(57)【要約】【課題】基板の大型化に伴う装置の大型化を抑える。【解決手段】基板１００を保持する保持部材１０４と、基板１００の被検査面における一部領域の像を形成する光学系１２１と、光学系１２１を基板１００の表面と略平行な方向に、基板１００に対して相対移動させるとともに、保持部材１０４により基板１００を回転させて、基板１００上の任意の部分を光学系１２１の撮像視野内に移動させる移動手段と、基板１００の前記回転に応じて、光学系１２１の撮像視野の略中心を軸として、光学系１２１を回転させる回転手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する保持部材と、
前記基板の被検査面における一部領域の像を形成する光学系と、
前記光学系を前記基板の表面と略平行な方向に、前記基板に対して相対移動させるとともに、前記保持部材により前記基板を回転させて、前記基板上の任意の部分を前記光学系の撮像視野内に移動させる移動手段と、
前記基板の前記回転に応じて、前記光学系の撮像視野の略中心を軸として、前記光学系を回転させる回転手段と
を備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板検査装置において、
前記保持部材による回転の角度を検出する回転角検出手段を有し、前記回転手段は、前記回転角検出手段で検出された角度だけ前記光学系を回転させることを特徴とする基板検出装置。
【発明の詳細な説明】
【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、半導体ウエハや液晶基板の検査に用いられる基板検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６４２６６号公報
周知のように、半導体素子や液晶表示素子の製造工程では、マスク（レチクル）に形成された回路パターンをレジスト膜に焼き付ける露光工程と、レジスト膜の露光部分または未露光部分を溶解する現像工程とを経て、レジスト膜に回路パターン（レジストパターン）が転写され、このレジストパターンをマスクとしてエッチングや蒸着などを行うことにより（加工工程）、レジスト膜の直下に隣接している所定の材料膜に回路パターンが転写される（パターン形成工程）。
【０００４】
次いで、上記所定の材料膜に形成された回路パターンの上に別の回路パターンを形成するには、同様のパターン形成工程が繰り返される。パターン形成工程を何回も繰り返し実行することにより、様々な材料膜の回路パターンが基板（半導体ウエハや液晶基板）の上に積層され、半導体素子や液晶表示素子の回路が形成される。
【０００５】
ところで、上記の製造工程においてレジストパターンに欠陥が存在すると、その欠陥にしたがって加工が行われ、不良品となってしまう。欠陥箇所は、例えば、露光機のディフォーカスによってパターン断面形状が変化した箇所や、レジスト膜厚が変化した箇所、異物や傷の付いた箇所である。このため、従来より、レジストパターンの欠陥検査が行われている。
【０００６】
また、あるパターン形成工程でのレジストパターンが１つ前のパターン形成工程で形成された回路パターン（以下「下地パターン」という）に対し、正確に重ね合わされていないことがある。そのままパターン形成工程の処理を続け、レジストパターンを介して材料膜を加工すると、下地パターンに対する重ね合わせ状態の不正確な回路パターンが形成され、不良品（性能の悪い素子または機能しない素子）となってしまう。このため、従来より、下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ検査が行われている。
【０００７】
ちなみに、レジストパターンが形成された基板に対する検査（欠陥検査または重ね合わせ検査）時、基板は、水平面内で直交する２方向に移動可能な２軸ステージ上に載置され、固定された検査光学系に対して移動される。そして、基板の検査対象部分が検査光学系の視野内に位置決めされると、ＣＣＤカメラなどの撮像素子を用いて検査対象部分の像を取り込み、得られた画像信号に対して画像処理を施すことにより、基板の検査が行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来技術では、様々な処理工程を効率良く進めるために基板を大型化すると、それだけ２軸ステージを大きく構成しなければならないという問題があった。
【０００９】
２軸ステージを用いた場合、基板の任意の部分を検査光学系の視野内に位置決めできるようにするには、２軸ステージの可動範囲（ステージストローク）として、少なくとも基板の縦横寸法に相当する範囲を確保しておく必要がある。このため、２軸ステージの大きさは、少なくとも基板の縦横寸法の２倍に相当する大きさになる。
【００１０】
今日主力となっている３００ｍｍΦのウエハでは、少なくともステージのストロークは、６００ｍｍ×６００ｍｍという大きなものが必要となる。これに対し、一世代前の２００ｍｍΦのウエハでは、必要なステージストロークは４００ｍｍ×４００ｍｍである。したがって、ウエハの径が１．５倍になったとき、面積で２．２５倍大きくしなければならない。
【００１１】
そして、２軸ステージが大型化する結果、２軸ステージや検査光学系を備えた装置も全体的に大型化してしまい、場合によっては、クリーンルームも大きくしなければならい。クリーンルームの大型化は、コスト高を招くため、好ましくない。さらに、クリーンルームを大型化すると、クリーン度を高く保つことが困難になり、回路パターンの微細化に伴うクリーン度の向上要求に対応し難いため、好ましくない。
【００１２】
本発明の目的は、基板の大型化に伴う装置の大型化を抑えることができる基板検査装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決のため、請求項１に係る発明は、
基板を保持する保持部材と、
前記基板の被検査面における一部領域の像を形成する光学系と、
前記光学系を前記基板の表面と略平行な方向に、前記基板に対して相対移動させるとともに、前記保持部材により前記基板を回転させて、前記基板上の任意の部分を前記光学系の撮像視野内に移動させる移動手段と、
前記基板の前記回転に応じて、前記光学系の撮像視野の略中心を軸として、前記光学系を回転させる回転手段と
を備えたことを特徴とする。
また、請求項２に係る発明は、
請求項１の基板検査装置において、
前記保持部材による回転の角度を検出する回転角検出手段を有し、前記回転手段は、前記回転角検出手段で検出された角度だけ前記光学系を回転させることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る基板検査装置の外観を示す。また、図２はこの基板検査装置の構成を示すブロック図である。この基板検査装置において、基台１０１上には上方（Ｚ軸方向）に延びる図示しない回転軸が設けられ、その上端部には円盤状の保持テーブル１０４が水平姿勢で取り付けられる。
【００１５】
保持テーブル１０４は、基台１０１に設けられた回転移動モータ１０６（図１には図示せず）により上記回転軸が駆動されて水平面内で回転することができる。電動モータ１０６は、図２に示す制御装置１３０によりその回転動作が制御される。
【００１６】
保持テーブル１０４の上面側には、図示しない真空チャック装置を介して被検基板（ここでは半導体ウエハ）１００が着脱自在に保持される。ここで、ウエハ１００はその中心が保持テーブル１０４の中心と一致するように保持テーブル１０４上に取り付けられ、保持テーブル１０４の回転に伴って水平面内で回転する。
【００１７】
保持テーブル１０４は、このテーブル機構全体を垂直上下に昇降移動させる昇降機構１１５を介して基台１０１に取り付けられており、昇降機構１１５は後述するオートフォーカス装置４０からの信号に基づいて制御装置１３０から出力される指令信号により、保持テーブル１０４の高さ位置すなわちウエハ面の高さを微調整する。この動作については、後で詳しく説明する。
【００１８】
保持テーブル１０４の上方には、この保持テーブル１０４を跨ぐようにフレーム１０２が配設され、このフレーム１０２の上部であり、保持テーブル１０４に保持されたウエハ１００と対向する位置に、光学系ユニット１２１が取り付けられている。
【００１９】
光学系ユニット１２１は、移動機構を介してフレーム１０２に取り付けられている。この移動機構は、光学系ユニット１２１取り付けられるベース１１３、フレーム１０２に取り付けられたガイドレール１１２、ベース１１３をガイドレール１１２に沿って直線移動させる駆動機構からなる。
【００２０】
光学系ユニット１２１の不図示の照明光源からの光はウエハ１００の表面に照射され、ウエハ１００の表面で反射した光は、光学系ユニット１２１に導かれ、光学系ユニット１２１内の撮像装置であるＣＣＤカメラの撮像面に結像される。
【００２１】
このとき、光学系ユニット１２１内のＣＣＤカメラの撮像面には、ウエハ１００の表面にある回路パターンの拡大像が形成される。以下、光学系ユニット１２１において、ＣＣＤカメラで一度の撮像でウエハ１００上の撮像できる範囲を「撮像視野」という。
【００２２】
ベース１１３は保持テーブル１０４の直上に位置して配設されるとともに、その移動ストロークは保持テーブル１０４の直径よりも大きな移動範囲を有して構成される。ベース１１３には光学系ユニット１２１が取り付けられる。そして、ベース１１３を移動させたときに、光学系ユニット１２１の撮像視野が、保持テーブル１０４の旋回中心Ｏを通って直径線上を走査するようにアライメントされる。
【００２３】
ＣＣＤカメラの撮像面に形成されたパターン像は、各画素ごとに光電変換され、パターン像の光強度（明るさ）に応じた撮像信号が外部に出力される。
保持テーブル１０４は、保持テーブル１０４の中心まわりに３６０度回転自在であり、光学系ユニット１２１の撮像視野はＸ軸方向にウエハ１００の直径の範囲で移動可能でありＸ軸方向へのスライド移動と回転軸まわりの回転移動とを組み合わせることにより、ウエハ１００上の任意の部分を撮像視野に移動させることができる。すなわち、ウエハ１００表面の全ての領域について撮像を行うことができる。
【００２４】
光学系ユニット１２１の撮像視野のＸ軸方向位置及び保持テーブル１０４の回転角は、それぞれ位置センサ１０８及び回転角センサ１０９により計測される。これらの両センサ１０８，１０９の検出データはいずれも制御装置１３０に入力され、ウエハ１００上のどの部分が光学系ユニット１２１の撮像視野内に位置しているかを制御装置１３０自身が把握できるようになっている。
【００２５】
回転角センサ１０９としては、ロータリエンコーダ等が用いられる。位置センサ１０８としては、光学的手段や磁気的手段により、フレーム１０２に対するベース１１３の位置を検出することにより実現可能である。
【００２６】
光学系ユニット１２１は保持具（図示せず）を介してベース１１３に取り付けられる。この保持具内には、光学系ユニット回転モータ１０７が設けられている。光学系ユニット回転モータ１０７は、図２に示すように、制御装置１３０に制御されて光学系ユニット１２１を回転させる。この回転の回転軸は、保持テーブル１０４の回転軸と平行であり、かつ、光学系ユニット１２１の撮像視野の中心を通る軸とする。制御装置１３０は、回転角センサ１０９により検出されたウエハ１００の回転角に基づいて光学系ユニット回転モータ１０７を駆動し、光学系ユニット１２１を回転させる。すなわち、ウエハ１００が回転した角度と同じ角度だけ、光学系ユニット１２１も回転させる。この結果、撮像視野もウエハ１００が回転した角度と同じ角度だけ回転するので、ウエハ１００上のパターンを同じ方向を向いた状態で撮像することができる。
【００２７】
光学系ユニット１２１において撮像されたウエハ１００の像は、その光強度に応じたデジタル信号に変換されて画像処理装置１３３に出力され、画像処理装置１３３はディスプレイ１３４上に画像出力する。そして、撮像された像がディスプレイ１３４に表示される。
【００２８】
図３は光学系ユニット１２１の構成例を示す図である。図３中、符号１０〜４７で示す部材が光学系ユニット１２１を構成する。図３は、重ね合わせ検査に用いられる装置の構成を示している。
【００２９】
なお、説明の容易化のため、図３において紙面に垂直な方向をＸ軸方向、左右に延びる方向をＹ方向、上下に延びる方向をＺ方向とする。
図３に示す基板検査装置は、ウエハ１００の上に形成された重ね合わせマーク５２におけるレジストマークの重ね合わせ位置ずれを測定するものであり、測定に際してウエハ１００は、回転可能で、且つ上下移動（Ｚ方向移動）可能に構成された保持テーブル１０４の上に載置される。重ね合わせマーク５２は、ウエハ１００の下地パターンの上に所定のレジストパターンをフォトリソグラフィー工程により形成させるときに、例えば図５に示すように、ウエハ１００に形成された矩形状の下地マーク５３の上に矩形状のレジストマーク５４を形成して作られており、本装置により、下地マーク５３に対するレジストマーク５４の重ね合わせ位置ずれを測定する。
【００３０】
この装置は、重ね合わせマーク５２に照明光を照射するための照明光学系１０と、重ね合わせマークからの反射光を集光して重ね合わせマークの像を結像させる結像光学系２０と、このように結像された重ね合わせマークの像を撮影するＣＣＤカメラ３０と、ＣＣＤカメラ３０により得られた画像信号を処理する画像処理装置３５と、ＣＣＤカメラ３０による撮像における焦点合わせ制御（合焦制御）を行うオートフォーカス装置４０とを備える。
【００３１】
まず、照明光学系１０は、照明光源１１、照明開口絞り１２およびコンデンサーレンズ１３を備え、照明光源１１から射出される照明光束は照明開口絞り１２により特定の光束系に絞られてコンデンサーレンズ１３に入力されて集光される。コンデンサーレンズ１３によって集光された照明光は視野絞り１４を均一に照明する。視野絞り１４は、図３においてハッチングを施して示すように、長方形状の絞り開口Ｓ１を有する。なお、絞り開口Ｓ１を図３内に拡大して示しているが、図示のようにＸ軸およびＺ軸に対して斜めに４５度傾いて設けられている。この照明光学系１０において、後述する測定誤差調整のため、照明開口絞り１２の位置調整（Ｘ−Ｚ方向の位置）を行う機構（図示せず）が設けられている。
【００３２】
視野絞り１４の視野開口Ｓ１を透過して射出される照明光は照明リレーレンズ１５に入射し、この照明リレーレンズ１５によってコリメートされて平行光束となった状態で第１ビームスプリッタ１６に入射する。第１ビームスプリッタ１６において反射された照明光は下方に出射され、第１対物レンズ１７によって集光されてウエハ１００上の重ね合わせマーク５２を垂直に照射する。ここで、視野絞り１４と重ね合わせマーク５２とは照明光学系１０において共役な位置に配設されており、ウエハ１００の重ね合わせマーク５２に対して、視野開口Ｓ１の形状に対応する長方形状の領域が照明光により照射される。
【００３３】
このようにして重ね合わせマーク５２を含むウエハ１００の表面に照明光が照射されて出てくる反射光が、結像光学系２０を介してＣＣＤカメラ３０に導かれる。具体的には、この反射光は第１対物レンズ１７によってコリメートされて平行光束となり、第１ビームスプリッタ１６を通過して、第１ビームスプリッタ１６の上方に配設された第２対物レンズ２１によって一次結像面２８に重ね合わせマーク５２の像を形成する。さらに、第１結像リレーレンズ２２を透過し、結像開口絞り２３により特定の光束径に絞られ、第２結像リレーレンズ２４によって二次結像面２９に重ね合わせマーク５２の像を形成する。
【００３４】
この二次結像面２９と撮像面３１とが一致するようにＣＣＤカメラ３０が配設されており、重ね合わせマーク５２の像がＣＣＤカメラ３０により撮像される。そして、ＣＣＤカメラ３０により得られた画像信号が画像処理装置１３３（図２）に送られて後述するように信号処理される。この構成から分かるように、重ね合わせマーク５２と撮像面３１とは共役な位置関係にある。
【００３５】
結像光学系２０の一次結像面２８の後側に第２ビームスプリッタ２５が配設されており、この第２ビームスプリッタ２５により分岐された反射光を受ける位置にオートフォーカス装置４０が設けられている。このオートフォーカス装置４０において、第２ビームスプリッタ２５から分岐された光束はＡＦ第１リレーレンズ４１に入射してコリメートされて平行光束となり、平行平面ガラス板４２を透過し、瞳分割ミラー４３に照明開口絞り１２の像を結像する。
【００３６】
なお、第２ビームスプリッタ２５からの分岐光の射出光軸方向は、図３においては照明光学系１０の光軸と平行になるように示しているが、実際には、照明光学系１０に対してＸ−Ｙ平面上で４５度傾いた方向になるように第２ビームスプリッタ２５が配設されている。すなわち、Ｚ視（平面視）において、照明光学系１０の光軸と分岐光の光軸とは４５度の角度をなす。このため、スリットＳ１における矢印Ａで示す方向（これを計測方向と称する）が図１における第２ビームスプリッタ２５から瞳分割ミラー４３に至る経路において上下方向となり、矢印Ｂで示す方向（これを非計測方向と称する）が図３における紙面に垂直な方向となる。
【００３７】
このようにして瞳分割ミラー４３に入射した平行光束は計測方向に二分割されて二つの光束Ｌ１，Ｌ２に分かれてＡＦ第２リレーレンズ４４に入射する。そして、ＡＦ第２リレーレンズ４４により集光された後、図３における紙面に直角な断面において凸レンズ形状を示すシリンドリカルレンズ４５により非計測方向に収束される。シリンドリカルレンズ４５は紙面内における横方向には屈折力を持たないため、上記二つの光束Ｌ１，Ｌ２は計測方向（紙面内方向）においてＡＦ第２リレーレンズ４４により集光されてラインセンサからなるＡＦセンサ４６上にそれぞれ光源像を結像する。
【００３８】
このようにしてＡＦセンサ４６上に二つの光源像が結像するのであるが、図４に、結像位置がＡＦセンサ４６より前側にずれた状態（図４（Ａ））、ＡＦセンサ４６上に合焦した状態（図４（Ｂ））、ＡＦセンサ４６より後側にずれた状態（図４（Ｃ））を示している。図４（Ｂ）に示すように二つの光源像が合焦した状態で、ウエハ１００の像がＣＣＤカメラ３０に合焦するように予め位置設定がなされており、合焦位置からずれるとＡＦセンサ４６上における二つの光源像の中心位置Ｐ１，Ｐ２間の距離が狭くなったり、広くなったりする。
例えば、ウエハ１００の像がＣＣＤカメラ３０に合焦した状態からウエハ１００を載置した保持テーブル１０４を下方に移動させると、図４（Ａ）に示すように結像位置がＡＦセンサ４６より前側にずれ、二つの光源像の中心位置間の距離が近づく。一方、ウエハ１００の像がＣＣＤカメラ３０に合焦した状態からウエハ１００を載置した保持テーブル１０４を上方に移動させると、図４（Ｃ）に示すように結像位置がＡＦセンサ４６より後側にずれ、二つの光源像の中心位置間の距離が離れる。
【００３９】
ＡＦセンサ４６の検出信号はＡＦ信号処理部４７に送られ、ここでＡＦセンサ４６上に結像された二つの光源像の中心位置間の距離が算出される。そして、この中心間距離を、予め測定記憶されている合焦状態における中心間距離と比較し、両距離の差を計算して焦点位置情報として制御部１３０に出力する。すなわち、ウエハ１００の像がＣＣＤカメラ３０に合焦した状態でのＡＦセンサ４６上における二つの光源像の中心位置間の距離が予め測定記憶されており、これと実際に検出された中心間距離との差が合焦状態との差であり、この差を焦点位置情報として制御部１３０に出力する。そして、制御部１３０においては、上記差を無くすように、昇降機構１１５により保持テーブル１０４を上下させ、ウエハ１００が上下移動されその像をＣＣＤカメラ３０に合焦させる調整、すなわち、オートフォーカス調整が行われる。
【００４０】
なお、このようにしてオートフォーカス調整に用いられる二つの光源像は、図３に示すように、視野絞り１４に形成された非計測方向（Ｂ方向）に長いスリットＳ１からの光束から作られる。このとき、非計測方向に広がった光束Ｌ１，Ｌ２はシリンドリカルレンズ４５により集束されてＡＦセンサ４６上に集められるようになっている。これによりウエハ１００の表面からの反射ムラを平均化することができ、ＡＦセンサ４６による検出精度が向上する。
【００４１】
次に、以上のような構成の装置による位置ずれ測定について説明する。この位置ずれ測定のために、ウエハ１００に重ね合わせマーク５２が設けられている。前述のように、この重ね合わせマーク５２は、図５に示すように、ウエハ１００の表面に形成された矩形状の凹部からなる下地マーク５３と、フォトリソグラフィー製造工程においてレジストパターンの形成と同時に下地マーク５３の上に形成されるレジストマーク５４とから構成される。フォトリソグラフィー製造工程において、レジストマーク５４は下地マーク５３の中央に位置して形成されるように設定されており、下地マーク５３に対するレジストマーク５４の位置ずれ量が下地パターンに対するレジストパターンの重ね合わせ位置ずれ量に対応する。このため、図５に示すように、下地マーク５３の中心線Ｃ１とレジストマーク５４の中心線Ｃ２との間隔Ｒを重ね合わせ位置ずれ量として上記の構成の装置により測定される。なお、図５に示す重ね合わせ位置ずれ量ＲはＹ軸方向（横方向）の位置ずれ量であるが、これと直角方向すなわちＸ軸方向（縦方向）の位置ずれ量も同様に測定される。
【００４２】
前述のように、本装置においては、保持テーブル１０４の回転と光学系ユニット１２１のＸ軸方向移動により、ウエハ１００上の任意の位置にある重ね合わせマーク５２を、撮像視野内に移動させることができ、位置ずれ量の測定を行うことができる。そのとき、回転角センサ１０９により検出される保持テーブル１０４の回転角だけ、光学系ユニット１２１を回転させることにより、重ね合わせマークを撮像視野内でいつも同じ方向を向いた状態で撮像することができる。
【００４３】
以上のようにして位置ずれ量Ｒを求めた後、この位置ずれ量Ｒに対して、ＴＩＳ（Ｔｏｏｌ　Ｉｎｄｕｃｅｄ　Ｓｈｉｆｔ）と呼ばれる補正値を用いた補正が施される。
上記のようにして重ね合わせマーク５２における重ね合わせ位置ずれ量Ｒの測定を行うときに、測定光学系（すなわち、照明光学系１０および結像光学系２０）に収差、特に、非回転対称な収差が存在すると、この重ね合わせ位置ずれ量Ｒの測定値に測定誤差ＴＩＳが含まれるという問題がある。この測定誤差ＴＩＳについて、簡単に説明する。この測定は、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、重ね合わせマーク５２を０度と１８０度との二方向について行う。すなわち、まず、図６（Ａ）に示すように、仮想的に示した位置マーク５３ａが左に位置する状態で下地マーク５３に対するレジストマーク５４の重ね合わせ位置ずれ量Ｒ０を測定し、次に図６（Ｂ）に示すように、重ね合わせマーク５２を１８０度回転させて、仮想位置マーク５３ａが右に位置する状態で重ね合わせ位置ずれ量Ｒ１８０を測定し、次式（１）により測定誤差ＴＩＳを計算する。
ＴＩＳ＝（Ｒ０＋Ｒ１８０）／２　　　　・・・（１）
式（１）から分かるように、下地マーク５３に対してレジストマーク５４の重ね合わせ位置ずれがあっても、式（１）により演算される測定誤差ＴＩＳは理論的には零になるべきものである。しかしながら、測定光学系に光学的な収差、特に非回転対称な収差があるばあい、重ね合わせマーク５２を上記のように１８０度回転させても、この収差は回転される訳ではないため、式（１）の計算結果から収差の影響のみに対応する値が測定誤差ＴＩＳとして求められる。このＴＩＳの値は、小さいほど測定誤差の小さい装置と考えられている。
【００４４】
以下、本実施形態の装置におけるＴＩＳの求め方について説明する。
まず、ＴＩＳ測定をするための対象とする重ね合わせマーク５２を光学系ユニット１２１の撮像視野内へ移動させる。これは光学系ユニット１２１のＸ軸方向移動と保持テーブル１０４の回転により行う。そして、回転角センサにより検出される保持テーブル１０４の回転角だけ、光学系ユニット１２１を回転させる。なお、このとき、対象とする重ね合わせマーク５２は、ウエハ１００上のどの位置のものでもよい。この状態で、位置ずれ量を測定する。この測定された位置ずれ量がＲ０となる。
【００４５】
次に、光学系ユニット１２１の回転移動をロックした状態で、光学系ユニット１２１をＸ軸方向に移動させ、Ｒ０を測定した位置に対して保持テーブル１０４の回転中心と対称な位置に移動させる。さらに保持テーブル１０４を１８０度回転させる。すると、Ｒ０を測定した重ね合わせマーク５２は撮像視野内で１８０度回転した状態となる。これにより、測定光学系に対して重ね合わせマーク５２が１８０度回転したのと同様の状態となる。この状態で、位置ずれ量を測定する。この測定された位置ずれ量がＲ１８０となる。以上求めたＲ０、Ｒ１８０により、式（１）からＴＩＳが求められる。
【００４６】
仮に光学系ユニット１２１が回転しない装置の場合でも、ウエハ１００の中心付近の重ね合わせマークを用いてＴＩＳ測定を行えば、保持テーブル１０４によってウエハ１００を１８０度回転回転させることにより、Ｒ１８０が求められ、ＴＩＳが求められる。しかしながら、この場合、ウエハの中心付近の重ね合わせマークでしかＴＩＳが求められない。本実施形態によれば、光学系ユニット１２１を回転可能な構成としたため、ウエハ１００のどの位置に重ね合わせマークを用いてもＴＩＳが求められる。
【００４７】
次に、本実施形態の装置が、どの程度小型化ができるかについて説明する。たとえば、従来のような光学系ユニットを固定したままで、ウエハの載ったステージをＸ−Ｙ方向に駆動し、ウエハ全面のマークを測定可能にした装置について考える。このような装置の場合、ステージ駆動部のＸ−Ｙ平面は、縦横それぞれウエハサイズの２倍の長さが必要となる。例えば３００ｍｍウエハであれば、６００×６００ｍｍの平面が必要となり、大型化する。
【００４８】
本実施形態によれば、図７に示すように光学系ユニットの駆動領域を小さくすることができる。ウエハ１００の直径が３００ｍｍ、光学系ユニット１２１のＸ−Ｙ平面方向のサイズを１５０ｍｍ×１５０ｍｍとして見積もると、Ｙ軸方向については、３００ｍｍのサイズ、Ｘ軸方向も４５０ｍｍのサイズが実現でき、従来よりも面積比で６２％の省スペースとなる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板の大型化に伴う装置の大型化を抑えることができる基板検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る基板検査装置の外観を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る基板検査装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態に係る基板検査装置の光学系ユニットの構成を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る基板検査装置のオートフォーカスにおける結像状態を示す説明図。
【図５】位置ずれ測定に用いられる重ね合わせマークを示す平面図および断面図。
【図６】重ね合わせマークを０度および１８０度回転した位置での像を示す図。
【図７】本実施形態の装置による小型化を説明するための図。
【符号の説明】
１０：照明光学系、１１：照明光源、１２：照明開口絞り、１３：コンデンサレンズ、１４：視野絞り、１５：照明リレーレンズ、１６：第１ビームスプリッタ、１７：第１対物レンズ、２０：結像光学系、２１：第２対物レンズ、２２：第１結像リレーレンズ、２３：開口絞り、２４：第２結像リレーレンズ、２５：第２ビームスプリッタ、２８：一次結像面、２９：二次結像面、３０：ＣＣＤカメラ、３１：撮像面、４０：オートフォーカス装置、４１：ＡＦ第１リレーレンズ、４２：平行平面ガラス板、４３：瞳分割ミラー、４４：ＡＦ第２リレーレンズ、４５：シリンドリカルレンズ、４６：ＡＦセンサ、４７：ＡＦ信号処理部、５２：重ね合わせマーク、５３：下地マーク、５４：レジストマーク、１００：被検基板（半導体ウエハ）、１０１：基台、１０２：フレーム、１０４：保持テーブル、１０６：回転移動モータ、１０７：光学系ユニット回転モータ、１０８：位置センサ、１１２：ガイドレール、１１５：昇降機構、１２１：光学系ユニット、１３０：制御装置、１３３：画像処理装置、１３４：ディスプレイ、Ｓ１：絞り開口。
【図１】
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【図２】
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【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】
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