(57)【要約】      （修正有）【課題】基板におけるチップ面積の確保を容易に行うことができ、基板の保持方法による影響を受けることなく、また、高価な計測機器を用いることなく、高精度かつ簡便に、基板の歪みを測定することができる基板の歪み測定装置を提供する。【解決手段】基板２０を保持する保持面に、前記基板２０に設けられた位置ズレ測定用のマーク４０の比較対象となる基準マーク５０を有する基板保持部３１と、前記基板２０を透過する光を照射する光源部３２と、前記光源部３２により前記光が前記基板２０に照射されることで得られる前記位置ズレ測定用のマーク４０と前記基準マーク５０との重なりを観察する観察部３３と、前記観察部３３により観察された前記重なりから、前記基準マーク５０に対する前記位置ズレ測定用のマーク４０のズレ量を算出する算出部３６と、前記算出部３６により算出された前記ズレ量から、前記基板の歪みを測定する測定部３７とを備える測定装置。【選択図】図２
2013115384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する保持面を有し、前記保持面に、前記基板に設けられた位置ズレ測定用のマークの比較対象となる基準マークを有する基板保持部と、
前記基板保持部により保持された前記基板に対して、前記基板を透過する光を照射する光源部と、
前記光源部により前記光が前記基板に照射されることで得られる前記位置ズレ測定用のマークと前記基準マークとの重なりを観察する観察部と、
前記観察部により観察された前記重なりから、前記基準マークに対する前記位置ズレ測定用のマークのズレ量を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記ズレ量から、前記基板の歪みを測定する測定部と、を備える、
基板の歪み測定装置。
【請求項２】
前記基板は、固体撮像素子が形成されたセンサ基板と他の基板とが貼り合わされたものであり、
前記位置ズレ測定用のマークは、前記センサ基板の前記他の基板と対向する側の面に設けられ、
前記基板保持部は、前記他の基板側が前記保持面に対向するように、前記基板を保持する、
請求項１に記載の基板の歪み測定装置。
【請求項３】
前記位置ズレ測定用のマークおよび前記基準マークは、いずれも格子点状に配列され、
前記位置ズレ測定用のマークは、前記基準マークを複数含む大きさを有する、
請求項１に記載の基板の歪み測定装置。
【請求項４】
位置ズレ測定用のマークを有する基板を、前記位置ズレ測定用のマークの比較対象となる基準マークを有する保持面に保持する工程と、
前記保持する工程により前記保持面に保持された前記基板に、前記基板を透過する光を照射することで観察される前記位置ズレ測定用のマークと前記基準マークとの重なりから、前記基準マークに対する前記位置ズレ測定用のマークのズレ量を算出する工程と、
前記算出する工程により算出された前記ズレ量から、前記基板の歪みを測定する工程と、を備える、
基板の歪み測定方法。
【請求項５】
位置ズレ測定用のマークを有する基板を、前記位置ズレ測定用のマークの比較対象となる基準マークを有する保持面に保持する工程と、
前記保持する工程により前記保持面に保持された前記基板に、前記基板を透過する光を照射することで観察される前記位置ズレ測定用のマークと前記基準マークとの重なりから、前記基準マークに対する前記位置ズレ測定用のマークのズレ量を算出する工程と、
前記算出する工程により算出された前記ズレ量から、前記基板の歪みを測定する工程と、
前記測定する工程で測定により測定した前記基板の歪みが、前記測定する工程以降、所定の工程までにどのように変化するかを予測する工程と、
前記予測する工程により予測された前記基板の変化を用いて、前記基板の位置合わせの補正を行う工程と、を備える、
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、例えば固体撮像装置等を構成する基板の歪み測定装置、基板の歪み測定方法、および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体撮像装置は、シリコン等により構成される半導体基板を有し、その半導体基板において、複数の画素が例えば行列状に配置される画素領域を有する。この画素領域に配置される各画素は、光電変換機能を有する受光素子としてのフォトダイオードを有する。また、固体撮像装置においては、半導体基板の一方の板面側に、例えば複数の配線が層間に絶縁膜を介して積層された配線層が設けられる。
【０００３】
近年、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の固体撮像装置として、いわゆる裏面照射型の固体撮像装置の開発および生産が進められている。裏面照射型の固体撮像装置は、半導体基板に対して配線層が設けられる側と反対側を受光面側とする。このため、裏面照射型の固体撮像装置においては、半導体基板に対して、配線層が設けられる側と反対側に、カラーフィルタおよびマイクロレンズ（オンチップレンズ）が形成される。
【０００４】
したがって、裏面照射型の場合、マイクロレンズ側から入射する光は、カラーフィルタを透過した後、配線層を通過することなく、画素のフォトダイオードにより受光される。このため、裏面照射型の構造によれば、マイクロレンズ側から入射する光は、配線層によって遮られることなく、画素のフォトダイオードにより受光されるので、フォトダイオードの実質的な受光面積を広く確保することができ、感度を向上させることができる。
【０００５】
このような裏面照射型の固体撮像装置には、その製造過程で、固体撮像素子（イメージ・センサ）が形成された基板（以下「センサ基板」という。）と他の基板とを貼り合わせる工程と、裏面側からの入射光を得るために、センサ基板を、貼り合わされた他の基板側とは反対側から薄くする薄膜化の工程とが行われるものがある。センサ基板と貼り合わされる他の基板は、例えば、センサ基板の平坦性や機械強度を保つための基板であったり、センサ基板に形成される固体撮像素子を制御する論理回路が形成された基板であったりする。
【０００６】
センサ基板と他の基板とは、接着剤を用いた手法やプラズマを用いた手法等によって貼り合わされ、これらの基板を貼り合わせる工程においては、基板に対する加熱や加圧が行われる。また、基板を薄くする薄膜化の工程では、研磨やエッチング等によってセンサ基板が薄膜化される。このようにセンサ基板と他の基板との貼り合わせ、およびセンサ基板の薄膜化が行われる製造過程によれば、基板に対する加熱や加圧、あるいはセンサ基板の薄膜化に際して生じる残留応力等により、センサ基板が歪む（変形する）という問題がある。
【０００７】
このようなセンサ基板の歪み（変形）の問題を解決するための手法として、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されているものがある。特許文献１には、互いに貼り合わされる基板の結晶方位に基づいて、基板間における内部応力を調整する手法が開示されている。特許文献２には、基板同士を貼り合わせる工程における熱と圧力を制御する手法が開示されている。
【０００８】
基板同士の貼り合わせの工程および基板の薄膜化の工程が行われる製造過程によって生じる基板の歪みについては、これらの工程の後に行われるカラーフィルタやマイクロレンズ等を形成する工程に際し、どのような歪みが生じているかが重要となる。この点、特許文献１および特許文献２には、基板にどのような歪みが生じているかを測定することについては言及されていない。基板の歪みの測定が行われない場合、カラーフィルタやマイクロレンズ等を形成する工程での位置合わせの段階となって初めて、基板がどれだけ歪んでいるかが判明することになる。
【０００９】
そこで、特許文献３に、互いに貼り合わされた状態の基板の歪みを計測する手法が開示されている。特許文献３には、互いに貼り合わされるセンサ基板と参照基板との両基板に一定の周期を有する周期パターンを形成し、両基板が貼り合わされることによる周期パターンの重なりによって生じるモアレ縞の形状から、基板の歪みを計測する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−２３４７２５号公報
【特許文献２】特開２００９−２００２７９号公報
【特許文献３】特開２００９−２９４００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献３の手法は、周期パターンの重なりによって生じるモアレ縞を利用するものである。このため、特許文献３の手法に用いられる周期パターンは、基板において、モアレ縞を形成することができる程度の領域に形成される必要がある。したがって、特許文献３の手法によれば、周期パターンを形成する領域により、基板におけるチップ面積が圧迫されるという問題がある。
【００１２】
また、参照基板に対してセンサ基板をどのように保持するかという基板保持方法や、途中工程等によっても、基板で生じる歪みが変化する。この点、特許文献３の手法では、このような基板保持方法や途中工程が基板の歪みに影響を与えることについては考慮されていない。
【００１３】
特許文献３の手法の他にも、例えば、レーザ干渉計等の精密な計測機器、あるいは、基板が搭載される高精度なステージや、このステージに保持された基板を透過する赤外線等を照射する光学系等を備える計測機器を用いることで、基板の歪みを計測することは可能である。しかしながら、このような計測機器は、高価であるうえに、操作に熟練を要すること等から、導入が困難である。
【００１４】
本技術の目的は、基板におけるチップ面積の確保を容易に行うことができ、基板の保持方法による影響を受けることなく、また、高価な計測機器を用いることなく、高精度かつ簡便に、基板の歪みを測定することができる基板の歪み測定装置、基板の歪み測定方法、および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本技術に係る基板の歪み測定装置は、基板を保持する保持面を有し、前記保持面に、前記基板に設けられた位置ズレ測定用のマークの比較対象となる基準マークを有する基板保持部と、前記基板保持部により保持された前記基板に対して、前記基板を透過する光を照射する光源部と、前記光源部により前記光が前記基板に照射されることで得られる前記位置ズレ測定用のマークと前記基準マークとの重なりを観察する観察部と、前記観察部により観察された前記重なりから、前記基準マークに対する前記位置ズレ測定用のマークのズレ量を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記ズレ量から、前記基板の歪みを測定する測定部と、を備えるものである。
【００１６】
また、本技術に係る基板の歪み測定装置においては、好ましくは、前記基板は、固体撮像素子が形成されたセンサ基板と他の基板とが貼り合わされたものであり、前記位置ズレ測定用のマークは、前記センサ基板の前記他の基板と対向する側の面に設けられ、前記基板保持部は、前記他の基板側が前記保持面に対向するように、前記基板を保持する。
【００１７】
また、本技術に係る基板の歪み測定装置においては、好ましくは、前記位置ズレ測定用のマークおよび前記基準マークは、いずれも格子点状に配列され、前記位置ズレ測定用のマークは、前記基準マークを複数含む大きさを有する。
【００１８】
本技術に係る基板の歪み測定方法は、位置ズレ測定用のマークを有する基板を、前記位置ズレ測定用のマークの比較対象となる基準マークを有する保持面に保持する工程と、前記保持する工程により前記保持面に保持された前記基板に、前記基板を透過する光を照射することで観察される前記位置ズレ測定用のマークと前記基準マークとの重なりから、前記基準マークに対する前記位置ズレ測定用のマークのズレ量を算出する工程と、前記算出する工程により算出された前記ズレ量から、前記基板の歪みを測定する工程と、を備えるものである。
【００１９】
本技術に係る半導体装置の製造方法は、位置ズレ測定用のマークを有する基板を、前記位置ズレ測定用のマークの比較対象となる基準マークを有する保持面に保持する工程と、前記保持する工程により前記保持面に保持された前記基板に、前記基板を透過する光を照射することで観察される前記位置ズレ測定用のマークと前記基準マークとの重なりから、前記基準マークに対する前記位置ズレ測定用のマークのズレ量を算出する工程と、前記算出する工程により算出された前記ズレ量から、前記基板の歪みを測定する工程と、前記測定する工程で測定により測定した前記基板の歪みが、前記測定する工程以降、所定の工程までにどのように変化するかを予測する工程と、前記予測する工程により予測された前記基板の変化を用いて、前記基板の位置合わせの補正を行う工程と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本技術によれば、基板におけるチップ面積の確保を容易に行うことができ、また、高価な計測機器を用いることなく、高精度かつ簡便に、基板の歪みを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本技術の一実施形態に係る固体撮像装置の構成を示す断面図。
【図２】本技術の一実施形態に係る基板の歪み測定装置の構成を示す模式図。
【図３】本技術の一実施形態に係る基板保持部の構成を示す図。
【図４】本技術の一実施形態に係る位置ズレ測定用のマークについての説明図。
【図５】本技術の一実施形態に係る基準マークについての説明図。
【図６】本技術の一実施形態に係る位置ズレ測定用のマークおよび基準マークの一例を示す図。
【図７】本技術の一実施形態に係る基板の歪み測定装置の構成の変形例を示す模式図。
【図８】本技術の実施例に係る位置ズレ測定用のマークの配置の一例を示す図。
【図９】本技術の実施例に係る測定結果等の表を示す図。
【図１０】本技術の実施例に係る測定結果等を模式的に示す図。
【図１１】本技術の実施例に係る測定結果等の表を示す図。
【図１２】本技術の実施例に係る測定結果等を模式的に示す図。
【図１３】本技術の一実施形態に係る位置ズレ測定用のマークの他の例を示す図。
【図１４】本技術の一実施形態に係る基準マークの他の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［本技術の概要］
本技術は、基板を保持する基板保持部の保持面に基準マークを設け、この基準マークと、歪みの測定対象となる基板に設けられた位置ズレ測定用のマークとの相対的な位置関係から、基板の歪みを測定するものである。基準マークと位置ズレ測定用のマークとの相対的な位置関係は、基板を透過する光を基板に対して照射することで観察される、基準マークと位置ズレ測定用のマークとの重なりの状態から得られる。このような構成を採用することにより、本技術は、高価な計測機器を用いることなく、高精度かつ簡便に、基板の歪みを測定しようとするものである。以下、本技術の実施の形態を説明する。
【００２３】
［基板の構成］
まず、本実施形態において、歪みの測定対象となる基板（以下「被測定基板」という。）について説明する。図１に示すように、本実施形態では、被測定基板２０は、半導体装置の一例であるＣＭＯＳ型の固体撮像装置１を構成する。本実施形態に係る被測定基板２０は、固体撮像素子（イメージ・センサ）が形成された第１の基板としてのセンサ基板２１と、第２の基板としての支持基板２２とを備える。
【００２４】
センサ基板２１および支持基板２２は、互いに略同じ大きさの略円形状の基板であり、互いに貼り合わされた状態で、被測定基板２０を構成する。このように、本実施形態に係る被測定基板２０は、センサ基板２１と他の基板としての支持基板２２とが貼り合わされたものである。本実施形態では、センサ基板２１および支持基板２２は、シリコン基板（シリコンウェハ）である。
【００２５】
被測定基板２０によって構成される固体撮像装置１の構成について説明する。図１に示すように、固体撮像装置１は、半導体基板２を有する。固体撮像装置１は、半導体基板２の平面視において、画素領域３と、画素領域３の周囲に設けられる周辺回路領域（図示略）とを有する。画素領域３は、半導体基板２に設けられる撮像領域であり、所定の配列で設けられる複数の画素５を有する。
【００２６】
本実施形態では、複数の画素５の配列として、複数の画素５が画素領域３において平面的に行列状に配置される一般的な正方格子配列が採用される。したがって、複数の画素５は、例えば矩形状の画素領域３に沿って、縦方向（垂直方向）・横方向（水平方向）に２次元行列状に配置される。
【００２７】
画素５は、光電変換機能を有する受光部としてのフォトダイオード６と、複数のＭＯＳトランジスタ７とを有する。フォトダイオード６は、受光面を有し、その受光面に入射した光の強度（光量）に応じた信号電荷を生成する。
【００２８】
本実施形態では、フォトダイオード６は、第１導電型としてのｎ型半導体領域８と、半導体基板２の表面および裏面の両面に臨むように形成される第２導電型としてのｐ型半導体領域９とを有し、ｐｎ接合型のフォトダイオードとして構成される。ｐ型半導体領域９は、暗電流抑制のための正孔電荷蓄積領域を兼ねる。
【００２９】
ＭＯＳトランジスタ７は、図示せぬソース・ドレイン領域と、ゲート電極１０とを有する。ＭＯＳトランジスタ７のソース・ドレイン領域は、半導体基板２の一方の板面側である表面２ａ側に形成されたｐ型半導体ウェル領域１１においてｎ型の領域として形成される。ゲート電極１０は、ＭＯＳトランジスタ７のソース・ドレイン領域の両領域間における半導体基板２の表面２ａ上にゲート絶縁膜を介して形成される。なお、画素５は、複数のＭＯＳトランジスタ７として、例えばフォトダイオード６により生成された信号電荷の増幅、転送、選択、およびリセットをそれぞれ受け持つトランジスタを有する。
【００３０】
このようにフォトダイオード６およびＭＯＳトランジスタ７からなる各画素５は、素子分離領域１２により隣接する画素５と分離される。素子分離領域１２は、ｐ型半導体領域として形成され、接地される。
【００３１】
また、固体撮像装置１において、上記のとおり画素領域３の周囲に設けられる周辺回路領域には、固体撮像装置１を動作させるための種々の回路が配置される。周辺回路領域に配置される回路には、垂直方向および水平方向の各方向で画素を選択するための垂直走査回路および水平走査回路、各画素５からの出力信号の処理を行う信号処理回路、信号処理回路から順次供給される信号に対して所定の信号処理を行って出力する出力回路、これらの回路の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成し、各回路を制御する制御回路等が含まれる。
【００３２】
裏面照射型の固体撮像装置１においては、半導体基板２の表面２ａ上に、絶縁膜等を介して配線層１３が設けられる。配線層１３は、層間絶縁膜１４を介して積層される複数の配線１５を有する。層間絶縁膜１４は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）により形成されるシリコン酸化膜により構成される。複数の配線１５は、例えば異なる金属により形成され、層間に形成されるプラグ等を介して互いに接続される。
【００３３】
一方、半導体基板２の他方の板面である裏面２ｂ上には、カラーフィルタ層１７が設けられる。なお、半導体基板２とカラーフィルタ層１７との間には、例えばシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）等の無機膜として形成される反射防止膜や、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の無機膜として形成される保護用のパシベーション膜（平坦化膜）等が設けられる。
【００３４】
カラーフィルタ層１７は、各画素５に対応して設けられるカラーフィルタ１８に区分される。つまり、カラーフィルタ層１７は、各画素５を構成するフォトダイオード６毎に複数のカラーフィルタ１８に区分される。本実施形態の固体撮像装置１では、各カラーフィルタ１８は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）のいずれかの色のフィルタ部分であり、各色の成分の光を透過させる。各色のカラーフィルタ１８は、いわゆるオンチップカラーフィルタであり、複数の画素５の配列に従って形成される。
【００３５】
カラーフィルタ層１７上には、複数のマイクロレンズ１９が設けられる。マイクロレンズ１９は、いわゆるオンチップマイクロレンズであり、画素５を構成するフォトダイオード６に対応して、画素５毎に形成される。したがって、複数のマイクロレンズ１９は、画素５と同様に例えば平面的に行列状に配置される。マイクロレンズ１９は、外部からの入射光を、対応する画素５のフォトダイオード６に集光する。マイクロレンズ１９は、例えば、ＳｉＮ（窒化シリコン）等の無機材料により構成される。
【００３６】
以上のように、本実施形態の固体撮像装置１は、半導体基板２に対して、配線層１３が設けられる表面２ａ側と反対側である裏面２ｂ側に、カラーフィルタ１８およびマイクロレンズ１９が設けられる裏面照射型の構造を有する。つまり、固体撮像装置１においては、配線層１３とカラーフィルタ層１７とは、半導体基板２に対して互いに異なる板面側に設けられており、半導体基板２に対して光が入射する裏面２ｂ側と反対側の表面２ａ側に、配線層１３が設けられる。
【００３７】
裏面照射型の固体撮像装置１においては、マイクロレンズ１９側から入射する光は、カラーフィルタ層１７を透過した後、配線層１３を通過することなく、画素５のフォトダイオード６により受光される。このため、固体撮像装置１においては、マイクロレンズ１９側から入射する光は、配線層１３によって遮られることなく、画素５のフォトダイオード６により受光されることから、いわゆる表面照射型の構造に対して、フォトダイオード６の実質的な受光面積の確保が容易であり、比較的高い感度が得られる。また、配線層１３が半導体基板２に対して光が入射する側（裏面２ｂ側）と反対側である表面２ａ側に設けられることから、配線層１３を構成する配線１５のレイアウトについて高い自由度を得ることができる。
【００３８】
以上のような構成を備える本実施形態の固体撮像装置１においては、半導体基板２および配線層１３により、センサ基板２１が構成される。そして、センサ基板２１の表面側、つまり配線層１３の半導体基板２側と反対側（図１において下側）に、支持基板２２が設けられる。支持基板２２には、センサ基板２１に形成される固体撮像素子を制御する論理回路等が形成される。センサ基板２１と支持基板２２とは、上記のとおり互いに貼り合わされることで、被測定基板２０を構成する。
【００３９】
センサ基板２１と支持基板２２とは、接着剤を用いた手法やプラズマを用いた手法等によって貼り合わされる。接着剤を用いた手法の場合、例えば、接着剤として熱硬化性樹脂が用いられ、センサ基板２１と支持基板２２とが接着剤を介して重ねられた状態で加熱ないし加圧されることで、接着剤が硬化し、センサ基板２１と支持基板２２とが互いに接着される。このように接着剤を用いた手法によってセンサ基板２１と支持基板２２とが貼り合わされる場合、センサ基板２１と支持基板２２との間には、接着剤によって形成される接着層が存在する。
【００４０】
また、プラズマを用いた手法の場合、例えば、センサ基板２１および支持基板２２の各基板の接合面が、洗浄された後、プラズマ処理によって活性化される。そして、センサ基板２１と支持基板２２とが重ねられた状態で加圧等されることで、活性化された接合面同士が接合される。
【００４１】
このように、被測定基板２０については、センサ基板２１と支持基板２２とを貼り合わせる工程が行われる。なお、この工程で用いられるセンサ基板２１と支持基板２２とを貼り合わせる手法としては、特に限定されずに適宜周知の手法が採用される。
【００４２】
センサ基板２１と支持基板２２とを貼り合わせる工程が行われた後は、固体撮像装置１において裏面側からの入射光を得るために、センサ基板２１を支持基板２２側とは反対側、つまり裏面側から薄くする薄膜化の工程が行われる。この薄膜化の工程では、研磨やエッチング等によって、センサ基板２１が例えば３ミクロン程度の薄さまで薄膜化される。センサ基板２１は、薄膜化されることで、シリコン活性層を裏面側の面部に臨ませる。
【００４３】
［基板の歪み測定装置の構成］
次に、本実施形態の基板の歪み測定装置（以下単に「測定装置」という。）の構成について説明する。図２に示すように、本実施形態の測定装置３０は、上述したようにセンサ基板２１と支持基板２２とが貼り合わされることで得られる被測定基板２０における基板の歪みを測定する。
【００４４】
測定装置３０による被測定基板２０についての歪みの測定は、固体撮像装置１の製造過程において、上述したように半導体基板２の裏面側に設けられるカラーフィルタ１８およびマイクロレンズ１９を形成する工程の前の段階で行われる。具体的には、本実施形態では、測定装置３０による被測定基板２０の歪みの測定は、被測定基板２０を形成するためにセンサ基板２１と支持基板２２とを貼り合わせる工程の後、被測定基板２０の薄膜化の工程の前に行われる。
【００４５】
図２に示すように、測定装置３０は、被測定基板２０を保持する基板保持部であるチャック３１と、被測定基板２０に赤外線（ＩＲ光：Infrared light）を照射する光源部であるＩＲ光源３２と、観察部である顕微鏡３３と、測定装置３０を制御する制御部３４とを備える。
【００４６】
チャック３１は、被測定基板２０を保持する保持面３５を有する。チャック３１は、保持面３５に、被測定基板２０に設けられた位置ズレ測定用のマーク（以下「位置ズレ測定マーク」という。）４０の比較対象となる基準マーク５０を有する。
【００４７】
チャック３１は、保持面３５が上側を向くように設けられ、保持面３５上に被測定基板２０を保持する。チャック３１の保持面３５は、被測定基板２０を載せた状態で、被測定基板２０の板面が略水平方向となるように、被測定基板２０を保持する。
【００４８】
被測定基板２０は、支持基板２２が下側となるように、つまり支持基板２２のセンサ基板２１に対する貼り合わせ側の面と反対側の面が保持面３５に対向するように保持される。したがって、被測定基板２０は、保持面３５上で、カラーフィルタ１８およびマイクロレンズ１９が形成される側が上側となる状態で保持される。
【００４９】
本実施形態では、被測定基板２０に設けられる位置ズレ測定マーク４０は、被測定基板２０において、センサ基板２１の支持基板２２に対する貼り合わせ側の面部に設けられる。この被測定基板２０の位置ズレ測定マーク４０の比較対象として、チャック３１の保持面３５に、基準マーク５０が設けられる。基準マーク５０は、チャック３１において、保持面３５を構成するチャック３１の表層部分に設けられる。なお、位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０については後述する。
【００５０】
ＩＲ光源３２は、チャック３１により保持された被測定基板２０に対して、被測定基板２０を透過する光を照射する。つまり、ＩＲ光源３２は、チャック３１に保持された被測定基板２０に対して被測定基板２０を透過する透過光を照射する光学系を構成する。本実施形態では、ＩＲ光源３２は、被測定基板２０を透過する光として、上記のとおり赤外線を照射する。
【００５１】
本実施形態のように、被測定基板２０を構成するセンサ基板２１および支持基板２２がシリコン基板である場合、高い透過率を得る観点からは、ＩＲ光源３２から照射される赤外線としては、波長が１１００ｎｍから１６００ｎｍ程度の近赤外線が望ましい。ただし、被測定基板２０に照射される光としては、赤外線に限定されず、被測定基板２０を透過する光であればよい。つまり、被測定基板２０に照射される光としては、被測定基板２０を構成する材質等に応じて、被測定基板２０を透過する光が適宜用いられる。したがって、例えば、被測定基板２０が石英基板である場合も、石英基板は赤外線を透過させることから、被測定基板２０を透過する光として赤外線を採用することができる。
【００５２】
本実施形態では、図２に示すように、ＩＲ光源３２は、落射照明により、被測定基板２０に対して赤外線を照射する。ＩＲ光源３２は、赤外線の照射方向がチャック３１の保持面３５に対向するように、チャック３１の上方に設けられる。ＩＲ光源３２による赤外線の照射方向は、被測定基板２０の板面に対して垂直な方向である。つまり、ＩＲ光源３２は、保持面３５上において水平に支持される被測定基板２０に対して、上方から鉛直方向下向きに赤外線を照射する。
【００５３】
顕微鏡３３は、ＩＲ光源３２により赤外線が被測定基板２０に照射されることで得られる位置ズレ測定マーク４０と基準マーク５０との重なりを観察する。顕微鏡３３は、ＩＲ光源３２から保持面３５上の被測定基板２０に照射された赤外線の反射光を受光することで、位置ズレ測定マーク４０と基準マーク５０との重なりの状態を観察する。
【００５４】
本実施形態の測定装置３０においては、チャック３１に保持された被測定基板２０の全体を顕微鏡３３によって観察するため、チャック３１および顕微鏡３３は、少なくともチャック３１に保持された被測定基板２０の板面に沿う２次元方向（ＸＹ方向）に、相対的に移動可能に設けられる。例えば、チャック３１が移動可能に設けられる場合は、チャック３１を２次元方向に移動させるステージ機構等の移動機構に対して、チャック３１が設けられる。
【００５５】
ＩＲ光源３２から照射される赤外線は、被測定基板２０を透過する。このため、顕微鏡３３の観察範囲内において、チャック３１の基準マーク５０に重なった状態の位置ズレ測定マーク４０が含まれる場合、顕微鏡３３により、被測定基板２０を透過した赤外線の反射光から、位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０が観察される。つまり、ＩＲ光源３２から照射された赤外線は、被測定基板２０を透過するとともに保持面３５の基準マーク５０により反射され、顕微鏡３３により受光されることで、顕微鏡３３に位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０を観察させる。
【００５６】
したがって、チャック３１の保持面３５は、赤外線を吸収する材料により構成されることが望ましい。保持面３５を構成する材料としては、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミック材料が用いられる。
【００５７】
顕微鏡３３による観察画面は、顕微鏡画像として取得される。顕微鏡３３は、顕微鏡画像を、２次元の画像データとして出力する機能を有する。顕微鏡３３により取得された画像データは、制御部３４に入力される。このように、測定装置３０においては、顕微鏡３３は、位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０の観察画面を顕微鏡画像の画像データとして取得する画像取得部として機能する。
【００５８】
制御部３４は、顕微鏡３３により取得された画像データを処理することで、基準マーク５０に対する位置ズレ測定マーク４０のズレ量（以下「マークズレ量」ともいう。）の算出と、算出したマークズレ量に基づいた被測定基板２０の歪みの測定とを行う機能を有する。このため、制御部３４は、マークズレ量の算出を行うズレ量算出部３６と、被測定基板２０の歪みの測定を行う歪み測定部３７とを有する。
【００５９】
ズレ量算出部３６は、顕微鏡３３により観察された位置ズレ測定マーク４０と基準マーク５０との重なりから、マークズレ量を算出する。具体的には、ズレ量算出部３６は、顕微鏡３３により取得された画像データについて、２次元の座標を用い、マークズレ量を、２次元の座標値として算出する。
【００６０】
歪み測定部３７は、ズレ量算出部３６により算出されたマークズレ量から、被測定基板２０の歪みを測定する。具体的には、歪み測定部３７は、被測定基板２０におけるマークズレ量の分布等から、被測定基板２０が歪むことによる被測定基板２０の変形を測定する。すなわち、歪み測定部３７は、被測定基板２０の各部のマークズレ量の大きさから、マークズレ量がゼロの状態を基準として、被測定基板２０の各部における変形の度合いを測定することで、被測定基板２０の歪みを測定する。
【００６１】
このようにズレ量算出部３６および歪み測定部３７を有する制御部３４は、データ通信用のバス等により互いに接続されるＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）や入出力インターフェイス等の各種機能部分を有する。制御部３４は、顕微鏡３３に接続され、顕微鏡３３により取得された画像データの入力を受けるための入力インターフェイスを有する。
【００６２】
以上のような構成を備える本実施形態の測定装置３０によれば、次のようにして被測定基板２０の歪みの測定が行われる。まず、チャック３１の保持面３５上に、被測定基板２０が保持された状態でセットされる。保持面３５上に被測定基板２０がセットされることで、チャック３１側の基準マーク５０と、被測定基板２０側の位置ズレ測定マーク４０とが平面視で重なった状態となる。
【００６３】
チャック３１にセットされた被測定基板２０に対して、ＩＲ光源３２により、落射照明にて赤外線が照射される。被測定基板２０に赤外線が照射された状態で、顕微鏡３３により、位置ズレ測定マーク４０と基準マーク５０との重なりが観察され、その重なりの状態を捉えた画像データが得られる。
【００６４】
顕微鏡３３により取得された画像データは、制御部３４のズレ量算出部３６および歪み測定部３７の各部によって処理される。すなわち、顕微鏡３３により取得された画像データから、ズレ量算出部３６によってマークズレ量が算出され、算出されたマークズレ量に基づいて、歪み測定部３７によって被測定基板２０の歪みが測定される。以上のようにして、被測定基板２０の歪みの測定が行われる。
【００６５】
以上のような本実施形態の測定装置３０によれば、被測定基板２０におけるチップ面積の確保を容易に行うことができ、また、高価な計測機器を用いることなく、高精度かつ簡便に、基板の歪みを測定することができる。以下、本実施形態の測定装置３０について、より詳細に説明する
【００６６】
（チャックの構成）
まず、本実施形態の測定装置３０が備えるチャック３１の構成について説明する。
【００６７】
図３に、チャック３１の構造を示す。図３（ａ）は、チャック３１の平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）におけるＡ−Ａ´位置の断面図である。図３に示すように、チャック３１は、全体として略円板状に構成される。チャック３１は、略円形状の被測定基板２０に対応して円板状の外形を有する本体６１を備える。円板状の本体６１の一方の板面６１ａ側に、保持面３５が構成される。なお、本体６１の板面６１ａは、水平面をなす。
【００６８】
チャック３１は、多数のピン６２を有する。ピン６２は、被測定基板２０を支持する支持突起として機能する部分であり、本体６１の一方の板面６１ａにおいて突出するように設けられる円柱状の突起部である。多数のピン６２は、本体６１の板面６１ａにおいて全面的に分布するように設けられる。
【００６９】
ピン６２の上面である突出側の端面６２ａは、他のピン６２の端面６２ａとの関係において同一の水平面上に位置する。つまり、チャック３１が有する多数のピン６２は、同じ高さ（板面６１ａからの突出寸法）を有し、各ピン６２の端面６２ａは、平面として形成され、共通の水平面（図３（ｂ）、仮想線６２ｂ参照）の一部をなす。
【００７０】
そして、多数のピン６２の端面６２ａにより、保持面３５上に保持される被測定基板２０が支持される。このように、本実施形態では、チャック３１が有する本体６１の一方の板面６１ａ上に設けられる多数のピン６２により、保持面３５が構成される。ピン６２は、例えば円柱状の外形における直径が２ｍｍ程度の大きさに設けられる。また、多数のピン６２は、隣り合うピン６２との間の間隔（ピッチ）が例えば５ｍｍ程度となるように設けられる。
【００７１】
チャック３１は、周壁部６３を有する。周壁部６３は、本体６１の一方の板面６１ａにおいて、円形状の本体６１の全周に沿って円環状に設けられる。周壁部６３は、ピン６２と同じ高さを有し、周壁部６３の上面である端面６３ａは、平面として形成され、ピン６２の端面６２ａとともに共通の水平面（仮想線６２ｂ参照）の一部をなす。
【００７２】
チャック３１が有する本体６１、ピン６２、および周壁部６３を構成する材料としては、例えば、赤外線を反射させる材料であるアルミナ（酸化アルミニウム、Ａｌ２Ｏ３）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミック材料が用いられる。
【００７３】
チャック３１は、吸引力を用いて被測定基板２０を保持する。このため、チャック３１は、吸引孔６４を有する。吸引孔６４は、本体６１の中心位置において、板面６１ａに対して垂直方向に本体６１を貫通するように設けられる。本実施形態では、チャック３１は、吸引孔６４を、本体６１の中心位置の１箇所に有する。
【００７４】
被測定基板２０が保持面３５上に載置された状態、つまり被測定基板２０がピン６２の端面６２ａおよび周壁部６３の端面６３ａ上に支持された状態で、吸引孔６４から、図示せぬ吸引部によって真空排気が行われることで、被測定基板２０が保持面３５に吸着されて固定される。ここで、被測定基板２０を保持面３５に吸着させる吸引力は、吸引孔６４からの真空排気によって、本体６１の板面６１ａと被測定基板２０の底面（ピン６２に支持される面）との間において周壁部６３に囲まれた空間が負圧となることにより得られる。
【００７５】
チャック３１は、保持面３５上において被測定基板２０を持ち上げるためのリフトピン６５を有する。リフトピン６５は、上下動作するように設けられ、板面６１ａに対して垂直方向に本体６１を貫通するように設けられる貫通孔６６によって、本体６１を貫通する。
【００７６】
リフトピン６５は、上昇動作によって貫通孔６６から板面６１ａ上に突出することで、保持面３５上の被測定基板２０に当接し、被測定基板２０を持ち上げる。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、リフトピン６５は、本体６１の半径方向の中間位置において本体６１の周方向に略等角度間隔で３箇所に設けられている。被測定基板２０は、チャック３１により保持された状態で受ける加工や処理等を終えると、リフトピン６５によって持ち上げられ、次の工程が行われる場所へと搬送される。
【００７７】
以上のような構成を備えるチャック３１により、被測定基板２０が保持される。なお、チャック３１の構成は、上述したような本実施形態の構成に限定されない。例えば、本実施形態では被測定基板２０の形状に対応して円板状である本体６１の形状は、被測定基板２０の形状等に応じて適宜設定される。また、ピン６２の形状や大きさや数、あるいは吸引孔６４やリフトピン６５の形状や大きさや数等についても特に限定されない。本実施形態のチャック３１のように複数のピン６２による保持構造は、カラーフィルタ１８を形成する際等のリソグラフィの工程で用いられる露光機において基板を保持するチャック構造として多用される。
【００７８】
また、本実施形態のチャック３１は、保持面３５に多数のピン６２を有し、被測定基板２０に対して部分的に接触した状態で被測定基板２０を保持する構成であるが、被測定基板２０を保持するチャックとしては、被測定基板２０に対して全面的に接触した状態で被測定基板２０を保持する構成のものであってもよい。かかる構成の場合、例えば、図３に示す構成において、本体６１上のピン６２および周壁部６３が省略され、本体６１の板面６１ａが被測定基板２０の支持面となり、吸引孔６４からの真空排気によって被測定基板２０が板面６１ａに全面的に接触した状態で吸着されて保持される。
【００７９】
チャック３１の構造に関し、基準マーク５０を配置する面積を確保する観点からは、被測定基板２０に対して全面的に接触した状態で被測定基板２０を保持するタイプの構造が望ましい。すなわち、基準マーク５０は、被測定基板２０に接触する支持面に設けられることから、被測定基板２０の支持面が被測定基板２０に全面的に接触する構造の方が、多数のピン６２によって被測定基板２０に部分的に接触する構造よりも、基準マーク５０の配置面積を広く確保することができる。
【００８０】
一方で、チャック３１と被測定基板２０との間の異物の噛み込みを減らす観点や、被測定基板２０のチャック構造を、カラーフィルタ１８を形成する工程等で用いられる露光機のチャック構造になるべく似せておくという観点等からは、図３に示すように多数のピン６２によって被測定基板２０に対して部分的に接触した状態で被測定基板２０を保持するタイプの構造が望ましい。測定装置３０のチャック構造を、測定装置３０による被測定基板２０の歪みの測定が行われる工程以降の露光工程で用いられる露光機のチャック構造に似せておくことにより、被測定基板２０を保持するチャック構造が変わることによる、被測定基板２０の歪みの変化を低減することができる。
【００８１】
（位置ズレ測定マークおよび基準マークについて）
本実施形態の測定装置３０による被測定基板２０の歪みの測定に用いられる位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０について、図４、図５、および図６を用いて説明する。
【００８２】
まず、位置ズレ測定マーク４０について説明する。位置ズレ測定マーク４０は、上述したように被測定基板２０においてセンサ基板２１の支持基板２２に対する貼り合わせ側の面部に設けられる（図２参照）。図４に示すように、位置ズレ測定マーク４０は、被測定基板２０の平面視において、格子点状に配列される。
【００８３】
図４に示すように、被測定基板２０においては、被測定基板２０が切断され分離されることで各固体撮像装置１を構成する複数のチップ２３と、被測定基板２０を複数のチップに分離するためのダイシングラインが存在するダイシング領域（スクライブ領域）２４とが存在する。ダイシングの工程において、ダイシング領域に存在するダイシングラインに沿って被測定基板２０が切断されることで、被測定基板２０が複数の半導体チップに分離され、固体撮像装置１が得られる。
【００８４】
複数のチップ２３は、被測定基板２０において、縦方向・横方向に沿って各方向について等間隔に規則的に配列される。複数のチップ２３の配列について、横方向（図４における左右方向）を第１の方向とした場合、縦方向（図４における上下方向）は、第１の方向に直交する第２の方向ということができる。図４に示すように、複数のチップ２３は、被測定基板２０において平面的に略全範囲にわたって設けられる。
【００８５】
ダイシング領域２４は、上述のような複数のチップ２３の配列に対応して、格子状に形成される。すなわち、ダイシング領域２４は、縦方向に互いに隣り合うチップ２３同士の間隔の幅を有する横方向のライン部分と、横方向に互いに隣り合うチップ２３同士の間隔の幅を有する縦方向のライン部分とにより、格子状に形成される。
【００８６】
このように縦方向・横方向に沿って規則的に配置されるチップ２３群と、格子状に形成されるダイシング領域２４とを有する被測定基板２０において、位置ズレ測定マーク４０は、ダイシング領域２４における格子点の部分に設けられる。なお、位置ズレ測定マーク４０は、図４に示すようにダイシング領域２４における格子点の部分に設けられるのが好適であるが、必ずしもこの格子点の部分に設けられる必要はない。位置ズレ測定マーク４０は、ダイシング領域２４に複数箇所、望ましくは４点以上設けられていればよい。
【００８７】
また、位置ズレ測定マーク４０の配置に関しては、被測定基板２０において全面的に設けられることが望ましい。つまり、位置ズレ測定マーク４０は、被測定基板２０において平面的に略全範囲にわたって設けられるチップ２３との関係において均一的に配置されることが望ましい。
【００８８】
位置ズレ測定マーク４０を被測定基板２０において全面的に配置することで、被測定基板２０の歪みを全体的に測定することができる。また、位置ズレ測定マーク４０を被測定基板２０において全面的に配置することで、チャック３１側の基準マーク５０との関係において被測定基板２０の配置を変える必要がなくなり、作業性の向上を図ることができる。
【００８９】
図４および図６に示すように、位置ズレ測定マーク４０は、一方の対向する辺と他方の対向する辺とがそれぞれチップ２３の配列を規定する縦方向または横方向に沿うような正方形状の外形を有する。詳細には、図６に示すように、本実施形態の位置ズレ測定マーク４０は、内側が中抜きされた枠状の形状を有する。
【００９０】
位置ズレ測定マーク４０は、例えば、シリコン基板であるセンサ基板２１に金属パターンが形成されることにより設けられる。図６に示すように枠状の形状を有する位置ズレ測定マーク４０は、所定の幅を有する金属パターンが枠形状に沿って設けられることで形成される。センサ基板２１に金属パターンを形成するための手法としては、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やエッチング等の公知の手法が用いられる。
【００９１】
位置ズレ測定マーク４０は、上述したように被測定基板２０を透過した赤外線の反射光から、顕微鏡３３によって観察される。このため、位置ズレ測定マーク４０は、赤外線の反射光から顕微鏡３３によって観察されるように、他の部分（シリコン部分）とは異なる反射率を有する部分として設けられる。
【００９２】
例えば、上述したように位置ズレ測定マーク４０がシリコン基板に形成される金属パターン部分である場合、位置ズレ測定マーク４０の金属部分は他の部分（シリコン部分）より大きな反射率を有する部分となる。つまり、この場合、位置ズレ測定マーク４０の部分からは赤外線の反射光が戻ってくるので顕微鏡３３によって位置ズレ測定マーク４０が観察される。
【００９３】
位置ズレ測定マーク４０としては、被測定基板２０における他の部分（シリコン部分）に対する反射率の差により、赤外線の反射光から顕微鏡３３によって観察されるものであればよい。したがって、位置ズレ測定マーク４０は、シリコン基板にシリコンとは反射率が異なる材料が埋め込まれることで構成されている。ここで、位置ズレ測定マーク４０を構成する、シリコンとは反射率が異なる材料としては、例えばアルミニウム、銅、タングステン等の金属が挙げられる。ただし、位置ズレ測定マーク４０を形成する材料は、金属材料に限定されず、例えば酸化膜等であってもよい。
【００９４】
本実施形態のように位置ズレ測定マーク４０がセンサ基板２１の一方の板面部に設けられる場合、センサ基板２１が支持基板２２と貼り合わされる前に単体で製造プロセスを経ている間に、所定のタイミングで、センサ基板２１に位置ズレ測定マーク４０が形成される。そして、位置ズレ測定マーク４０が形成されたセンサ基板２１が、位置ズレ測定マーク４０が形成された面側から、支持基板２２と貼り合わされ、被測定基板２０が構成される。
【００９５】
位置ズレ測定マーク４０は、例えば、金属パターン部分の線幅が０．１μｍ〜数マイクロメートルとなるように形成される。この点、位置ズレ測定マーク４０は、ＩＲ光源３２から照射される赤外線が用いられて検出されることから、位置ズレ測定マーク４０の線幅については、１μｍ以上であることが望ましい。また、同じく赤外線による検出の観点から、位置ズレ測定マーク４０の外形の大きさについては、５〜１００μｍの範囲であることが望ましい。
【００９６】
図４において、センサ基板２１に重ねて記載された矩形群を構成する各矩形１Ｓは、カラーフィルタ１８を形成する際等に行われるフォトリソグラフィの工程での露光機による１回のショットの露光フィールドを示す。図４において、矢印Ｂ１で示す拡大部分は、１ショットの露光フィールドの部分拡大図である。
【００９７】
図４に示すように、本実施形態では、センサ基板２１の周縁部分の露光フィールドを除き、１ショットの露光フィールドに、４×４の１６個のチップ２３が存在する。また、本実施形態では、センサ基板２１において、矩形１Ｓにより示される露光フィールドは１０８個存在し、センサ基板２１の露光は１０８ショットで完了する。
【００９８】
次に、基準マーク５０について説明する。基準マーク５０は、上述したようにチャック３１の保持面３５を構成するチャック３１の表層部分に設けられる（図２参照）。
【００９９】
本実施形態では、チャック３１において被測定基板２０を保持する保持面３５は、多数のピン６２により構成され、ピン６２の端面６２ａにより、被測定基板２０の支持面が構成される（図３参照）。そこで、図５に示すように、基準マーク５０は、チャック３１において各ピン６２の端面６２ａに臨むように設けられる。
【０１００】
基準マーク５０は、ピン６２の端面６２ａにおいて、格子点状に配置されて設けられる（図６参照）。つまり、複数の基準マーク５０は、ピン６２の端面６２ａにおいて、縦方向・横方向に沿って各方向について等間隔に規則的に配列される。基準マーク５０の配列について、横方向（図６における左右方向）を第１の方向とした場合、縦方向（図６における上下方向）は、第１の方向に直交する第２の方向ということができる。本実施形態の説明では、基準マーク５０の配列を規定する横方向（第１の方向）をＸ方向とし、同配列を規定する縦方向（第２の方向）をＹ方向とする（図６参照）。
【０１０１】
図６に示すように、基準マーク５０は、一方の対向する辺と他方の対向する辺とがそれぞれ基準マーク５０の配列を規定するＸ方向またはＹ方向に沿うような正方形状を有する。本実施形態では、複数の基準マーク５０は、同じ形状、同じ寸法を有し、Ｘ方向およびＹ方向について等間隔に配置される。
【０１０２】
図６に示すように、基準マーク５０は、例えば、１辺の長さｄ１が０．１μｍ〜数マイクロメートルとなるように形成され、隣り合う基準マーク５０との間の間隔（ピッチ）ｄ２が０．１μｍ〜数マイクロメートルとなるように設けられる。例えば、上述したように直径２ｍｍのピン６２が、５ｍｍ程度のピッチで配置される場合、基準マーク５０は、１辺の長さｄ１が１０μｍ、ピッチｄ２が２０μｍに設定される。
【０１０３】
基準マーク５０は、位置ズレ測定マーク４０と同様にＩＲ光源３２から照射される赤外線が用いられて検出されることから、基準マーク５０のサイズについては、１辺の長さｄ１が１μｍ以上であることが望ましく、より望ましくは１辺の長さｄ１が５〜１００μｍの範囲で設定される。また、同じく赤外線による検出の観点から、基準マーク５０のピッチｄ２については、５〜１００μｍの範囲であることが望ましい。
【０１０４】
また、基準マーク５０の配置に関しては、チャック３１の保持面３５において全面的に設けられることが望ましい。つまり、基準マーク５０は、チャック３１が有する全てのピン６２の各端面６２ａにおいて全面的に設けられることが望ましい。
【０１０５】
基準マーク５０を保持面３５において全面的に配置することで、被測定基板２０のサイズに合わせてチャック３１の基準マーク５０の配置を変える必要がなくなり、チャック３１の汎用性を高めることができる。このような観点からは、基準マーク５０は、チャック３１が有する周壁部６３の端面６３ａにおいても、ピン６２の端面６２ａと同様に設けられてもよい。
【０１０６】
図５に示すように、基準マーク５０は、ピン６２の表面近傍、つまり端面６２ａの近傍に、ピン６２を構成する材料とは異なる材料（符号５１参照）が埋め込まれることにより構成される。基準マーク５０を構成する材料（以下「マーク材料」という。）５１は、ピン６２に設けられる穴部５２に埋め込まれる。
【０１０７】
穴部５２は、ピン６２において、端面６２ａに開口するように設けられる。穴部５２の開口形状が、基準マーク５０の形状となる。したがって、穴部５２は、基準マーク５０の配置に対応して設けられるとともに、端面６２ａに対する開口形状が基準マーク５０の形状に対応して正方形状となるように形成される。穴部５２に埋め込まれたマーク材料５１は、端面６２ａと同一平面を形成するように、端面６２ａとともに平坦化される。このようにして、基準マーク５０は、ピン６２の端面６２ａに臨むように設けられる。
【０１０８】
マーク材料５１としては、例えば、銅やタングステン等の金属材料が好適に用いられる。銅やタングステン等の金属材料は、赤外線について比較的高い反射率を有する。これに対し、チャック３１の保持面３５を構成する材料として例示したアルミナや炭化ケイ素等のセラミック材料は、赤外線を吸収する。また、位置ズレ測定マーク４０が設けられる被測定基板２０を構成する材料であるシリコンや石英は、赤外線を透過させる。
【０１０９】
このように、赤外線を吸収あるいは透過させる材料により構成されるチャック３１の保持面３５や被測定基板２０に対して、基準マーク５０のマーク材料５１として赤外線を比較的高い反射率によって反射させる金属材料が用いられる。これにより、赤外線による基準マーク５０の観察において、基準マーク５０とそれ以外の部分（保持面３５や被測定基板２０）との間で高いコントラストを得ることができ、基準マーク５０の認識を容易に行うことができる。
【０１１０】
また、基準マーク５０は、位置ズレ測定マーク４０に対して、赤外線に対する反射率が異なるように設けられることが好ましい。基準マーク５０と位置ズレ測定マーク４０との赤外線に対する反射率が互いに異なることで、基準マーク５０と位置ズレ測定マーク４０とが重なった状態において、両マークの境界が明確となり、各マークの識別が容易となる。
【０１１１】
基準マーク５０は、例えばフォトリソグラフィの技術が用いられて作成される。フォトリソグラフィの技術が用いられる場合、例えば次のような工程が行われることで、基準マーク５０が作成される。ピン６２の端面６２ａにフォトレジストを塗布する工程、塗布されたフォトレジストをプリベークする工程、フォトマスクを用いて露光を行うことでレジストパターンを形成する工程、溶媒を用いた現象を行う工程、フォトレジストをポストベークする工程、端面６２ａ上のフォトレジスト等をエッチング等によって除去する工程である。
【０１１２】
これらの工程が行われることで、ピン６２において、穴部５２が形成される。そして、この穴部５２に、銅やタングステン等の金属材料であるマーク材料５１が埋め込まれることで、基準マーク５０が形成される。
【０１１３】
このような手法によって、ピン６２の端面６２ａにおいて正方形状として表れる基準マーク５０が格子点状に配置されるように作成される。基準マーク５０は、マークズレ量の算出に際して位置ズレ測定マーク４０に対する基準となるため、基準マーク５０の配置が理想格子となるように設けられる。
【０１１４】
基準マーク５０の配置が理想格子とみなせるような高精度な配置を実現するためには、基準マーク５０を形成するための工程で、公知の二光波干渉露光や多重露光などといった手法を採用することが望ましい。なお、二光波干渉露光としては、例えば、特開平１１−２６３４４号公報に記載されている手法を用いることができる。これらの高い位置精度を持つ露光方法を用いて、ピン６２上に基準マーク５０を作成するためのレジストパターンを形成し、穴部５２を形成してから、その後、マーク材料５１を埋め込む工程等を行うことで、基準マーク５０の配置を高い精度で理想格子に近付けることができる。
【０１１５】
また、図５に示すように、基準マーク５０が形成されるチャック３１のピン６２においては、基準マーク５０が臨む端面６２ａ上に、金属等によるコンタミネーションを防ぐ機能を有する被覆膜５３が設けられる。被覆膜５３は、赤外線による基準マーク５０検出の妨げとならないように、赤外線を透過させる。
【０１１６】
したがって、被覆膜５３を構成する材料としては、赤外線を透過し、かつ、金属によるコンタミネーションを防ぐことが可能な材料が用いられる。被覆膜５３を構成する材料としては、例えば、ＰＭＭＡ（Poly Methyl Methacrylate：ポリメタクリル酸メチル樹脂）やフッ素含有ポリイミドやポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ（登録商標））等のような赤外線に対して透明な樹脂材料、あるいは、シリコンや石英といった無機材料等が挙げられる。被覆膜５３は、半導体の製造過程で用いられる公知の成膜方法によってピン６２上に形成される。
【０１１７】
このように、基準マーク５０が形成されるピン６２上に被覆膜５３が設けられることにより、金属等によるコンタミネーションを防止することができる。具体的には次のとおりである。ピン６２上に被覆膜５３が無い場合、ピン６２に支持された被測定基板２０は、基準マーク５０を構成するマーク材料５１が臨む端面６２ａに直接的に接触することになる。この場合、マーク材料５１が、ピン６２に支持された被測定基板２０に接触する。したがって、マーク材料５１が金属材料である場合、マーク材料５１としての金属材料が被測定基板２０に接触することになる。
【０１１８】
このように金属材料が被測定基板２０に接触すると、マーク材料５１において生じた金属イオンが被測定基板２０の内部に侵入することが考えられる。被測定基板２０内に侵入した金属イオンは、例えば被測定基板２０において形成されるＭＯＳトランジスタ７等に欠陥を生じさせる原因となる可能性がある。
【０１１９】
そこで、ピン６２上に被覆膜５３を設けることにより、ピン６２上に支持される被測定基板２０は、端面６２ａに臨むマーク材料５１に接触することなく、被覆膜５３に接触した状態で支持される。このため、コンタミネーションとしての被測定基板２０への金属イオンの侵入を防止することができる。
【０１２０】
なお、上述したように被測定基板２０を保持するチャックが被測定基板２０に対して全面的に接触した状態で被測定基板２０を保持する構造である場合においても、保持面３５が多数のピン６２を有する構造の場合と同様にして、基準マーク５０が形成される。すなわち、多数のピン６２を有する構造の場合においては、基準マーク５０が形成される面が多数の端面６２ａであるのに対し、チャックが被測定基板２０に対して全面的に接触する構造の場合、基準マーク５０が形成される面が例えば本体６１の板面６１ａのような単一の面となる。
【０１２１】
また、チャックが被測定基板２０に対して全面的に接触する構造においても、上述した被覆膜５３と同様に、金属によるコンタミネーションを防ぐための被覆膜を設けることができる。この場合、被測定基板２０が接触することになる単一の支持面（例えば本体６１の板面６１ａ）において、少なくとも基準マーク５０が配置される部分を覆うように、ＰＭＭＡ等を材料とする被覆膜が形成される。
【０１２２】
以上のようにして、被測定基板２０側には、位置ズレ測定マーク４０が設けられ、チャック３１側には、基準マーク５０が設けられる。図６には、位置ズレ測定マーク４０と基準マーク５０との相対的な大きさの関係の一例が表されている。
【０１２３】
本実施形態では、位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０は、いずれも格子点状に配列される（図４、図６参照）。すなわち、矩形枠状のマークである各位置ズレ測定マーク４０は、多数の位置ズレ測定マーク４０からなる要素群を構成する各要素であり、正方形状のマークである各基準マーク５０は、多数の基準マーク５０からなる要素群を構成する各要素である。
【０１２４】
そして、図６に示すように、位置ズレ測定マーク４０は、基準マーク５０を複数含む大きさを有する。つまり、図６に示すような平面視において、位置ズレ測定マーク４０と基準マーク５０とが重なった状態で、位置ズレ測定マーク４０の外形の内部に、複数の基準マーク５０が存在する。
【０１２５】
図６は、顕微鏡３３によって観察される視野における位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０の配置の一例を示している。図６に示す例では、顕微鏡３３の視野内に、５×５の２５個の基準マーク５０が存在し、これらの基準マーク５０に対して、１個の位置ズレ測定マーク４０が存在している。
【０１２６】
このような本実施形態の位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０によれば、測定装置３０による被測定基板２０の歪みの測定を好適に実施することができる。具体的には次のとおりである。基準マーク５０は、上述したように位置ズレ測定マーク４０に対する基準となるため、基準マーク５０の配置が理想格子に近付くように設けられ、その配置に高い精度が要求される。このため、基準マーク５０については、大きさが位置ズレ測定マーク４０よりも小さく、単位面積あたりに存在する数が位置ズレ測定マーク４０よりも多い方が、マークの配置の精度を確保する面で有利である。基準マーク５０の配置の精度が高くなることにより、被測定基板２０の歪みをより高精度に測定することができる可能となる。
【０１２７】
ただし、位置ズレ測定マーク４０と基準マーク５０との相対的な大きさは、特に限定されず、基準マーク５０の方が大きかったり、両マークが互いに同程度の大きさであったりしてもよい。また、位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０の配置密度についても、特に限定されず、位置ズレ測定マーク４０の配置密度の方が大きかったり、両マークが互いに同程度の配置密度であったりしてもよい。
【０１２８】
また、配置について高い精度が要求される基準マーク５０については、理想格子に近い配置状態が維持されることが望ましい。このため、基準マーク５０が設けられるチャック３１を構成する材料に関しては、基準マーク５０の位置を変化させる熱膨張を考慮した材料の選択が行われることが望ましい。
【０１２９】
チャック３１を構成する材料としては、上述したようなアルミナや炭化ケイ素等のセラミック材料が一般的である。ただし、チャック３１の熱膨張による基準マーク５０の位置ズレを考慮した場合、基準マーク５０の配置状態を維持する観点からは、チャック３１の材料としては、測定装置３０の設置温度域でなるべく熱膨張係数が小さい材料を採用することが望ましい。つまり、温度変化によってチャック３１に熱膨張が生じると、基準マーク５０の位置がずれてしまうことから、チャック３１を熱膨張が小さい材料で構成することにより、チャック３１の熱膨張による基準マーク５０の位置ズレを抑制することができる。
【０１３０】
測定装置３０の設置温度域での熱膨張係数が小さい材料としては、例えば、ＳＣＨＯＴＴ社のＺＥＲＯＤＵＲ（登録商標）として知られている低膨張ガラスセラミック等が適している。ここに例示した材料によれば、半導体の製造環境としての温度制御下における温度変化であれば、チャック３１の熱膨張を極めてゼロに近くすることが可能となる。
【０１３１】
また、チャック３１の熱膨張による基準マーク５０の位置ズレを抑制するためには、測定装置３０に高精度な温調機構を設けてもよい。この場合、測定装置３０に設けた温調機構によって、測定装置３０の温度が所定の温度に維持され、チャック３１の熱膨張が抑制され、基準マーク５０の位置ズレが抑制される。
【０１３２】
以上説明した本実施形態においては、センサ基板２１と支持基板２２とが貼り合わされた被測定基板２０において、位置ズレ測定マーク４０は、センサ基板２１の支持基板２２と対向する側の面に設けられる。具体的には、センサ基板２１において、位置ズレ測定マーク４０は、半導体基板２の表面側に設けられる配線層１３の表面に設けられる（図１参照）。そして、被測定基板２０の歪みの測定に際しては、被測定基板２０を保持するチャック３１は、支持基板２２側が保持面３５に対向するように、被測定基板２０を保持する。
【０１３３】
このような被測定基板２０における位置ズレ測定マーク４０の配置、およびチャック３１による被測定基板２０の支持によれば、次のような効果が得られる。被測定基板２０においては、センサ基板２１に固体撮像素子（イメージ・センサ）が形成されることから、センサ基板２１の部分の歪みが重要である。このため、位置ズレ測定マーク４０をセンサ基板２１に設けることで、被測定基板２０においてセンサ基板２１の部分の歪みを重点的に測定することができる。これにより、被測定基板２０の歪みとして、固体撮像装置１の構造に与える影響が比較的高い部分の歪みの測定を行うことができる。
【０１３４】
また、センサ基板２１に位置ズレ測定マーク４０を設ける構成によれば、センサ基板２１単体での製造プロセスにおいて位置ズレ測定マーク４０を形成することができ、位置ズレ測定マーク４０を比較的容易に形成することができる。
【０１３５】
ただし、被測定基板２０において位置ズレ測定マーク４０が設けられる部分は、本実施形態に限定されるものではない。位置ズレ測定マーク４０は、例えば、センサ基板２１の表層部分ではなく内層部分に設けられたり、支持基板２２側に設けられたりしてもよい。支持基板２２側に位置ズレ測定マーク４０を設けた場合は、被測定基板２０において支持基板２２の部分の歪みを重点的に測定することができる。
【０１３６】
（変形例）
本実施形態に係る測定装置３０の変形例について説明する。図７に示すように、この変形例の測定装置３０Ａは、チャック３１Ａ上に保持された被測定基板２０に対して、赤外線をチャック３１Ａの下側から照射するＩＲ光源３２Ａを備える。つまり、この変形例の測定装置３０Ａにおいては、図２に示すような落射照明の代わりに、被測定基板２０を透過する赤外線を照射するＩＲ光源３２Ａが、チャック３１Ａを透過させて被測定基板２０に赤外線を照射する。
【０１３７】
このようにチャック３１Ａに対して被測定基板２０を支持する側とは反対側（図７において下側）から赤外線を照射する構成においては、チャック３１Ａは、赤外線に対して透明な材料、つまり赤外線を透過させる材料により構成される。言い換えると、チャック３１Ａが赤外線に対して透明な材料により構成される場合、本変形例のように、赤外線をチャック３１Ａの下側から照射し、チャック３１Ａに赤外線を透過させる構成が採用される。具体的には、本変形例は、チャック３１Ａが石英やシリコン等の、赤外線を透過させる材料により構成される場合に採用される。
【０１３８】
この変形例の測定装置３０Ａにおいては、顕微鏡３３は、ＩＲ光源３２Ａから照射されてチャック３１Ａおよび被測定基板２０を透過した赤外線の透過光を受光することで、位置ズレ測定マーク４０と基準マーク５０との重なりの状態を観察する。ＩＲ光源３２Ａから照射される赤外線は、チャック３１Ａおよび被測定基板２０を透過する。
【０１３９】
このため、顕微鏡３３の観察範囲内において、チャック３１Ａの基準マーク５０に重なった状態の位置ズレ測定マーク４０が含まれる場合、顕微鏡３３により、チャック３１Ａおよび被測定基板２０を透過した赤外線の透過光から、位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０が観察される。つまり、ＩＲ光源３２Ａから照射された赤外線は、チャック３１Ａおよび被測定基板２０を透過し、顕微鏡３３により受光されることで、顕微鏡３３に位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０を観察させる。以上のように、変形例の測定装置３０Ａは、チャック３１Ａを透過した透過光を観察する光学系を備える。
【０１４０】
［基板の歪み測定方法］
本実施形態に係る基板の歪み測定方法について、具体的な実施例（数値例）を挙げて説明する。本実施形態では、上述したような測定装置３０（３０Ａ）が用いられて、被測定基板２０の歪みの測定が行われる。なお、本実施例では、多数の基準マーク５０は、所定の位置に設定される原点を中心としてピッチ２０μｍで配置されている（図６、ピッチｄ２参照）。
【０１４１】
図８に示すように、本実施例では、便宜上、被測定基板２０に設けられる位置ズレ測定マーク４０は、被測定基板２０上において９２箇所に設けられている。具体的には、被測定基板２０上において、各ショットを符号Ｓ２で示す２３ショットが配置され、各ショットの四隅に対応する位置に、位置ズレ測定マーク４０が配置されている。
【０１４２】
したがって、被測定基板２０上には、４（点）×２３（ショット）＝９２（点）の位置ズレ測定マーク４０が配置される。２３個のショットは、被測定基板２０において、位置ズレ測定マーク４０の格子点状の配列における横方向（図８における左右方向）に７個のショットが並ぶ列Ｓａ１を中心に、格子点状の配列における縦方向（図８における上下方向）の両側に、５個のショットが並ぶ列Ｓａ２と、３個のショットが並ぶ列Ｓａ３とが順に配置されたものである。
【０１４３】
このように、本実施例では、９２個の位置ズレ測定マーク４０を有する被測定基板２０を準備する工程が行われる。具体的には、被測定基板２０の準備に際しては、次のような工程が行われる。センサ基板２１の製造プロセスにおいて、センサ基板２１に９２箇所の位置ズレ測定マーク４０を形成する工程が行われる。次に、接着剤を用いた手法やプラズマを用いた手法等によって、位置ズレ測定マーク４０が形成されたセンサ基板２１と、支持基板２２とを貼り合わせる工程が行われる。この被測定基板２０の歪みの測定前において行われる基板同士の貼り合わせの工程では、後述するように、基板同士の接合は仮接合であることが望ましい。
【０１４４】
被測定基板２０が準備された後、位置ズレ測定マーク４０を有する被測定基板２０を、位置ズレ測定マーク４０の比較対象となる基準マーク５０を有する保持面３５に保持する工程が行われる。つまり、この工程では、保持面３５を有するチャック３１に対する被測定基板２０の保持が行われる。具体的には、被測定基板２０は、保持面３５を構成するピン６２および周壁部６３上に載置された状態で、吸引孔６４からの真空排気によって得られる吸引力により、保持面３５に吸着されることで保持される（図３参照）。
【０１４５】
この被測定基板２０をチャック３１に保持する工程においては、格子点状に配置される位置ズレ測定マーク４０の配列方向が、基準マーク５０の配列を規定するＸ方向およびＹ方向に沿うように、被測定基板２０のチャック３１に対する位置合わせが行われる。つまり、被測定基板２０は、位置ズレ測定マーク４０の配列における横方向（図８における左右方向）および縦方向（図８における上下方向）が、それぞれ基準マーク５０の配列におけるＸ方向およびＹ方向に対して略一致するように、チャック３１の保持面３５上に保持される。
【０１４６】
このようにして、位置ズレ測定マーク４０を有する被測定基板２０が、基準マーク５０を有するチャック３１に保持される。
【０１４７】
被測定基板２０がチャック３１に保持された状態で、マークズレ量（基準マーク５０に対する位置ズレ測定マーク４０のズレ量）の算出が行われる。すなわち、被測定基板２０を保持する工程により保持面３５に保持された被測定基板２０に、赤外線を照射することで観察される位置ズレ測定マーク４０と基準マーク５０との重なりから、マークズレ量を算出する工程が行われる。
【０１４８】
本実施形態では、理想格子となるように設けられる基準マーク５０の配列を規定するＸ方向とＹ方向による２次元座標が用いられ、マークズレ量が算出される。つまり、マークズレ量として、基準マーク５０の位置に対する位置ズレ測定マーク４０の位置のズレ量が、Ｘ方向およびＹ方向の座標値として算出される。
【０１４９】
具体的には、図６に示すように、マークズレ量の算出に際し、位置ズレ測定マーク４０の比較対象となる基準マーク５０としては、位置ズレ測定マーク４０に最も近い基準マーク５０（「最近接基準マーク５０Ａ」とする。）が採用される。ここで、基準マーク５０の位置としては、正方形状の基準マーク５０の中心位置Ｃ１が採用され、位置ズレ測定マーク４０の位置としては、正方形状の外形を有する位置ズレ測定マーク４０の中心位置Ｃ２が採用される。これらの各マークの中心位置Ｃ１、Ｃ２の座標は、例えば、各マークの四隅のエッジの座標値から求められる。
【０１５０】
したがって、図６に示す例では、位置ズレ測定マーク４０の中心位置Ｃ２の座標が、最近接基準マーク５０Ａの中心位置Ｃ１の座標に対してどれくらいずれているかを示す座標値が、マークズレ量として算出される。なお、位置ズレ測定マーク４０および基準マーク５０の各マークの位置としては、マークの中心位置以外の位置が採用されてもよい。つまり、各マークの位置としては、位置ズレ測定マーク４０の基準マーク５０に対する２次元的なズレを把握することができる位置であれば特に限定されない。
【０１５１】
図９に示す表の「マーク座標（μｍ）」の列に、本実施例におけるマークＮｏ「１」〜「９２」までの９２個の位置ズレ測定マーク４０の位置を示すＸ方向およびＹ方向の座標値が記載されている。このマーク座標の値は、被測定基板２０において中心位置に規定される所定の位置Ｃｐを原点とする各位置ズレ測定マーク４０のＸ座標、Ｙ座標であり、被測定基板２０の歪み等の影響が加味されてない基準となる値である。本実施例の場合、図９に示す表より、例えば、マークＮｏ「１」のマーク座標（μｍ）は、（Ｘ、Ｙ）＝（−２７５００、−７００５０）である。
【０１５２】
図９に示す表の「格子ズレ量（μｍ）」の値は、位置ズレ測定マーク４０のマーク座標の、最近接基準マーク５０Ａの位置に対するズレ量である。つまり、格子ズレ量は、位置ズレ測定マーク４０のマーク座標について、上記のとおり基準マーク５０の配置に対応する２０μｍピッチの格子点のうち最も近い格子点の位置（座標）に対するズレ量である。
【０１５３】
したがって、位置ズレ測定マーク４０のマーク座標のＸ座標値およびＹ座標値のいずれもが２０の倍数の場合、そのマーク座標の位置ズレ測定マーク４０は、基準マーク５０の配置に対応する２０μｍピッチの格子点上に位置することになる。
【０１５４】
基準マーク５０の配置に対応する２０μｍピッチの格子点のうち、マークＮｏ「１」の位置ズレ測定マーク４０に最も近い格子点の座標は、（Ｘ、Ｙ）＝（−２７５００、−７００６０）となる。したがって、マーク座標が（Ｘ、Ｙ）＝（−２７５００、−７００５０）であるマークＮｏ「１」の位置ズレ測定マーク４０についての格子ズレ量は、（Ｘ、Ｙ）＝（０、−１０）となる。なお、本実施例では、全ての位置ズレ測定マーク４０が保持面３５上の基準マーク５０群と重なる場所にあるものとする。
【０１５５】
図９の表に示すように、本実施例では、マーク座標のＸ座標については、９２個の位置ズレ測定マーク４０いずれも下３桁の値が「（±）５００」であるため、格子ズレ量のＸ座標値は、いずれも「０」となる。一方、マーク座標のＹ座標については、下２桁の値が「（−）５０」の場合は、格子ズレ量のＹ座標値は「−１０」となり、下２桁の値が「（＋）５０」の場合は、格子ズレ量のＹ座標値は「（＋）１０」となり、下２桁の値が「（−）０５」の場合は、格子ズレ量のＹ座標値は「−５」となり、下２桁の値が「（−）９５」の場合は、格子ズレ量のＹ座標値は「−１５」となる。ここで、本実施例では、格子ズレ量に関し、マーク座標の座標値が負（−）の値のものについては、−方向にずれているとし、マーク座標の座標値が正（＋）の値のものについては、＋方向にずれているとしている。
【０１５６】
図９に示す表の「測定値（μｍ）」の値は、上述した格子ズレ量を含むマークズレ量である。つまり、この測定値の値は、被測定基板２０の歪み等により生じたマークズレ量と、上述した格子ズレ量とが足し合わされた値である。したがって、正味のマークズレ量を得るためには、測定値から格子ズレ量を差し引く必要がある。
【０１５７】
そこで、図９に示す表において、「測定値（μｍ）」から「格子ズレ量（μｍ）」を引いた値が、「位置ズレ量（μｍ）」である。ここで、本実施例の場合、Ｘ座標値については、格子ズレ量がいずれも０であるため、測定値の値が、そのまま位置ズレ量の値となる。これに対し、Ｙ座標値については、格子ズレ量が０ではないため、測定値の値から格子ズレ量の値を差し引いた値が、位置ズレ量となる。
【０１５８】
例えば、マークＮｏ「１」の場合、Ｘ座標値については、測定値の「４８．１６２」が、そのまま位置ズレ量の値となる。一方、Ｙ座標値については、測定値の「−４７．５５５」から「−１０」を差し引いた値である「−３７．５５５」が、位置ズレ量の値となる。
【０１５９】
本実施例において９２個の位置ズレ測定マーク４０についての位置ズレ量を図示したものが、図１０である。図１０において、破線は、理想格子を示し、実線は、算出された位置ズレ量を示す。破線で示す矩形状Ｄ１における四隅の位置が、位置ズレ量が０の位置に対応し、破線の矩形状Ｄ１からずれた位置にある実線で示す四角形状Ｄ２における四隅の位置が、位置ズレ量が加味された各位置ズレ測定マーク４０の位置を示す。なお、図１０においては、位置ズレ量の値を１００倍し、各位置ズレ測定マーク４０のズレを拡大して表示している。
【０１６０】
そして、マークズレ量を算出する工程により算出されたマークズレ量から、被測定基板２０の歪みを測定する工程が行われる。つまり、ここでは、上述したように算出された位置ズレ量（マークズレ量）に基づいて、被測定基板２０の歪みが測定される。
【０１６１】
この被測定基板２０の歪みを測定する工程では、上述したように算出された９２点の位置ズレ測定マーク４０の各位置ズレ量を、被測定基板２０の歪みとして測定してもよい。ただし、上述したように算出された位置ズレ量は、被測定基板２０を保持する工程において被測定基板２０をチャック３１に載せる際の、チャック３１に対する被測定基板２０の相対的なズレ量（以下「相対ズレ量」という。）を含む。このため、被測定基板２０の歪みの測定値としては、位置ズレ量について相対ズレ量による影響を補正した値が採用される。
【０１６２】
ここで補正される相対ズレ量は、被測定基板２０とチャック３１との互いの中心位置のズレ量、および被測定基板２０のチャック３１に対する回転方向のズレ量に相当するものである。本実施例では、相対ズレ量を用いた位置ズレ量の補正において、位置ズレ量についての９２点の平均値と、被測定基板２０全体の回転量とが補正値として用いられる。
【０１６３】
被測定基板２０全体の回転量の補正としては、マーク座標のＹ座標値が共通の値のもの、つまり共通のＸ方向の直線に沿って並ぶ点については、被測定基板２０の回転量に相当する共通のＸ座標値を差し引くことが行われる。また、マーク座標のＸ座標値が共通の値のもの、つまり共通のＹ方向の直線に沿って並ぶ点については、被測定基板２０の回転量の相当する共通のＹ座標値を差し引くことが行われる。
【０１６４】
相対ズレ量を用いた位置ズレ量の補正について、マークＮｏ「１」〜「４」を例に挙げて具体的に説明する。図９に示す表から、マークＮｏ「１」〜「４」の各マークの位置ズレ量は、それぞれ次の値である。
「１」：（Ｘ、Ｙ）＝（４８．１６２、−３７．５５５）
「２」：（Ｘ、Ｙ）＝（５１．７４３、−３８．９６８）
「３」：（Ｘ、Ｙ）＝（５９．７９５、−３７．７２５）
「４」：（Ｘ、Ｙ）＝（５８．３１６、−４３．３４０）
これらの位置ズレ量の値は、相対ズレ量による補正前の値である。つまり、これらの位置ズレ量の値に対して、相対ズレ量を用いた補正を行う。
【０１６５】
相対ズレ量を用いた補正として、位置ズレ量について９２点の平均値が補正値に用いられ、この平均値を各位置ズレ量の値から差し引くことが行われる。本実施例において、位置ズレ量のＸ座標値の９２点の平均値は「７５．２４５」であり、位置ズレ量のＹ座標値の９２点の平均値は、「−４５．０５０」である。したがって、上記のマークＮｏ「１」〜「４」の各マークの位置ズレ量から、これらの平均値を引いた値は、次の値となる。
「１」：（Ｘ、Ｙ）＝（−２７．０８３、７．４９５）
「２」：（Ｘ、Ｙ）＝（−２３．５０２、６．０８２）
「３」：（Ｘ、Ｙ）＝（−１５．４５０、７．３２５）
「４」：（Ｘ、Ｙ）＝（−１６．９２９、１．７１０）
【０１６６】
そして、これらの各座標値に対する被測定基板２０全体の回転量の補正として、マーク座標のＹ座標値が共通の値（−７００５０）となるマークＮｏ「１」および「２」のＸ座標値に対しては、「２４．０６２」が加算され、同じくマーク座標のＹ座標値が共通の値（−４９９０５）となるマークＮｏ「３」および「４」のＸ座標値に対しては、「１７．２１３（１７．２１２）」が加算される。また、マーク座標のＸ座標値が共通の値（−２７５００）となるマークＮｏ「１」および「３」のＹ座標値に対しては、「９．４」が減算され、同じくマーク座標のＹ座標値が共通の値（−１２５００）となるマークＮｏ「２」および「４」のＹ座標値に対しては、「４．３」が減算される。
【０１６７】
このように位置ズレ量から９２点の平均値を引いた値に対して加算または減算される値が、被測定基板２０の回転量の補正値となる。この被測定基板２０の回転量の補正値は、被測定基板２０のチャック３１に対する回転方向の相対的なズレによる座標値のズレ量に応じて、マークの座標値ごとに設定される。
【０１６８】
図１１に示す表に、相対ズレ量による補正を行った後の位置ズレ量を示している。例えば、マークＮｏ「１」の場合、Ｘ座標値については、相対ズレ量による補正前の値「４８．１６２」から、９２点の平均値「７５．２４５」を減算し、被測定基板２０の回転量の補正値「２４．０６２」を加算した値である「−３．０２１」が、相対ズレ量による補正後の位置ズレ量の値となる。
【０１６９】
同じくマークＮｏ「１」の場合、Ｙ座標値については、相対ズレ量による補正前の値「−３７．５５５」から、９２点の平均値「−４５．０５０」を減算し、被測定基板２０の回転量の補正値「９．４」を減算した値である「−１．９０５」が、相対ズレ量による補正後の位置ズレ量の値となる。他のマークＮｏの座標値についても同様にして、相対ズレ量による補正が行われる。なお、図１１に示す表では、「測定値（μｍ）」についても相対ズレ量による補正が行われた値となっている。つまり、この補正後の「測定値（μｍ）」から「格子ズレ量（μｍ）」を差し引くことで、相対ズレ量が補正された位置ズレ量が得られる。
【０１７０】
本実施例において９２個の位置ズレ測定マーク４０について相対ズレ量による補正を行った位置ズレ量を図示したものが、図１２である。図１２において、破線は、図１０と同様に理想格子を示し、実線は、相対ズレ量が補正された位置ズレ量（補正後の位置ズレ量）を示す。破線で示す矩形状Ｄ１における四隅の位置が、位置ズレ量が０の位置に対応し、実線で示す四角形状Ｄ３における四隅の位置が、補正後の位置ズレ量が加味された各位置ズレ測定マーク４０の位置を示す。なお、図１２においては、位置ズレ量の値を６００倍し、各位置ズレ測定マーク４０のズレを拡大して表示している。
【０１７１】
このように、位置ズレ量に対して相対ズレ量による補正が行われることで、図１０と図１２との比較からもわかるように、被測定基板２０をチャック３１に載せる際の被測定基板２０のチャック３１に対する相対的な位置のズレが被測定基板２０の歪みの測定値に与える影響を低減することができ、より正確な歪み量を測定することが可能となる。
【０１７２】
ここで補正される相対ズレ量は、被測定基板２０の歪みとは無関係の値であり、被測定基板２０をチャック３１に保持する際に生じるものである。このため、位置ズレ量に対して相対ズレ量を補正することで、位置ズレ量から、被測定基板２０をチャック３１に保持する際に生じたズレが除かれ、位置ズレ量を、被測定基板２０の歪みによって生じた量に修正することができる。
【０１７３】
したがって、位置ズレ量について相対ズレ量による補正を行うことで、被測定基板２０をチャック３１に保持する工程において、被測定基板２０のチャック３１に対する位置合わせに際して要求される厳密さが軽減され、工程の簡略化を図ることが可能となる。つまりは、位置ズレ量について相対ズレ量による補正を行うことで、被測定基板２０とチャック３１との位置合わせを不要にすることも可能となる。
【０１７４】
このように、被測定基板２０の歪みを測定する工程においては、算出された位置ズレ量に対して、相対ズレ量による補正が行われる。つまり、被測定基板２０の歪みを測定する工程によって得られる歪みの測定値としては、相対ズレ量による補正が行われた位置ズレ量が採用される。
【０１７５】
また、被測定基板２０の歪みを測定する工程では、図１１の表に示すような相対ズレ量による補正が行われた位置ズレ量に対して統計処理を施した値を、被測定基板２０の歪み量として測定してもよい。ここで、統計処理としては、例えば、９２点の位置ズレ量について、平均値の絶対値に、３σの値を加算するという演算が行われる。つまり、ここでの統計処理により得られる処理値Ｚ（μｍ）は、次式（１）により表される。
Ｚ＝｜ａｖｅ｜＋３ｓ  ・・・（１）
ここで、｜ａｖｅ｜は、９２点の位置ズレ量の平均値の絶対値であり、ｓは、９２点の位置ズレ量の標準偏差σ（分散：σ２）である。
【０１７６】
したがって、ここでの統計処理は、上記（１）式が用いられ、相対ズレ量が補正された位置ズレ量のＸ座標値およびＹ座標値それぞれについて行われる。すなわち、位置ズレ量のＸ座標値については、９２点のＸ座標値の平均値の絶対値に、標準偏差σを３倍した値が加算されることで、処理値Ｚが得られる。また、位置ズレ量のＹ座標値については、９２点のＹ座標値の平均値の絶対値に、標準偏差σを３倍した値が加算されることで、処理値Ｚが得られる。
【０１７７】
本実施例では、図１１の表に示す相対ズレ量による補正後の位置ズレ量に対して上述のような統計処理を施すことにより、Ｘ方向については、Ｘ座標値として、４．９０４（μｍ）という値が算出される。また、Ｙ方向については、Ｙ座標値として、４．３４６（μｍ）という値が算出される。
【０１７８】
このように、被測定基板２０の歪み量の測定に際し、位置ズレ量に対して統計処理を施すことにより、被測定基板２０の歪みの測定値を、１組の座標値として得ることができる。これにより、被測定基板２０の歪み量を代表的な数値によって把握することが可能となり、被測定基板２０の歪み量を容易に認識することが可能となる。
【０１７９】
また、被測定基板２０の歪みを測定する工程では、被測定基板２０の歪み量の測定値として、被測定基板２０の歪みを測定する工程の後に行われる工程で補正可能な歪み量を除去した値を採用してもよい。被測定基板２０の歪みを測定する工程の後に行われる工程としては、例えば、カラーフィルタ１８を形成する工程が挙げられる。
【０１８０】
カラーフィルタ１８を形成する工程においては、カラーフィルタ１８を形成するためのリソグラフィの工程等で用いられる露光機により、被測定基板２０の歪みを補正することができる場合がある。この場合、露光機によって補正可能な被測定基板２０の歪み量をあらかじめ除去した歪み量を、被測定基板２０の歪みを測定する工程における歪み量の測定値とする。
【０１８１】
このように、被測定基板２０の歪みを測定する工程で得られる歪み量の測定値を、後の工程で補正可能な歪み量をあらかじめ除いた値とすることにより、被測定基板２０の歪み量として、後の工程において露光機等で補正された後に残る歪み量を把握することが可能となる。なお、被測定基板２０の歪みを測定する工程の後に行われる工程としては、カラーフィルタ１８を形成する工程のほか、例えばマイクロレンズ１９を形成する工程等であってもよく、露光機等によって被測定基板２０の歪みを補正することができる工程であればよい。この場合、位置ズレ量の情報を露光機に転送し、例えば露光フィールドシフト量を補正することができる。補正可能な歪み量は露光機でどのようなアラインメントを行うかに依存するので、そのアラインメントの設定に合わせて歪み量の算出を行う。
【０１８２】
また、本実施形態に係る基板の歪み測定方法においては、上述したマークズレ量を算出する工程において、基準マーク５０の配置について、複数の基準マーク５０の格子位置から、理想格子となるように設けられる基準マーク５０の格子位置を算出することが望ましい。このことについて、図６を用いて具体的に説明する。
【０１８３】
図６に示す例では、顕微鏡３３による同一視野に、５×５の２５個の基準マーク５０が配置される領域が含まれており、この領域に、１個の位置ズレ測定マーク４０が存在している。なお、図６は、顕微鏡３３による視野範囲を示している。
【０１８４】
図６に示す視野範囲では、２５個の基準マーク５０のうち、少なくとも一部が位置ズレ測定マーク４０と重なって隠れている基準マーク５０が、１０個存在する。つまり、図６に示す視野には、位置ズレ測定マーク４０に重なることなく全体が現れている基準マーク５０（５０Ｂ）が、１５個存在する。
【０１８５】
このように同一視野に全体が現れている基準マーク５０が１５個存在する場合、これら１５個の基準マーク５０の位置（座標値）についての統計値から、基準マーク５０の格子位置が算出される。ここで、統計値としては、例えば平均値や中央値等が用いられる。そして、この場合、１５個の基準マーク５０の統計値として算出された格子位置（基準マーク５０の位置）のうち、最近接基準マーク５０Ａの格子位置（中心位置Ｃ１）が、最近接基準マーク５０Ａの位置に対する位置ズレ測定マーク４０の中心位置Ｃ２のズレ量の算出に際して用いられる。
【０１８６】
このように、同一視野に存在する複数の基準マーク５０の格子位置から、位置ズレ測定マーク４０の位置（中心位置Ｃ２）比較対象となる基準マーク５０（最近接基準マーク５０Ａ）の格子位置（中心位置Ｃ１）を算出することで、算出されるマークズレ量に対する、基準マーク５０の位置のバラツキの影響を抑制することができる。これにより、マークズレ量（位置ズレ量）の算出精度が向上し、被測定基板２０の歪みの測定精度を向上することができる。
【０１８７】
また、同一視野に存在する複数の基準マーク５０の格子位置から最近接基準マーク５０Ａの格子位置を算出する場合、算出に用いられる基準マーク５０の数は多い方が望ましい。そこで、算出に用いられる基準マーク５０の数を増やす観点から、図６に示すような位置ズレ測定マーク４０に代えて、図１３（ａ）に示すような位置ズレ測定マーク４０Ｂが好適に用いられる。
【０１８８】
図１３（ａ）に示す位置ズレ測定マーク４０Ｂは、図６に示す位置ズレ測定マーク４０と同様に枠形状を有するが、枠形状の部分が中抜きされている。つまり、図６に示す位置ズレ測定マーク４０が１重の枠形状であるのに対し、図１３（ａ）に示す位置ズレ測定マーク４０Ｂは、外側枠部４０ｘと内側枠部４０ｙとからなる２重の枠形状を有する。
【０１８９】
図１３（ａ）に示すような位置ズレ測定マーク４０Ｂによれば、図６に示す位置ズレ測定マーク４０との比較において、マークのサイズを確保したまま、基準マーク５０を隠すことになる部分の面積を小さくすることができる。これにより、位置ズレ測定マーク４０によって隠される基準マーク５０の数を少なくすること、つまり位置ズレ測定マーク４０に隠されることなく全体が現れる基準マーク５０の数を多くすることができる。したがって、上述したような同一視野に存在する複数の基準マーク５０の格子位置を用いた基準マーク５０の格子位置の算出に用いられる基準マーク５０の数を多くすることができるので、マークズレ量の算出に用いられる基準マーク５０の位置の精度を向上することができる。
【０１９０】
また、図１３（ａ）に示すような位置ズレ測定マーク４０Ｂによれば、図６に示す位置ズレ測定マーク４０との比較において、マークにおけるエッジの数を増やすことができる。このため、上述したように位置ズレ測定マーク４０の中心位置Ｃ２の座標を求める際にマークのエッジの座標値を用いる場合、座標値の算出に用いるエッジの数を増やすことで、中心位置Ｃ２の位置精度を高めることができる。これにより、マークズレ量の算出精度を向上することができる。
【０１９１】
また、位置ズレ測定マークの他の形状の例として、図１３（ｂ）〜（ｇ）に示すような形状を挙げることができる。図１３（ｂ）に示す位置ズレ測定マーク４１Ａは、菱形の外形を有し、図６に示す位置ズレ測定マーク４０と同様に内側が中抜きされた枠状の形状を有する。図１３（ｃ）に示す位置ズレ測定マーク４１Ｂは、図６の位置ズレ測定マーク４０と図１３（ａ）の位置ズレ測定マーク４０Ｂとの関係と同様に、図１３（ｂ）の位置ズレ測定マーク４１Ａの枠形状の部分が中抜きされたものであり、外側枠部４１ｘと内側枠部４１ｙとからなる２重の枠形状を有する。
【０１９２】
図１３（ｄ）に示す位置ズレ測定マーク４２Ａは、バツ印状の形状を有する。図１３（ｅ）に示す位置ズレ測定マーク４２Ｂは、同図（ｄ）に示す位置ズレ測定マーク４２Ａがバツ印状の形状に沿って間が抜かれたものであり、縦方向および横方向に互いに対向する２組のＶ字形状部４２ｘ、４２ｙを有する。
【０１９３】
図１３（ｆ）に示す位置ズレ測定マーク４３Ａは、八角形状の外形を有し、内側が中抜きされた枠状の形状を有する。図１３（ｇ）に示す位置ズレ測定マーク４３Ｂは、図６の位置ズレ測定マーク４０と図１３（ａ）の位置ズレ測定マーク４０Ｂとの関係と同様に、図１３（ｆ）の位置ズレ測定マーク４３Ａの枠形状の部分が中抜きされたものであり、外側枠部４３ｘと内側枠部４３ｙとからなる２重の八角形の枠形状を有する。
【０１９４】
以上のように、位置ズレ測定マークの形状については、様々なバリエーションが考えられ、例示した形状のうち、いずれかの形状のマークが用いられたり、複数種類の形状のマークが用いられたりする。ただし、位置ズレ測定マークや基準マークの形状や、本実施形態で示した形状に限定されず、例えば円形状や三角形状等、互いのマークの位置のズレが把握できる形状であればよい。
【０１９５】
位置ズレ測定マークとしては、本実施形態の位置ズレ測定マーク４０や図１３に例示したもののように要素群を構成する各要素である場合に限られず、例えば格子状の模様等をなす一体の連続したものであってもよい。位置ズレ測定マーク４０が格子状の模様である場合、位置ズレ測定マーク４０は、例えば被測定基板２０のダイシング領域２４に沿って格子状に設けられる。
【０１９６】
また、基準マーク５０の位置精度に関しては、チャック３１における基準マーク５０の配置の位置を、あらかじめ計測しておき、その計測値に基づく補正を行ってもよい。この場合、チャック３１の保持面３５上において格子点状に配置される全ての基準マーク５０の位置があらかじめ計測される。ここで、基準マーク５０の位置の計測には、例えば、レーザ干渉計等の精密な計測機器、あるいは、基板が搭載される高精度なステージや、このステージに保持された基板を透過する赤外線等を照射する光学系等を備える計測機器等の、高精度な計測機器が用いられる。基準マーク５０の位置は、ＸＹ座標値として計測される。
【０１９７】
このように計測された基準マーク５０の位置について、個々の基準マーク５０の位置が、理想格子からどれだけずれているか、つまり各基準マーク５０の位置の理想格子に対するズレ量が、あらかじめデータとして取得される。ここで取得された基準マーク５０の位置に関するデータは、例えばルックアップテーブル等の参照可能なデータ群として、測定装置３０の制御部３４が有する記憶部等においてあらかじめ記憶される。
【０１９８】
そして、マークズレ量（位置ズレ量）を算出する工程において、あらかじめ取得され記憶された基準マーク５０の位置に関する参照可能なデータ群から、そのデータ群を得たチャック３１に設けられた各基準マーク５０が有する理想格子に対するズレ量が呼び出され、マークズレ量が補正される。具体的には、位置ズレ測定マーク４０の位置の基準となる最近接基準マーク５０Ａの位置に対して、その最近接基準マーク５０Ａの理想格子に対するズレ量の分の補正が行われる。
【０１９９】
つまり、マークズレ量の算出に用いられる最近接基準マーク５０Ａの位置（座標値）に対して、その最近接基準マーク５０Ａとしての基準マーク５０がチャック３１上で有する理想格子に対するズレ量の分だけ、そのズレ量を打ち消すように値を増減させる補正が行われる。なお、あらかじめ計測された基準マーク５０の理想格子に対するズレ量による補正は、基準マーク５０（最近接基準マーク５０Ａ）の位置（座標値）に対して行われてもよく、図９の表等に示す測定値や位置ズレ量に対して行われてもよい。
【０２００】
このようにチャック３１における基準マーク５０の理想格子に対するズレ量をあらかじめ計測し、その計測値に基づく補正を行うことにより、基準マーク５０の位置精度が向上するので、マークズレ量の算出精度が向上し、被測定基板２０の歪みの測定精度を向上することができる。そして、計測した基準マーク５０の理想格子に対するズレ量をルックアップテーブル等の参照可能なデータ群として取得することにより、このデータ群はチャック３１ごとに得られる補正値であるので、チャック３１によって保持されて歪みが測定される多数の被測定基板２０について補正値を共用することができる。これにより、被測定基板２０の歪みの測定に要する処理の負荷を軽減することができる。
【０２０１】
この点、被測定基板２０の歪みの測定ごとに、その都度、レーザ干渉計等といった高精度な計測機器を用いて被測定基板２０の歪みの測定を行うことは、コスト面や操作に熟練を要すること等から現実的ではない。これに対し、上述したように測定装置３０の基準マーク５０についての理想格子に対するズレ量をあらかじめレーザ干渉計等の高精度な計測機器によって計測し、その計測値による補正を行うことは、比較的容易に実現可能であり、位置ズレ量等の測定値の精度向上に貢献する。
【０２０２】
また、上述したようにチャック３１における各基準マーク５０の理想格子に対するズレ量をあらかじめ計測する場合、その理想格子に対するズレ量の計測の際、同一視野に複数の基準マーク５０が存在すると、理想格子に対するズレ量の計測値がどの基準マーク５０の値であるかが分からなくなってしまう可能性がある。また、チャック３１に対する被測定基板２０の置き位置精度の面からも、各基準マーク５０の理想格子に対するズレ量の事前計測値と基準マーク５０との紐付けが困難となる場合がある。
【０２０３】
そこで、チャック３１に設けられる基準マーク５０については、例えば図１４に示すように、同一視野に含まれることになる、近隣に配置される複数の基準マーク５０が互いに異なる形状を有することが望ましい。図１４には、５×５＝２５個の基準マーク５０が示されており、これら２５個の基準マーク５０は、互いに異なる形状を有するパターンを構成する。
【０２０４】
なお、近隣に配置される複数の基準マーク５０について、互いに異なる形状となる基準マーク５０の数は、顕微鏡３３の視野の広さ等によって適宜設定される。例えば、図１４に示すように、近隣に配置され互いに異なる形状となる基準マーク５０の数が５×５＝２５個である場合、この５×５のパターンが繰り返し単位としてＸ方向およびＹ方向に繰り返して配置される。近隣に配置され互いに異なる形状となる基準マーク５０の数は、５×５＝２５個のほか、４×４＝１６個であったり、６×６＝３６個であったりしてもよく、上記のとおり顕微鏡３３の視野の広さ等によって適宜設定される。
【０２０５】
このように近隣に配置される複数の基準マーク５０について互いに異なる形状が用いられることにより、近隣に配置される複数の基準マーク５０の判別が容易となり、各基準マーク５０の理想格子に対するズレ量の事前計測値と基準マーク５０との対応付けを確実に行うことができる。これにより、マークズレ量（位置ズレ量）の算出精度が向上し、被測定基板２０の歪みの測定精度を向上することができる。
【０２０６】
以上説明した本実施形態の測定装置３０および歪み測定方法によれば、次のような効果が得られる。被測定基板２０におけるチップ面積の確保を容易に行うことができる。すなわち、本実施形態の歪み測定において、被測定基板２０が有する位置ズレ測定マーク４０は、基準マーク５０との関係においてモアレ縞等を形成する周期パターンではないため、例えば基板におけるダイシング領域２４等に配置することができるので、基板におけるチップ面積を圧迫することなく設けることができる。
【０２０７】
また、本実施形態の歪み測定によれば、被測定基板２０の保持方法による影響を考慮した基板の歪みの測定を行うことができる。すなわち、基板の歪みは、チャック３１に保持された状態の被測定基板２０の位置ズレ測定マーク４０と、チャック３１の基準マーク５０との位置関係に基づいて測定されることから、測定される歪みには、被測定基板２０をチャック３１に保持することによって生じた被測定基板２０の歪みが含まれる。したがって、本実施形態の歪み測定によれば、基板保持方法によって生じる歪みの変化も測定することができる。
【０２０８】
また、本実施形態の歪み測定によれば、高価な計測機器を用いることなく、高精度かつ簡便に、被測定基板２０の歪みを測定することができる。被測定基板２０の歪みが高精度に測定できることで、例えば、カラーフィルタ１８やマイクロレンズ１９を形成する際のリソグラフィの工程（露光工程）での重ね合わせ精度を向上することができる。
【０２０９】
また、本実施形態の歪み測定によれば、デバイスに合わせて被測定基板２０を保持するためのチャックを準備する必要がない。
【０２１０】
また、本実施形態の歪み測定は、赤外線等の被測定基板２０を透過する光を用いてマークを読み取る手法を採用するものであることから、被測定基板２０を薄膜化することなく、被測定基板２０の内部に設けられた位置ズレ測定マーク４０を読み取ることができる。この点、露光機のアラインメントは可視光を利用するものであることから、被測定基板２０の薄膜化後でないと被測定基板２０の内部に存在するマークを読み取ることができない。
【０２１１】
このように、本実施形態の歪み測定によれば、被測定基板２０の薄膜化の工程の前段階で、被測定基板２０の歪みを把握することが可能となる。したがって、本実施形態の歪み測定によれば、被測定基板２０を薄膜化する工程が行われる前の、被測定基板２０を構成するセンサ基板２１と支持基板２２との仮接合段階で歪みの特定を行うことができる。
【０２１２】
具体的には、接着剤を用いた基板接合の場合は、接着剤を硬化させる前の状態で、被測定基板２０の歪みを測定することで、また、プラズマを用いた基板接合の場合は、加熱ないし必要に応じて行われる加圧等の処理を行う前の状態で、被測定基板２０の歪みを測定することで、センサ基板２１と支持基板２２との仮接合段階で歪みの特定を行うことができる。センサ基板２１と支持基板２２との仮接合段階においては、一旦基板同士を引き離して再度貼り合わせることができる。
【０２１３】
したがって、例えば、センサ基板２１と支持基板２２の基板同士の仮接合段階において本実施形態の歪み測定手法によって測定した歪み量がある閾値以上であれば、基板同士を一旦引き離し、再度貼り合わせることができる。つまり、基板同士の仮接合段階での基板の歪み量が所定値以上の場合、基板同士を一旦引き離し、貼り合わせによる影響が軽減されるように、基板同士を再度貼り合わせることが可能となる。これにより、貼り合わせ工程まで流動した基板を廃棄しなくて済み、材料コストや廃棄コストを削減することができる。また、基板の歪み改善のタクトタイムを短縮することができる。
【０２１４】
また、本実施形態の基板の歪み測定の説明においては、測定対象となる被測定基板２０は、センサ基板２１と支持基板２２との２枚の基板が貼り合わされたものであるが、本実施形態の基板の歪み測定手法は、例えば１枚の基板であったり３枚以上の基板が貼り合わされたものであったりしても、測定対象とすることができる。
【０２１５】
［固体撮像装置の製造方法］
上述した本実施形態の測定装置３０および歪み測定方法によって求めた被測定基板２０の歪みは、被測定基板２０の歪みを測定する工程の後の工程、例えばカラーフィルタ１８やマイクロレンズ１９を形成する工程（露光機を用いたリソグラフィの工程）に到着するまでの加工過程によって変化することが予測できる。特に、この加工過程においては、被測定基板２０を薄膜化する工程が、基板の歪みに対して比較的大きな影響を与える。また、露光機を用いたリソグラフィの工程において被測定基板２０が保持されるチャックが変化することによっても、被測定基板２０の歪みは変化する。
【０２１６】
そこで、センサ基板２１と支持基板２２とを貼り合わせる工程以降において、上述した本実施形態の測定装置３０および歪み測定方法によって被測定基板２０の歪みを測定する工程の後に行われる所定の工程で、被測定基板２０の歪みを測定し、ここで測定した歪みと、先に測定した歪みとを比較することで、工程を経ることによる被測定基板２０の歪みの変化をあらかじめ算出する。そして、工程を経ることによる被測定基板２０の歪みの変化を用いて、上述したような手法で測定した被測定基板２０の歪みがどのように変化するかを予測する。
【０２１７】
このように、本実施形態の固体撮像装置１の製造方法においては、上述した本実施形態の測定装置３０および歪み測定方法によって測定した被測定基板２０の歪みが、被測定基板２０の歪みを測定する工程以降、所定の工程までにどのように変化するかを予測する工程が行われる。つまり、この工程では、被測定基板２０の歪みを測定する工程以降、例えば露光機を用いたリソグラフィの工程が行われるカラーフィルタ１８を形成する工程までの間に、工程を経ることによる被測定基板２０の歪みの変化が予測される。そして、予測された被測定基板２０の歪みの変化は、被測定基板２０の歪みを測定する工程以降の工程で用いられる。
【０２１８】
なお、以下の説明では、上述した本実施形態の測定装置３０および歪み測定方法によって測定される被測定基板２０の歪みを「本測定歪み」とし、上述した本実施形態の測定装置３０および歪み測定方法によって被測定基板２０の歪みを測定する工程の後に行われる所定の工程で測定される被測定基板２０の歪みを「後工程測定歪み」とする。
【０２１９】
後工程測定歪みを測定する所定の工程としては、例えば、カラーフィルタ１８を形成する工程やマイクロレンズ１９を形成する工程等が挙げられる。この場合、後工程測定歪みは、例えば、カラーフィルタ１８やマイクロレンズ１９を形成する際のリソグラフィの工程（露光工程）で用いられる露光機でのアラインメントにより測定される。具体的には、後工程測定歪みとしては、露光機でアラインメントを行うことで、被測定基板２０の位置ズレ測定マーク４０、もしくは、位置ズレ測定マーク４０に相当するマークの位置座標を露光機のステージを基準として測定することができる。
【０２２０】
そして、後工程測定歪みと本測定歪みとを比較することで、被測定基板２０の歪みについて、本測定歪みから後工程測定歪みまでの変化量が、あらかじめ算出される。ここで算出された被測定基板２０の歪みの変化量は、例えばルックアップテーブル等の参照可能なデータ群として作成され、測定装置３０の制御部３４が有する記憶部等においてあらかじめ記憶される。
【０２２１】
このようにして作成された被測定基板２０の歪みの変化量についての参照可能なデータ群（以下「歪み変化量データ」という。）が用いられ、被測定基板２０の歪みの変化が予測される。具体的には、例えば、カラーフィルタ１８を形成する際の露光工程で、被測定基板２０の歪みがどのような歪みとなっているのかが予測される。そして、この歪み変化量データが用いられて予測された被測定基板２０の歪みに合わせて、露光工程での露光機のアライメントに補正を施すことが行われる。
【０２２２】
カラーフィルタ１８等を形成する際の露光工程では、例えば、公知のアラインメント手法により、被測定基板２０の位置合わせが行われる。ここで用いられるアライメント手法としては、例えば、特開平６−３１４６４８号公報や特開平１０−１２５５７６号公報に記載されている手法を用いることができる。
【０２２３】
露光工程でのアラインメントにおいて、本測定歪みに対して後工程測定歪みを補正した被測定基板２０の位置合わせを行うためには、アラインメントに膨大な時間がかかってしまうという問題がある。つまり、露光工程でのアラインメントによる被測定基板２０の位置合わせによって、後工程測定歪みによる本測定歪みからの歪みの変化を補正しようとした場合、多くの時間を要することになる。
【０２２４】
そこで、上述したように後工程測定歪みを測定し、歪み変化量データをあらかじめ作成することにより、被測定基板２０の歪みの変化を予測することができる。そして、歪み変化量データを、例えば、カラーフィルタ１８を形成する工程の露光工程で用いられる露光機に引き渡すことで、露光工程でアラインメント点数が少なくても被測定基板２０の歪みの測定値を補正して被測定基板２０の位置合わせを行い、露光を行うことが可能となる。
【０２２５】
すなわち、露光工程でのアラインメントに補正を施すことによって被測定基板２０の歪みの変化に対応する場合と比べて、歪み変化量データによって被測定基板２０の歪みを予測することにより、露光工程でのアラインメントを簡易なものとすることができる。これにより、加工時間の長期化を招くことなく、被測定基板２０の薄膜化の工程等の後工程により生じた被測定基板２０の歪みを考慮した露光を行うことができる。
【０２２６】
上記のとおり露光機に引き渡す歪み変化量データは、例えば、被測定基板２０におけるウェハ面内での位置ズレ情報をマップ化した位置ズレマップに変換されて用いられる。ただし、歪み変化量データを露光機に引き渡すための形式としては、歪み変化量データに基づいて作成したマップに限定されず、例えば、歪み変化量データに基づいて作成した、例えば５次の線形多項式等のウェハ面内の高次の補正式の形式等であってもよい。このように、工程を経ることによる被測定基板２０の歪みの変化を用いた予測手法によれば、基板の貼り合わせの工程以降の露光工程に被測定基板２０の歪み情報を提供することができる。
【０２２７】
このように、本実施形態の固体撮像装置１の製造方法においては、被測定基板２０の歪みを予測する工程により予測された被測定基板２０の変化を用いて、被測定基板２０の位置合わせの補正を行う工程が行われる。
【０２２８】
以上のように、歪み変化量データをあらかじめ作成して、被測定基板２０の歪みの変化を予測する手法においては、被測定基板２０の歪みを測定する工程の後の工程での、被測定基板２０の歪みの変化が一定量に安定していれば、歪み変化量データの作成は事前に一度だけ行えばよい。ただし、被測定基板２０の薄膜化の工程の経時変化、例えば研磨パッドの磨耗やエッチング工程の薬液の濃度変化等によって被測定基板２０の歪みの変化が一定量とならない場合もあることから、こうした歪み変化量データについては、被測定基板２０の薄膜化の工程の経時変化等を考慮し、例えば所定の期間ごとに更新することが望ましい。
【０２２９】
また、被測定基板２０の歪みの変化を予測するに際しては、上述したようなルックアップテーブル等の歪み変化量データの代わりに、被測定基板２０の歪みの変化を、例えば３次の線形多項式等の何らかの数式により記述し、この数式を用いて被測定基板２０の歪みの変化を予測してもよい。この場合、被測定基板２０の歪みの変化を予測するための数式は、本測定歪みと後工程測定歪みとの関係に基づいて、近似式等として導かれる。
【０２３０】
一方、上記のとおり各工程によって被測定基板２０が保持されるチャックが変化することによっても、被測定基板２０の歪みは変化する。この点、上述したようにセンサ基板２１および支持基板２２を貼り合わせる工程から用いられる測定装置３０のチャック３１と、センサ基板２１および支持基板２２を貼り合わせる工程以降の工程、例えばカラーフィルタ１８を形成する工程等の、被測定基板２０の位置合わせを要する工程で用いられる露光機が有するチャックとが同一であれば、チャックに依存する被測定基板２０の歪みを考慮する必要はない。しかしながら、実際には、測定装置３０のチャック３１と、基板の貼り合わせの工程以降の工程で用いられるチャックとを全く同一のものとすることは、極めて困難である。
【０２３１】
そこで、測定装置３０において基準マーク５０を有するチャック３１と、基板の貼り合わせの工程以降に用いる露光機のチャックとの各チャックに依存する被測定基板２０の歪みの違いをあらかじめ把握し、本測定歪みがどのように変化するかを予測する。つまり、チャック３１に被測定基板２０が保持された状態で測定された本測定歪みが、本測定歪みを測定する工程の後の所定の工程においてチャック３１とは異なる露光機のチャックに保持されることで、どのように変化するかをあらかじめ把握し、予測する。
【０２３２】
したがって、被測定基板２０の歪みについて、本測定歪みを測定する工程の後の所定の工程で、被測定基板２０を保持するチャックがチャック３１から異なるチャックに変わることによる、本測定歪みからの変化量が、あらかじめ算出される。ここで算出された被測定基板２０の歪みの変化量は、上述したような工程を経ることによる被測定基板２０の歪みの変化を用いた予測手法と同様に、ルックアップテーブル等の参照可能なデータ群や数式等として記述され、測定装置３０の制御部３４が有する記憶部等においてあらかじめ記憶される。また、本測定歪みを測定する工程の後の所定の工程は、上述した後工程測定歪みを測定する所定の工程と同様に、例えば、カラーフィルタ１８を形成する工程やマイクロレンズ１９を形成する工程等である。
【０２３３】
そして、上述したような工程を経ることによる被測定基板２０の歪みの変化を用いた予測手法と同様に、被測定基板２０を保持するチャックが変わることによる本測定歪みからの変化量についてのデータや数式が用いられ、被測定基板２０の歪みの変化が予測される。そして、予測された被測定基板２０の歪みの変化は、被測定基板２０の歪みを測定する工程以降の工程で用いられる。すなわち、例えば、予測された被測定基板２０の歪みに合わせて、露光工程での露光機のアライメントに補正を施すことが行われる。
【０２３４】
このように、上述した本実施形態の測定装置３０および歪み測定方法によって測定した被測定基板２０の歪みが、被測定基板２０の歪みを測定する工程以降、所定の工程までにどのように変化するかを予測する工程としては、被測定基板２０を保持するチャックが変わることによる被測定基板２０の歪みの変化を予測する工程が行われてもよい。つまり、この工程では、被測定基板２０の歪みを測定する工程以降、例えば露光機を用いたリソグラフィの工程が行われるカラーフィルタ１８を形成する工程において、被測定基板２０を保持するチャックが測定装置３０のチャック３１から他のチャックに変わることによる被測定基板２０の歪みの変化が予測される。
【０２３５】
このように、固体撮像装置１の製造過程において、被測定基板２０を保持するチャックに依存する被測定基板２０の歪みの変化を予測することによっても、上述したような工程を経ることによる被測定基板２０の歪みの変化を用いた予測手法と同様に、基板の貼り合わせの工程以降の露光工程に被測定基板２０の歪み情報を提供することができ、露光工程でのアラインメントを簡易なものとすることができる。これにより、加工時間の長期化を招くことなく、被測定基板２０を保持するチャックが変わること、つまり基板保持方法の違いにより生じた被測定基板２０の歪みを考慮した露光を行うことができる。
【０２３６】
以上のように、被測定基板２０の歪みについて、工程を経ることによる歪みの変化や基板保持方法による歪みの変化を予測する手法を採用することで、基板の薄膜化の工程等の途中工程や、チャックによる基板保持方法が基板の歪みに与える影響を考慮することができ、本測定歪みを有効に活用することができる。つまり、途中工程や基板保持方法によって変化する基板の歪みの変化を、本測定歪みを基準として予測することで、各工程での被測定基板２０の歪みを正確に把握することが可能となる。
【０２３７】
なお、被測定基板２０の歪みの変化を予測する工程において予測の対象となる歪みの変化は、工程を経ることによる歪みの変化および基板保持方法による歪みの変化のいずれか一方であってもよく、両方であってもよい。
【０２３８】
また、上述したような被測定基板２０の歪みを予測する手法の代わりに、チャックの構造に基づいて、被測定基板２０を保持するチャックが異なるものとなった場合の被測定基板２０上の位置ズレ測定マーク４０の位置を補正する手法を用いてもよい。この手法を用いる場合、チャックが有するピンやリフトピンの形状・位置・大きさ、平坦度等に基づいて、工程によって被測定基板２０を保持するチャックが変わった場合に、そのチャックの構造の変化に応じて、位置ズレ測定マーク４０の位置を補正する。ここでの補正においては、例えば、特開２００６−１５７０１４号公報に記載されている公知の手法を用いることができる。
【０２３９】
以上説明した本技術の実施の形態では、半導体装置の一例として、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置１を挙げて説明したが、本技術の適用対象となる半導体装置は、ＣＭＯＳ型の固体撮像装置のほか、例えばＣＣＤ型の固体撮像装置等、種々の半導体装置が含まれる。
【０２４０】
なお、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
（１）基板を保持する保持面を有し、前記保持面に、前記基板に設けられた位置ズレ測定用のマークの比較対象となる基準マークを有する基板保持部と、前記基板保持部により保持された前記基板に対して、前記基板を透過する光を照射する光源部と、前記光源部により前記光が前記基板に照射されることで得られる前記位置ズレ測定用のマークと前記基準マークとの重なりを観察する観察部と、前記観察部により観察された前記重なりから、前記基準マークに対する前記位置ズレ測定用のマークのズレ量を算出する算出部と、前記算出部により算出された前記ズレ量から、前記基板の歪みを測定する測定部と、を備える、基板の歪み測定装置。
（２）前記基板は、固体撮像素子が形成されたセンサ基板と他の基板とが貼り合わされたものであり、前記位置ズレ測定用のマークは、前記センサ基板の前記他の基板と対向する側の面に設けられ、前記基板保持部は、前記他の基板側が前記保持面に対向するように、前記基板を保持する、前記（１）に記載の基板の歪み測定装置。
（３）前記位置ズレ測定用のマークおよび前記基準マークは、いずれも格子点状に配列され、前記位置ズレ測定用のマークは、前記基準マークを複数含む大きさを有する、前記（１）または前記（２）に記載の基板の歪み測定装置。
（４）位置ズレ測定用のマークを有する基板を、前記位置ズレ測定用のマークの比較対象となる基準マークを有する保持面に保持する工程と、前記保持する工程により前記保持面に保持された前記基板に、前記基板を透過する光を照射することで観察される前記位置ズレ測定用のマークと前記基準マークとの重なりから、前記基準マークに対する前記位置ズレ測定用のマークのズレ量を算出する工程と、前記算出する工程により算出された前記ズレ量から、前記基板の歪みを測定する工程と、を備える、基板の歪み測定方法。
（５）位置ズレ測定用のマークを有する基板を、前記位置ズレ測定用のマークの比較対象となる基準マークを有する保持面に保持する工程と、前記保持する工程により前記保持面に保持された前記基板に、前記基板を透過する光を照射することで観察される前記位置ズレ測定用のマークと前記基準マークとの重なりから、前記基準マークに対する前記位置ズレ測定用のマークのズレ量を算出する工程と、前記算出する工程により算出された前記ズレ量から、前記基板の歪みを測定する工程と、前記測定する工程で測定により測定した前記基板の歪みが、前記測定する工程以降、所定の工程までにどのように変化するかを予測する工程と、前記予測する工程により予測された前記基板の変化を用いて、前記基板の位置合わせの補正を行う工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０２４１】
１    固体撮像装置（半導体装置）
２０  被測定基板
２１  センサ基板
２２  支持基板（他の基板）
３０  測定装置（歪み測定装置）
３１  チャック（基板保持部）
３２  ＩＲ光源（光源部）
３３  顕微鏡（観察部）
３５  保持面
３６  ズレ量算出部
３７  歪み測定部
４０  位置ズレ測定マーク
５０  基準マーク
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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