(57)【要約】【課題】  マークの種類に拘わらず、信号処理範囲を定義する枠の登録を行うことができるレシピ作成方法、位置検出装置、および、位置ずれ検出装置を提供する。【解決手段】  基板上のマークの位置検出に関わるレシピを作成する方法において、マークの画像を表示する工程と、画像のうち位置検出用の信号処理範囲の数を入力する工程と、入力された数に応じて、信号処理範囲を定義する枠のテンプレート６１,６２を表示する工程と、マークの画像の中で、マークのエッジ部分を含むように、テンプレートの位置と大きさを調整する工程と、調整後のテンプレートを枠としてレシピに登録する工程とを備える。【選択図】      図５
2005302970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のマークの位置検出に関わるレシピを作成する方法において、
前記マークの画像を表示する工程と、
前記画像のうち位置検出用の信号処理範囲の数を入力する工程と、
入力された前記数に応じて、前記信号処理範囲を定義する定義枠のテンプレートを表示する工程と、
前記画像の中で、前記マークのエッジ部分を含むように、前記テンプレートの位置と大きさを調整する工程と、
調整後の前記テンプレートを前記定義枠として前記レシピに登録する工程とを備えた
ことを特徴とするレシピ作成方法。
【請求項２】
基板上の第１マークと第２マークとの位置ずれ検出に関わるレシピを作成する方法において、
前記第１マークと前記第２マークの画像を表示する工程と、
前記画像のうち位置ずれ検出用の信号処理範囲の数を前記第１マーク用と前記第２マーク用との各々について入力する工程と、
前記第１マーク用に入力された前記数に応じて、前記信号処理範囲を定義する第１定義枠のテンプレートを表示し、前記第２マーク用に入力された前記数に応じて、前記信号処理範囲を定義する第２定義枠のテンプレートを表示する工程と、
前記画像の中で、前記第１マークのエッジ部分を含むように、前記第１定義枠のテンプレートの位置と大きさを調整し、前記第２マークのエッジ部分を含むように、前記第２定義枠のテンプレートの位置と大きさを調整する工程と、
調整後の前記第１定義枠のテンプレートを前記第１定義枠として前記レシピに登録し、調整後の前記第２定義枠のテンプレートを前記第２定義枠として前記レシピに登録する工程とを備えた
ことを特徴とするレシピ作成方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレシピ作成方法において、
前記信号処理範囲の方向を入力する工程をさらに備え、
前記テンプレートを表示する工程では、入力された前記数と前記方向に応じて前記テンプレートを表示する
ことを特徴とするレシピ作成方法。
【請求項４】
請求項１に記載のレシピ作成方法により前記レシピに登録された前記定義枠を用いて、前記マークの位置検出を行う装置であって、
前記マークの画像を取り込む手段と、
取り込まれた前記画像に対して前記定義枠を設定する手段と、
前記定義枠により定義される信号処理範囲ごとに、該信号処理範囲に含まれるエッジ部分の中心位置を算出し、該中心位置に基づいて前記マークの位置を算出する手段とを備えた
ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項５】
請求項２に記載のレシピ作成方法により前記レシピに登録された前記第１定義枠と前記第２定義枠とを用いて、前記第１マークと前記第２マークとの位置ずれ検出を行う装置であって、
前記第１マークと前記第２マークの画像を取り込む手段と、
取り込まれた前記画像に対して前記第１定義枠と前記第２定義枠を設定する手段と、
前記第１定義枠により定義される信号処理範囲ごとに、該信号処理範囲に含まれるエッジ部分の中心位置を算出し、該中心位置に基づいて前記第１マークの位置を算出する手段と、
前記第２定義枠により定義される信号処理範囲ごとに、該信号処理範囲に含まれるエッジ部分の中心位置を算出し、該中心位置に基づいて前記第２マークの位置を算出する手段と、
前記第１マークの位置と前記第２マークの位置との差分を、前記第１マークと前記第２マークとの位置ずれ量として算出する手段とを備えた
ことを特徴とする位置ずれ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上のマークの位置検出や位置ずれ検出に関わるレシピ作成方法、位置検出装置、および、位置ずれ検出装置に関し、特に、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（半導体ウエハや液晶基板など）に形成されたマークの高精度な位置検出や位置ずれ検出に好適なレシピ作成方法、位置検出装置、および、位置ずれ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子などの製造工程では、周知の露光工程と現像工程とを経てレジスト層に回路パターンが転写され、このレジストパターンを介してエッチングなどの加工処理を行うことにより、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)。そして、上記の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。
【０００３】
さらに、上記の製造工程では、様々な材料膜の回路パターンを精度よく重ね合わせるため（製品の歩留まり向上を図るため）、各々のパターン形成工程のうち露光工程の前に、基板のアライメントを行い、現像工程の後でかつ加工工程の前に、基板上のレジストパターンの重ね合わせ検査を行っている。なお、基板のアライメントには、１つ前のパターン形成工程で下地層に形成されたアライメントマークが用いられる。レジストパターンの重ね合わせ検査には、現在のパターン形成工程でレジスト層に形成された重ね合わせマークと、１つ前のパターン形成工程で下地層に形成された重ね合わせマークとが用いられる。
【０００４】
また、基板のアライメントを行う装置や、基板上のレジストパターンの重ね合わせ検査を行う装置には、上記のアライメントマークや重ね合わせマーク（総じて単に「マーク」という）の位置を検出する装置が組み込まれている。位置検出装置では、予め作成されたレシピにしたがって、検出対象のマークを視野領域内に位置決めし、そのマークの画像をＣＣＤカメラなどの撮像素子によって取り込み、マークの画像に対して所定の信号処理を施すことにより、マークの位置検出を行う（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
通常、位置検出用の信号処理範囲は、マークの画像の一部分であり、レシピに登録されている枠によってマークのエッジ部分を含むように定義される。例えば図９に示すバー状のマークの画像７０では、Ｘ方向の位置検出時、２つのエッジ部分７１,７２をそれぞれ含むように、２つの枠７１Ａ,７２Ａによって信号処理範囲が定義される。そして、この信号処理範囲に含まれるエッジ部分７１,７２の中心Ｃの位置が、マークのＸ方向の位置として検出される。
【０００６】
また、信号処理範囲を定義する枠（例えば図９の枠７１Ａ,７２Ａ）は、作業者が、レシピ作成の際に、次の手順[１]〜[３]にしたがって予め登録したものである。
[１]  レシピ作成画面においてリストの中からマークの種類（ボックスマーク,バーマークなど）を選択する。これにより、選択した種類に応じて枠のテンプレートが所定数だけレシピ作成画面に表示される。例えばマークの種類としてバーマークを選択した場合、図１０(ａ)に示すような２つのテンプレート７３,７４が表示される。
【０００７】
[２]  レシピ作成画面上のマークの画像の中でエッジ部分を含むようにテンプレートの位置と大きさ（幅と長さ）を調整する。図１０(ａ)の例では、図１０(ｂ)に示すマークの画像７５の中でエッジ部分７６を含むようにテンプレート７３の位置と大きさを調整し、エッジ部分７７を含むようにテンプレート７４を調整する。
[３]  調整後のテンプレートを位置検出用の信号処理範囲を定義する枠としてレシピに登録する。これらの手順[１]〜[３]にしたがって枠を予め登録することで、基板上の多数のマークの位置検出を効率よく行うことができる。
【特許文献１】特開２００４−７９９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のレシピ作成方法では、レシピ作成画面においてリストの中からマークの種類を選択する必要があり、リストの中に含まれない想定外の種類について、信号処理範囲を定義する枠の登録を行うことができない。したがって、想定外の種類では、マークの位置検出を行うこともできない。新たな種類についてもマークの位置検出を行えるようにするためには、その種類をリストに追加する他なかった。このリストに追加する作業が大変手間となる。
【０００９】
近年、半導体素子などの高集積化に伴う回路パターンの微細化に対応するため、マークの位置検出の精度を向上させることが望まれ、マークの種類を含めて様々な検討が進められている。したがって、マークの種類としてリストの中に含まれない想定外の種類が使用される場合が増えていく傾向にある。なお、このような問題は、マークの位置検出に限らず、２つのマークの位置ずれ検出を行う場合にも起こり得る。
【００１０】
本発明の目的は、マークの種類に拘わらず、信号処理範囲を定義する枠の登録を行うことができるレシピ作成方法、位置検出装置、および、位置ずれ検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、基板上のマークの位置検出に関わるレシピを作成する方法において、前記マークの画像を表示する工程と、前記画像のうち位置検出用の信号処理範囲の数を入力する工程と、入力された前記数に応じて、前記信号処理範囲を定義する定義枠のテンプレートを表示する工程と、前記画像の中で、前記マークのエッジ部分を含むように、前記テンプレートの位置と大きさを調整する工程と、調整後の前記テンプレートを前記定義枠として前記レシピに登録する工程とを備えたものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、基板上の第１マークと第２マークとの位置ずれ検出に関わるレシピを作成する方法において、前記第１マークと前記第２マークの画像を表示する工程と、前記画像のうち位置ずれ検出用の信号処理範囲の数を前記第１マーク用と前記第２マーク用との各々について入力する工程と、前記第１マーク用に入力された前記数に応じて、前記信号処理範囲を定義する第１定義枠のテンプレートを表示し、前記第２マーク用に入力された前記数に応じて、前記信号処理範囲を定義する第２定義枠のテンプレートを表示する工程と、前記画像の中で、前記第１マークのエッジ部分を含むように、前記第１定義枠のテンプレートの位置と大きさを調整し、前記第２マークのエッジ部分を含むように、前記第２定義枠のテンプレートの位置と大きさを調整する工程と、調整後の前記第１定義枠のテンプレートを前記第１定義枠として前記レシピに登録し、調整後の前記第２定義枠のテンプレートを前記第２定義枠として前記レシピに登録する工程とを備えたものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のレシピ作成方法において、前記信号処理範囲の方向を入力する工程をさらに備え、前記テンプレートを表示する工程では、入力された前記数と前記方向に応じて前記テンプレートを表示するものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のレシピ作成方法により前記レシピに登録された前記定義枠を用いて、前記マークの位置検出を行う装置であって、前記マークの画像を取り込む手段と、取り込まれた前記画像に対して前記定義枠を設定する手段と、前記定義枠により定義される信号処理範囲ごとに、該信号処理範囲に含まれるエッジ部分の中心位置を算出し、該中心位置に基づいて前記マークの位置を算出する手段とを備えたものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のレシピ作成方法により前記レシピに登録された前記第１定義枠と前記第２定義枠とを用いて、前記第１マークと前記第２マークとの位置ずれ検出を行う装置であって、前記第１マークと前記第２マークの画像を取り込む手段と、取り込まれた前記画像に対して前記第１定義枠と前記第２定義枠を設定する手段と、前記第１定義枠により定義される信号処理範囲ごとに、該信号処理範囲に含まれるエッジ部分の中心位置を算出し、該中心位置に基づいて前記第１マークの位置を算出する手段と、前記第２定義枠により定義される信号処理範囲ごとに、該信号処理範囲に含まれるエッジ部分の中心位置を算出し、該中心位置に基づいて前記第２マークの位置を算出する手段と、前記第１マークの位置と前記第２マークの位置との差分を、前記第１マークと前記第２マークとの位置ずれ量として算出する手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、マークの種類に拘わらず、信号処理範囲を定義する枠の登録を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
ここでは、図１に示す重ね合わせ検査装置１０を例に説明する。重ね合わせ検査装置１０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(不図示)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前の状態にある。未加工の材料膜は、レジスト層と下地層との間に形成されている。
【００１７】
重ね合わせ検査では、基板１１の下地層に形成された回路パターン（以下「下地パターン」という）に対するレジストパターンの位置ずれ量の検出が、例えば図２に示すような下地層の重ね合わせマーク(３１〜３５)とレジスト層の重ね合わせマーク(４１〜４４)とを用いて行われる。重ね合わせマーク(３１〜３５)は、下地パターンの基準位置を示している。重ね合わせマーク(４１〜４４)は、レジストパターンの基準位置を示している。重ね合わせマーク(３１〜３５)と重ね合わせマーク(４１〜４４)は、基板１１の表面（被検査面）の予め指定された多数の箇所に形成されている。
【００１８】
図２において、重ね合わせマーク(３１〜３５)は、５つの小マーク３１〜３５からなる。重ね合わせマーク(４１〜４４)は、４つの小マーク４１〜４４からなる。５つの小マーク３１〜３５と４つの小マーク４１〜４４は、何れも、Ｘ方向に平行な線状パターン３Ａ,４ＡとＹ方向に平行な線状パターン３Ｂ,４Ｂとを十字形状に交差したもの（クロスマーク）であり、市松模様に配列されている。
【００１９】
さらに、重ね合わせマーク(３１〜３５)と重ね合わせマーク(４１〜４４)は、設計上、下地パターンに対するレジストパターンの位置ずれ量がゼロのとき、各々の中心Ｃ１,Ｃ２が一致するようになっている。重ね合わせ検査装置１０では、レジストパターンの重ね合わせ検査の際に、重ね合わせマーク(３１〜３５)の中心Ｃ１の位置と重ね合わせマーク(４１〜４４)の中心Ｃ２の位置とをそれぞれ算出し、その位置ずれ量を求める。
【００２０】
次に、図１に示す重ね合わせ検査装置１０の構成説明を行う。
重ね合わせ検査装置１０は、基板１１を支持するステージ１２と、基板１１に照明光Ｌ１を照射する照明系(１３〜１６)と、基板１１の光学像を形成する結像系(１６,１７)と、撮像素子１８と、観察用のＴＶモニタ１９と、信号処理部(２０,２１)と、制御部(２２〜２５)とで構成されている。重ね合わせ検査装置１０は、請求項の「位置ずれ検出装置」に対応する。また、重ね合わせ検査装置１０は、重ね合わせ検査（位置ずれ検出）に関わるレシピを作成する機能も備えている。
【００２１】
ステージ１２は、基板１１を水平状態に保って支持するホルダと、このホルダを水平方向(ＸＹ方向)に移動させる駆動部とで構成される。ステージ１２のホルダをＸＹ方向に移動させることで、基板１１の被検査面のうち何れか１つの測定点（図２に示す重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)）を、結像系(１６,１７)の視野領域内に位置決めすることができる。
【００２２】
照明系(１３〜１６)は、光源１３と照明レンズ１４とハーフミラー１５と対物レンズ１６とで構成される。光源１３からの光は、照明レンズ１４とハーフミラー１５と対物レンズ１６を介した後（照明光Ｌ１）、ステージ１２上の基板１１の被検査面に入射する（落射照明）。このとき、視野領域内に位置決めされた測定点（図２の重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)）は、照明光Ｌ１により略垂直に照明される。そして、照明光Ｌ１によって照明された重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)から反射光Ｌ２が発生する。反射光Ｌ２は、後述の結像系(１６,１７)に導かれる。
【００２３】
結像系(１６,１７)は、対物レンズ１６と結像レンズ１７とで構成されている（光学顕微鏡部）。結像レンズ１７は、第２対物レンズとして機能する。基板１１からの反射光Ｌ２は、対物レンズ１６とハーフミラー１５と結像レンズ１７とを介した後、撮像素子１８の撮像面に入射する。このとき、撮像素子１８の撮像面上には、反射光Ｌ２に基づく拡大像（つまり重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の光学像）が形成される。
【００２４】
撮像素子１８は、複数の画素が２次元配列された白黒のエリアセンサ（例えばＣＣＤカメラ）であり、撮像面上の重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の光学像を撮像して、画像信号を後段のＴＶモニタ１９と信号処理部(２０,２１)に出力する。また、レシピ作成時には、撮像素子１８からの画像信号が、後述の制御部(２２〜２５)のモニタ２４にも出力される。
【００２５】
撮像素子１８から出力される画像信号は、複数のサンプル点からなり、撮像面における各画素ごとの輝度値に関する分布を表す。輝度値は反射光Ｌ２の強弱に比例する。重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の画像（例えばＴＶモニタ１９やモニタ２４に表示されるイメージ）は、重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)のエッジ部分において、輝度値が低くなる。
【００２６】
信号処理部(２０,２１)は、フレームメモリ２０と波形信号演算用のＣＰＵ２１とで構成され、基板１１のレジストパターン(不図示)の重ね合わせ検査時、フレームメモリ２０内に撮像素子１８からの画像信号を記憶する。ＣＰＵ２１は、フレームメモリ２０内の画像信号に対して所定の信号処理（詳細は後述）を施し、重ね合わせマーク(３１〜３５)の中心Ｃ１の位置と重ね合わせマーク(４１〜４４)の中心Ｃ２の位置とをそれぞれ算出し、その位置ずれ量を算出する。
【００２７】
ＣＰＵ２１による信号処理範囲は、Ｘ方向の位置ずれ検出時、図３に示す重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の画像５０の中で、斜線ハッチングを付した範囲（画像５０の一部分）となる。この範囲は、２種類の定義枠５１,５２によって、Ｙ方向に平行なエッジ部分３Ｃ,４Ｃを含むように定義される。なお、エッジ部分３Ｃは、図２に示す重ね合わせマーク(３１〜３５)の線状パターン３Ｂに対応し、画像５０の中に５つ現れている。また、エッジ部分４Ｃは、重ね合わせマーク(４１〜４４)の線状パターン４Ｂに対応し、画像５０の中に４つ現れている。
【００２８】
そして、２種類の定義枠５１,５２のうち、一方の定義枠５１は、５つ存在し、何れも重ね合わせマーク(３１〜３５)のエッジ部分３Ｃを含むように信号処理範囲を定義する。また、他方の定義枠５２は、４つ存在し、何れも重ね合わせマーク(４１〜４４)のエッジ部分４Ｃを含むように信号処理範囲を定義する。これらの２種類の定義枠５１,５２は、レシピ作成の際に、後述の手順[11]〜[15]にしたがって予め登録されたものである。２種類の定義枠５１,５２を含むレシピは、後述の制御部(２２〜２５)のメモリ内に記憶されている。
【００２９】
なお、画像５０の中には、Ｙ方向に平行なエッジ部分３Ｃ,４Ｃの他、Ｘ方向に平行なエッジ部分３Ｄ,４Ｄも現れている。エッジ部分３Ｄは、図２に示す重ね合わせマーク(３１〜３５)の線状パターン３Ａに対応し、５つある。また、エッジ部分４Ｄは、重ね合わせマーク(４１〜４４)の線状パターン４Ａに対応し、４つある。Ｙ方向の位置ずれ検出時には、定義枠５１,５２と同様の２種類の定義枠によってエッジ部分３Ｄ,４Ｄを含むように信号処理範囲が定義される。
【００３０】
制御部(２２〜２５)は、図１に示す通り、装置全体を管理する操作コンピュータ２２と、ステージ制御用のＣＰＵ２３と、モニタ２４と、入力部２５とで構成される。操作コンピュータ２２は、基板１１のレジストパターンの重ね合わせ検査（重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の位置ずれ検出）に先立ち、モニタ２４と入力部２５とを利用して、重ね合わせ検査(位置ずれ検出)に関わるレシピを作成する。
【００３１】
ここで、レシピ作成時における２種類の定義枠５１,５２（図３）の登録について説明する。定義枠５１,５２はＸ方向の位置ずれ検出に用いられるものである。Ｙ方向の位置ずれ検出に用いられる定義枠も、定義枠５１,５２と同様の手順によってレシピ作成時に登録される。以下では、Ｘ方向の位置ずれ検出に用いられる定義枠５１,５２の登録を例に説明する。定義枠５１,５２の登録は、次の手順[11]〜[15]にしたがって行われる。
【００３２】
[11]  モニタ２４のレシピ作成画面に、重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の画像６０（図４）をスルー状態で表示する。画像６０には、図３の位置ずれ検出時の画像５０と同様、Ｙ方向に平行なエッジ部分３Ｃ,４Ｃが現れている。エッジ部分３Ｃの数は５つ、エッジ部分４Ｃの数は４つである。作業者は、画像６０のうちＹ方向に平行なエッジ部分３Ｃ,４Ｃを参照して、Ｘ方向の位置ずれ検出に用いられる２種類の定義枠５１,５２の登録を行う。
【００３３】
[12]  作業者は、画像６０のうち位置ずれ検出用の信号処理範囲として必要な数を、入力部２５から数値によって入力する。このとき、重ね合わせマーク(３１〜３５)用と重ね合わせマーク(４１〜４４)用との各々について必要な数を入力する。図４の画像６０では、重ね合わせマーク(３１〜３５)のエッジ部分３Ｃが５つ存在するため、重ね合わせマーク(３１〜３５)用に“５”を入力する。また、重ね合わせマーク(４１〜４４)のエッジ部分４Ｃが４つ存在するため、重ね合わせマーク(４１〜４４)用に“４”を入力する。
【００３４】
[13]  操作コンピュータ２２は、上記の手順[12]で入力された数に応じて、信号処理範囲を定義する定義枠のテンプレートをレシピ作成画面の任意の位置に任意の大きさで表示する。図４の画像６０では、図５に示すように、重ね合わせマーク(３１〜３５)用に入力された数“５”に応じて、信号処理範囲を定義する第１定義枠のテンプレート６１が５つ表示され、重ね合わせマーク(４１〜４４)用に入力された数“４”に応じて、信号処理範囲を定義する第２定義枠のテンプレート６２が４つ表示される。これにより、レシピ作成画面には、２種類のテンプレート６１,６２がそれぞれ必要な数だけ表示されたことになる。
【００３５】
[14]  作業者は、入力部２５を操作することにより、図４の画像６０の中で、２種類のテンプレート６１,６２（図５）の位置と大きさをそれぞれ調整する。第１定義枠のテンプレート６１は５つあるため、各々のテンプレート６１を重ね合わせマーク(３１〜３５)の各々のエッジ部分３Ｃに割り当て（図６(ａ)）、エッジ部分３Ｃを含むように長さＬと幅Ｗを変更する。同様に、第２定義枠のテンプレート６２は４つあるため、各々のテンプレート６２を重ね合わせマーク(４１〜４４)の各々のエッジ部分４Ｃに割り当て（図６(ｂ)）、エッジ部分４Ｃを含むように長さＬと幅Ｗを変更する。
【００３６】
[15]  上記の手順[14]での調整後、第１定義枠のテンプレート６１（５つ）と、第２定義枠のテンプレート６２（４つ）は、図７に示すように、画像６０に現れた全てのエッジ部分３Ｃ,４Ｃをそれぞれ含むことになる。そして、操作コンピュータ２２は、調整後のテンプレート６１（５つ）を、重ね合わせマーク(３１〜３５)用の定義枠５１としてレシピに登録し、調整後のテンプレート６２（４つ）を、重ね合わせマーク(４１〜４４)用の定義枠５２としてレシピに登録する。
【００３７】
このようにして、Ｘ方向の位置ずれ検出に用いられる２種類の定義枠５１,５２の登録が終了し、同様の手順によってＹ方向の位置ずれ検出に用いられる定義枠（これも２種類）の登録が終了し、その他の条件の登録も終了すると、操作コンピュータ２２は、作成したレシピをメモリ内に記憶させる。そして、メモリ内のレシピにしたがって、基板１１のレジストパターン(不図示)の重ね合わせ検査を実行する。
【００３８】
次に、基板１１のレジストパターンの重ね合わせ検査について説明する。
重ね合わせ検査時、操作コンピュータ２２は、ＣＰＵ２３を介してステージ１２を制御し、基板１１の多数の箇所に形成された重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)を順に結像系(１６,１７)の視野領域内に位置決めする。そして、信号処理部(２０,２１)を制御して、重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の位置ずれ検出を実行させる。
【００３９】
信号処理部(２０,２１)は、撮像素子１８からの画像信号に基づいて、重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の画像を取り込む。そして、制御部(２２〜２５)のメモリ内に記憶されているレシピの中から、Ｘ方向の位置ずれ検出に用いる２種類の定義枠５１,５２と、Ｙ方向の位置ずれ検出に用いる２種類の定義枠を読み出し、重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の画像に対して設定する。
【００４０】
Ｘ方向の位置ずれ検出の際には、図３に示すように、２種類の定義枠５１,５２が画像５０に対して設定され、重ね合わせマーク(３１〜３５)用の５つの定義枠５１によって、重ね合わせマーク(３１〜３５)の各々のエッジ部分３Ｃを含むように信号処理範囲が定義される。さらに、重ね合わせマーク(４１〜４４)用の４つの定義枠５２によって、重ね合わせマーク(４１〜４４)の各々のエッジ部分４Ｃを含むように信号処理範囲が定義される。
【００４１】
そして、２種類の定義枠５１,５２のうち、一方の定義枠５１（５つ）により定義される信号処理範囲ごとに、次のような所定の信号処理を行う。つまり、図８(ａ)に示すハッチングを付した信号処理範囲において、各画素の輝度値を縦方向(Ｅ方向)に積算し、図８(ｂ)に示す波形信号を生成する（プロジェクション処理）。図８(ｂ)の横軸は画素の位置を表し、縦軸は信号レベル（明るさ）を表す。プロジェクション処理の積算方向(Ｅ方向)は、位置ずれ検出の方向と垂直な方向に相当する。さらに、例えば周知の相関法を用いて、図８(ｂ)のような波形信号の自己相関演算により、図８(ａ)の信号処理範囲に含まれるエッジ部分３Ｃの中心位置Ｆ3Cを算出する。同様の信号処理は、５つの定義枠５１の全てにより定義される信号処理範囲の各々で繰り返し行われる（合計５回）。
【００４２】
そして、重ね合わせマーク(３１〜３５)の５つのエッジ部分３Ｃの各々で得られた中心位置Ｆ3C（図８(ｂ)）に基づいて、例えば平均値を算出することにより、重ね合わせマーク(３１〜３５)の中心Ｃ１の位置（図２参照）を算出する。
また、上記と同様に、２種類の定義枠５１,５２のうち、他方の定義枠５２（４つ）により定義される信号処理範囲（図３）ごとに、プロジェクション処理を行って図８(ｂ)に示すような波形信号を生成し、波形信号の自己相関演算により、信号処理範囲に含まれるエッジ部分４Ｃの中心位置Ｆ4Cを算出する。同様の信号処理は、４つの定義枠５２の全てにより定義される信号処理範囲の各々で繰り返し行われる（合計４回）。
【００４３】
そして、重ね合わせマーク(４１〜４４)の４つのエッジ部分４Ｃの各々で得られた中心位置Ｆ4Cに基づいて、例えば平均値を算出することにより、重ね合わせマーク(４１〜４４)の中心Ｃ２の位置（図２参照）を算出する。
さらに、これらの位置検出の結果に基づいて、重ね合わせマーク(３１〜３５)の中心Ｃ１の位置と、重ね合わせマーク(４１〜４４)の中心Ｃ２の位置との差分を、重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の位置ずれ量として算出する。
【００４４】
位置ずれ量（信号処理部(２０,２１)による演算結果）は、操作コンピュータ２２に出力され、操作コンピュータ２２を介してモニタ２４に表示される。Ｙ方向の位置ずれ検出も上記したＸ方向の位置ずれ検出と同様の手順により行われる。レシピに登録された定義枠５１,５２を用いて信号処理範囲を定義することで、基板１１の多数の箇所での位置ずれ検出を効率よく行うことができる。
【００４５】
本実施形態では、レシピを作成する際の定義枠５１,５２の登録において、上記の手順[12]で説明した通り、信号処理範囲として必要な数を入力部２５から数値によって入力するため、重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)に代えて他の種類のマークを位置ずれ検出に使用する場合でも、同じように定義枠の登録を行うことができる。つまり、マークの種類に拘わらず定義枠の登録を行うことができる。このため、マークの位置ずれ検出も、マークの種類に拘わらず行うことができ、汎用性が向上する。したがって、マークの形状やエッジ部分の数を任意に変更することにより、位置ずれ検出の精度を向上させることが可能となる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、定義枠５１,５２により定義される信号処理範囲ごとにエッジ部分３Ｃ,４Ｃの中心位置Ｆ3C,Ｆ4Cを算出し、これらの算出結果に基づいて重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)の中心Ｃ１,Ｃ２の位置を算出するため、５つの定義枠５１どうしの関連づけや、４つの定義枠５２どうしの関連づけが不要となり、位置ずれ検出時の信号処理が簡略化される。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、第１マーク（重ね合わせマーク(３１〜３５)）の中心と第２マーク（重ね合わせマーク(４１〜４４)）の中心が設計上一致するようなマークデザインを例に説明したが、本発明はこれに限定されない。第１マークと第２マークの中心が所定のオフセット（例えば１００ｎｍ）をもって設計されている場合にも本発明を適用できる。ただし、この場合には、第１マークと第２マークの中心位置（算出結果）の差分から、所定のオフセット分をキャンセルした値が、第１マークと第２マークとの位置ずれ量となる。
【００４７】
さらに、上記した実施形態では、マークのエッジ部分の長手方向がＸ方向とＹ方向に平行で、位置ずれ検出の方向がＸ方向とＹ方向である例を説明したが、本発明はこれに限定されない。マークのエッジ部分の長手方向がＸ方向とＹ方向に対して斜めに傾き、位置ずれ検出の方向が斜めに傾いている場合（例えば斜め４５度の方向）にも、本発明を適用できる。ただし、この場合には、上記した手順[12]において、位置ずれ検出用の信号処理範囲として必要な数を入力する際に、信号処理範囲の方向も入力することが好ましい。
【００４８】
手順[12]で信号処理範囲の数と方向を入力した場合には、次の手順[13]において、入力された数と方向に応じてテンプレートが表示される。したがって、Ｘ方向とＹ方向に対して斜めに傾いた定義枠をレシピに登録することができ、斜め方向のエッジ部分を有するマークの斜め方向の位置ずれ検出が可能となる。
また、斜め方向の位置ずれ検出を行う場合に限らず、Ｘ方向とＹ方向に平行な位置ずれ検出を行う場合にも、その方向（Ｘ方向またはＹ方向）を指定するために、上記した手順[12]において、信号処理範囲の方向を入力してもよい。
【００４９】
さらに、上記した実施形態では、手順[12]において、マークの１つのエッジ部分に１つの信号処理範囲が定義されるように、信号処理範囲の数を入力したが、本発明はこれに限定されない。１つのエッジ部分に対して複数の信号処理範囲が定義されるように数を入力する場合にも、本発明を適用できる。
また、重ね合わせ検査装置１０の信号処理部(２０,２１)により位置ずれ検出時の信号処理を行う場合に限らず、重ね合わせ検査装置に接続された外部のコンピュータを用いた場合でも、同様の効果を得ることができる。
【００５０】
さらに、上記した実施形態では、重ね合わせ検査装置１０を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。基板１１の同じ層に形成された２つのマークの位置ずれ検出を行う装置や、基板１１上のマークの位置検出を行う装置や、基板１１に対する露光工程の前に基板１１のアライメントを行う装置（つまり露光装置のアライメント系）に組み込まれた位置検出装置にも、本発明を適用できる。アライメント系では、下地層に形成されたアライメントマークの位置を検出し、その検出結果とステージ座標系（干渉計など）との位置関係を求める。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】重ね合わせ検査装置１０の構成を示す図である。
【図２】重ね合わせマーク(３１〜３５),(４１〜４４)について説明する図である。
【図３】位置ずれ検出時の画像５０における信号処理範囲を説明する図である。
【図４】レシピ作成時の画像６０を説明する図である。
【図５】第１定義枠のテンプレート６１（５つ）と、第２定義枠のテンプレート６２（４つ）について説明する図である。
【図６】テンプレート６１,６２の位置と大きさの調整について説明する図である。
【図７】調整後のテンプレート６１,６２について説明する図である。
【図８】信号処理範囲ごとに行われる信号処理の一例を説明する図である。
【図９】従来のマークの画像７０と信号処理範囲を説明する図である。
【図１０】従来のテンプレート７３,７４について説明する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  重ね合わせ検査装置
１１  基板
１２  ステージ
１３  光源
１４  照明レンズ
１５  ハーフミラー
１６  対物レンズ
１７  結像レンズ
１８  撮像素子
２０  フレームメモリ
２１，２３  ＣＰＵ
２２  操作コンピュータ
２４  モニタ
２５  入力部
３１〜３５，４１〜４４  小マーク
３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ  線状パターン
３Ｃ，３Ｄ，４Ｃ，４Ｄ，７１，７２  エッジ部分
５１，５２，７１Ａ，７２Ａ  定義枠
６１，６２，７３，７４  テンプレート
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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