(57)【要約】【課題】重ね合わせずれの測定データから誤測定データを確実に峻別する。【解決手段】半導体ウエハ上に露光転写されたパターンの重ね合わせずれを検査する重ね合わせ検査方法において、半導体ウエハ上の複数の重ね合わせマークにより重ね合わせずれをそれぞれ測定し、測定により得られた各重ね合わせマークの各測定データを、重ね合わせずれを表すフィッティングモデルに対しフィッティングし（Ｓ１）、フィッティングによる残留誤差を各測定データ毎に求め（Ｓ２）、各測定データの残留誤差のショット間平均を座標毎に求め（Ｓ３）、各測定データのうち、その残留誤差がショット間平均から所定値以上離れているものを、誤測定データとみなす（Ｓ４，Ｓ５）。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された複数のパターンの重ね合わせを検査する重ね合わせ検査方法において、
前記基板上に前記パターンとともに形成された複数の重ね合わせマークにより重ね合わせずれを測定し、
前記測定により得られた複数の測定データを、前記重ね合わせずれの成分を表すフィッティングモデルに対してフィッティングし、
前記フィッティングによる残留誤差を前記複数の測定データそれぞれについて求め、
前記複数の測定データのうち、その残留誤差が基準値以上のものを誤測定データとみなす
ことを特徴とする重ね合わせ検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の重ね合わせ検査方法において、
前記複数の測定データから前記誤測定データを除去したものを前記フィッティングモデルに対して再びフィッティングし、
前記フィッティングの結果に基づいて前記重ね合わせずれの各成分を求める
ことを特徴とする重ね合わせ検査方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の重ね合わせ検査方法において、
前記基板は半導体ウエハであり、前記パターンは複数ショットにより露光されて形成されたものであり、前記重ね合わせマークは、前記複数ショットの各ショット領域内の所定位置に複数形成されており、前記残留誤差を求めた後、前記残留誤差のショット間平均を前記所定位置ごとに求め、前記基準値は、前記ショット間平均に基づいて決める
ことを特徴とする重ね合わせ検査方法。
【請求項４】
基板上に複数形成された重ね合わせマークのそれぞれの画像を取得する画像取得手段と、
前記画像に基づき、重ね合わせずれを求める演算手段とを備え、
前記演算手段は、
前記測定により得られた複数の測定データを、前記重ね合わせずれの成分を表すフィッティングモデルに対してフィッティングし、
前記フィッティングによる残留誤差を前記複数の測定データそれぞれについて求め、
前記複数の測定データのうち、その残留誤差が基準値以上のものを誤測定データとみなす
ことを特徴とする重ね合わせ検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の重ね合わせ検査装置において、
前記演算手段は、
前記複数の測定データから前記誤測定データを除去したものを前記フィッティングモデルに対して再びフィッティングし、
前記フィッティングの結果に基づいて前記重ね合わせずれの各成分を求める
ことを特徴とする重ね合わせ検査装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の重ね合わせ検査装置において、
前記基板は半導体ウエハであり、前記パターンは複数ショットにより露光されて形成されたものであり、前記重ね合わせマークは、前記複数ショットの各ショット領域内の所定位置に複数形成されており、
前記演算手段は、前記残留誤差を求めた後、前記残留誤差のショット間平均を前記所定位置ごとに求め、前記ショット間平均に基づいて前記基準値を決める
ことを特徴とする重ね合わせ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハの露光工程に適用され、露光転写されたパターンの重ね合わせ誤差を測定する重ね合わせ検査方法、及び重ね合わせ検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウエハの露光工程では、露光機がその半導体ウエハに露光転写したパターンとその半導体ウエハ上に先に形成されていたパターンとのずれ（重ね合わせずれ）を測定する重ね合わせ検査が行われている（特許文献１など）。
【０００３】
重ね合わせ検査の結果は、半導体ウエハ上の個々のショットへの露光がプロセスマージン内に収まっているか否かの判定に利用される。
さらには、重ね合わせずれの測定データから、ウエハオフセット成分、ウエハスケーリング成分、ウエハローテーション成分、ウエハ直交度成分、ショットスケーリング成分、ショットローテーション成分・・・などの各種成分を求め、露光機にフィードバックし、露光転写の精度向上に利用する。
【０００４】
重ね合わせ検査においてこれら各成分を算出するに当たっては、重ね合わせずれの測定データを、所定のフィッティングモデルにフィッティングする。
このフィッティングモデルは、重ね合わせずれの測定データの間の規則性に基づいて構築されるので、それらデータの中に仮に「とび」（誤測定データ）があったとしても、その誤測定データが算出精度に与える影響は比較的小さかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１５１５１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体ウエハの高集積化に伴いこの重ね合わせ検査に要求される精度は高まっているので、この誤測定データによる微細な影響までもが無視できなくなってきた。
【０００７】
そこで本発明は、重ね合わせずれの測定データから誤測定データを確実に峻別することのできる重ね合わせ検査方法、及び重ね合わせ検査装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の重ね合わせ検査方法は、基板上に形成された複数のパターンの重ね合わせを検査する重ね合わせ検査方法において、前記基板上に前記パターンとともに形成された複数の重ね合わせマークにより重ね合わせずれを測定し、前記測定により得られた複数の測定データを、前記重ね合わせずれの成分を表すフィッティングモデルに対してフィッティングし、前記フィッティングによる残留誤差を前記複数の測定データそれぞれについて求め、前記複数の測定データのうち、その残留誤差が基準値以上のものを誤測定データとみなすとを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の重ね合わせ検査方法は、請求項１に記載の重ね合わせ検査方法において、前記複数の測定データから前記誤測定データを除去したものを前記フィッティングモデルに対して再びフィッティングし、前記フィッティングの結果に基づいて前記重ね合わせずれの各成分を求めることを特徴とする。
請求項３に記載の重ね合わせ検査方法は、請求項１または２に記載の重ね合わせ検査方法において、前記基板は半導体ウエハであり、前記パターンは複数ショットにより露光されて形成されたものであり、前記重ね合わせマークは、前記複数ショットの各ショット領域内の所定位置に複数形成されており、前記残留誤差を求めた後、前記残留誤差のショット間平均を前記所定位置ごとに求め、前記基準値は、前記ショット間平均に基づいて決めることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の重ね合わせ検査装置は、基板上に複数形成された重ね合わせマークのそれぞれの画像を取得する画像取得手段と、前記画像に基づき、重ね合わせずれを求める演算手段とを備え、前記演算手段は、前記測定により得られた複数の測定データを、前記重ね合わせずれの成分を表すフィッティングモデルに対してフィッティングし、前記フィッティングによる残留誤差を前記複数の測定データそれぞれについて求め、前記複数の測定データのうち、その残留誤差が基準値以上のものを誤測定データとみなすことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の重ね合わせ検査装置は、請求項４に記載の重ね合わせ検査装置において、前記演算手段は、前記複数の測定データから前記誤測定データを除去したものを前記フィッティングモデルに対して再びフィッティングし、前記フィッティングの結果に基づいて前記重ね合わせずれの各成分を求めることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の重ね合わせ検査装置は、請求項４または５に記載の重ね合わせ検査装置において、前記基板は半導体ウエハであり、前記パターンは複数ショットにより露光されて形成されたものであり、前記重ね合わせマークは、前記複数ショットの各ショット領域内の所定位置に複数形成されており、前記演算手段は、前記残留誤差を求めた後、前記残留誤差のショット間平均を前記所定位置ごとに求め、前記ショット間平均に基づいて前記基準値を決めることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９を参照して本発明の実施形態について説明する。
本実施形態は、重ね合わせ検査装置の実施形態である。
図１は、本実施形態の重ね合わせ検査装置の構成図である。
【００１４】
重ね合わせ検査装置には、被検物としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）１０Ａを載置すると共にそのウエハ１０Ａを移動させるステージ１１、ステージ１１を駆動するステージ制御用回路１８、ウエハ１０Ａの表面の重ね合わせマークＭ（後述する図２参照）の拡大像を形成するための対物レンズ１２、その対物レンズ１２を装着した顕微鏡本体１３、その拡大像を撮像するカメラ１５、カメラ１５の撮像した拡大像をリアルタイムで表示するモニタ２０、カメラ１５の出力する拡大像の画像データを一時的に格納するフレームメモリ１６、フレームメモリ１６に格納された画像データに基づき重ね合わせマークＭ（後述する図２，図４参照）のずれ量を算出する信号生成回路１７、コンピュータ１９、及び重ね合わせずれの測定・解析結果を表示するモニタ２１が備えられる。
【００１５】
なお、図１において符号１３ａ，１３ｂで示すのはそれぞれ、顕微鏡本体１３の光源、その光源１３ａからの射出光を対物レンズ１２へ導入するハーフミラーである。また、符号１５ａは、カメラ１５内の撮像素子である。
コンピュータ１９は、ステージ制御用回路１８に制御信号を与えてステージ１１の位置を制御すると共に、信号生成回路１７の出力信号に基づき各種の演算を行う。
【００１６】
また、測定結果、解析結果は、コンピュータ１９に接続されたモニタ２１に表示される。
以下、重ね合わせ検査装置による重ね合わせ検査について説明する。重ね合わせ検査では、最初に測定が行われる。
図２は、測定対象となる重ね合わせマークを説明する図である。
【００１７】
測定の対象は、所定の複数ショットＳｉ（ｉ：ショット番号。ｉ＝１，２，・・）に配置された各重ね合わせマークＭｉｊ（ｊ：ショット内座標番号。ｊ＝１，２，・・）である。
以下、図２に示す５つのショットＳｉ（ｉ＝１〜５）内の四隅に配置された各重ね合わせマークＭｉｊ（ｊ＝１〜４）が測定対象になった場合を説明する。
【００１８】
これら重ね合わせマークＭｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）のそれぞれのウエハ１０Ａにおける設計座標（ｘ，ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）は、コンピュータ１９に予め登録されている。
コンピュータ１９は、予め求められたウエハ１０Ａとステージ１１との位置関係と、その設計座標（ｘ，ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）とに基づき、ステージ制御用回路１８に制御信号を与えてステージ１１を移動させ、対物レンズ１２の視野で各重ね合わせマークＭｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）を順次捉える。
【００１９】
このとき、設計座標から多少ずれた位置に重ね合わせマークＭｉｊが露光されて形成されていたとしても、対物レンズ１２の視野内に入る程度のずれであれば、問題なく捉えることができる。
【００２０】
そして、各重ね合わせマークＭｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）が視野に捉えられているときにカメラ１５が撮像した画像は順次フレームメモリ１６に格納される。
図４（ａ）は、それぞれの重ね合わせマークＭｉｊの平面図、図４（ｂ）は断面図である。
【００２１】
重ね合わせマークＭｉｊは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、大きさが異なる矩形状の下地マーク３１とレジストマーク３２とからなる。
下地マーク３１は、下地パターンと同時に形成され、下地パターンの基準位置を示す。レジストマーク３２は、レジストパターンと同時に形成され、レジストパターンの基準位置を示す。ここでは、下地マーク３１が外マーク、レジストマーク３２が内マークの例を図示した。
【００２２】
なお、図示省略したが、レジストマーク３２およびレジストパターンと、下地マーク３１および下地パターンとの間には、加工対象となる材料膜が形成されている。この材料膜は、重ね合わせ検査装置による重ね合わせ状態の検査後、レジストマーク３２が下地マーク３１に対して正確に重ね合わされ、レジストパターンが下地パターンに対して正確に重ね合わされている場合に、レジストパターンを介して実際に加工される。これが上地パターンとなる。
【００２３】
下地マーク３１とレジストマーク３２とは、その中心位置が一致するように形成される。したがって、下地マーク３１とレジストマーク３２との中心位置のずれを測定することにより、重ね合わせずれ量を求めることができる。
コンピュータ１９は、以下に説明するようにして、重ね合わせずれの測定を行う。
【００２４】
フレームメモリ１６に格納された画像信号を読み出し、画像信号における輝度分布のエッジ情報を抽出する。輝度分布のエッジ情報とは、重ね合わせマークＭｉｊの構造に対応して画像信号に現れた明暗情報であり、輝度分布の中で輝度値が急激に変化する箇所である。エッジ情報には、重ね合わせマークＭｉｊの構造に応じて、複数のエッジが含まれる場合もある。
【００２５】
さらに、画像信号の輝度分布から抽出したエッジ情報に基づいて、重ね合わせマークＭｉｊを構成する下地マーク３１、レジストマーク３２（図４）の中心位置Ｃ１，Ｃ２を各々算出する。これら中心位置Ｃ１，Ｃ２の算出に際しては、例えば相関演算法が用いられる。ちなみに、算出された中心位置Ｃ１，Ｃ２とは、重ね合わせ検査装置の視野領域に設定された座標系の原点に対する位置である。
【００２６】
このような下地マーク３１、レジストマーク３２の中心位置Ｃ１，Ｃ２の差（ずれ量）に基づいて、重ね合わせずれの測定値Ｒ（図４）を算出する。
このような測定を図４におけるＸ方向、Ｙ方向両方に対して行うことにより、それぞれの方向の重ね合わせずれを求めることができる。
以上のようにして、コンピュータ１９は、重ね合わせマークＭｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）のそれぞれについての重ね合わせずれの測定値を算出する。
【００２７】
各重ね合わせマークＭｉｊのそれぞれにおける重ね合わせずれの方向と大きさを可視化して示すと、例えば図３の矢印で示すようになる。
次に、以上の測定で得られた重ね合わせずれの測定データ（Ｘ，Ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）に対して演算が施される。
図５は、コンピュータ１９による演算手順を示すフローチャートである。
【００２８】
コンピュータ１９は、すべての測定データ（Ｘ，Ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）を、所定のフィッティングモデルにフィッティングする（図５ステップＳ１）。このフィッティングモデルとしては、例えば線形の式（１）が用いられる。
【数１】
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この式（１）において、（Ｘｃ，Ｙｃ）は、重ね合わせマークＭｉｊの配置されたショット中心の設計座標（ウエハ中心を原点とした座標値）である。この座標値は設計値から求めることができる。
【００２９】
（Ｘ，Ｙ）は、重ね合わせマークＭｉｊの上地マーク（すなわち図４のレジストマーク３２）の中心位置の座標（ウエハ中心を原点とした座標値）である。この座標は、重ね合わせマークＭｉｊの下地マーク（図４の下地マーク３１）が配置されたショットの中心位置の座標（Ｘｃ，Ｙｃ）と、前述のようにして算出した重ね合わせマークＭｉｊにおける重ね合わせずれの測定値Ｒとから求めることができる。
【００３０】
（Ｘｍ，Ｙｍ）は、重ね合わせマークＭｉｊのショット内の設計座標（ショット中心を原点とした座標値）である。この座標値は設計値から求めることができる。
（Ａ，Ｄ）は、重ね合わせずれのウエハスケーリング成分を表わし、（Ｃ，Ｂ）は、ウエハローテーション成分と、ウエハ直交度成分を表わしている。（Ｉ，Ｊ）は、ウエハオフセット成分を表わし、（Ｅ，Ｈ）は、ショットスケーリング成分を表わし、（Ｇ，Ｈ）は、ショットローテーション成分とショット直交度成分とを表わしている。
【００３１】
また、式（１）において、（εｘ，εｙ）は、残留誤差である。
ちなみに、ウエハスケーリング成分は、露光工程で発生する熱に起因するウエハ１０Ａ上の重ね合わせずれの成分であり、露光領域全体のサイズずれの成分である。
ウエハローテーション成分は、露光工程におけるステージへのウエハ１０Ａの載置ずれに起因するウエハ１０Ａ上の重ね合わせずれの成分であり、露光領域全体の回転ずれの成分である。
【００３２】
ウエハ直交度成分は、露光工程におけるステージの直交度に起因するウエハ１０Ａ上の重ね合わせずれの成分であり、露光領域全体の縦横方向の直交からのずれの成分である。
ウエハオフセット成分は、露光工程のオフアクシスアライメントに起因するウエハ１０Ａ上の重ね合わせずれの成分であり、露光領域全体の位置ずれの成分である。
【００３３】
ショットスケーリング成分は、露光工程で発生する熱やレンズの倍率制御に起因するショット内の重ね合わせずれの成分であり、ショットのサイズずれの成分である。
ショットローテーション成分は、露光工程におけるレチクルの載置ずれに起因するショット内の重ね合わせずれの成分であり、ショットの回転ずれの成分である。
【００３４】
ショット直交度成分は、露光工程におけるステージの直交度に起因するショット内の重ね合わせずれの成分であり、ショットの縦横方向の直交からのずれの成分である。
上述したフィッティングには、以上のフィッティングモデルを用いた最小二乗法が適用される。つまり、このフィッティングモデルの実測座標（Ｘ，Ｙ）に対して各測定データから求めた上地マーク座標（Ｘ，Ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）がそれぞれ当てはめられ、全測定データ（Ｘ，Ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）について式（２）で表される残留誤差の二乗和Ｌが最小となるような（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ）の各値が算出される（以上、図５ステップＳ１）。
【数２】
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次に、求めた各値に対する各測定データ（Ｘ，Ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）の残留誤差（εｘ，εｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）がそれぞれ求められる（図５ステップＳ２）。
この残留誤差（εｘ，εｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）を可視化すると、例えば図６に矢印で示すようになる。
【００３５】
次に、図７に示すごとく、ショット内座標番号ｊの等しいもの同士で残留誤差（εｘ，εｙ）の平均値を算出し、それをショット間平均値（Ａεｘ，Ａεｙ）ｊ（ｊ＝１〜４）とする（図５ステップＳ３）。
【００３６】
さらに、図８に示すごとく、各測定データ（Ｘ，Ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）と、それに対応するショット間平均値（Ａεｘ，Ａεｙ）ｊ（ｊ＝１，２，３，４の何れか）との差（Δｘ，Δｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）が算出される（図５ステップＳ４）。図８の矢印は、差（Δｘ，Δｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）を可視化したものである。図８では、差（Δｘ，Δｙ）４２が大きく、それ以外の差（Δｘ，Δｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）については、略０である様子を示した。
【００３７】
その後、差（Δｘ，Δｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）の絶対値が所定の閾値と比較され、その閾値よりも大きいもの（以下、差（Δｘ，Δｙ）４２とする。）に対応する測定データ（ここでは測定データ（Ｘ，Ｙ）４２）が、誤測定データとみなされる（図５ステップＳ５）。
そして、誤測定データ（ここでは測定データ（Ｘ，Ｙ）４２）に対し誤測定データである旨のマークを付した上で、各測定データ（Ｘ，Ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）がモニタ２１などに表示される（図５ステップＳ６）。
【００３８】
その後、誤測定データ（ここでは測定データ（Ｘ，Ｙ）４２）を除いた各測定データ（Ｘ，Ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）は、式（１）で表されるフィッティングモデルに再び当てはめられ、誤測定データ（ここでは測定データ（Ｘ，Ｙ）４２）を除いた各測定データ（Ｘ，Ｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）について式（２）で表される残留誤差の二乗和Ｌが最小となるような（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ）の各値が求められる（図５ステップＳ７）。
【００３９】
それら（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ）の各値、及び／又は、それら各値から求まるウエハスケーリング成分、ウエハローテーション成分、ウエハ直交度成分、ウエハオフセット成分、ショットスケーリング成分、ショットローテーション成分、ショット直交度成分などを示すファイルがコンピュータ１９内に構築され、重ね合わせ検査が終了する。そのファイルは、その後、露光機による露光精度の向上に利用される。
【００４０】
以下、本実施形態の重ね合わせ検査の効果を説明する。
図９（ａ）は、上述したステップＳ１におけるフィッティングを示す模式図、図９（ｂ）は、上述したステップＳ７におけるフィッティングを示す模式図である。
図９（ａ）に示す１回目のフィッティングによれば、ウエハ１０Ａに実際に生じている重ね合わせずれ（点線の曲線）は、それに最も近い線形の近似式（実線の直線）で表される。
【００４１】
図９（ａ）において、測定データ（Ｘ，Ｙ）ｉｊのうち、誤測定データ（以下、測定データ（Ｘ，Ｙ）４２とする。）は、点線の曲線から外れている。
その誤測定データ（Ｘ，Ｙ）４２の残留誤差（εｘ，εｙ）４２は、誤測定による「とび」のため、大きくなる。
しかし、近似式（実線の直線）は、実際の重ね合わせずれ（点線の曲線）を線形に単純化したものに過ぎないので、誤測定データではない正常データ（以下、測定データ（Ｘ，Ｙ）３２，（Ｘ，Ｙ）５２とする。）であっても、その残留誤差（εｘ，εｙ）３２，（εｘ，εｙ）５２は、実際の重ね合わせずれ（点線の曲線）の有している「非線形量」のために大きくなることがある。
【００４２】
つまり、残留誤差（εｘ，εｙ）ｉｊの大きさだけでは、その大きさが「非線形量」によるものか、「とび」によるものか峻別できない。
よって、残留誤差（εｘ，εｙ）ｉｊの大きさだけでは、誤測定データと正常データとの峻別はできない。
ところが、露光機の特性上、各ショット内の重ね合わせずれの傾向は類似しているので、ショット内の座標番号ｊが同じである正常データ同士であれば、その「非線形量」は略等しくなると考えられる。
【００４３】
したがって、誤測定データ（Ｘ，Ｙ）４２の残留誤差（εｘ，εｙ）４２は、ショット内の座標番号ｊの同じ正常データ（Ｘ，Ｙ）３２，（Ｘ，Ｙ）５２などの残留誤差（εｘ，εｙ）３２，（εｘ，εｙ）５２と比較すると「とび」の影響で大きくずれているが、正常データ（Ｘ，Ｙ）３２，（Ｘ，Ｙ）５２の残留誤差（εｘ，εｙ）３２，（εｘ，εｙ）５２は、「非線形量」しか含まないので、互いにほとんど同じである。
【００４４】
本実施形態ではこのような誤測定データと正常データとの相違が利用され、１回目のフィッティングの後に、「非線形量」として、各測定データ（Ｘ，Ｙ）ｉｊの残留誤差（εｘ，εｙ）ｉｊのショット間平均値（Ａεｘ，Ａεｙ）ｊを求める（図５ステップＳ２，Ｓ３）。そして、「とび」として、「非線形量」からの差（Δｘ，Δｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）を算出し、図８に示すようにその「とび」（Δｘ，Δｙ）ｉｊの絶対値が所定の閾値より大きい測定データ（図８では、測定データ（Ｘ，Ｙ）４２）を、誤測定データとみなす（図５ステップＳ４，Ｓ５）。
【００４５】
このように、本実施形態の重ね合わせ検査によれば、誤測定データ（測定データ（Ｘ，Ｙ）４２）と、正常データ（測定データ（Ｘ，Ｙ）３２，（Ｘ，Ｙ）５２など）とが確実に峻別される。
そして、峻別された誤測定データ（測定データ（Ｘ，Ｙ）４２）の除去された２回目のフィッティング（図５ステップＳ７）では、図９（ｂ）に示すとおり、その誤測定データ（測定データ（Ｘ，Ｙ）４２）の影響を何ら受けずに、精度高く近似式（実線の直線）が求まる。
【００４６】
その結果、重ね合わせずれのウエハ成分、ショット成分はそれぞれ精度高く求まり、ひいては露光転写の精度が向上する。
なお、本実施形態の重ね合わせ検査において、誤測定データと正常データとの峻別に用いられる閾値は、その峻別の精度が十分に高まるような値に実験又は理論に基づき選定されることが望ましい。
【００４７】
また、本実施形態の重ね合わせ検査では、フィッティングモデルとして、ウエハスケーリング成分及びショットスケーリング成分、ウエハローテーション成分、ウエハ直交度成分、ウエハオフセット成分、ショットローテーション成分、ショット直交度成分の各成分を表すフィッティングモデルが用いられたが、重ね合わせずれの他の成分を表すフィッティングモデルや、各成分の一部のみを表すフィッティングモデルを用いてもよい。
【００４８】
また、本実施形態の重ね合わせ検査では、フィッティングモデルとして、一次の線形の式（１）が用いられたが、２次以上の高次のフィッティングモデルを用いてもよい。
また、本実施形態で説明したのは、一枚のウエハ１０Ａの重ね合わせ検査のみであるが、複数枚のウエハ１０Ａから測定した測定データの平均を用いた重ね合わせ検査も実施可能である。その場合にも同様に、複数の測定データから誤測定データを峻別することができる。
【００４９】
また、本実施形態の重ね合わせ検査は、その演算の全てがコンピュータ１９により自動的に行われたが、演算の一部又は全部が手計算によって行われるようコンピュータ１９を構成してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、重ね合わせずれの測定データから誤測定データを確実に峻別することのできる重ね合わせ検査方法、及び重ね合わせ検査装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の重ね合わせ検査装置の構成図である。
【図２】測定対象となる重ね合わせマークを説明する図である。
【図３】各重ね合わせマークＭｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）の重ね合わせずれの分布（一例）を可視化した図である。
【図４】ウエハ１０Ａ上に形成された重ね合わせマークの平面図及び断面図である。
【図５】コンピュータ１９による演算手順を示す動作フローチャートである。
【図６】残留誤差（εｘ，εｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）の分布（一例）を可視化した図である。
【図７】ショット間平均値（Ａεｘ，Ａεｙ）ｊ（ｊ＝１〜４）の算出方法を説明する図である。
【図８】差（Δｘ，Δｙ）ｉｊ（ｉ＝１〜５，ｊ＝１〜４）の分布（一例）を可視化した図である。
【図９】（ａ）は、上述したステップＳ１におけるフィッティングを示す模式図、（ｂ）は、上述したステップＳ７におけるフィッティングを示す模式図である。
【符号の説明】
１１  ステージ
１２  対物レンズ
１３  顕微鏡本体
１５  カメラ
１６  フレームメモリ
１７  信号生成回路
１８  ステージ制御用回路
１９  コンピュータ
２０，２１  モニタ
３１  下地マーク
３２  上地マーク
【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】
2004356553.tif 000011
【図８】
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【図９】
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