(57)【要約】【課題】  撮像手段の傾きによる検査精度の低下の様子を把握できる検査装置を提供する。【解決手段】  基板１０Ａ上のマークを撮像する撮像手段１７と、撮像手段の出力に基づいてマークの画像を取り込み、該画像から基板に対する撮像手段の傾きを求める画像処理手段１８とを備える。【選択図】      図１
2007183210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のマークを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の出力に基づいて前記マークの画像を取り込み、該画像から前記基板に対する前記撮像手段の傾きを求める画像処理手段とを備えた
ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記マークは、検査用マークである
ことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の検査装置において、
前記マークは、検査用マークの近傍に配置された補助マークである
ことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の検査装置において、
前記マークは、１つ以上の直線部を含み、
前記画像処理手段は、前記画像における前記直線部の傾きに基づいて、前記撮像手段の傾きを求める
ことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の検査装置において、
前記画像処理手段は、複数の前記画像を取り込み、各画像における前記直線部の傾きの平均値に基づいて、前記撮像手段の傾きを求める
ことを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の検査装置において、
前記撮像手段が２つの検査用マークを撮像したときに、前記撮像手段の出力に基づいて検査用の画像を取り込み、該画像に基づいて前記２つの検査用マークの位置ずれ量を算出する算出手段と、
前記画像処理手段が求めた前記撮像手段の傾きに応じて、前記算出手段が算出した前記位置ずれ量を補正する補正手段とを備えた
ことを特徴とする検査装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の検査装置において、
前記画像処理手段が求めた前記撮像手段の傾きに応じて、前記撮像手段の配置を調整する調整手段を備えた
ことを特徴とする検査装置。
【請求項８】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の検査装置において、
前記画像処理手段が求めた前記撮像手段の傾きを、当該装置のパラメータとして記憶する記憶手段を備えた
ことを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の検査を行う検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板に形成された検査用マーク（例えば重ね合わせマーク）の画像をカメラなどの撮像手段によって取り込み、この画像を処理して基板の検査を行う装置が知られている。この装置では、装置起因の誤差（ＴＩＳ：Tool Induced Shift）を低減して検査精度を高めるために、装置の各部の位置調整を厳密に行っている（例えば特許文献１を参照）。また、検査対象の基板については、検査ステージに載置した状態で、その法線に平行な軸を中心とする回転方向の調整が厳密に行われる。そして、調整後の基板を基準とし、この基板に対して撮像手段が傾いていないことを前提に、基板の検査が行われる。
【特許文献１】特開２０００−８８７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、基板の回転方向の調整を厳密に行っても、基板に対して撮像手段が傾いた状態となることがある。その傾き角は僅か（例えば数分程度）であるが、上記の装置は基板に対して撮像手段が傾いていないことを前提にしているため、撮像手段の傾きの影響で検査精度が低下することがあった。また、撮像手段の傾きが分からないため、検査精度の低下の様子を把握することもできなかった。
【０００４】
本発明の目的は、撮像手段の傾きによる検査精度の低下の様子を把握できる検査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】
本発明の検査装置は、基板上のマークを撮像する撮像手段と、前記撮像手段の出力に基づいて前記マークの画像を取り込み、該画像から前記基板に対する前記撮像手段の傾きを求める画像処理手段とを備えたものである。
また、前記マークは、検査用マークであることが好ましい。
また、前記マークは、検査用マークの近傍に配置された補助マークであることが好ましい。
【０００６】
また、前記マークは、１つ以上の直線部を含み、前記画像処理手段は、前記画像における前記直線部の傾きに基づいて、前記撮像手段の傾きを求めることが好ましい。
また、前記画像処理手段は、複数の前記画像を取り込み、各画像における前記直線部の傾きの平均値に基づいて、前記撮像手段の傾きを求めることが好ましい。
また、前記撮像手段が２つの検査用マークを撮像したときに、前記撮像手段の出力に基づいて検査用の画像を取り込み、該画像に基づいて前記２つの検査用マークの位置ずれ量を算出する算出手段と、前記画像処理手段が求めた前記撮像手段の傾きに応じて、前記算出手段が算出した前記位置ずれ量を補正する補正手段とを備えることが好ましい。
【０００７】
また、前記画像処理手段が求めた前記撮像手段の傾きに応じて、前記撮像手段の配置を調整する調整手段を備えることが好ましい。
また、前記画像処理手段が求めた前記撮像手段の傾きを、当該装置のパラメータとして記憶する記憶手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の検査装置によれば、撮像手段の傾きによる検査精度の低下の様子を把握することができる。
【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。
（第１実施形態）
ここでは、図１の検査装置１０を例に説明する。
第１実施形態の検査装置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１０Ａの重ね合わせ検査を行う装置である。重ね合わせ検査とは、基板１０Ａの複数層（例えば２層や３層）間の重ね合わせ状態の検査である。基板１０Ａは、半導体ウエハや液晶基板などである。基板１０Ａには、重ね合わせ検査のために多数の測定点が用意される。
【００１０】
基板１０Ａの各測定点には、例えば基板１０Ａの２層間の重ね合わせ検査を行う場合、上層の基準位置を示す検査用マークと、下層の基準位置を示す検査用マークとが形成される。例えば図２に示すＢＯＸマークの場合、下層の検査用マークは外側に形成され（外マーク）、上層の検査用マークは内側に形成される（内マーク）。上層は、一般にはフォトレジストからなる。
【００１１】
２層間の重ね合わせ検査では、２つの検査用マークそれぞれの位置検出や、２つの検査用マークの位置ずれ量Ｌの測定が行われる。位置ずれ量Ｌは、２層間の重ね合わせ精度を表す。以下の説明では、適宜、２つの検査用マーク（内マーク,外マーク）を総じて「重ね合わせマーク１０Ｂ」という。
なお、内マークと外マークとは、それぞれ１つ以上の直線部（例えば図２(ａ)では４つの直線部）を含む。内マークの各直線部は、外側から内側へ立ち上がるエッジ部である。外マークの各直線部は、内側から外側へ立ち上がるエッジ部である。
【００１２】
本実施形態の検査装置１０には、図１に示す通り、基板１０Ａを支持するステージ１１と、基板１０Ａを照明する照明系(１２〜１５)と、基板１０Ａの光学像を形成する結像系(１４〜１６)と、カメラ１７と、画像処理部１８と、記憶部１９とが設けられる。
また、照明系(１２〜１５)は、光源１２と、照明レンズ１３と、ハーフプリズム１４と、対物レンズ１５とで構成される。結像系(１４〜１６)は、対物レンズ１５と、ハーフプリズム１４と、結像レンズ１６とで構成される。カメラ１７は、例えばＣＣＤカメラなどである。
【００１３】
このような検査装置１０において、基板１０Ａの２層間の重ね合わせ検査は、図３に示すフローチャートの手順にしたがって行われる。なお、検査装置１０では、その組み立てや設置の際に、各部の位置調整が厳密に行われる。これは、装置起因の誤差（ＴＩＳ）を低減して検査精度を高めるためである。
検査対象の基板１０Ａは、不図示の搬送系によってカセットから取り出され、ステージ１１に搬送される（ステップＳ１）。そして、ステージ１１の上面に載置されて、例えば真空吸着により固定保持される。
【００１４】
次に（ステップＳ２）、基板１０Ａをステージ１１の上面に載置した状態でグローバルアライメントを行う。つまり、ステージ１１の上面の中心における法線を回転軸として、基板１０Ａの回転方向の調整を厳密に行い、基板１０Ａの搬送時の傾きを補正する。
次に（ステップＳ３）、ステージ１１を水平面内で２次元的に移動させて、基板１０Ａの測定点（重ね合わせマーク１０Ｂ）を視野内に位置決めする。
【００１５】
この状態で、光源１２からの光は、照明レンズ１３とハーフプリズム１４と対物レンズ１５を介した後（照明光Ｌ１）、基板１０Ａに入射する（落射照明）。このため、視野内に位置決めされた測定点（重ね合わせマーク１０Ｂ）は、照明光Ｌ１により略垂直に照明される。そして、重ね合わせマーク１０Ｂから反射光Ｌ２が発生する。
反射光Ｌ２は、対物レンズ１５とハーフプリズム１４と結像レンズ１６とを介した後、カメラ１７の撮像面に入射する。このため、カメラ１７の撮像面には、反射光Ｌ２に基づく拡大像（つまり重ね合わせマーク１０Ｂの拡大光学像）が形成される。
【００１６】
カメラ１７は、撮像面に形成された重ね合わせマーク１０Ｂの光学像を走査して、重ね合わせマーク１０Ｂを撮像する。カメラ１７の出力は、撮像信号として画像処理部１８に送られる。
画像処理部１８では、カメラ１７からの撮像信号に基づいて、重ね合わせマーク１０Ｂの画像を取り込み、検査用の画像として記憶部１９に記憶させる。例えば図４(ａ)に示す通り、検査用の画像には低輝度の直線部２１〜２８が現れ、これらの直線部２１〜２８の各々は重ね合わせマーク１０Ｂ（図２(ａ)）の各エッジ部に対応する。
【００１７】
次に（ステップＳ４）、画像処理部１８は、検査用の画像（図４(ａ)）に対して、次のような処理を施す。つまり、図４(ｂ)に示す測定枠３１〜３８の各々によって直線部２１〜２８の信号処理範囲をそれぞれ指定し、信号処理範囲に含まれる各画素の輝度値を用いて例えば周知の相関演算などを行う。
このような処理は、画像上の座標軸（ｕ軸,ｖ軸）ごとに行われる。ｕ軸方向に関しては、ｕ軸用の測定枠３２,３４,３６,３８により指定された信号処理範囲で相関演算などを行い、２つの検査用マーク（内マーク,外マーク）のｕ軸方向の各位置Ｃ1,Ｃ2を検出する。また、この位置検出の結果から、２つの検査用マークのｕ軸方向の位置ずれ量Ｌ0を算出する。ｖ軸方向の測定も同様であり、ｖ軸用の測定枠３１,３３,３５,３７を用いて行われる。
【００１８】
なお、画像上の各軸方向において、測定枠３１〜３８による信号処理範囲の指定は、通常、ｕ軸用の測定枠３２,３４,３６,３８の中心がｕ軸方向に沿って一列に並ぶと共に、ｖ軸用の測定枠３１,３３,３５,３７の中心がｖ軸方向に沿って一列に並ぶように成される。
つまり、ｕ軸用の測定枠３２,３４,３６,３８は、通常、測定方向のｕ軸方向に中心を揃えて、非測定方向のｖ軸方向には中心をオフセットさせずに設定される。同様に、ｖ軸用の測定枠３１,３３,３５,３７は、通常、測定方向のｖ軸方向に中心を揃えて、非測定方向のｕ軸方向には中心をオフセットさせずに設定される。
【００１９】
さらに、このステップＳ４では、基板１０Ａを１８０度回転させた後、同じ重ね合わせマーク１０Ｂの画像（図５(ａ)）を取り込み、同様の処理を施す。この場合、図４(ｂ)に示す測定枠３１〜３８も１８０度回転させ、図５(ｂ)に示す回転後の測定枠３１〜３８によって信号処理範囲を指定する。そして、画像上の座標軸（ｕ軸,ｖ軸）ごとに２つの検査用マークの位置ずれ量Ｌ180などを算出する。
【００２０】
ところで、図４,図５は、基板１０Ａに対してカメラ１７が傾いていないときの画像の例である。カメラ１７の傾きとは、カメラ１７の光軸（結像系(１４〜１６)の光軸）を中心とした回転方向の傾きである。
カメラ１７が傾いていない場合、そのカメラ１７を用いて取り込んだ画像上では、座標軸（ｕ軸,ｖ軸）に対して直線部２１〜２８が平行または垂直となる。本実施形態では、上記のグローバルアライメント（ステップＳ２）によって基板１０Ａの傾き補正を行うため、基本的には、基板１０Ａに対してカメラ１７が傾くことはない。そして、検査用の画像の直線部２１〜２８はｕ軸,ｖ軸に対して平行または垂直となる。
【００２１】
この場合、基板１０Ａを回転させる前後の各々で測定した位置ずれ量Ｌ0,Ｌ180（図４(ｂ),図５(ｂ)）には、装置起因の誤差（ＴＩＳ）が逆の極性で含まれる。このため、２つの位置ずれ量Ｌ0,Ｌ180の平均値を求めることで、装置起因の誤差（ＴＩＳ）をほぼ相殺することができる。画像処理部１８は、平均値の位置ずれ量Ｌを最終的な測定値として記憶部１９に記憶させて、ステップＳ４の処理（重ね合わせ測定）を終了する。
【００２２】
また、ステップＳ４の重ね合わせ測定は、基板１０Ａに対してカメラ１７が傾いていないとき（図４,図５）だけでなく、何らかの要因で、基板１０Ａに対してカメラ１７が傾いた状態となった場合にも、同様に行われる。
カメラ１７が傾いた場合、そのカメラ１７を用いて取り込んだ画像上では、図６(ａ)に示す通り、座標軸（ｕ軸,ｖ軸）に対して直線部２１〜２８が傾くことになる。直線部２１〜２８の傾き角θは、基板１０Ａに対するカメラ１７の傾き角と等しく、例えば数分程度である。図６(ａ)では分かりやすくするために傾き角θを実際より大きく図示した。
【００２３】
そして、ステップＳ４の重ね合わせ測定では、カメラ１７の傾き（検査用の画像における直線部２１〜２８の傾き）に拘わらず、検査用の画像（図６(ａ)）に対して上記と同様の処理が施される。つまり、図６(ｂ)に示す測定枠３１〜３８（図４(ｂ)と同じもの）によって信号処理範囲を指定し、２つの検査用マークの位置ずれ量Ｌ0などを算出する。
また、基板１０Ａを１８０度回転させて画像（図７(ａ)）を取り込み、図７(ｂ)の測定枠３１〜３８（図５(ｂ)と同じもの）により信号処理範囲を指定し、２つの検査用マークの位置ずれ量Ｌ180などを算出する。さらに、２つの位置ずれ量Ｌ0,Ｌ180の平均値を求め、平均値の位置ずれ量Ｌを最終的な測定値として記憶部１９に記憶させて、ステップＳ４の重ね合わせ測定を終了する。
【００２４】
このように、基板１０Ａに対してカメラ１７が傾いている場合（図６,図７）には、検査用の画像の直線部２１〜２８の信号処理範囲を指定する際に、測定枠３１〜３８の各中心を測定方向に揃える（非測定方向にオフセットさせない）ようにすることで、基板１０Ａを回転させる前後の各々で測定した位置ずれ量Ｌ0,Ｌ180の平均値（最終的な測定値）において、装置起因の誤差（ＴＩＳ）をほぼ相殺することができる。
【００２５】
ところが、測定枠３１〜３８の各中心を測定方向に揃えずに（非測定方向にオフセットさせて）直線部２１〜２８の信号処理範囲を指定することもある。このような測定枠３１〜３８の一例を図８,図９に示す。図８は基板１０Ａを回転させる前の状態に対応し、図９は基板１０Ａを１８０度回転させた後の状態に対応する。
図８,図９にはｕ軸用の測定枠３２,３４,３６,３８のみ図示した。さらに、内マーク用の測定枠３２,３４の各中心は互いにオフセットせず、外マーク用の測定枠３６,３８の各中心も互いにオフセットせず、このような測定枠３６,３８の各中心に対して測定枠３２,３４の各中心がオフセットしている例を図示した。オフセット量をＲｓとする。
【００２６】
図８,図９のように、基板１０Ａに対してカメラ１７が傾いた（検査用の画像上で直線部２１〜２８が傾いた）場合に、測定枠３２,３４が測定枠３６,３８に対して非測定方向にオフセットしていると、測定枠３２,３４を用いて検出される内マークの位置Ｃ1は、オフセットのない場合（図６(ｂ),図７(ｂ)）の位置Ｃ1に対して、所定方向にシフトすることになる。
【００２７】
内マークの位置Ｃ1のシフト方向とシフト量は、概略、図８(ｃ),図９(ｃ)に示す通り、オフセット０のときの測定枠３２の中心Ｄ(０)から、オフセットＲｓのときの測定枠３２の中心Ｄ(Ｒｓ)へのベクトルＶ1を、ｕ軸方向に投影したベクトルＶ2によって表すことができる。
ベクトルＶ2の大きさ（つまり内マークの位置Ｃ1のシフト量ΔＣ）は、基板１０Ａを回転させる前の状態（図８）と、１８０度回転させた後の状態（図９）とで等しく、傾き角θとオフセット量Ｒｓとに応じて決まる（ΔＣ＝Ｒｓ・tanθ）。
【００２８】
内マークの位置Ｃ1のシフト方向は、基板１０Ａを回転させる前の状態（図８）では図中左方向、１８０度回転させた後の状態（図９）では図中右方向となるが、何れの場合でも、外マークの位置Ｃ2から離れる方向となっている。
このため、基板１０Ａを回転させる前後の状態で測定した各位置ずれ量Ｌ0,Ｌ180には、傾き角θとオフセット量Ｒｓとに起因する誤差成分（ΔＣ）が同じ極性で含まれることになる。したがって、２つの位置ずれ量Ｌ0,Ｌ180の平均値を求めても、その誤差成分（ΔＣ）を相殺することはできない。ただし、誤差成分（ΔＣ）を相殺できなくても、平均値の位置ずれ量Ｌを最終的な測定値として記憶部１９に記憶させて、ステップＳ４の処理を終了する。
【００２９】
このように、ステップＳ４の処理後、記憶部１９には、基板１０Ａに対するカメラ１７の傾き（検査用の画像における直線部２１〜２８の傾き）に拘わらず、また、測定枠３１〜３８の各中心の非測定方向のオフセットに拘わらず、２つの位置ずれ量Ｌ0,Ｌ180の平均値（最終的な測定値）が記憶されることになる。
この測定値は、カメラ１７が傾いていないとき（図４,図５）に得たものであれば、もちろんカメラ１７の傾きの影響はない。また、カメラ１７は傾いているが測定枠３１〜３８はオフセット０の場合（図６,図７）にも、カメラ１７の傾きの影響はsine誤差のみとなるので事実上無視できる。
【００３０】
しかし、カメラ１７が傾いた状態で且つ測定枠３１〜３８のオフセットが０でない場合（図８,図９）に得たものであれば、上記の傾き角θとオフセット量Ｒｓとに起因する誤差成分（ΔＣ）を含むと考えられる。本実施形態では、この誤差成分（ΔＣ）を後から補正するために、次のステップＳ５の処理を行う。
画像処理部１８は、ステップＳ５において、基板１０Ａを回転させる前の状態で取り込んだ検査用の画像（例えば図６(ａ)）から直線部２１〜２８の傾き角θを求める。この傾き角θは、基板１０Ａに対するカメラ１７の傾き角と等しい。このため、画像処理部１８は、検査用の画像から求めた傾き角θを、基板１０Ａに対するカメラ１７の傾き角として記憶部１９に記憶させ、ステップＳ５の処理を終了する。
【００３１】
なお、傾き角θを求める方法には、１つの測定枠（例えば測定枠３７）によって１つの直線部（例えば直線部２７）の信号処理範囲を指定し、この信号処理範囲内でパターンの直線近似を行う方法がある。また、複数の測定枠によって複数の直線部の信号処理範囲を指定し、各信号処理範囲内でパターンの直線近似を行い、得られた各傾き角を平均化する方法でもよい。さらに、基板１０Ａを回転させる前の画像（例えば図６(ａ)）に加えて、基板１０Ａを１８０度回転させた後の検査用の画像（例えば図７(ａ)）を用いてもよい。また、回転後の画像（例えば図７(ａ)）のみを用いてもよい。
【００３２】
ステップＳ５の傾き検出が終了すると、次のステップＳ６に進み、視野内に位置決めされている測定点（重ね合わせマーク１０Ｂ）が最後か否かを判断する。そして、まだ測定を行っていない測定点がある場合（ステップＳ６がＮｏ）、ステップＳ３の処理に戻って次の測定点を視野内に位置決めし、ステップＳ４の重ね合わせ測定とステップＳ５の傾き検出とを行う。
【００３３】
基板１０Ａ上の各測定点におけるステップＳ４,Ｓ５の処理を繰り返し、最後の測定点におけるステップＳ４,Ｓ５の処理が終了すると（ステップＳ６がＹｅｓ）、ステップＳ７の処理に進む。この時点で、記憶部１９には、ステージ１１の上面に載置された基板１０Ａの各測定点におけるステップＳ４,Ｓ５の処理結果（位置ずれ量Ｌ,傾き角θ）が記憶されたことになる。
【００３４】
次のステップＳ７では、ステージ１１上の基板１０Ａが最後か否かを判断する。そして、まだ測定を行っていない基板がある場合（ステップＳ７がＮｏ）、ステップＳ１の処理に戻って基板１０Ａを搬送し、測定が終わった基板１０Ａをカセットに戻して次の基板１０Ａをステージ１１の上面に載置する。
次の基板１０Ａでも各測定点におけるステップＳ４,Ｓ５の処理を繰り返し、さらに基板１０Ａを交換しながら同様の処理を繰り返して、最後の基板１０ＡにおけるステップＳ４,Ｓ５の処理が終了すると（ステップＳ７がＹｅｓ）、ステップＳ８の処理に進む。この時点で、記憶部１９には、ロット内の各基板１０Ａの各測定点におけるステップＳ４,Ｓ５の処理結果（位置ずれ量Ｌ,傾き角θ）が記憶されたことになる。
【００３５】
上記したように、各々の位置ずれ量Ｌは、カメラ１７が傾いていないとき（図４,図５）、または、カメラ１７は傾いているが測定枠３１〜３８はオフセット０のとき（図６,図７）に得たのであれば、測定値への影響は無視できると考えられる。しかし、カメラ１７が傾いた状態で且つ測定枠３１〜３８がオフセット０でないとき（図８,図９）に得たのであれば、傾き角θとオフセット量Ｒｓとに起因する誤差成分（ΔＣ）を含むと考えられる。
【００３６】
本実施形態では、この誤差成分（ΔＣ）を補正するために、ロット内の各基板１０Ａの各測定点においてステップＳ４,Ｓ５の処理を繰り返し、位置ずれ量Ｌと傾き角θとを繰り返し測定した。その間、基板１０Ａに対するカメラ１７の傾きは変化しないと考えられ、測定した各々の傾き角θも一定の値を示すと考えられる。しかし、各々の測定点における重ね合わせマーク１０Ｂの形状寸法には多少のバラツキがあり、このバラツキに依存して各々の測定角θも異なる値を示すことになる。
【００３７】
記憶部１９に記憶されている各々の位置ずれ量Ｌの誤差成分（ΔＣ）を補正する際に、測定した各々の測定角θをそのまま用いても構わないが、より高精度に誤差成分（ΔＣ）を補正するため、次のステップＳ８の処理を行うことが好ましい。
ステップＳ８では、記憶部１９に記憶されている多数の傾き角θの平均値（以下「傾き角θAVE」）を求め、これをカメラ１７の傾き角とし、誤差成分（ΔＣ）の補正用とする。重ね合わせマーク１０Ｂの形状寸法のバラツキの影響を小さくするためには、より多くの傾き角θ（例えばロットが共通の全ての傾き角θ）を用いて平均化することが好ましい。複数の傾き角θを平均化するときには、１つの基板１０Ａの複数の測定点で得た傾き角θを用いてもよく、複数の基板１０Ａの測定点で得た傾き角θを用いてもよい。
【００３８】
そして、次のステップＳ９に進み、ステップＳ８で求めた傾き角θAVEに応じて、記憶部１９に記憶されている各々の位置ずれ量Ｌの誤差成分（ΔＣ）を補正する。補正用データは、ステップＳ８で求めた傾き角θAVEと、測定枠３１〜３８のオフセット量Ｒｓとから、次の式にしたがって計算すればよい。
補正用データ ＝ Ｒｓ・tan(θAVE)
さらに、各々の位置ずれ量Ｌの補正は、上記の補正用データを各々の位置ずれ量Ｌから減算（または加算）することにより行えばよい。このようにして補正処理が終了すると、画像処理部１８では、傾き補正後の位置ずれ量Ｌから結果ファイルを作成して図３の処理を終了する。また、結果ファイル（傾き補正後の位置ずれ量Ｌ）を参照して、基板１０Ａの２層間の重ね合わせ状態の良否を判定し、基板１０Ａの重ね合わせ検査を終了する。
【００３９】
このように、本実施形態の検査装置１０では、基板１０Ａに対してカメラ１７が傾いていることも想定し、基板１０Ａの重ね合わせ検査の際に、カメラ１７を用いて基板１０Ａのマーク（例えば重ね合わせマーク１０Ｂ）の画像を取り込み、この画像からカメラ１７の傾き（例えば傾き角θAVE）を求める。
したがって、基板１０Ａの重ね合わせ検査の際に、カメラ１７の傾きによる検査精度の低下の様子を把握することができる。つまり、マークの画像から求めたカメラ１７の傾きが０の場合（図４,図５）、測定枠３１〜３８のオフセット量Ｒｓに拘わらず、検査精度は低下しないと判断できる。また、カメラ１７の傾きが所定値（≠０）の場合には、測定枠３１〜３８がオフセット０であれば（図６,図７）、検査精度は低下しないと判断できる。また、カメラ１７の傾きが所定値（≠０）の場合に、測定枠３１〜３８が非測定方向にオフセットしていれば（図８,図９）、検査精度は低下すると判断できる。
【００４０】
また、本実施形態の検査装置１０では、カメラ１７の傾きを求める際に、基板１０Ａ上の検査用マーク（例えば重ね合わせマーク１０Ｂ）の画像、すなわち検査用の画像を用いる。このため、傾き検出用の画像を検査用の画像とは別に取り込む必要がなく、基板１０Ａの検査と併せて効率よくカメラ１７の傾きを求めることができる。したがって、カメラ１７の傾き検出によってスループットが低下することはない。
【００４１】
さらに、本実施形態の検査装置１０では、基板１０Ａ上のマークの画像（例えば検査用の画像）における直線部２１〜２８の傾きに基づいて、カメラ１７の傾きを求めるようにした。直線部２１〜２８の傾き角θはカメラ１７の傾き角と等しいため、簡単な画像処理（例えばパターンの直線近似など）によって直線部２１〜２８の傾き角θを求めるだけで、カメラ１７の傾き角を求めることができる。
【００４２】
また、本実施形態の検査装置１０では、複数のマーク画像（例えば検査用の画像）から求めた直線部２１〜２８の傾きの平均値（例えばロット平均）に基づいて、カメラ１７の傾きを求めるようにした。このため、各々のマーク（例えば重ね合わせマーク１０Ｂ）の形状寸法にバラツキがあっても、その影響を受けずに精度よくカメラ１７の傾きを求めることができる。
【００４３】
さらに、本実施形態の検査装置１０では、基板１０Ａを検査する際に、各測定点で位置ずれ量Ｌ（図２）を求め、この位置ずれ量Ｌをカメラ１７の傾き（例えば傾き角θAVE）に応じて補正するようにした。したがって、基板１０Ａに対してカメラ１７が傾いた状態であっても、その傾きに起因して位置ずれ量Ｌに含まれる誤差成分（ΔＣ）を除去することができ、良好な検査精度を維持することができる。
【００４４】
（第１実施形態の変形例）
なお、上記した第１実施形態では、重ね合わせ検査の対象となる全ての基板１０Ａの各測定点（重ね合わせマーク１０Ｂ）でステップＳ５の傾き検出を行ったが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ５の傾き検出は、１つ以上の基板１０Ａの１つ以上の測定点で必要に応じて行えばよい。
【００４５】
また、上記した第１実施形態では、カメラ１７の傾きに応じて位置ずれ量Ｌを補正する例で説明したが、本発明はこれに限定されない。位置ずれ量Ｌを補正せずに、カメラ１７の配置を調整してもよい。この例については第２実施形態で説明する。
さらに、上記した第１実施形態では、カメラ１７の傾き検出の際に図３のステップＳ５の処理（例えばパターンの直線近似など）を行ったが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ５の処理に代えて、第２実施形態（図１０のステップＳ１０〜Ｓ１３）と同様の処理を行ってもよい。
【００４６】
（第２実施形態）
ここでは、カメラ１７の配置を調整する例について説明する。
また、カメラ１７の傾き検出の他の例についても併せて説明する。
第２実施形態におけるカメラ１７の配置の調整処理は、上記した図３のステップＳ１〜Ｓ３と同様、基板１０Ａをステージ１１に搬送してグローバルアライメントを行い、基板１０Ａの測定点（重ね合わせマーク１０Ｂ）を視野内に位置決めした状態で、カメラ１７を用いて重ね合わせマーク１０Ｂの画像を取り込んだ後、図１０に示すフローチャートの手順にしたがって行われる。
【００４７】
図１０のステップＳ１０では、重ね合わせマーク１０Ｂの画像（図１１(ａ)）の直線部２１〜２８に対して、図１１(ｂ)に示すｕ軸用の測定枠４１〜４４を設定し、２つの検査用マーク（内マーク,外マーク）の各位置Ｃ1,Ｃ2を検出して、位置ずれ量Ｌ0を算出する。図１１(ｂ)の測定枠４１〜４４は、既知のオフセットＲｓ（例えば基板１０Ａに投影したときの大きさが１５μｍ程度）を有する。
【００４８】
また、外マーク用の測定枠４３,４４を基準とすると、内マーク用の測定枠４１,４２のオフセット方向は、図中上方向となる。そして、内マークの位置Ｃ1のシフト方向は、図中左方向となる（図１１(ｃ)）。この方向は外マークの位置Ｃ2から離れる方向であるため、図１１(ｂ)の測定枠４１〜４４を用いて求めた位置ずれ量Ｌ0は、オフセット０での位置ずれ量Ｌ0に、内マークの位置Ｃ1のシフト量ΔＣを加算した大きさとなる。
【００４９】
次に（ステップＳ１１）、図１１(ｂ)の測定枠４１〜４４のオフセット方向を反転させ、図１１(ｄ)に示す反転後の測定枠４１〜４４を用いて、２つの検査用マーク（内マーク,外マーク）の各位置Ｃ1,Ｃ2を検出し、位置ずれ量Ｌ0を算出する。図１１(ｄ)の測定枠４１〜４４は、図１１(ｂ)の測定枠４１〜４４と同じオフセットＲｓ（例えば１５μｍ程度）を有する。
【００５０】
この場合にも、外マーク用の測定枠４３,４４を基準とすると、内マーク用の測定枠４１,４２のオフセット方向は、図中下方向となる。そして、内マークの位置Ｃ1のシフト方向は、図中右方向となる（図１１(ｅ)）。この方向は外マークの位置Ｃ2に近づく方向であるため、図１１(ｄ)の測定枠４１〜４４を用いて求めた位置ずれ量Ｌ0は、オフセット０での位置ずれ量Ｌ0から、内マークの位置Ｃ1のシフト量ΔＣを減算した大きさとなる。
【００５１】
次に（ステップＳ１２）、測定枠４１〜４４のオフセット方向を反転させる前後の各々で測定した位置ずれ量Ｌ0（図１１(ｂ),(ｄ)）の差を求める。測定枠４１〜４４のオフセット方向を反転させる前後でオフセットＲｓは同じであり、内マークの位置Ｃ1のシフト量ΔＣも同じであるため、２つの位置ずれ量Ｌ0の差は ２・ΔＣ となる。
次に（ステップＳ１３）、上記のステップＳ１２で求めた２つの位置ずれ量Ｌ0の差（２・ΔＣ）と、既知のオフセットＲｓとに基づいて、上記の関係式 ΔＣ＝Ｒｓ・tanθ から、直線部２１〜２８の傾き角θを求める。上記と同様、この傾き角θが、カメラの傾き角に相当する。
【００５２】
このような第２実施形態の傾き検出（ステップＳ１０〜Ｓ１３）は、上記した第１実施形態の傾き検出（図３のステップＳ５）と比較して感度が高い。感度をより高くするため、測定枠４１〜４４のオフセットＲｓは出来るだけ大きく設定し、２つの位置ずれ量Ｌ0の差（２・ΔＣ）が大きくなるようにすることが好ましい。
第２実施形態では、傾き検出（ステップＳ１０〜Ｓ１３）が終了すると、次のステップＳ１４に進み、傾き角θが許容範囲内であるか否かを判断する。そして、傾き角θが許容範囲より大きい場合（ステップＳ１４がＮｏ）には、ステップＳ１５の処理に進む。
【００５３】
ステップＳ１５では、カメラ１７の回転調整を行う。つまり、カメラ１７の光軸（結像系(１４〜１６)の光軸）を中心として、カメラ１７を所定量（例えば傾き角θ）だけ回転させる。その後、ステップＳ１０の処理に戻り、再びカメラ１７の傾き検出（ステップＳ１０〜Ｓ１３）を行う。
このようにして、カメラ１７の傾き検出（ステップＳ１０〜Ｓ１３）と、カメラ１７の回転調整（ステップＳ１５）とを交互に繰り返し、傾き角θが許容範囲内に収束した時点で（ステップＳ１４がＹｅｓ）、カメラ１７の配置の調整処理を終了する。
【００５４】
第２実施形態では、カメラ１７の配置を調整するため、基板１０Ａに対してカメラ１７が傾いていない状態に保つことができる。また、基板１０Ａの重ね合わせ検査の際には、図４,図５のような検査用の画像を取り込むことができる。したがって、第１実施形態のような傾き補正（図３のステップＳ９）を行わなくても、良好な検査精度を維持することができる。この場合の重ね合わせ検査は、図３のステップＳ５,Ｓ８,Ｓ９を省略した手順で行えばよい。
【００５５】
（第２実施形態の変形例）
なお、上記した第２実施形態では、測定枠４１〜４４のオフセット方向を反転させる前後の各々で位置ずれ量Ｌ0（図１１(ｂ),(ｄ)）を求めたが、本発明はこれに限定されない。オフセット０での位置ずれ量Ｌ0が既知のテスト基板などを用いる場合には、図１１(ｂ)の位置ずれ量Ｌ0と図１１(ｄ)の位置ずれ量Ｌ0との何れか一方を求めた後、オフセット０での既知の位置ずれ量Ｌ0との差（ΔＣ）を求め、この差（ΔＣ）と、既知のオフセットＲｓとに基づいて、直線部２１〜２８の傾き角θ（カメラの傾き角）を求めればよい。
【００５６】
また、上記した第２実施形態では、位置ずれ量Ｌ0の差（２・ΔＣまたはΔＣ）などから直線部２１〜２８の傾き角θ（カメラの傾き角）を求め、これを指標としてカメラ１７の配置の調整を行ったが、本発明はこれに限定されない。傾き角θを求めずに、傾き角θと等価な位置ずれ量Ｌ0の差（２・ΔＣまたはΔＣ）を指標として、カメラ１７の配置を調整しても構わない。
【００５７】
さらに、上記した第２実施形態では、カメラ１７の傾き検出の際に図１０のステップＳ１０〜Ｓ１３の処理を行ったが、本発明はこれに限定されない。ステップＳ１０〜Ｓ１３の処理に代えて、図３のステップＳ５と同様の処理（例えばパターンの直線近似など）を行ってもよい。
（その他の変形例）
なお、上記した実施形態では、基板１０Ａ上の検査用マーク（例えば重ね合わせマーク１０Ｂ）の画像を用いてカメラ１７の傾き検出を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば図１２に示す通り、検査用マーク（１０Ｂ）の近傍に補助マーク１０Ｃを配置し、この補助マーク１０Ｃの画像を用いて傾き検出を行ってもよい。補助マーク１０Ｃは１つ以上の直線部を有することが好ましい。この場合の傾き検出には、図３のステップＳ５と同様の方法（例えばパターンの直線近似など）を用いることができる。
【００５８】
補助マーク１０Ｃの画像は、検査用マーク（１０Ｂ）の画像と同時に取り込めるため、補助マーク１０Ｃを用いた場合にも、傾き検出によるスループットの低下を回避できる。さらに、補助マーク１０Ｃの直線部を比較的長く延在させることで、検査用マークの直線部が短い場合（例えば後述の図１３など）でも、カメラ１７の傾き検出を良好に行うことができる。補助マーク１０Ｃの方向は、検査用マークの直線部に対して平行または垂直にすることが好ましいが、既知の方向であれば任意の角度に設定してもよい。
【００５９】
さらに、検査用マーク（１０Ｂ）や補助マーク１０Ｃに限らず、傾き検出専用のマークを基板１０Ａに形成し、これを用いてカメラ１７の傾き検出を行っても構わない。
また、上記した実施形態では、検査用マークが図２,図１２に示すＢＯＸマークである例を説明したが、本発明はこれに限定されない。検査用マークが例えば十字形状を成す場合や、図１３(ａ)に示すような繰り返しパターン５１〜５４を含む場合などにも、本発明を適用できる。特に、図１３(ａ)のような検査用マークの場合は、その画像（図１３(ｂ)）の信号処理範囲を指定する際、測定枠６１,６２が常に大きなオフセットＲｓを有するため、カメラ１７の傾きの影響を受けやすく、本発明を適用することが有効である。ちなみに、図２,図１２に示すＢＯＸマークの画像における測定枠のオフセットＲｓは、測定枠を手動で設定するときに発生しやすく、測定枠を自動で設定する場合には数画素程度となる。
【００６０】
さらに、上記した実施形態では、基板１０Ａの２層間の重ね合わせ検査を例に説明したが、基板１０Ａの３層間の重ね合わせ検査を行う場合にも本発明を適用できる。この場合の検査用マークは、例えば図１４(ａ)に示す通り、図２の内マーク,外マークに第３の層のマーク１０Ｄ（太線部分）を加えたものとなる。第３の層のマーク１０Ｄは、例えば位相シフトフォーカス用のマークであり、プロセス上の理由で偏って且つ外マークと重なった状態で形成される。このため、その画像（図１４(ｂ)）の信号処理範囲を指定する際には、測定枠６５〜６７が常に大きなオフセットＲｓを持つことになって、カメラ１７の傾きの影響を受けやすく、本発明を適用することが有効である。
【００６１】
また、上記した実施形態では、カメラ１７の傾きに応じて位置ずれ量Ｌを補正する例や、カメラ１７の配置を調整する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。カメラ１７の傾きは、例えば記憶部１９に当該装置のパラメータとして記憶させてもよい。この場合、カメラ１７の傾きに関わる情報を必要に応じて記憶部から読み出し、当該装置のパラメータとして以降の測定などに使用することができる。
【００６２】
さらに、上記した実施形態では、基板１０Ａの重ね合わせ検査を行う装置を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。その他、基板１０Ａのマークの位置検出を行う装置（例えば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）や、基板１０Ａの１つの層に形成された複数のマークの位置ずれ検出を行う装置などにも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】検査装置１０の概略構成を示す図である。
【図２】重ね合わせマーク１０Ｂを説明する図である。
【図３】第１実施形態における基板１０Ａの重ね合わせ検査の手順を示すフローチャートである。
【図４】カメラ１７が傾いていないときの位置ずれ量Ｌ0の算出を説明する図である。
【図５】カメラ１７が傾いていないときの位置ずれ量Ｌ180の算出を説明する図である。
【図６】カメラ１７が傾いたときの位置ずれ量Ｌ0の算出（オフセット０）を説明する図である。
【図７】カメラ１７が傾いたときの位置ずれ量Ｌ180の算出（オフセット０）を説明する図である。
【図８】カメラ１７が傾いたときの位置ずれ量Ｌ0の算出（オフセットＲｓ）を説明する図である。
【図９】カメラ１７が傾いたときの位置ずれ量Ｌ180の算出（オフセットＲｓ）を説明する図である。
【図１０】第２実施形態におけるカメラ１７の配置の調整手順を示すフローチャートである。
【図１１】カメラ１７の傾き検出の際の測定枠４１〜４４を説明する図である。
【図１２】補助マーク１０Ｃを説明する図である。
【図１３】検査用マークの変形例を説明する図である。
【図１４】検査用マークの変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０検査装置 ; １０Ａ基板 ; １０Ｂ重ね合わせマーク ; １０Ｃ補助マーク ;
１２〜１５照明系 ; １４〜１６結像系 ; １７カメラ ; １８画像処理部 ; １９記憶部 ;
２１〜２８直線部 ; ３１〜３８測定枠
【図１】
2007183210.tif 000003
【図２】
2007183210.tif 000004
【図３】
2007183210.tif 000005
【図４】
2007183210.tif 000006
【図５】
2007183210.tif 000007
【図６】
2007183210.tif 000008
【図７】
2007183210.tif 000009
【図８】
2007183210.tif 000010
【図９】
2007183210.tif 000011
【図１０】
2007183210.tif 000012
【図１１】
2007183210.tif 000013
【図１２】
2007183210.tif 000014
【図１３】
2007183210.tif 000015
【図１４】
2007183210.tif 000016