補正を行っても正しい重ね合わせずれ量を得ることはできない。しかし、上記の重ね合わせ測定装置は、異常時でも、それに気付かず、同様の手順で重ね合わせずれ量を求め、それを正しい重ね合わせずれ量としていた。これは、製造工程における歩留まり低下の１つの要因となり得る。
【０００４】
本発明の目的は、画像から求めた重ね合わせずれ量が正しいか否かの判断を行うことができる重ね合わせ測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の重ね合わせ測定装置は、基板の異なる層に形成された第１マークと第２マークの画像を測定波長域の光によって取り込み、該測定波長域での画像に基づいて、前記第１マークと前記第２マークとの重ね合わせずれ量を求める第１計測手段と、前記第１マークと前記第２マークの画像を前記測定波長域とは異なる評価波長域の光によって取り込み、該評価波長域での画像に基づいて、前記第１マークと前記第２マークとの重ね合わせずれ量を求める第２計測手段と、前記第１計測手段が前記測定波長域で求めた重ね合わせずれ量と、前記第２計測手段が前記評価波長域で求めた重ね合わせずれ量とに基づいて、前記測定波長域での重ね合わせずれ量の信頼性に関わる指標を算出する算出手段とを備えたものである。
【０００６】
また、前記第２計測手段は、前記評価波長域を前記測定波長域の短波側と長波側の双方に各々設定し、各々の前記評価波長域で重ね合わせずれ量を求め、前記算出手段は、前記測定波長域での重ね合わせずれ量と、複数の前記評価波長域での各々の重ね合わせずれ量とに基づいて、前記指標を算出することが好ましい。
また、前記算出手段は、前記第１計測手段および前記第２計測手段が求めた重ね合わせずれ量のうち最大値と最小値との差を前記指標として算出することが好ましい。
【０００７】
また、前記算出手段は、前記第１計測手段および前記第２計測手段が求めた重ね合わせずれ量の標準偏差を前記指標として算出することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の重ね合わせ測定装置によれば、画像から求めた重ね合わせずれ量が正しいか否かの判断を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の重ね合わせ測定装置１０（図１）は、半導体素子や液晶表示素子などの製造工程において、基板１１のレジストパターンの重ね合わせ検査を行う装置である。基板１１は、半導体ウエハや液晶基板などであり、レジスト層に対する露光・現像後で、所定の材料膜に対する加工（エッチング処理）前の状態にある。基板１１には重ね合わせ検査のために多数の測定点が用意され、各測定点には図２に示す重ね合わせマーク１１Ａが形成されている。図２(ａ)は平面図、図２(ｂ)は断面図である。
【００１０】
重ね合わせマーク１１Ａは、Bar in Bar タイプの二重マークであり、レジストパターンの基準位置を示す正方形状のレジストマーク３１と、下地パターンの基準位置を示す正方形状の下地マーク３２とで構成される。レジストマーク３１と下地マーク３２は、基板１１の異なる層に形成され、互いに大きさが異なる。重ね合わせ検査では、各マークの位置検出や、下地マーク３２とレジストマーク３１との重ね合わせずれ量の測定が行われる。
【００１１】
本実施形態の重ね合わせ測定装置１０には、図１に示す通り、基板１１を支持するステージ１２と、照明光学系(１３〜１９)と、結像光学系(１９〜２５)と、ＣＣＤカメラ２６と、制御部２７と、瞳分割方式の焦点検出部２８とが設けられる。瞳分割方式の焦点検出部２８の詳細は例えば特開２００２−４０３２２号公報に記載されているため、ここでの説明を省略する。
【００１２】
ステージ１２は、重ね合わせ検査用のレシピに基づいて、基板１１を水平方向に移動させ、基板１１の各測定点の重ね合わせマーク１１Ａ（図２）を順に視野領域内に位置決めする。また、ステージ１２は、同様のレシピや焦点検出部２８からのフォーカス信号に基づいて、基板１１を鉛直方向に移動させ、視野領域内に位置決めされた重ね合わせマーク１１ＡをＣＣＤカメラ２６の撮像面に対して合焦させる。
【００１３】
照明光学系(１３〜１９)は、光源部１３と、開口絞り１４と、コンデンサーレンズ１５と、視野絞り１６と、照明リレーレンズ１７と、ビームスプリッタ１８と、第１対物レンズ１９とで構成される。また、光源部１３は、波長帯域の広い光（例えば白色光）を射出する光源３Ａと、波長切替機構３Ｂと、レンズ３Ｃと、ライトガイドファイバ３Ｄとで構成される。
【００１４】
波長切替機構３Ｂには、透過特性の異なる複数の光学フィルタが設けられる。光学フィルタの透過波長域は、例えば、(１)530nm〜800nm、(２)530nm〜610nm、(３)530nm〜700nm、(４)700nm〜800nm、(５)470nm〜700nm、(６)470nm〜610nm、(７)470nm〜540nm、(８)610nm〜700nm の８種類である。
波長切替機構３Ｂの光学フィルタを切り替えて照明光路に挿入することで、光源３Ａから射出された広帯域波長の光のうち、光学フィルタの透過特性に応じた所定の波長域の光を選択することができる。波長切替機構３Ｂの光学フィルタを透過した後の光（所定の波長域の光）は、レンズ３Ｃとライトガイドファイバ３Ｄとを介して、開口絞り１４に導かれる。
【００１５】
開口絞り１４は、光源部１３から射出された光の径を特定の径に制限する。コンデンサーレンズ１５は、開口絞り１４からの光を集光する。視野絞り１６は、重ね合わせ測定装置１０の視野領域を制限する光学素子である。照明リレーレンズ１７は、視野絞り１６からの光をコリメートする。ビームスプリッタ１８は、照明リレーレンズ１７からの光を下向きに（第１対物レンズ１９に向けて）反射する。
【００１６】
上記の構成において、光源部１３からの光（所定の波長域の光）は、開口絞り１４とコンデンサーレンズ１５を介して、視野絞り１６を均一に照明する。そして、視野絞り１６を通過した光は、照明リレーレンズ１７を介してビームスプリッタ１８に導かれ、その反射透過面で反射した後、第１対物レンズ１９に導かれる。第１対物レンズ１９は、ビームスプリッタ１８からの反射光を入射して、ステージ１２上の基板１１に集光する。
【００１７】
これにより、ステージ１２上の基板１１のうち、視野領域内に位置決めされた重ね合わせマーク１１Ａ（図２）は、第１対物レンズ１９を透過した所定の波長域の光によって垂直に照明される（落射照明）。そして、基板１１の照明領域から回折光が発生する。回折光には、０次回折光（つまり反射光）や、±１次回折光などが含まれる。基板１１からの回折光は、後述の結像光学系(１９〜２５)に導かれる。
【００１８】
結像光学系(１９〜２５)は、第１対物レンズ１９と、第２対物レンズ２０と、ビームスプリッタ２１と、視野絞り２２と、第１結像リレーレンズ２３と、開口絞り２４と、第２結像リレーレンズ２５とで構成されている。なお、第１対物レンズ１９と第２対物レンズ２０との間には、照明光学系(１３〜１９)のビームスプリッタ１８が配置されている。ビームスプリッタ１８,２１は、光の振幅分離を行うハーフプリズムである。
【００１９】
基板１１から発生した回折光は、第１対物レンズ１９でコリメートされ、上記のビームスプリッタ１８を透過して第２対物レンズ２０に入射する。第２対物レンズ２０は、ビームスプリッタ１８からの回折光を集光する。ビームスプリッタ２１は、第２対物レンズ２０からの回折光の一部を透過すると共に、残りの一部を反射する。ビームスプリッタ２１を透過した光は、焦点検出部２８に導かれる。
【００２０】
ビームスプリッタ２１で反射した光は、結像光学系(１９〜２５)の視野絞り２２に集光され、第１結像リレーレンズ２３に導かれる。第１結像リレーレンズ２３は、視野絞り２２からの光をコリメートする。開口絞り２４は、第１対物レンズ１９の仮想瞳面と共役な面に配置され、第１結像リレーレンズ２３からの光の径を特定の径に制限する。第２結像リレーレンズ２５は、開口絞り２４からの光をＣＣＤカメラ２６の撮像面に再結像する。
【００２１】
上記の結像光学系(１９〜２５)では、視野領域内に基板１１の重ね合わせマーク１１Ａ（図２）が位置決めされているとき、そのマークの光学像をＣＣＤカメラ２６の撮像面に形成する。
ＣＣＤカメラ２６は、その撮像面が結像光学系(１９〜２５)の像面と一致するように配置される。ＣＣＤカメラ２６は、複数の画素が２次元配列されたエリアセンサであり、基板１１上の重ね合わせマーク１１Ａの光学像を撮像して、画像信号を制御部２７に出力する。画像信号は、ＣＣＤカメラ２６の撮像面における光学像の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。
【００２２】
制御部２７は、重ね合わせ検査の際に、照明光学系(１３〜１９)の光源部１３の波長切替機構３Ｂを制御して、基板１１への落斜照明光の波長域を設定した後で、ＣＣＤカメラ２６からの画像信号に基づいて、基板１１上の重ね合わせマーク１１Ａの画像を取り込み、その画像に対して重ね合わせ検査用の画像処理を施す。制御部２７による落斜照明光の波長域の設定は、例えばレシピに基づいて行われる。
【００２３】
制御部２７による重ね合わせ検査用の画像処理では、重ね合わせマーク１１Ａを構成するレジストマーク３１および下地マーク３２の各々の位置検出が行われ、レジストマーク３１と下地マーク３２との重ね合わせずれ量が算出される。この重ね合わせずれ量は、各マークの重心位置の相対的なずれ量であり、基板１１上の下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせずれ量を表している。この重ね合わせずれ量は「重ね合わせ測定値」とも呼ばれる。重ね合わせずれ量の算出時には、ＷＩＳの補正を行い、エッチング処理後の実際の重ね合わせずれ量に近い値を得ることが好ましい。
【００２４】
また、各マークの重心位置を検出する際には、まず、重ね合わせマーク１１Ａの画像における信号強度を計測方向に垂直な方向に積分して、図２(ｃ)に示すような信号強度のプロファイルを抽出する。そして、レジストマーク３１に対応するエッジ波形３１Ｌ,３１Ｒとその自己反転波形との重ね合わせ相関を求め、相関値が最大になる位置をレジストマーク３１の重心位置とする。下地マーク３２に対応するエッジ波形３２Ｌ,３２Ｒについても同様の演算処理が行われる。
【００２５】
ここで、図２(ｂ)に示すような理想的な断面形状の下地マーク３２では、プロファイルのエッジ波形３２Ｌ,３２Ｒが左右対称となる（図２(ｃ)）ため、上記の自己反転波形との重ね合わせ相関を求めることにより下地マーク３２の重心位置を検出した場合、その重心位置とレジストマーク３１の重心位置との相対的なずれ量を求め、ＷＩＳの補正を行えば、正しい重ね合わせずれ量を得ることができる。
【００２６】
しかし、下地マーク３２の実際の断面形状は、製造工程の変動に起因して、図３(ａ)のようにエッジの高さ（段差）が左右で不均一となったり、図４(ａ)のようにエッジの傾きが左右で不均一となったりすることがある。このような場合には、下地マーク３２のエッジ形状の左右不均一の影響を受け、例えば図３(ｂ),図４(ｂ)に示す通り、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒが歪み、左右非対称になってしまう。
【００２７】
左右非対称なエッジ波形３２Ｌ,３２Ｒを用いて、その自己反転波形との重ね合わせ相関を求めることにより下地マーク３２の重心位置を検出した場合、その重心位置は、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒの対称性に依存してシフトする。このため、重ね合わせ相関の演算により求めた重心位置とレジストマーク３１の重心位置との相対的なずれ量を求め、ＷＩＳの補正を行っても、正しい重ね合わせずれ量を得ることはできない。
【００２８】
そこで、本実施形態の重ね合わせ測定装置１０では、図５のフローチャートの手順にしたがって重ね合わせ検査を行い、画像から求めた重ね合わせずれ量が正しいか否かの判断を行う。
重ね合わせ測定装置１０の制御部１７は、まず（ステップＳ１）、ステージ１２を制御して、視野領域内に基板１１の１つの重ね合わせマーク１１Ａを位置決めする。次に（ステップＳ２）、波長切替機構３Ｂを制御して、基板１１への落斜照明光の波長域を“測定波長域α”に設定する。測定波長域αは、例えば上記の光学フィルタ(３)を照明光路に挿入した場合、その透過波長域に対応して530nm〜700nmとなる。
【００２９】
次に（ステップＳ３）、測定波長域αの光によって重ね合わせマーク１１Ａの画像を取り込み、この測定波長域αでの画像における信号強度のプロファイルを用いて、上記した重ね合わせ相関の演算を行い、レジストマーク３１と下地マーク３２との重ね合わせずれ量Δαを求める。そして、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαが正しいか否かを判断するため、ステップＳ２に戻って（ステップＳ４がＮｏの場合）、同様の処理を繰り返す。
【００３０】
つまり、２回目のステップＳ２では、落斜照明光の波長域を“測定波長域α”とは異なる“評価波長域β”に設定する。評価波長域βは、例えば上記の光学フィルタ(２)を照明光路に挿入した場合、その透過波長域に対応して530nm〜610nmとなる。これは、測定波長域α（530nm〜700nm）の中の短波側に位置する。
２回目のステップＳ３では、測定波長域αとは異なる評価波長域βの光によって、重ね合わせマーク１１Ａの画像を取り込み、この評価波長域βでの画像における信号強度のプロファイルを用いて、同様の重ね合わせ相関の演算を行い、レジストマーク３１と下地マーク３２との重ね合わせずれ量Δβを求める。
【００３１】
さらに、本実施形態の重ね合わせ測定装置１０では、再びステップＳ２,Ｓ３の処理を繰り返し（３回目）、落斜照明光の波長域を上記の波長域とは異なる“評価波長域γ”に設定する。この場合の評価波長域γは、例えば光学フィルタ(８)を挿入した場合、610nm〜700nmとなる。これは、測定波長域α（530nm〜700nm）の中の長波側に位置する。
３回目のステップＳ３でも、同様に、２つ目の評価波長域γの光によって、重ね合わせマーク１１Ａの画像を取り込み、この評価波長域γでの画像における信号強度のプロファイルを用いて、同様の重ね合わせ相関の演算を行い、レジストマーク３１と下地マーク３２との重ね合わせずれ量Δγを求める。
【００３２】
このようにして予め定めた波長域（測定波長域αと２種類の評価波長域β,γ）での重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγを各々求めた後（ステップＳ４がＹｅｓの場合）、制御部２７は、ステップＳ５の処理に進む。ステップＳ５では、３つの重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγに基づいて、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαの信頼性に関わる指標を算出する。
【００３３】
この指標は、３つの重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのばらつき具合を示す数値とすることが好ましい。例えば、３つの重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのうち最大値と最小値との差を指標として算出することが考えられる。また、３つの重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγの標準偏差を指標として算出してもよい。
ここで、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのばらつき具合は、重ね合わせマーク１１Ａの画像における信号強度のプロファイルのエッジ波形３２Ｌ,３２Ｒ（図２(ｃ),図３(ｂ),図４(ｂ)）の対称性が、落斜照明光の波長域によって変化するか否かに関係している。定性的には、落斜照明光の波長域を変化させたときに、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒの対称性が大きく変化すれば、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのばらつき具合も大きくなる。
【００３４】
また、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒの対称性が落斜照明光の波長域によって大きく変化する場合には、下地マーク３２のエッジが左右不均一である（図３(ａ),図４(ａ)）と考えられる。図３(ａ)のようにエッジの高さ（段差）が左右で不均一となっている場合、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒの対称性の波長依存は、次のように説明できる。
エッジの高さが空気媒質中換算で照明波長の１/４倍,３/４倍,５/４倍,…のときには、エッジの上側での反射光Ｌ１と下側での反射光Ｌ２（図６）が反対位相となるため、両者が混じり合うエッジ近傍において最も大きい消光比を得ることができ、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒにはコントラストの大きなピーク構造が現れる。
【００３５】
エッジの高さが空気媒質中換算で照明波長の１/２倍,１倍,３/２倍,…のときには、エッジの上側での反射光Ｌ１と下側での反射光Ｌ２（図６）が同位相となるため、両者が混じり合うエッジ近傍における消光比は最も小さくなり、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒにはコントラストの小さなピーク構造が現れる。
このように、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒに現れるピーク構造のコントラストは、下地マーク３２のエッジの高さと照明波長との関係に依存して変化する。したがって、図３(ａ)のように下地マーク３２のエッジの高さが左右で不均一となっている場合には、左右のエッジごとに、ピーク構造のコントラストの照明波長による変化が異なり、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒの対称性が照明波長に依存して変化することになる。
【００３６】
また、下地マーク３２の観察は複数の透明膜（図２(ｂ)の被加工膜）を介して行われ、エッジの上側での反射光Ｌ１と透明膜界面での反射光Ｌ３（図６）とが干渉し、エッジの下側での反射光Ｌ２と上記の反射光Ｌ３とが干渉する。このため、反射光Ｌ３との干渉を考慮した反射率は、エッジの上側と下側とで異なると考えられる。そして、この反射率の相違も照明波長に依存して変化する。
【００３７】
コントラストの小さい波形ほど外乱に弱くなるという推測に基づけば、エッジの上側での反射光Ｌ１と下側での反射光Ｌ２が反対位相のとき、反射光Ｌ１,Ｌ２の強度比が１対１に近づくほど干渉の効果は強くなり、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒの対称性が照明波長に依存して変化する程度（歪みの程度）は小さくなると推測される。また、反射光Ｌ１,Ｌ２が同位相のときには、反射光Ｌ１,Ｌ２の強度比が１対１に近づくほど干渉の効果は弱くなり、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒの対称性が照明波長に依存して変化する程度（歪みの程度）は大きくなると推測される。
【００３８】
上記のように、下地マーク３２のエッジが左右不均一である場合（図３(ａ),図４(ａ)）には、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒの対称性が落斜照明光の波長域によって大きく変化して、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのばらつきも大きくなる。そして、下地マーク３２のエッジが左右均一な理想形状（図２(ｂ)）に近づくほど、落斜照明光の波長域を変化させても、エッジ波形３２Ｌ,３２Ｒの対称性の変化が小さくなり、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのばらつきも小さくなる。
【００３９】
さらに、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのばらつきが大きい場合には、上記した下地マーク３２のエッジの左右不均一（図３(ａ),図４(ａ)）に起因してエッジ波形３２Ｌ,３２Ｒが左右非対称となるため（図３(ｂ),図４(ｂ)）、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαを正しい測定結果と考えることはできない。
また、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのばらつきが小さい場合には、上記した下地マーク３２のエッジの左右均一（図２(ｂ)）に起因してエッジ波形３２Ｌ,３２Ｒが左右対称となるため（図２(ｃ)）、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαを正しい測定結果と考えることができる。
【００４０】
したがって、本実施形態の重ね合わせ測定装置１０では、図５のステップＳ５において、３つの重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγから、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαの信頼性（確からしさ）に関わる指標を算出すると、次のステップＳ６に進み、その指標を所定の閾値と比較する。
比較の結果、指標が閾値より小さいときには（ステップＳ６がＹｅｓ）、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのばらつきが小さいため、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαを正しい測定結果として採用する（ステップＳ７）。逆に、指標が閾値以上の場合には（ステップＳ６がＮｏ）、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのばらつきが大きいため、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαを正しい測定結果として採用せずに、図５の処理を終了する。
【００４１】
その後、本実施形態の重ね合わせ測定装置１０では、レシピにしたがって基板１１の他の測定点の重ね合わせマーク１１Ａを順に視野領域内に位置決めし、上記と同様の図５の処理を繰り返す。その結果、多数の測定点で順に計測された測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαのうち、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγのばらつきが小さい結果のみを、正しい測定結果として採用することができる。
【００４２】
上記のように、本実施形態の重ね合わせ測定装置１０によれば、測定波長域αの他に、評価波長域β,γでも、マーク画像から重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγを求めた後、これらのばらつき具合を表す数値（指標）を算出するため、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαが正しいか否かの判断を行うことができる。このため、製造工程が変動した場合の測定結果を除外し、製造工程が安定なときの正しい測定結果のみを採用することができる。
【００４３】
製造工程の変動はロットごと（基板１１ごと）に起こり得るが、このような変動に対応して、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαの信頼性を逐次モニタすることができる。したがって、上記の指標により選別した後の正しい重ね合わせずれ量Δαのみを用いて、露光装置の補正用データ（オフセット成分,スケーリング成分など）を生成してフィードバックすることができ、製造工程における歩留まり向上に寄与する。
【００４４】
また、本実施形態の重ね合わせ測定装置１０では、評価波長域β,γを測定波長域αの短波側と長波側との双方に各々設定し、評価波長域β,γの各々で重ね合わせずれ量Δβ,Δγを求めて、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαの信頼性に関わる指標を算出するので、指標の確からしさが向上する。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、測定波長域αの中の短波側と長波側に評価波長域β,γを設定したが、本発明はこれに限定されない。評価波長域β,γの全体が測定波長域αの中に含まれる場合に限らず、評価波長域β,γを測定波長域αの内外に渡って設定する場合でも、測定波長域β,γを測定波長域αの外に設定する場合でも、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
【００４５】
また、測定波長域αの短波側と長波側との双方に評価波長域β,γを設定する場合に限らず、短波側または長波側の何れか一方に設定する場合でも、本発明を適用できる。評価波長域の数が１つ以上であれば、本発明を適用できる。
さらに、上記した実施形態では、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγから求めた指標に基づいて、測定波長域αでの重ね合わせずれ量Δαが正しいか否かを判断する例で説明したが、本発明はこれに限定されない。上記の説明で分かるように、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγから求めた指標は、下地マーク３２のエッジ形状を反映しているため、間接的に、下地層のパターンのエッジ形状をモニタすることができる。すなわち、重ね合わせずれ量Δα,Δβ,Δγから求めた指標に基づいて、基板１１のパターンの欠陥検査を行うこともできる。
【００４６】
また、上記した実施形態では、照明光学系(１３〜１９)の光源部１３に波長切替機構３Ｂを設けたが、本発明はこれに限定されない。同様の波長切替機構を開口絞り１４とビームスプリッタ１８との間に配置してもよい。さらに、落斜照明光を白色光とし、結像側に波長選択フィルタを配置することも考えられる。この場合でも上記と同様の手順で重ね合わせずれ量の測定を繰り返せばよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態の重ね合わせ測定装置１０の全体構成を示す図である。
【図２】重ね合わせマーク１１Ａの構成(ａ),(ｂ)と、エッジ波形３１Ｌ,３１Ｒ,３２Ｌ,３２Ｒの形状(ｃ)を説明する図である。
【図３】下地マーク３２のエッジが左右不均一となった場合の構成(ｂ)と、エッジ波形３１Ｌ,３１Ｒ,３２Ｌ,３２Ｒの形状(ｃ)を説明する図である。
【図４】下地マーク３２のエッジが左右不均一となった場合の構成(ｂ)と、エッジ波形３１Ｌ,３１Ｒ,３２Ｌ,３２Ｒの形状(ｃ)を説明する図である。
【図５】重ね合わせ測定装置１０における測定手順を示すフローチャートである。
【図６】下地マーク３２のエッジの上側や下側での反射光Ｌ１,Ｌ２などを説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  重ね合わせ測定装置
１１  基板
１３〜１９  照明光学系
３Ｂ  波長切替機構
１９〜２５  結像光学系
２６  ＣＣＤカメラ
２７  制御部
３１  レジストマーク
３２  下地マーク
【図１】
2006317306.tif 000003
【図２】
2006317306.tif 000004
【図３】
2006317306.tif 000005
【図４】
2006317306.tif 000006
【図５】
2006317306.tif 000007
【図６】
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