JPH11345867A

JPH11345867A - ウェハの回転方向決定方法およびその装置、並びに、ウェハの測定位置決定方法およびその装置

Info

Publication number: JPH11345867A
Application number: JP17063398A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Atsuta; 均熱田
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェハの回転方向を特定することができる技
術を提供する。【解決手段】ウェハ保持部で任意の回転方向で保持さ
れたウェハの回転方向を決定するために、ウェハの中央
付近に存在する基準パターンを含む第１のテンプレート
画像と、第１のテンプレート画像の回転対称性情報と、
回転方向を示すノッチを含む第２のテンプレート画像
と、を含む回転方向に関する情報を予め準備する。次
に、被測定ウェハの中央近傍において基準パターンを含
む処理対象画像を撮像し、処理対象画像と第１のテンプ
レート画像との間でパターンマッチングを行い、処理対
象画像内において第１のテンプレート画像と一致するマ
ッチング画像の方向を決定する。マッチング画像の方向
と回転対称性情報とから、ウェハの回転方向について１
つ以上の候補方向を選び、回転対称性情報に応じて候補
方向の中から１つの方向を回転方向として決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ウェハの測定位
置を決定する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハは、その製造工程において
種々の測定装置によって測定が行われる。測定処理の際
には、ウェハ上の予め定められた測定点に測定プローブ
（光学素子や電極等）を正確に位置決めする「位置合わ
せ処理（アライメント処理）」が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、測定装置にウ
ェハをセットすると、測定装置の測定系に対してウェハ
の向き（ウェハの回転方向）や位置（ウェハの中心位
置）は、常に一定の状態でセットされるとは限らず、こ
の場合には、ウェハ上の測定点の座標はウェハ毎に異な
る値となってしまうという問題があった。

【０００４】本発明は、従来技術におけるこのような課
題を解決するためになされたものであり、ウェハの向き
を決定することができる技術を提供することを第１の目
的とする。また、ウェハの向きや位置を特定してウェハ
上の正確な測定点を決定することができる技術を提供す
ることを第２の目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、この発明の
第１の方法は、ウェハ保持部に保持されたウェハの回転
方向を決定する方法であって、（ａ）前記ウェハ上の第
１の所定位置の近傍に存在して回転対称性を有する第１
の基準パターンを含む第１のテンプレート画像と、前記
第１の基準パターンの回転対称の回数ｎを示す回転対称
性情報と、を予め準備する工程と、（ｂ）前記ウェハ上
の第２の所定位置の近傍に存在する第２の基準パターン
を含む第２のテンプレート画像を予め準備する工程と、
（ｃ）前記ウェハ保持部に保持された状態で前記ウェハ
上の前記第１の所定位置の近傍において第１の処理対象
画像を撮像する工程と、（ｄ）前記第１の処理対象画像
内において前記第１のテンプレート画像と一致するマッ
チング画像の方向を決定する工程と、（ｅ）前記マッチ
ング画像の方向と前記回転対称性情報とから、前記ウェ
ハの基準方向としてｎ個の候補方向を決定する工程と、
（ｆ）前記回転対称の回数ｎが１の場合には、前記候補
方向を前記基準方向として選択し、前記回転対称の回数
ｎが２以上の場合には、前記ｎ個の候補方向から、前記
ウェハ上の前記第２の所定位置を推定し、推定された前
記第２の所定位置の近傍において第２の処理対象画像を
撮像し、前記第２の処理対象画像に関して前記第２のテ
ンプレート画像を用いたパターンマッチングを行うこと
によって、前記ｎ個の候補方向の中から前記基準方向と
して適切な１つの方向を選択する工程と、を備えること
を特徴とする。

【０００６】上記のウェハの回転方向決定方法では、ウ
ェハの基準方向を示す第２の基準パターンの存在する方
向を限定できる第１の基準パターンを含む第１のテンプ
レート画像を用いてウェハ上の第１の処理対象画像とパ
ターンマッチングを行っている。このパターンマッチン
グの結果から、ウェハの基準方向の候補方向をｎ個選定
できるとともに、工程（ｆ）において、第１のテンプレ
ート画像の回転対称性情報に応じてｎ個の候補方向の中
から１つの候補方向を特定することができる。すなわ
ち、第１のテンプレート画像の回転対称性の回数が１の
場合には、選定された１つの候補方向を基準方向として
特定できる。また、ｎが２以上の場合には、選定された
複数の候補方向から第２の基準パターンを含むと推定さ
れるいくつかの領域において、第２のテンプレート画像
を用いてパターンマッチングを行い、パターンマッチン
グの結果に基づいて１つの基準方向を特定することがで
きる。こうすれば、ウェハ保持部に保持されたウェハ上
の回転方向を正確に決定することが可能となる。

【０００７】上記のウェハの回転方向決定方法におい
て、前記第１の所定位置は、前記ウェハの中心位置であ
り、前記第２の所定位置は、前記ウェハの外縁上の位置
であり、前記第２の基準パターンは、前記ウェハの外縁
に形成されたノッチであることが好ましい。

【０００８】このように、ウェハの中心位置を第１の所
定位置とすれば、第１の基準パターンを容易に決定する
ことができ、また、工程（ｃ）において第１の処理対象
画像を容易に撮像することが可能となる。さらに、第２
の基準パターンとしてウェハの外縁の第２の所定位置に
形成されたノッチを採用すれば、ウェハの回転方向を容
易に特定できる。

【０００９】本発明の第１の装置は、ウェハの回転方向
を決定する装置であって、前記ウェハの表面に平行な平
面内における前記ウェハの位置に関しては所定の誤差範
囲内で保持し得るウェハ保持部と、前記ウェハ保持部に
保持された前記ウェハ上の画像を撮像する撮像部と、前
記ウェハ上の第１の所定位置の近傍に存在して回転対称
性を有する第１の基準パターンを含む第１のテンプレー
ト画像と、前記第１の基準パターンの回転対称の回数ｎ
を示す回転対称性情報と、前記ウェハ上の第２の所定位
置の近傍に存在する第２の基準パターンを含む第２のテ
ンプレート画像と、を記憶するメモリと、前記ウェハ上
の前記第１の所定位置の近傍において撮像された第１の
処理対象画像内において前記第１のテンプレート画像と
一致するマッチング画像の方向を決定するパターンマッ
チング部と、前記マッチング画像の方向と前記回転対称
性情報とから、前記ウェハの基準方向としてｎ個の候補
方向を決定する候補方向決定部と、前記回転対称の回数
ｎが１の場合には、前記候補方向を前記基準方向として
選択し、一方、前記回転対称の回数ｎが２以上の場合に
は、前記ｎ個の候補方向から、前記ウェハ上の前記第２
の所定位置を推定し、推定された前記第２の所定位置の
近傍において撮像された第２の処理対象画像に関して前
記第２のテンプレート画像を用いたパターンマッチング
を行うことによって、前記ｎ個の候補方向の中から前記
基準方向として適切な１つの方向を選択する基準方向決
定部と、を備えることを特徴とする。

【００１０】上記のウェハの回転方向決定装置では、ウ
ェハを所定の誤差範囲内で保持し得るウェハ保持部を備
えているので、撮像部によって、ウェハの所望の位置を
容易に撮像することができる。このような装置を用いれ
ば、上記第１の方法と同様に、ウェハ上の正確な回転方
向を決定することができる。すなわち、パターンマッチ
ング部は、ウェハの基準方向を示す第２の基準パターン
の存在する方向を限定できる第１の基準パターンを含む
第１のテンプレート画像を用いてウェハ上の第１の処理
対象画像とパターンマッチングを行う。このパターンマ
ッチングの結果から、候補方向決定部は、ウェハの基準
方向の候補方向をｎ個選定することができる。また、基
準方向決定部は、第１のテンプレート画像の回転対称性
情報に応じてｎ個の候補方向の中から１つの候補方向を
特定することができる。

【００１１】上記のウェハの回転方向決定装置におい
て、前記第１の所定位置は、前記ウェハの中心位置であ
り、前記第２の所定位置は、前記ウェハの外縁上の位置
であり、前記第２の基準パターンは、前記ウェハの外縁
に形成されたノッチであることが好ましい。

【００１２】このように、ウェハの中心位置を第１の所
定位置とすれば、第１の基準パターンを容易に決定する
ことができ、撮像部において第１の処理対象画像を容易
に撮像することが可能となる。さらに、第２の基準パタ
ーンとしてウェハの外縁の第２の所定位置に形成された
ノッチを採用すれば、基準方向決定部においてウェハの
回転方向を容易に特定できる。

【００１３】本発明の第２の方法は、ウェハ保持部に保
持された被測定ウェハ上の測定点の位置を決定する方法
であって、（ａ）前記被測定ウェハ上の第１の所定位置
の近傍に存在して回転対称性を有する第１の基準パター
ンを含む第１のテンプレート画像と、前記第１の基準パ
ターンの回転対称の回数ｎを示す回転対称性情報と、前
記被測定ウェハ上における前記第１の基準パターンの位
置と前記被測定ウェハ上の所定の基準点との位置関係を
示す基準点位置情報と、前記被測定ウェハ上における測
定点の位置を示す測定点位置情報と、を予め準備する工
程と、（ｂ）前記被測定ウェハ上の第２の所定位置の近
傍に存在する第２の基準パターンを含む第２のテンプレ
ート画像を予め準備する工程と、（ｃ）前記ウェハ保持
部に保持された状態で前記被測定ウェハ上の前記第１の
所定位置の近傍において第１の処理対象画像を撮像する
工程と、（ｄ）前記第１の処理対象画像内において前記
第１のテンプレート画像と一致するマッチング画像の位
置と方向とを決定する工程と、（ｅ）前記マッチング画
像の方向と前記回転対称性情報とから、前記被測定ウェ
ハの基準方向としてｎ個の候補方向を決定する工程と、
（ｆ）前記回転対称の回数ｎが１の場合には、前記候補
方向を前記基準方向として選択し、前記回転対称の回数
ｎが２以上の場合には、前記マッチング画像の位置と前
記ｎ個の候補方向とから、前記被測定ウェハ上の前記第
２の所定位置を推定し、推定された前記第２の所定位置
の近傍において第２の処理対象画像を撮像し、前記第２
の処理対象画像に関して前記第２のテンプレート画像を
用いたパターンマッチングを行うことによって、前記ｎ
個の候補方向の中から前記基準方向として適切な１つの
方向を選択する工程と、（ｇ）前記工程（ｆ）で決定さ
れた前記基準方向と、前記工程（ｄ）で決定された前記
マッチング画像の位置と、前記基準位置情報とから、前
記ウェハ保持部に保持された状態における前記被測定ウ
ェハの前記基準点の位置を決定する工程と、（ｈ）前記
工程（ｆ）で決定された前記基準方向と、前記工程
（ｇ）で決定された前記基準点の位置と、前記測定点位
置情報とから、前記ウェハ保持部に保持された状態にお
ける前記被測定ウェハ上の前記測定点の位置を決定する
工程と、を備えることを特徴とする。

【００１４】上記のウェハの測定位置決定方法では、ウ
ェハの基準方向を示す第２の基準パターンの存在する方
向を限定できる第１の基準パターンを含む第１のテンプ
レート画像を用いて被測定ウェハ上の第１の処理対象画
像とパターンマッチングを行っている。このパターンマ
ッチングの結果から、被測定ウェハの基準方向の候補方
向をｎ個選定できるとともに、工程（ｆ）において、第
１のテンプレート画像の回転対称性情報に応じてｎ個の
候補方向の中から１つの候補方向を特定することができ
る。すなわち、第１のテンプレート画像の回転対称性の
回数が１の場合には、選定された１つの候補方向を基準
方向として特定できる。また、ｎが２以上の場合には、
選定された複数の候補方向から第２の基準パターンを含
むと推定されるいくつかの領域において、第２のテンプ
レート画像を用いてパターンマッチングを行い、パター
ンマッチングの結果に基づいて１つの基準方向を特定す
ることができる。このように特定された基準方向に基づ
いて、工程（ｇ）において基準点を決定することができ
るので、ウェハ保持部に保持された被測定ウェハ上の測
定点を正確に決定することが可能となる。

【００１５】上記のウェハの測定位置決定方法におい
て、前記第１の所定位置は、前記被測定ウェハの中心位
置であり、前記第２の所定位置は、前記被測定ウェハの
外縁上の位置であり、前記第２の基準パターンは、前記
被測定ウェハの外縁に形成されたノッチであることが好
ましい。

【００１６】本発明の第２の装置は、被測定ウェハ上の
測定点の位置を決定する装置であって、前記被測定ウェ
ハの表面に平行な平面内における前記被測定ウェハの位
置に関しては所定の誤差範囲内で保持し得るウェハ保持
部と、前記ウェハ保持部に保持された前記被測定ウェハ
上の画像を撮像する撮像部と、前記被測定ウェハ上の第
１の所定位置の近傍に存在して回転対称性を有する第１
の基準パターンを含む第１のテンプレート画像と、前記
第１の基準パターンの回転対称の回数ｎを示す回転対称
性情報と、前記被測定ウェハ上における前記第１の基準
パターンの位置と前記被測定ウェハ上の所定の基準点と
の位置関係を示す基準点位置情報と、前記被測定ウェハ
上における測定点の位置を示す測定点位置情報と、前記
被測定ウェハ上の第２の所定位置の近傍に存在する第２
の基準パターンを含む第２のテンプレート画像と、を記
憶するメモリと、前記被測定ウェハ上の前記第１の所定
位置の近傍において撮像された第１の処理対象画像内に
おいて前記第１のテンプレート画像と一致するマッチン
グ画像の位置と方向とを決定するパターンマッチング部
と、前記マッチング画像の方向と前記回転対称性情報と
から、前記被測定ウェハの基準方向としてｎ個の候補方
向を決定する候補方向決定部と、前記回転対称の回数ｎ
が１の場合には、前記候補方向を前記基準方向として選
択し、一方、前記回転対称の回数ｎが２以上の場合に
は、前記マッチング画像の位置と前記ｎ個の候補方向と
から、前記被測定ウェハ上の前記第２の所定位置を推定
し、推定された前記第２の所定位置の近傍において撮像
された第２の処理対象画像に関して前記第２のテンプレ
ート画像を用いたパターンマッチングを行うことによっ
て、前記ｎ個の候補方向の中から前記基準方向として適
切な１つの方向を選択する基準方向決定部と、前記基準
方向決定部で決定された前記基準方向と、前記パターン
マッチング部で決定された前記マッチング画像の位置
と、前記基準位置情報とから、前記ウェハ保持部に保持
された状態における前記被測定ウェハの前記基準点の位
置を決定する基準位置決定部と、前記基準方向決定部で
決定された前記基準方向と、前記基準位置決定部で決定
された前記基準点の位置と、前記測定点位置情報とか
ら、前記ウェハ保持部に保持された状態における前記被
測定ウェハ上の前記測定点の位置を決定する測定位置決
定部と、を備えることを特徴とする。

【００１７】上記のウェハの測定位置決定装置では、被
測定ウェハを所定の誤差範囲内で保持し得るウェハ保持
部を備えているので、撮像部によって、被測定ウェハの
所望の位置を容易に撮像することができる。このような
装置を用いれば、上記第２の方法と同様に、ウェハ上の
正確な測定点を決定することができる。すなわち、パタ
ーンマッチング部は、ウェハの基準方向を示す第２の基
準パターンの存在する方向を限定できる第１の基準パタ
ーンを含む第１のテンプレート画像を用いて被測定ウェ
ハ上の第１の処理対象画像とパターンマッチングを行
う。このパターンマッチングの結果から、候補方向決定
部は、被測定ウェハの基準方向の候補方向をｎ個選定す
ることができる。また、基準方向決定部は、第１のテン
プレート画像の回転対称性情報に応じてｎ個の候補方向
の中から１つの候補方向を特定することができる。基準
位置決定部は、特定された基準方向に基づいて、基準点
を決定することができるので、測定位置決定部におい
て、ウェハ保持部に保持された被測定ウェハ上の測定点
を正確に決定することが可能となる。

【００１８】また、上記のウェハの測定位置決定装置に
おいて、前記第１の所定位置は、前記被測定ウェハの中
心位置であり、前記第２の所定位置は、前記被測定ウェ
ハの外縁上の位置であり、前記第２の基準パターンは、
前記被測定ウェハの外縁に形成されたノッチであること
が好ましい。

【００１９】

【発明の他の態様】この発明は、以下のような態様も含
んでいる。第１の態様は、コンピュータに上記の発明の
各工程または各手段の機能を実行させるコンピュータプ
ログラムを記録した記録媒体である。記録媒体として
は、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭなどのコンピ
ュータが読取り可能な携帯型の記憶媒体や、コンピュー
タシステムの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモ
リ）および外部記憶装置、あるいは、これ以外のコンピ
ュータプログラムが記録された媒体であってコンピュー
タシステムが読取り可能な種々の媒体を利用できる。

【００２０】第２の態様は、コンピュータに上記の発明
の各工程または各手段の機能を実行させるコンピュータ
プログラムを通信経路を介して供給するプログラム供給
装置である。

【００２１】

【発明の実施の形態】Ａ．装置の構成：次に、本発明の
実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、この発
明のウェハ測定位置決定装置を示す説明図である。本ウ
ェハ測定位置決定装置は、半導体ウェハの位置合わせ処
理（アラインメント処理）を行なう機能を有している。
この装置は、制御操作ユニット３０と、ウェハ保持部１
００と、フレーム１１０と、Ｒθステージ１３０と、撮
像光学系としての光学ユニット１４０とを備えている。

【００２２】ウェハ保持部１００は、その下面１００ｕ
に多数の吸気孔を有する吸着面を備えており、ウェハＷ
Ｆを真空吸着して保持する機能を有している。ウェハ保
持部１００の下面１００ｕには、ウェハＷＦよりも僅か
に大きい円形のガイドリング１０２が備えられている。
このガイドリング１０２により、ウェハＷＦの中心は、
ウェハ保持部１００のほぼ中心に保持される。ウェハ保
持部１００は、図示しない保持制御部により昇降可能で
ある。

【００２３】フレーム１１０は、光学ユニット１４０の
初期位置（Ｒθステージの中心位置）において、その視
野の中心がウェハ保持部１００の下面１００ｕのほぼ中
心となるようにウェハ保持部１００を位置決めする機能
を有している。フレーム１１０は略円筒状の形状を有し
ており、その上部には、ウェハ保持部１００を位置決め
するための可動の位置決め部１２０を有している。位置
決め部１２０は、ウェハ保持部１００の中心軸１００ａ
をフレーム１１０の中心軸から一定の誤差範囲内に配置
するするための中心軸調整機構１２１と、ウェハ保持部
１００の下面１００ｕをＺ軸方向とほぼ垂直に保つため
の平行度調整機構１２２とを備えている。中心軸調整機
構１２１は、ウェハ保持部１００の外形よりも僅かに大
きな直径を有するリング状の形状を有している。この中
心軸調整機構１２１の内側にウェハ保持部１００を配置
すれば、自動的に一定の誤差範囲内に配置できる。ま
た、平行度調整機構１２２は、ウェハ保持部の下面１０
０ｕに設けられたガイドリング１０２よりも大きく、ウ
ェハ保持部１００よりも小さい直径を有するリング状の
形状を有している。平行度調整機構１２２がウェハ保持
部１００をその下面側から支持することによりウェハ保
持部１００の下面１００ｕをＺ軸方向とほぼ垂直に配置
することが可能である。

【００２４】図２は、位置決め部１２０の動作を示す説
明図である。ウェハ保持部１００を下降させると、ま
ず、図２（ａ）に示すようにウェハ保持部１００と平行
度調整機構１２２とが接し、ウェハ保持部１００の下面
１００ｕがＺ軸方向とほぼ垂直に配置される。次に、図
２（ｂ）に示すように、位置決め部１２０を、フレーム
１１０の中心軸に向かって移動させることにより、ウェ
ハ保持部１００の中心軸１００ａをフレーム１１０の中
心軸から一定の誤差範囲内に配置することができる。こ
の位置決めの誤差範囲は、光学ユニット１４０の視野の
広さに比べて十分小さく（例えば、視野の短辺の１／１
０以下に）することが好ましく、例えば、約１ｍｍ以下
に設定することが好ましい。なお、このフレーム１１０
は、図２（ｃ）の平面図に示すように、３つの部分位置
決め部１２０ａ〜１２０ｃにより構成されている。これ
により、各部分位置決め部１２０ａ〜１２０ｃが干渉し
ないように、フレーム１１０の中心軸方向に移動させる
ことができる。図２（ａ）〜（ｃ）に示すような構成に
すれば、ウェハ保持部１００を昇降させる際にフレーム
と接触する可能性が少なくなるという利点がある。

【００２５】なお、フレームの構成としては、上記のよ
うな可動の位置決め部１２０を採用しなくてもよく、固
定されたものでもよい。すなわち、フレームの構成とし
ては、ウェハ保持部１００の中心軸１００ａがフレーム
の中心軸とほぼ一致するような構成であればよい。

【００２６】図３は、フレームおよびウェハ保持部の変
形例を示す説明図である。この変形例では、位置決め部
１２４とウェハ保持部１０５とが円錐状のテーパ面とな
っている。ウェハ保持部１０５を下降させると、ウェハ
保持部１０５のテーパ面と位置決め部１２４のテーパ面
とが接する状態で停止する。この結果、ウェハ保持部１
００の中心軸１０５ａは、フレーム１１２の中心軸から
一定の誤差範囲内に配置され、また、ウェハ保持部１０
５の下面１０５ｕはＺ軸方向とほぼ垂直に配置される。
すなわち、テーパ状の位置決め部１２４が、図１の位置
決め部１２０の中心軸調整機構１２１と平行度調整機構
１２２との双方の機能を有している。

【００２７】図１に示すように、Ｒθステージ１３０
は、θステージ１３１とＲステージ１３２とから構成さ
れており、θステージ１３１の上にＲステージ１３２が
設置されている。θステージ１３１を回転させることに
より、Ｒθステージ１３０に設置された光学ユニット１
４０を、ウェハ保持部１００の中心軸１００ａの周りで
回転させることができる。また、Ｒステージ１３２を移
動させることによりＲθステージ１３０に設置された光
学ユニット１４０をウェハ保持部１００の半径方向に移
動させることが可能である。なお、本実施例においては
光学ユニット１４０の移動機構としてＲθステージ１３
０を用いているが、これに代えてＸＹステージを用いて
もよい。すなわち、移動機構としては、ウェハ保持部１
００と光学ユニット１４０とのうち、少なくとも一方を
ウェハ保持部１００の下面１００ｕと平行な平面内で相
対的に移動させ得るような種々の機構を利用をすること
ができる。

【００２８】光学ユニット１４０は、カメラ、照明用光
源、対物レンズ等を備えた周知の構成により、半導体ウ
ェハＷＦの表面の画像を撮像する。なお、この実施例で
は、光学ユニット１４０の撮像領域は、半導体ウェハの
表面に形成された半導体チップの１個分のサイズよりも
小さい。後述するように、半導体ウェハＷＦの多階調画
像は、画像処理ユニット５０によって処理され、これに
よって半導体ウェハＷＦの回転方向が検出される。制御
操作ユニット３０（図１）のモニタ１３６には、半導体
ウェハＷＦの一部の撮像領域の多階調画像が表示され
る。

【００２９】制御操作ユニット３０は、表示部３１と、
操作部３２と、制御部３３と、ステージ駆動部３４と、
ステージ座標読み込み部３５と、画像処理ユニット５０
と、モニタ１３６とを備えている。表示部３１として
は、例えばＣＲＴや液晶ディスプレイ等が使用される。
また、操作部３２としては、例えばキーボードやマウス
等が用いられる。

【００３０】ユーザが操作部３２を操作してＲθステー
ジ１３０に対する移動指令を入力すると、その指令に応
じて、制御部３３がステージ駆動部３４を制御してＲθ
ステージ１３０をＲ方向とθ方向に移動させる。また、
操作部３２からステージの座標読み込み指令が入力され
ると、その時点のステージ座標情報がステージ座標読み
込み部３５によって読込まれて制御部３３に供給され
る。ステージ座標情報は、必要に応じて表示部３１に表
示される。ステージ座標情報は、さらに、制御部３３か
ら画像処理ユニット５０にも供給される。後述するよう
に、画像処理ユニット５０は、画像処理によって認識さ
れたウェハの回転方向と、このステージ座標情報とを利
用することによって、ウェハの正確な回転方向や測定位
置を決定する。

【００３１】図４は、画像処理ユニット５０の内部構成
を示すブロック図である。この画像処理ユニット５０
は、ＣＰＵ２１０と、ＲＯＭ２１４と、ＲＡＭ２１６
と、画像メモリ２１８と、入出力インタフェイス２４０
とが、バスライン２１２に接続されたコンピュータシス
テムとして構成されている。入出力インタフェイス２４
０には、モニタ１３６と、磁気ディスク１３８と、制御
部３３とが接続されている。

【００３２】ＲＡＭ２１６には、回転方向限定手段１５
０と、撮像位置決定手段１５２と、パターンマッチング
手段１５４と、回転方向決定手段１５８と、基準位置決
定手段１６０と、測定位置決定手段１６２と、座標変換
手段１６４との機能を実現するアプリケーションプログ
ラムが格納されている。これらの各手段の機能について
は後述する。

【００３３】なお、これらの各手段の機能を実現するコ
ンピュータプログラム（アプリケーションプログラム）
は、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の携帯型の
記録媒体（可搬型の記録媒体）に記録された形で提供さ
れ、この記録媒体からコンピュータシステムの外部記憶
装置に転送される。そして、実行時には、ＲＡＭ２１６
に記憶される。あるいは、通信経路を介してプログラム
供給装置からコンピュータシステムにコンピュータプロ
グラムを供給するようにしてもよい。この明細書におい
て、コンピュータシステムとは、ハードウェアとオペレ
ーションシステムとを含み、オペレーションシステムの
制御の下で動作する装置を意味している。アプリケーシ
ョンプログラムは、このようなコンピュータシステム
に、上述の各部の機能を実現させる。なお、上述の機能
の一部は、アプリケーションプログラムでなく、オペレ
ーションシステムによって実現されていても良い。

【００３４】Ｂ．位置合わせ処理の概要：図５は、実施
例におけるウェハの位置合わせ処理の概要を示す説明図
である。基準ウェハ（図５（Ａ））とは、位置合わせ処
理の対象となる被測定ウェハ（図５（Ｂ））と同じパタ
ーンが形成されたウェハである。一般的には、同一のロ
ットで処理された複数のウェハの１枚を基準ウェハＷＦ
１として使用し、他のウェハを被測定ウェハＷＦ２とし
て使用する。１枚のウェハには、ノッチ基準点ＰＮと、
ウェハ基準点ＰＣと、複数の測定点Ｍ１〜Ｍ１５（白丸
で示す）と、測定点Ｍ１〜Ｍ１５の近傍の測定基準点
（図示せず）とが設定される。図５（Ａ），（Ｂ）にも
示されているように、ウェハＷＦ１，ＷＦ２がウェハ保
持部１００（図１）に保持された状態では、任意の回転
方向を取りうるものと仮定している。また、本実施例で
は、ウェハ保持部１００にガイドリング１０２が設けら
れているため、ウェハの中心をウェハ保持部１００のほ
ぼ中心位置となるように、ウェハを保持することができ
るが、ウェハとウェハ保持部１００との中心が一致する
とは限らない。すなわち、ウェハの直径とガイドリング
１０２の直径との寸法差による位置ずれが発生し得る。
そこで、本実施例では、ウェハの中心がウェハ保持部１
００の中心位置に正確に配置されないものと仮定してい
る。

【００３５】図６は、実施例におけるウェハの位置合わ
せ処理の全体手順を示すフローチャートである。ウェハ
の測定点の位置合わせ処理は、基準ウェハを用いたプリ
アライメント前処理（ステップＴ１）と、基準ウェハを
用いたファインアライメント前処理（ステップＴ２）
と、被測定ウェハを用いたプリアライメント処理（ステ
ップＴ３）と、被測定ウェハを用いたファインアライメ
ント処理（ステップＴ４）とに大別される。

【００３６】図６のステップＴ１における基準ウェハＷ
Ｆ１を用いたプリアライメント前処理では、基準ウェハ
ＷＦ１におけるウェハ座標を決定するための処理を行
う。この処理においては、基準ウェハＷＦ１の中央付近
の特徴的な領域と、その領域近傍においてウェハの位置
合わせの基準となるウェハ基準点ＰＣ（図５（Ａ））が
指定される。この指定された領域とウェハ基準点ＰＣと
の位置関係から、基準ウェハＷＦ１のウェハ座標を決定
することができ、また、ウェハ座標とステージ座標との
座標変換係数を求めることができる。ここで、「ウェハ
座標」は、ウェハ上で定義された座標系（「ウェハ座標
系」と呼ぶ）の座標である。「ステージ座標」は、Ｒθ
ステージ１３０上の極座標で表される座標をＸＹ平面
（図１）に座標変換して定義された座標系（「ステージ
座標系」と呼ぶ）の座標である。なお、ステージ座標系
は、Ｒθステージ１３０が初期位置にある状態で定義さ
れており、Ｒθステージ１３０が移動してもステージ座
標系は移動しない。

【００３７】ステージ座標とウェハ座標との間の座標変
換係数は、ウェハ保持部１００に保持された基準ウェハ
ＷＦ１の回転角度θ_WF1と、ウェハ基準点ＰＣのステー
ジ座標値とから決定される（図５（Ａ））。ここで、基
準ウェハＷＦ１の回転角度θ_WF1は、ステージ座標系の
基準方向Ｄｓと基準ウェハＷＦ１の基準方向Ｄ_WF1との
なす角度である。ステージ座標系の基準方向Ｄｓは、初
期状態のＲθステージ１３０の位置に対して固定された
方向であり、例えば、Ｒθステージ１３０上においてθ
＝０°となるＸ方向（時計の３時方向）に設定される。
基準ウェハＷＦ１の基準方向Ｄ_WF1は、基準ウェハＷＦ
１に対して固定された方向であり、例えば基準ウェハＷ
Ｆ１のノッチＮＴを時計の１２時方向とした時の３時の
方向に設定される。なお、これらの基準方向Ｄｓ，Ｄ
_WF1の設定の仕方は任意であり、これ以外の定義も可能
である。

【００３８】ステップＴ２における基準ウェハＷＦ１を
用いたファインアライメント前処理では、基準ウェハＷ
Ｆ１上の複数の測定点Ｍ１〜Ｍ１５と各測定点の近傍の
測定基準点の位置を登録する。各点の位置情報は、ウェ
ハ座標系の座標値として登録される。なお、ステップＴ
１，Ｔ２で決定された各種の情報を含む測定情報１３９
は、磁気ディスク１３８に格納される。

【００３９】ステップＴ３，Ｔ４は、被測定ウェハＷＦ
２を用いたプリアライメント処理とファインアライメン
ト処理である。ステップＴ３のプリアライメント処理で
は、ステップＴ１と同様に、ステージ座標と被測定ウェ
ハにおけるウェハ座標との間の座標変換係数とが決定さ
れる（図５（Ｂ））。これによって基準ウェハにおける
ウェハ座標と被測定ウェハにおけるウェハ座標とを、ス
テージ座標を介して関連付けることができる。ステップ
Ｔ４のファインアライメント処理では、測定情報１３９
を用いて、被測定ウェハにおける各測定点Ｍ１〜Ｍ１５
の位置が決定される。

【００４０】Ｃ．基準ウェハを用いたプリアライメント
前処理：図７は、図６のステップＴ１に示す基準ウェハ
ＷＦ１を用いたプリアライメント前処理の手順を示すフ
ローチャートである。ステップＳ１０１では、Ｒθステ
ージ１３０を制御することによりＲθステージ１３０上
の光学ユニット１４０を移動させ、基準ウェハＷＦ１の
ノッチＮＴを撮像領域ＦＶ内に含む位置において画像を
取り込む。なお、Ｒθステージの制御は撮像位置決定手
段１５２によって行われる。

【００４１】図８は、基準ウェハＷＦ１のノッチＮＴを
撮像する際の処理を示す説明図である。ウェハ保持部１
００（図１）がフレーム１１０によって位置決めされる
際にはＲθステージ１３０は初期位置（図８（ｄ）に示
すステージ座標系の原点）に設定されている。このと
き、光学ユニット１４０の撮像領域ＦＶは、図８（ａ）
に示すように、基準ウェハＷＦ１のほぼ中心付近にあ
る。光学ユニット１４０は、基準ウェハＷＦ１の中心付
近のパターンを撮像し、モニタ１３６には撮像された画
像が表示される。なお、図８に示すようにＲθステージ
１３０の＋Ｒ方向を示すために撮像領域ＦＶの＋Ｒ方向
の一辺を二重線で表している。

【００４２】ウェハ上にはスクライブラインＳＬで区分
される複数個のチップＣＰが形成されている。ウェハ上
の各チップＣＰに形成されるパターンは、スクライブラ
インＳＬに沿って形成される場合が多く、ウェハ中心付
近のパターンの形状（パターンの直線エッジ）からスク
ライブラインＳＬの方向を知ることができる場合が多
い。また、ウェハ上のスクライブラインＳＬは、ノッチ
ＮＴを一端とするウェハの直径方向に対して、平行およ
び垂直に形成される場合が多いので、パターンの形状か
らスクライブラインＳＬの方向が分かれば、ウェハのノ
ッチＮＴを４つの方向に限定できる場合が多い。したが
って、ウェハ上のパターンがスクライブラインＳＬに沿
って形成されている場合には、撮像されたウェハ中心付
近のパターンの形状からノッチ方向を推測することがで
きる。

【００４３】図８（ｂ）は、撮像されたパターンのエッ
ジに基づいて、Ｒθステージ１３０をθ方向に制御して
撮像領域ＦＶを回転させた際の基準ウェハＷＦ１と撮像
領域ＦＶとの関係を示している。このとき、直交するス
クライブラインＳＬと矩形の撮像領域ＦＶとは平行にな
っている。図８（ｃ）では、Ｒθステージ１３０を＋Ｒ
方向に制御することにより、撮像領域ＦＶをウェハの外
縁部に移動させる。このとき、撮像領域ＦＶは、図８
（ｃ）に示すようにスクライブラインＳＬに沿って移動
する。ウェハ外縁部における撮像領域ＦＶ内にノッチＮ
Ｔが撮像されない場合には、撮像領域ＦＶを＋θ方向に
９０度ずつ回転させて、撮像領域ＦＶ内にノッチＮＴを
含む位置に移動させて撮像する。このように、ウェハ上
に形成されたパターンの形状に基づいて基準ウェハＷＦ
１のノッチＮＴを保持し、撮像することができる。

【００４４】基準ウェハＷＦ１のノッチＮＴを撮像する
手順としては、図８（ｂ）の工程を省略してもよい。例
えば、図８（ａ）においてウェハ中心付近で撮像された
パターンのエッジによりスクライブラインＳＬの方向を
推定することができない場合には、図８（ｂ）の工程を
省略して、図８（ａ）の状態から撮像領域ＦＶを＋Ｒ方
向に向かってウェハの外縁部まで移動させればよい。そ
して、Ｒθステージ１３０をθ方向に回転させて撮像領
域ＦＶをウェハの外縁に沿って移動させながらウェハの
ノッチＮＴを探索する。ただし、図８（ｂ）に示すよう
に、撮像領域ＦＶを直交するスクライブラインＳＬに沿
って回転させておけば、図８（ｃ）のノッチを探す工程
では、ほぼ９０度おきにＲθステージ１３０を回転させ
ればよいので、基準ウェハＷＦ１の外縁全てにおいてノ
ッチＮＴを探す必要がなく、全体として早くノッチＮＴ
の画像を取り込むことができるという利点がある。

【００４５】図７のステップＳ１０２においては、上記
のように撮像された領域のうち、ノッチＮＴを含む領域
をマウスなどの操作部３２を用いて指定し、ノッチテン
プレート画像として登録する。この際、ノッチテンプレ
ート画像の画像基準点となるノッチ基準点も指定して登
録する。図９は、ノッチテンプレート画像ＴＭＮとして
指定される領域およびノッチ基準点ＰＮを示す説明図で
ある。ノッチテンプレート画像ＴＭＮは後述するステッ
プＴ３（図６）においてパターンマッチング処理に用い
られるので、図９に示すように、Ｖ型のノッチＮＴを全
て含む領域を指定することが好ましい。また、図９にお
いては、ノッチ基準点ＰＮは「Ｖ」型のノッチの変曲点
付近の位置に指定されているが、この位置に限られな
い。例えば、ノッチテンプレート画像ＴＭＮの左上端の
点でもよい。このように指定されたノッチテンプレート
画像ＴＭＮおよびノッチ基準点ＰＮは、測定情報１３９
として磁気ディスク１３８（図４）に登録される。な
お、ノッチ基準点ＰＮの座標値は、ステージ座標系の座
標値（Ｘ_PN，Ｙ_PN）stとして登録される。ここで、添え
字「st」は、ステージ座標系の座標値であることを意味
している。

【００４６】図７のステップＳ１０３においては、撮像
領域ＦＶをステージ中心に戻して基準ウェハＷＦ１の中
心付近を撮像して画像を取り込む。図１０は、基準ウェ
ハＷＦ１の中心付近を撮像する際の処理を示す説明図で
ある。図１０に示すように、Ｒθステージ１３０を−Ｒ
方向に制御して、基準ウェハＷＦ１の中心付近を撮像す
ると、矩形の撮像領域ＦＶにほぼ平行な直線エッジを有
するパターンが撮像される。

【００４７】ステップＳ１０４においては、基準ウェハ
ＷＦ１の中心付近の撮像領域ＦＶのうち、ノッチ方向を
いくつかの方向に限定できるパターンを含む領域の画像
を基準テンプレート画像ＴＭＣとして指定する。なお、
この基準テンプレート画像ＴＭＣは後述するステップＴ
３（図６）において、パターンマッチング処理に用いら
れる。

【００４８】図１１は、図１０に示す撮像領域ＦＶに含
まれ得る種々のパターンを示す説明図である。図１１に
示すように、基準ウェハＷＦ１上には、回転対称性のな
いパターンＰＴＣ１や、１８０度の回転対称性を示すパ
ターンＰＴＣ２、９０度の回転対称性を示すパターンＰ
ＴＣ３などが存在し得る。なお、一般には、中心軸の周
りに２π／ｎ（ｎは１以上の整数）ずつ回転させたとき
に同じ図形が得られる図形を「ｎ回の回転対称性を有す
る図形」と呼んでいる。本明細書においては、１回の回
転対称性を有するパターンを「回転対称性のない」パタ
ーンと呼び、２回以上の回転対称性を有するパターンを
「回転対称性を有する」パターンと呼ぶこともある。ま
た、パターンＰＴＣ２のように２回の回転対称性を有す
るパターンを「１８０度の回転対称性を有する」パター
ンとも呼び、パターンＰＴＣ３のように４回の回転対称
性を有するパターンを「９０度の回転対称性を有する」
パターンとも呼ぶ。

【００４９】また、図１１では、パターンＰＴＣ１〜Ｐ
ＴＣ３を含む領域を、それぞれ基準テンプレート画像Ｔ
ＭＣ１〜ＴＭＣ３として指定することが可能である。た
だし、実際の処理では、これらのうちの１つが基準テン
プレート画像として指定される。図１１のように指定さ
れた基準テンプレート画像ＴＭＣ１〜ＴＭＣ３は、画像
全体の回転対称性からノッチ方向Ｄｎを４方向以下に限
定することが可能である。すなわち、回転対称性のない
パターンＰＴＣ１を含む基準テンプレート画像ＴＭＣ１
は、画像全体としても回転対称性がなく、その画像から
ウェハのノッチ方向を１方向に限定することが可能であ
る。また、１８０度の回転対称性を有するパターンＰＴ
Ｃ２を含む基準テンプレート画像ＴＭＣ２は、画像全体
としても１８０°の回転対称性を有しており、その画像
からウェハのノッチ方向Ｄｎを２方向に限定することが
可能である。同様に、９０度の回転対称性を有するパタ
ーンＰＴＣ３を含む基準テンプレート画像ＴＭＣ３は、
その画像からウェハのノッチ方向Ｄｎを４方向に限定す
ることが可能である。

【００５０】図７のステップＳ１０４では、上記のよう
なノッチ方向をいくつかの方向に限定できるパターンを
含む領域の１つを指定して、基準テンプレート画像（例
えば、ＴＭＣ１）として登録する。また、このとき基準
テンプレート画像ＴＭＣ１の画像基準点となるウェハ基
準点ＰＣ１を指定して登録する。なお、以下では、３つ
の基準テンプレート画像ＴＭＣ１〜ＴＭＣ３のそれぞれ
について説明を行う場合もあるが、実際には、１つの基
準テンプレート画像のみが登録されて利用される。

【００５１】図１２は、３種類の基準テンプレート画像
ＴＭＣ１〜ＴＭＣ３の詳細を示す説明図である。図１２
（ａ）〜（ｃ）に示すように、基準テンプレート画像Ｔ
ＭＣ１〜ＴＭＣ３は、ｎ回の回転対称性を有するパター
ンＰＴＣ１〜ＰＴＣ３の外接矩形の外側に、それぞれ幅
ｗの領域を付加した領域を有している。また、基準テン
プレート画像ＴＭＣ１〜ＴＭＣ３の画像基準点として左
上端の点がそれぞれウェハ基準点ＰＣ１〜ＰＣ３として
指定されている。なお、ウェハ基準点ＰＣは、基準テン
プレート画像の左上端の点に限られず、他の点をウェハ
基準点としてもよい。このように指定された基準テンプ
レート画像ＴＭＣおよびウェハ基準点ＰＣは、測定情報
１３９として磁気ディスク１３８（図４）に登録され
る。なお、ウェハ基準点ＰＣ１〜ＰＣ３は、ステージ座
標系の座標値（Ｘ_PC1，Ｙ_PC1）stとして登録される。

【００５２】また、この際に、基準テンプレート画像Ｔ
ＭＣの回転対称性に関する属性情報を基準テンプレート
画像ＴＭＣおよびウェハ基準点ＰＣとともに登録する。
すなわち、基準テンプレート画像ＴＭＣに回転対称性が
ない場合には、属性情報として「１」を登録する。同様
に、１８０度、９０度の回転対称性を有する場合には、
属性情報としてそれぞれ「２」、「４」を登録する。す
なわち、本実施例においては、ｎ回の回転対称性を有す
る基準テンプレート画像ＴＭＣに対しては、その属性情
報を「ｎ」として登録する。

【００５３】本実施例においては、基準テンプレート画
像ＴＭＣに含まれるパターンをユーザが指定すると、基
準テンプレート画像ＴＭＣの領域指定の決定、ウェハ基
準点ＰＣの決定、および属性情報の決定は、以下に説明
するように、基準位置決定手段１６０（図４）によって
自動的に行われる。

【００５４】図１３は、本実施例における基準テンプレ
ート画像ＴＭＣの領域およびウェハ基準点ＰＣを決定す
る際の処理を示す説明図である。図１３（ａ）は、ウェ
ハの中心付近に存在するパターンＰＴＣ１を含む撮像し
た画像を示している。なお、この画像は、モニタ１３６
（図１）に表示される表示画像である。図１３（ａ）に
示すように、ウェハの中心付近で撮像される画像は、Ｒ
θステージ１３０と基準ウェハＷＦ１との位置関係か
ら、矩形の撮像領域ＦＶの各辺に対して、パターンＰＴ
Ｃ１の直線エッジが平行にならない場合がある。この場
合には、画像処理によって撮像領域ＦＶの画像を時計回
りに角度α１だけ回転させて図１３（ｂ）に示すように
モニタ１３６に表示する。なお、この画像の回転はアフ
ィン変換によって実行される。このように表示された画
像に対し、ユーザは、基準テンプレート画像に用いるパ
ターンＰＴＣ１の全体を少なくとも含むような領域Ａ１
を大まかに指定する。図１３（ｃ）では、領域Ａ１内の
多階調画像を処理して、パターンＰＴＣ１の外接矩形Ａ
２を決定し、外接矩形Ａ２の範囲を示す２点の座標値
（Ｓmin，Ｔmin），（Ｓmax，Ｔmax）を求める。なお、
この２つの座標値は、図１３（ｃ）の表示画像でＳ軸と
Ｔ軸とで表される表示座標系での座標値である。図１３
（ｄ）では、２つの座標値から基準テンプレート画像の
領域が求められる。基準テンプレート画像の領域Ａ３
は、図１３（ｃ）の外接矩形Ａ２の外周全体にそれぞれ
幅ｗの領域を付加した大きさの領域（Ｌ１×Ｌ２）とし
て決定される。すなわち、領域Ａ３は、（Ｓmax−Ｓmin
＋２ｗ）×（Ｔmax−Ｔmin＋２ｗ）の大きさで決定され
る。また、図１３（ｄ）において、領域Ａ３の左上端の
座標値（Ｓmin−ｗ，Ｔmax＋ｗ）がウェハ基準点ＰＣ１
として決定される。このようにして、図１３（ｅ）に示
すようにパターンＰＴＣ１を含む基準テンプレート画像
ＴＭＣ１が決定され、測定情報１３９として磁気ディス
ク１３８に登録される。また、ウェハ基準点ＰＣ１の表
示座標系での座標値（Ｓmin−ｗ，Ｔmax＋ｗ）は、図１
３（ｂ）で行った変換の逆変換によりステージ座標系の
座標値（Ｘ_PC1，Ｙ_PC1）stに変換されて登録される。

【００５５】図１４は、登録された基準テンプレート画
像の回転対称性に関する属性情報を決定する手順を示す
フローチャートである。なお、登録された基準テンプレ
ート画像の回転対称性を決定する際に用いる原画像の基
準テンプレート画像（例えば、図１３（ｅ）のＴＭＣ
１）を、以下では「０°のテンプレート画像」とも呼
ぶ。

【００５６】ステップＳ１０５ａでは、０°のテンプレ
ート画像を用いて、３６０°／ｋの角度間隔で順次回転
したｋ個の回転テンプレート画像を準備する。図１５
は、回転テンプレート画像の作成方法を示す説明図であ
る。図１５では、９０°間隔（ｋ＝４）で順次回転した
４個の回転テンプレート画像ＴＭＣｒを作成する場合に
ついて示されている。図１５（ａ）には、登録された基
準テンプレート画像ＴＭＣ１（図１３（ｅ））と同じ０
°の回転テンプレート画像ＴＭＣｒ₀が示されている。
磁気ディスク１３８には、基準テンプレート画像ＴＭＣ
１よりもやや広い領域の画像ＩＭ（広域テンプレート画
像）が記憶されている。０°のテンプレート画像ＴＭＣ
ｒ₀ を反時計回りに９０°回転した回転テンプレート画
像ＴＭＣｒ₉₀（図１５（ｂ））は、広域テンプレート画
像ＩＭをその中心Ｃの回りに９０°回転させた状態にお
いて抽出される。１８０°および２７０°回転した回転
テンプレート画像ＴＭＣｒ₁₈₀，ＴＭＣｒ₂₇₀（（図１５
（ｃ），（ｄ））も同様である。この結果、ステップＳ
１０５ａでは、９０°間隔の回転角度で作成された４個
の回転テンプレート画像ＴＭＣｒが得られる。なお、回
転テンプレート画像の回転中心は、図１５に示すように
基準テンプレート画像の中心Ｃでなくともよく、例え
ば、画像処理によって基準テンプレート画像に含まれる
パターンの重心を求めて、これを回転中心としてもよ
い。

【００５７】ステップＳ１０５ｂでは、基準テンプレー
ト画像ＴＭＣ１を含むやや広い領域の画像である広域テ
ンプレート画像ＩＭと、準備した４個の回転テンプレー
ト画像ＴＭＣｒとの間でパターンマッチング処理を行
う。パターンマッチング手段１５４（図４）は、各回転
テンプレート画像ＴＭＣｒを用いて広域テンプレート画
像ＩＭとのパターンマッチング処理を実行して、各回転
テンプレート画像の領域の範囲でマッチング度（一致
度）を算出する。

【００５８】パターンマッチング処理においては、広域
テンプレート画像ＩＭの左上端から右下端に向かって、
各回転テンプレート画像ＴＭＣｒの左上端の点を基準に
して順に走査させながら、各回転テンプレート画像ＴＭ
Ｃｒの領域と広域テンプレート画像ＩＭの対応する領域
との間でマッチング度を調べる。このようにして、全て
の回転テンプレート画像ＴＭＣｒについてパターンマッ
チング処理を行う。

【００５９】準備した全ての回転テンプレート画像ＴＭ
Ｃｒについてのパターンマッチング処理が終了すると、
図１４のステップＳ１０５ｃにおいて、マッチング度が
所定の値以上となった回転テンプレート画像の数（以
下、「マッチング画像数」と呼ぶ）を調べる。基準テン
プレート画像が、図１５に示すように回転対称性がない
場合には、マッチング画像数は１つである。なお、図１
２（ｂ），（ｃ）に示す基準テンプレート画像について
パターンマッチング処理を行えば、マッチング画像数
は、それぞれ２つ、４つとなる。

【００６０】ステップＳ１０５ｄにおいては、上述のよ
うに求められたマッチング画像数からテンプレート画像
ＴＭＣに対する属性情報を決定する。マッチング画像数
が１つである場合には、属性情報として「１」を決定す
る。同様に、マッチング画像数が２つ、４つの場合に
は、それぞれ属性情報として「２」，「４」を決定す
る。すなわち、マッチング画像数は、回転対称性の回数
を示しているので、本実施例においてはマッチング画像
数がそのまま基準テンプレート画像の回転対称性を示す
属性情報として登録される。

【００６１】なお、図１５では、ステップＳ１０５ａに
おいて作成するｋ個の回転テンプレート画像ＴＭＣｒと
して、４個の回転テンプレート画像ＴＭＣｒを準備して
いるが、ｋの値は任意である。ｋの値としては、ステッ
プＳ１０４（図７）において、ユーザが指定する可能性
のある基準テンプレート画像ＴＭＣの回転対称性の回数
ｎとして可能な値の最小公倍数に応じて決定することが
好ましい。例えば、基準テンプレート画像ＴＭＣに用い
られるパターンが、１回、２回、４回のいずれかの回転
対称性を有するパターン（図１２に示すパターンＰＴＣ
１〜ＰＴＣ３）に限られる場合には、ｋの値を１と２と
４の最小公倍数である「４」に設定して９０°間隔で回
転対称性を調べればよい。また、基準テンプレート画像
として３回の回転対称性を有するパターン（例えば、正
３角形のパターン）も指定する可能性がある場合には、
ｋの値を１〜４の最小公倍数である「１２」に設定して
３０°間隔で回転対称性を調べればよい。

【００６２】上記のようにすれば、図７のステップＳ１
０４においてユーザが指定したパターンを含むテンプレ
ート画像ＴＭＣの領域の決定、ウェハ基準点ＰＣの決
定、および属性情報の決定を自動的に行うことが可能と
なる。

【００６３】Ｄ．基準ウェハを用いたファインアライメ
ント前処理：図１６は、図６のステップＴ２に示す基準
ウェハＷＦ１を用いたファインアライメント前処理の手
順を示すフローチャートである。なお、ステップＴ２に
おける処理は、測定位置決定手段１６２（図４）によっ
て行われる。

【００６４】ステップＳ２０１では、ユーザがモニタ１
３６を見ながら測定点を探し、撮像領域ＦＶを測定点を
含む位置に移動させる。図１７は、Ｒθステージ１３０
を制御して、撮像領域ＦＶをウェハの中心付近から測定
点付近に移動させる際の処理を示す説明図である。この
とき、光学ユニット１４０によって測定点および測定点
近傍に存在するパターンが撮像される。図１８は、測定
点を含む撮像領域ＦＶを示す説明図である。図１８に示
す撮像領域ＦＶには、測定点Ｍ１とともにパターンＰＴ
Ｍ１が存在している。

【００６５】ステップＳ２０２においては、撮像領域Ｆ
Ｖに含まれる測定点を指定して登録する。図１８におい
て、測定点Ｍ１を指定すると、その座標値がステージ座
標系の座標値（Ｘ_M1，Ｙ_M1）stとして登録される。

【００６６】ステップＳ２０３，Ｓ２０４においては、
測定点Ｍ１の周辺で、測定テンプレート画像として適当
なパターンを含む領域を探す。撮像領域ＦＶ内に、図１
８に示すような適当なパターンを含まない場合には、撮
像領域ＦＶを測定点Ｍ１の周辺で移動させて探す。撮像
領域ＦＶ内に適当なパターンが見つかったら、ステップ
Ｓ２０５において、そのパターンを含む撮像領域の画像
を取り込む。なお、ここでいう適当なパターンとして
は、後述するステップＴ４でのパターンマッチング処理
において測定点の位置を１つに特定できるパターンであ
ることが必要である。したがって、回転対称性のないパ
ターンが最も好ましい。ただし、後述するステップＴ３
において被測定ウェハのウェハ座標が決定されれば、回
転対称性を有するパターンでも測定点を１つに決定でき
る可能性がある。

【００６７】ステップＳ２０６においては、取り込んだ
撮像領域のうち適当なパターンを含む領域を指定して測
定テンプレート画像として登録する。また、測定テンプ
レート画像とともに、測定テンプレート画像の画像基準
点を指定して測定基準点として登録する。このステップ
Ｓ２０６の処理は、ステップＴ１において基準テンプレ
ート画像とウェハ基準点とを指定した場合の処理（図１
３）と同様であるため詳細な説明は省略する。図１８で
は、測定テンプレート画像ＴＭＭ１が指定され、また、
その画像基準点としてテンプレート画像ＴＭＭ１の左上
端の測定基準点ＰＭ１が指定されている。なお、測定基
準点ＰＭ１は、ステージ座標系の座標値（Ｘ_PM1，
Ｙ_PM1）stとして登録される。

【００６８】ステップＳ２０７においては、ステージ座
標系の座標値で登録された測定基準点ＰＭ１（Ｘ_PM1，
Ｙ_PM1）stから測定点Ｍ１（Ｘ_M1，Ｙ_M1）stへのベクト
ルを移動量ΔＭ１（ΔＸ_M1，ΔＹ_M1）＝（Ｘ_M1−
Ｘ_MP1，Ｙ_M1−Ｙ_MP1）として求めて登録する。なお、こ
の移動量ΔＭ１（ΔＸ_M1，ΔＹ_M1）は、後述するステッ
プＴ４において被測定ウェハ上の測定点を求める際に用
いられる。

【００６９】ステップＳ２０８では、他の測定点がある
か否かが判断され、他の測定点がある場合にはステップ
Ｓ２０１に戻ってステップＳ２０１〜Ｓ２０７の処理が
繰返される。こうして、基準ウェハ上の複数の測定点Ｍ
１〜Ｍ１５について、ステップＳ２０１〜Ｓ２０７を繰
返し実行することによって、測定点Ｍ１〜Ｍ１５と測定
基準点ＰＭ１〜ＰＭ１５とのステージ座標系での座標値
を決定することができる。また、測定点Ｍ１〜Ｍ１５と
測定基準点ＰＭ１〜ＰＭ１５とからそれぞれの移動量Δ
Ｍ１〜ΔＭ１５をステージ座標系での値で求めることが
できる。

【００７０】以上のようにステップＴ１，Ｔ２（図６）
において登録されたウェハ基準点ＰＣ、ノッチ基準点Ｐ
Ｎ、測定基準点ＰＭ１〜ＰＭ１５、移動量ΔＭ１〜ΔＭ
１５は、ステージ座標系の座標値からウェハ座標系の座
標値に変換される。なお、この座標変換は、座標変換手
段１６４（図４）によって実行される。

【００７１】図１９は、本実施例におけるステージ座標
系とウェハ座標系との関係を示す説明図である。この実
施例では、Ｕ１−Ｖ１軸により表されるウェハ座標系
は、登録された基準テンプレート画像ＴＭＣ１に基づい
て定義されている。すなわち、ウェハ座標系の原点とし
ては、基準テンプレート画像ＴＭＣ１の画像基準点とし
て登録されたウェハ基準点ＰＣ１が採用されている。ま
た、Ｕ１軸およびＶ１軸は、矩形の基準テンプレート画
像ＴＭＣ１の直交する２つの辺に沿った方向に設定され
ている。ウェハ座標系の原点（０，０）wfは、ステージ
座標系において（Ｘ_PC1，Ｙ_PC1）stで表される点であ
る。ここで、添え字「wf」はウェハ座標系の座標値であ
ることを意味している。また、ウェハ座標系の座標軸Ｕ
１，Ｖ１はステージ座標系の座標軸Ｘ，Ｙから角度δ１
だけ反時計方向に回転している。この角度δ１は、基準
ウェハＷＦ１がウェハ保持部１００に保持された際の回
転方向に起因するものである。この角度δ１は、Ｒθス
テージ１３０のθ方向の回転角度θｗ１と、図１３にお
いて基準テンプレートを登録する際に表示画像系で画像
を回転した角度α１とから求められる。なお、角度α１
が０°のときには、Ｒθステージ１３０のθ方向の回転
角度θｗ１のみから角度δ１を求めることができる。

【００７２】ウェハ座標系とステージ座標系とが図１９
に示すような関係を有する場合には、ステージ座標
（Ｘ，Ｙ）stからウェハ座標（Ｕ，Ｖ）wfへの間の座標
変換は、以下の式（１）に示す２次元アフィン変換で与
えられる。

【００７３】

【数１】

【００７４】式（１）に従って、ステップＴ１およびＴ
２において登録されたノッチ基準点ＰＮ、測定基準点Ｐ
Ｍ１〜ＰＭ１５および移動量ΔＭ１〜ΔＭ１５は、ステ
ージ座標系の値からウェハ座標系の値に変換される。図
１９には、ノッチ基準点ＰＮ、測定基準点ＰＭ１および
移動量ΔＭ１のステージ座標系での値と、ウェハ座標系
での値が示されている。このように変換されたそれぞれ
の値は、座標変換前の値に代えて磁気ディスク１３８
（図４）に登録される。

【００７５】Ｅ．被測定ウェハを用いたプリアライメン
ト処理：図２０は、図６のステップＴ３に示す被測定ウ
ェハＷＦ２を用いたプリアライメント処理の手順を示す
フローチャートである。ステップＳ３０１では、Ｒθス
テージ１３０を初期位置（ステージ座標系の座標原点）
に戻し、被測定ウェハＷＦ２の中心付近を撮像して処理
対象画像を取り込む。被測定ウェハＷＦ２の表面には基
準ウェハＷＦ１と同じ設計パターンが形成されている
が、ノッチ方向は任意の方向を取り得る。

【００７６】ステップＳ３０２では、ステップＳ３０１
で取り込んだ処理対象画像と、ステップＴ１において予
め登録された基準テンプレート画像ＴＭＣとを用いて、
ノッチ方向をいくつかの候補方向に限定するとともに、
被測定ウェハにおけるウェハ基準点となる基準候補点を
求める。なお、ステップＳ３０２の処理は、回転方向限
定手段１５０とパターンマッチング手段１５４とが協力
して実行する。この回転方向限定手段１５０とパターン
マッチング手段１５４とが本発明の候補方向決定部に相
当する。ステップＴ１で登録された基準テンプレート画
像ＴＭＣは、以下のパターンマッチング処理において
は、０°のテンプレート画像として用いられる。

【００７７】図２１は、被測定ウェハ上における基準候
補点を求める手順を示すフローチャートである。ステッ
プＳ３０２ａでは、ステップＴ１において予め登録した
基準テンプレート画像ＴＭＣを用いて、１０°間隔で順
次回転した複数個の回転テンプレート画像ＴＭＣｒを準
備し、ステップＳ３０１（図２０）で取り込んだ処理対
象画像との間でパターンマッチング処理を行う。ステッ
プＳ３０２ａにおいて準備する回転テンプレート画像の
個数は、基準テンプレート画像の属性情報によって決定
される。すなわち、本実施例では、準備する回転テンプ
レート画像の個数は、（３６０°／１０°）／ｎで表さ
れる。ここで、ｎは、基準テンプレート画像の属性情報
で示されている基準テンプレート画像の回転対称性の回
数である。

【００７８】例えば、基準テンプレート画像の属性情報
が「１」である場合、すなわち、基準テンプレート画像
に回転対称性がない場合には、回転テンプレート画像と
して、０°〜３５０°の角度範囲で１０°間隔で順次回
転した３６個（＝（３６０°／１０°）／１）の画像を
準備する。また、基準テンプレート画像の属性情報が
「２」である場合、すなわち、基準テンプレート画像が
２回の回転対称性を有する場合には、０°〜１７０°の
角度範囲で１０°間隔で順次回転した１８個（＝（３６
０°／１０°）／２）の回転テンプレート画像を準備す
る。同様に、基準テンプレート画像の属性情報が「４」
である場合、すなわち、基準テンプレート画像が４回の
回転対称性を有する場合には、０°〜８０°の角度範囲
で９個（＝（３６０°／１０°）／４）の回転テンプレ
ート画像を準備する。なお、回転テンプレート画像ＴＭ
Ｃｒは、図１５に示した場合と同様に、広域テンプレー
ト画像を回転させた状態で、抽出される。したがって、
ステップＴ１において準備した回転テンプレート画像を
図２１の処理においてそのまま用いることも可能であ
る。

【００７９】図２２は、準備された複数の回転テンプレ
ート画像ＴＭＣｒの一部を示す説明図である。図２２に
示す０°のテンプレート画像ＴＭＣｒ₀については、回
転対称性がないため、１０°間隔で順次回転した３６個
のテンプレート画像が準備される。また、回転テンプレ
ート画像ＴＭＣｒを作成する際には、ウェハ基準点の座
標を中心Ｃの回りに回転させた座標も準備する。

【００８０】図２２（ａ）に示す０°のテンプレート画
像ＴＭＣｒ₀におけるウェハ基準点ＰＣｒ₀は、中心Ｃを
座標原点として、矩形のテンプレート画像ＴＭＣｒ₀の
各辺に沿った座標軸Ｆ，Ｇで表される座標系（Ｆ−Ｇ座
標系）の座標値として準備される。また、図２２
（ｂ），（ｃ）に示す１０°、２０°の回転テンプレー
ト画像ＴＭＣｒ₁₀、ＴＭＣｒ₂₀におけるウェハ基準点Ｐ
Ｃｒ₁₀、ＰＣｒ₂₀も、それぞれ矩形の回転テンプレート
画像ＴＭＣｒ₁₀，ＴＭＣｒ₂₀の各辺に沿ったＦ−Ｇ座標
系の座標値として準備される。このようにＦ−Ｇ座標系
の座標値として準備されたウェハ基準点ＰＣｒ₀、ＰＣ
ｒ₁₀、ＰＣｒ₂₀は、後述するステップＳ３０２ｃにおい
てウェハ基準点の候補点を求める際に使用される。

【００８１】図２２に示すような複数の回転テンプレー
ト画像ＴＭＣｒを準備した後、ステップＳ３０１（図２
０）で取り込んだ被測定ウェハの中心付近における処理
対象画像との間でパターンマッチング処理を行う。この
処理は、複数の回転テンプレート画像ＴＭＣｒのそれぞ
れを前述と同様の方法で、処理対象画像内で走査させな
がら行う。

【００８２】図２２に示すような回転対称性のない基準
テンプレート画像が用いられる場合には、１０°間隔の
３６個の回転テンプレート画像を用いて０〜３５０°の
角度範囲でパターンマッチング処理を行う。一方、回転
対称性を有する基準テンプレート画像を用いる場合、例
えば、２回の回転対称性を有する基準テンプレート画像
を用いる場合には１０°間隔の１８個の回転テンプレー
ト画像を用いて、０〜１７０°の角度範囲でパターンマ
ッチング処理を行う。また、４回の回転対称性を有する
基準テンプレート画像を用いる場合には１０°間隔の９
個の回転テンプレート画像を用いて、０〜８０°の角度
範囲でパターンマッチング処理を行う。ステップＳ３０
２ａにおいては、このような角度範囲でパターンマッチ
ング処理を行いマッチング度の最も高い回転テンプレー
ト画像の回転角度（粗マッチング角度）を得る。

【００８３】ステップＳ３０２ｂでは、ステップＳ３０
２ａにおけるパターンマッチング処理の結果から得られ
る粗マッチング角度近傍において、さらに１°間隔の回
転テンプレート画像を準備してパターンマッチング処理
を行う。このステップＳ３０２ｂのパターンマッチング
処理において、マッチング度の最も高い回転角度（マッ
チング角度）を求めることにより、被測定ウェハの回転
角度をより正確に得ることが可能となる。

【００８４】ステップＳ３０２ｂにおいては、基準テン
プレート画像の回転対称性の有無に関係なく１つのみの
マッチング角度が得られる。この場合にも、ステップＳ
３０２ｂにおいて得られた１つのマッチング角度から、
ノッチ方向としてｎ個の候補方向が決定される。すなわ
ち、２回の回転対称性を有する基準テンプレート画像を
用いてパターンマッチング処理を行った場合には、ステ
ップＳ３０２ｂにおいて得られるマッチング角度と、そ
のマッチング角度に１８０°プラスした角度とから、２
つの候補方向が決定される。同様に、４回の回転対称性
を有する基準テンプレート画像を用いてパターンマッチ
ング処理を行った場合には、ステップＳ３０２ｂにおい
て得られるマッチング角度と、そのマッチング角度に９
０°ずつプラスした３つの角度とから、４つの候補方向
が決定される。

【００８５】上記のように、基準テンプレート画像の回
転対称性に関する属性情報、すなわち回転対称性の回数
「ｎ」により、パターンマッチング処理に用いられる回
転テンプレート画像の個数、すなわちパターンマッチン
グ処理を行う角度範囲を限定すれば、その角度範囲での
みパターンマッチング処理を行うだけで容易に全ての候
補方向を知ることができる。

【００８６】なお、ステップＳ３０２ａ，Ｓ３０２ｂに
おいて回転テンプレート画像を作成する際の回転角度
は、それぞれ１０°，１°に限られず、ユーザが任意に
設定することが可能である。

【００８７】ステップＳ３０２ｃにおいては、マッチン
グ度が最も高い回転テンプレート画像から被測定ウェハ
におけるウェハ基準点の基準候補点を求める。図２３
は、ステップＳ３０２ｂにおけるパターンマッチング処
理の結果から求められる基準候補点を示す説明図であ
る。図２３（ａ）には、回転対称性のない基準テンプレ
ート画像を用いたパターンマッチング処理において、最
も高いマッチング度を示した回転テンプレート画像ＴＭ
Ｃβ１が示されている。図２３（ｂ）には、２回の回転
対称性を有する基準テンプレート画像を用いたパターン
マッチング処理において、最も高いマッチング度を示し
た回転テンプレート画像ＴＭＣβ２が示されている。同
様に、図２３（ｃ）には、４回の回転対称性を有する基
準テンプレート画像を用いたパターンマッチング処理に
おいて、最も高いマッチング度を示した回転テンプレー
ト画像ＴＭＣβ３が示されている。また、図２３（ａ）
〜（ｃ）において、回転テンプレート画像ＴＭＣβ１〜
ＴＭＣβ３が示されている位置は、最もマッチング度が
高くなる走査位置を示している。

【００８８】図２３（ａ）〜（ｃ）に示すように、マッ
チング度が最も高い走査位置が決定されると、回転テン
プレート画像ＴＭＣβ１〜ＴＭＣβ３の中心Ｃに対応す
る座標値が処理対象画像のｊ−ｋ座標系において決定さ
れる。ｊ−ｋ座標系において回転テンプレート画像の中
心Ｃの座標値が決定されると、回転テンプレート画像Ｔ
ＭＣβのウェハ基準点ＰＣβに対応する座標値も決定さ
れる。なお、ｊ−ｋ座標系におけるウェハ基準点ＰＣβ
の座標値は、ｊ−ｋ座標系における中心Ｃの座標値に、
図２２に示すＦ−Ｇ座標系でのウェハ基準点の座標値を
そのまま加えたものである。このように、回転テンプレ
ート画像ＴＭＣβに応じてウェハ基準点ＰＣβの座標が
ｊ−ｋ座標系において決定されると、ウェハ基準点ＰＣ
βのステージ座標系における座標値を決定することがで
きる。

【００８９】図２３（ａ）に示すような回転対称性のな
い基準テンプレート画像を用いたパターンマッチング処
理からは、ウェハ基準点の基準候補点が１つ求まる。図
２３（ａ）には、１つの候補点ＰＣβ１aが示されてい
る。したがって、この１つの基準候補点ＰＣβ１aが被
測定ウェハにおけるウェハ基準点ＰＣとして求まる。

【００９０】一方、図２３（ｂ），（ｃ）に示すような
回転対称性を有する基準テンプレート画像を用いたパタ
ーンマッチング処理からは、ウェハ基準点の基準候補点
は複数個求められる。図２３（ｂ）に示すように２回の
回転対称性を有する基準テンプレート画像を用いてパタ
ーンマッチング処理を行った場合には、ウェハ基準点の
候補点は２つ求められる。すなわち、パターンマッチン
グ処理が行われた回転角度のうち、マッチング度の最も
高い回転テンプレート画像からウェハ基準点の第１の候
補点ＰＣβ２aが求まる。また、パターンマッチング処
理により求まる第１の候補点ＰＣβ２aの他に、第１の
候補点ＰＣβ２aを中心Ｃの回りに１８０°回転させた
点も候補点となり得るので、この点が第２の候補点ＰＣ
β２bとして求まる。図２３（ｃ）に示すように４回の
回転対称性を有する基準テンプレート画像を用いてパタ
ーンマッチングを行った場合には、ウェハ基準点の基準
候補点は４つ求められる。すなわち、パターンマッチン
グ処理が行われた回転角度のうち、マッチング度の最も
高い回転テンプレート画像からウェハ基準点の第１の候
補点ＰＣβ３aが求まる。また、パターンマッチング処
理により求まる第１の候補点ＰＣβ３aの他に、第１の
候補点を中心Ｃの回りに９０°ずつ回転させた他の等価
な点も候補点となり得るので、これらの点が第２ないし
第４の候補点ＰＣβ３b〜ＰＣβ３dとして求まる。

【００９１】このようにして基準候補点のステージ座標
系の座標値が求まると、ステップＳ３０２ｄにおいて、
それぞれの基準候補点に対応するウェハ座標系を生成し
てノッチ基準点のノッチ候補点をステージ座標系の座標
値として求める。

【００９２】図２４は、図２３（ａ）に示すウェハ基準
点の基準候補点に対応して生成されたウェハ座標系をス
テージ座標系とともに示す説明図である。図２４に示す
Ｕ２’β_1a−Ｖ２’β_1a軸により表されるウェハ座標系
は、図２３（ａ）のマッチング度が最も高い回転テンプ
レート画像ＴＭＣβ１から求められる１つの基準候補点
ＰＣβ１aに基づいて生成された座標系である。図２４
のウェハ座標系は、基準候補点ＰＣβ１aのステージ座
標系の座標値（Ｘ_PCβ_1a，Ｙ_PCβ_1a）stをウェハ座標系
の座標原点（０，０）wfとして、矩形の基準テンプレー
ト画像ＴＭＣ１の領域の２つの辺に沿った方向に設定さ
れている。ウェハ座標系の座標軸Ｕ２’β_1a，Ｖ２’β
_1aはステージ座標系の座標軸Ｘ，Ｙから角度δβ_1aだけ
反時計方向に回転している。この角度δβ_1aは、被測定
ウェハＷＦ２がウェハ保持部１００に保持された際の回
転方向に起因するものである。この角度δβ_1aは、図１
９と同様に、Ｒθステージ１３０のθ方向の回転角度θ
ｗ２と、回転テンプレート画像のマッチング度が最も高
くなる回転角度β１とから求められる。なお、Ｒθステ
ージ１３０の回転角度θｗ２が０°のときには、ウェハ
座標は、マッチング角度β１のみから求めることができ
る。

【００９３】図２４に示すようなウェハ座標系が決定さ
れると、図１９に示す基準ウェハＷＦ１上で求めたウェ
ハ基準点ＰＣ１に対するノッチ基準点ＰＮの位置関係に
基づいて、ウェハ基準点の１つの候補点ＰＣβ１aに対
するノッチ基準点の１つの候補点ＰＮ１aが決定され
る。基準候補点ＰＣβ１aがウェハ座標系の座標値
（０，０）wfで表されるとき、ノッチ基準点の候補点Ｐ
Ｎ１aは、ウェハ座標系の座標値（Ｕ_PN，Ｖ_PN）wfで表
される。

【００９４】ウェハ座標系とステージ座標系とが図２４
に示すような関係を有する場合には、ウェハ座標（Ｕ，
Ｖ）wfからステージ座標（Ｘ，Ｙ）stへの間の座標変換
は、以下の式（２）に示す２次元アフィン変換で与えら
れる。

【００９５】

【数２】

【００９６】式（２）に従って、ノッチ基準点の候補点
ＰＮ１aは、ウェハ座標系の座標値（Ｕ_PN，Ｖ_PN）wfか
らステージ座標系の座標値（Ｘ_PN1a，Ｙ_PN1a）stに変換
される。このように図２３（ａ）に示すような回転対称
性のない回転テンプレート画像ＴＭＣβ１および基準候
補点ＰＣβ１aに基づいてウェハ座標系が生成された場
合には、ノッチ基準点の候補点は１つのみ求まり、ステ
ージ座標系の座標値として記憶される。

【００９７】図２５は、図２３（ｂ）に示すウェハ基準
点の２つの基準候補点に対応して生成された２つのウェ
ハ座標系をステージ座標系とともに示す説明図である。
図２５に示すＵ２’β_2a−Ｖ２’β_2a軸により表される
第１のウェハ座標系は、図２３（ｂ）のマッチング度が
最も高い回転テンプレート画像ＴＭＣβ２から求められ
る第１の基準候補点ＰＣβ２aに基づいて生成された座
標系である。第１のウェハ座標系の座標軸Ｕ２’β_2a，
Ｖ２’β_2aはステージ座標系の座標軸Ｘ，Ｙから角度δ
β_2aだけ反時計方向に回転している。この角度δβ
_2aは、Ｒθステージ１３０のθ方向の回転角度θ２と、
回転テンプレート画像のマッチング度が最も高くなる回
転角度β２とから求められる。一方、Ｕ２’β_2b−Ｖ
２’β_2b軸により表される第２のウェハ座標系は、図２
３（ｂ）のマッチング度が最も高い回転テンプレート画
像ＴＭＣβ２から求められる第２の基準候補点ＰＣβ２
bに基づいて生成された座標系である。第２のウェハ座
標系の座標軸Ｕ２’β_2b，Ｖ２’β_2bはステージ座標系
の座標軸Ｘ，Ｙから角度δβ_2bだけ反時計方向に回転し
ている。この角度δβ_2bは、第１のウェハ座標系の回転
角度δβ_2aに１８０°プラスした角度となっている。

【００９８】図２５に示すような２つのウェハ座標系が
生成されると、図２４と同様に、ウェハ基準点の２つの
候補点ＰＣβ２a，ＰＣβ２bに対するノッチ基準点の２
つの候補点ＰＮ２a，ＰＮ２bのステージ座標系での座標
値が決定される。すなわち、第１の基準候補点ＰＣβ２
aが第１のウェハ座標系の座標値（０，０）wfで表され
るとき、ノッチ基準点の候補点ＰＮ２aは、第１のウェ
ハ座標系の座標値（Ｕ_PN，Ｖ_PN）wfで表される。第１の
ウェハ座標系の座標値で表されたノッチ候補点ＰＮ２a
は、第１のウェハ座標系とステージ座標系との関係か
ら、式（２）と同様の２次元アフィン変換によりステー
ジ座標系の座標値（Ｘ_PN2a，Ｙ_PN2a）stに変換される。
また、第２の基準候補点ＰＣβ２bが第２のウェハ座標
系の座標値（０，０）wfで表されるとき、ノッチ基準点
の候補点ＰＮ２bは、第２のウェハ座標系の座標値（Ｕ
_PN，Ｖ_PN）wfで表される。第２のウェハ座標系の座標値
で表されたノッチ候補点ＰＮ２bは、第２のウェハ座標
系とステージ座標系との関係から、ステージ座標系の座
標値（Ｘ_PN2b，Ｙ_PN2b）stに変換される。

【００９９】このように図２３（ｂ）に示すような２回
の回転対称性を有する回転テンプレート画像ＴＭＣβ２
および２つの基準候補点ＰＣβ２a，ＰＣβ２bに基づい
て２つのウェハ座標系が生成された場合には、ノッチ基
準点の候補点は２つ求まり、それぞれステージ座標系の
座標値として記憶される。

【０１００】同様に、図２３（ｃ）に示すウェハ基準点
の４つの基準候補点に対しては、それぞれの基準候補点
から４つのウェハ座標系が生成される。４つのウェハ座
標系が生成されると、それぞれのウェハ座標系とステー
ジ座標系との関係に従ってノッチ候補点が座標変換さ
れ、４つのノッチ候補点のステージ座標系の座標値が記
憶される。

【０１０１】図２０のステップＳ３０３〜Ｓ３０５にお
いては、ステップＳ３０２において求められたノッチ基
準点の候補点の中から１つをノッチ基準点として特定
し、特定されたノッチ基準点からそのノッチ基準点に対
応するウェハ基準点を特定する。したがって、図２４に
示すように基準候補点ＰＣβ１aが１つのみである場合
には、ノッチ基準点およびウェハ基準点はそれぞれノッ
チ候補点ＰＮ１aおよび基準候補点ＰＣβ１aに特定され
ているため、ステップＳ３０３〜Ｓ３０５の処理は省略
してもよい。もちろん、確認のためにステップＳ３０３
〜Ｓ３０５の処理を実行してもよい。なお、ステップＳ
３０３〜３０５の処理は、回転方向決定手段１５８（図
４）が実行し、ノッチ基準点を特定することによりウェ
ハの回転方向を決定する。回転方向決定手段１５８が本
発明のウェハ基準方向決定部に相当する。

【０１０２】ステップＳ３０３においては、ステップＳ
３０２において求められた複数のノッチ候補点のステー
ジ座標系の座標値に基づいてＲθステージ１３０を制御
し、各ノッチ候補点の周辺の撮像領域の画像をそれぞれ
取り込む。例えば、図２５においては、第１と第２のノ
ッチ候補点ＰＮ２a，ＰＮ２bの周辺の画像が取り込まれ
る。

【０１０３】ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３
において取り込んだ複数のノッチ候補点の周辺の撮像領
域の画像を処理対象画像として、ステップＴ１で予め登
録したノッチテンプレート画像ＴＭＮ（図９）を用いて
上記と同様のパターンマッチング処理を行う。

【０１０４】ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４
におけるパターンマッチング処理の結果から、最も高い
マッチング度が得られた処理対象画像に含まれるノッチ
候補点をノッチ基準点として特定する。ノッチ基準点が
特定されると、そのノッチ基準点に対応するウェハ基準
点の候補点がウェハ基準点として特定される。例えば、
図２５に示す第１と第２のノッチ候補点ＰＮ２a，ＰＮ
２bの中から第１のノッチ候補点ＰＮ２aがウェハ基準点
が特定されると、第１の基準候補点ＰＣβ２aがウェハ
基準点として特定される。

【０１０５】なお、ステップＳ３０３〜Ｓ３０５（図２
０）の処理は、全てのノッチ候補点について行わなくて
もよい。例えば、図２５に示すようにノッチ候補点が２
つある場合には、どちらか一方のノッチ候補点について
パターンマッチング処理を行えばよい。すなわち、第１
のノッチ候補点ＰＮ２aについてのパターンマッチング
処理を行い、高いマッチング度が得られた場合には、第
１のノッチ候補点ＰＮ２aをノッチ基準点として特定
し、高いマッチング度が得られない場合には第２のノッ
チ候補点ＰＮ２aをノッチ基準点として特定すればよ
い。要するに、ステップＳ３０３〜Ｓ３０５の処理は、
ノッチ基準点を特定できるまで行えばよい。したがっ
て、ノッチ候補点が４つある場合には、最大３つのノッ
チ候補点についてパターンマッチング処理を行えばよ
い。このようにすれば、パターンマッチング処理の回数
を減らすことができるので、容易にノッチ基準点を特定
でき、また、特定されたノッチ基準点からウェハ基準点
を特定することができる。もちろん、確認のために全て
のノッチ候補点についてＳ３０３〜Ｓ３０５の処理を行
ってもよい。

【０１０６】このようにウェハ基準点が特定されると、
図２５に示すような複数のウェハ座標系のうち１つのウ
ェハ座標系が被測定ウェハＷＦ２のウェハ座標系として
特定され、ステップＴ２（図６）において求めた測定点
に関する情報から被測定ウェハＷＦ２における測定点を
決定することが可能となる。

【０１０７】Ｆ．被測定ウェハを用いたファインアライ
メント処理：図２６は、図６のステップＴ４に示す被測
定ウェハＷＦ２を用いたファインアライメント処理の手
順を示すフローチャートである。ステップＴ４における
処理は、測定位置決定手段１６２の制御（図４）の下に
行われる。ステップＳ４０１では、Ｒθステージ１３０
を制御して基準ウェハＷＦ１上の測定基準点に対応する
被測定ウェハＷＦ２上の測定基準点の位置に撮像領域Ｆ
Ｖを移動させる。被測定ウェハＷＦ２における測定基準
点は、図１９に示すウェハ座標系の座標値として登録さ
れている点である。したがって、ステップＳ４０１にお
いては、まず、Ｒθステージ１３０を制御するために、
ステップＴ３において特定されたウェハ座標系で表され
る測定基準点の座標値をステージ座標系の座標値に座標
変換する。なお、この座標変換は座標変換手段１６４に
より実行される。

【０１０８】図２７は、被測定ウェハＷＦ２上において
特定されたウェハ座標系とステージ座標系との関係を示
す説明図である。図２７に示すＵ２−Ｖ２軸からなるウ
ェハ座標系は、図２４に示すＵ２’β_1a−Ｖ２’β_1a軸
により表されるウェハ座標系がステップＴ３における処
理により特定されたものである。このように特定された
ウェハ座標系においては、図２７に示すように、ステッ
プＴ２において登録した測定テンプレート画像の画像基
準点である測定基準点ＰＭ１〜ＰＭ１５や、各測定基準
点ＰＭ１〜ＰＭ１５からそれぞれの測定点Ｍ１〜Ｍ１５
までの移動量ΔＭ１〜ΔＭ１５が対応付けられる。

【０１０９】ウェハ座標系で表された各点は、前述した
式（２）と同様の２次元アフィン変換によってステージ
座標系に変換される。この座標変換により、測定基準点
ＰＭ１のウェハ座標系での座標値（Ｕ_PM1，Ｖ_PM1）wf
は、ステージ座標系での座標値（Ｘ_PMβ₁，Ｙ_PMβ₁）st
に変換される。また、測定基準点ＰＭ１から測定点Ｍ１
までの移動量ΔＭ１のウェハ座標系でのベクトル値（Δ
Ｕ_M1，ΔＶ_M1）wfは、ステージ座標系でのベクトル値
（ΔＸ_Mβ₁，ΔＹ_Mβ₁）stに変換される。

【０１１０】ステップＳ４０１においては、このように
ステージ座標系に変換された座標値に従ってＲθステー
ジ１３０を制御して、各測定点Ｍの近傍に存在する測定
基準点ＰＭの位置に撮像領域ＦＶを移動させる。なお、
上記のように、座標変換で得られた測定基準点ＰＭのス
テージ座標値は測定基準点ＰＭの予測位置を示してい
る。すなわち、座標変換で得られた測定基準点ＰＭのス
テージ座標値は、図１のウェハ保持部１００の下面１０
０ｕがＺ軸方向に垂直に配置されていない場合等には、
実際の測定基準点のステージ座標値から多少ずれる可能
性がある。そこで、本実施例では、測定基準点ＰＭの予
測位置近傍で取り込んだ画像と予め登録した測定テンプ
レート画像との間でパターンマッチング処理を行い、パ
ターンマッチング処理の結果から正確な測定基準点の位
置を求める。

【０１１１】ステップＳ４０２においては、測定基準点
ＰＭの予想位置近傍で撮像される画像を処理対象画像と
して取り込み、ステップＴ２において登録した測定テン
プレート画像ＴＭＭ（図１８）から複数個の回転テンプ
レート画像を準備して、パターンマッチング処理を行
う。ステップＳ４０３では、ステップＳ４０２において
マッチング度が最も高い回転テンプレート画像から、そ
の画像基準点である測定基準点ＰＭのステージ座標値を
求める。このように、測定基準点ＰＭの付近で、予め登
録された測定テンプレート画像ＴＭＭを用いてパターン
マッチング処理を行うことにより、被測定ウェハＷＦ２
における測定基準点ＰＭのステージ座標系での座標値を
正確に求めることができる。

【０１１２】ステップＳ４０４では、ステップＳ４０３
において求められた測定基準点ＰＭを用いて測定点Ｍを
求め、測定点Ｍをステージ座標系での座標値として決定
する。測定点Ｍのステージ座標系での座標値は、ステッ
プＳ４０３において求められた測定基準点ＰＭのステー
ジ座標系での座標値に、図２７に示すようにステージ座
標系に変換された移動量ΔＭをプラスすることによって
決定される。このように決定された測定点Ｍの座標値
は、ステップＳ４０３のパターンマッチング処理により
求められた正確な測定基準点ＰＭを基準にして決定され
ているので、ステップＳ４０３のパターンマッチング処
理を省略して測定点Ｍの座標値をそのまま座標変換して
決定した場合に比べ、より精度の高い座標値として決定
されている。もちろん、Ｓ４０３のパターンマッチング
処理を省略したときの座標値を、測定点Ｍの座標値とし
て決定してもよい。

【０１１３】ステップＳ４０５では、他の測定点がある
か否かが判断され、他の測定点がある場合にはステップ
Ｓ４０１に戻ってステップＳ４０１〜Ｓ４０４の処理が
繰返される。こうして、被測定ウェハ上の複数の測定点
Ｍ１〜Ｍ１５（図５）について、ステップＳ４０１〜Ｓ
４０４を繰返し実行することによって、各測定点の実測
位置を正確に決定することができる。各測定点における
測定処理（例えば膜厚測定）は、ステップＳ４０４とス
テップＳ４０５の間に行うことができる。あるいは、す
べての測定点に関してステップＳ４０１〜Ｓ４０４を繰
返して実行した後に、各測定点における測定処理を順次
実行するようにしてもよい。

【０１１４】以上、説明したように、本実施例では、ウ
ェハ座標の基準となる基準テンプレート画像を登録する
際に、その画像の回転対称性を示す属性情報（回転対称
性情報）も登録している。この属性情報により、基準テ
ンプレート画像が回転対称性を有する場合にも、複数の
ウェハ座標の候補のうちから１つのウェハ座標を特定す
ることができる。また、被測定ウェハにおけるウェハ座
標をパターンマッチング処理により決定する際には、属
性情報からそのパターンマッチング処理を行うべき処理
範囲（回転テンプレート画像の回転角度）を限定するこ
とができるので、比較的短時間でパターンマッチング処
理を行い、ウェハ座標を決定することが可能となる。こ
のようにすれば、任意の回転方向で保持されたウェハの
向きや位置を決定して、さらに、ウェハ上の正確な測定
点を決定することができる。

【０１１５】なお、この発明は上記の実施例や実施形態
に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々の態様において実施することが可能であり、
例えば次のような変形も可能である。

【０１１６】（１）上記実施例において、ハードウェア
によって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置
き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによっ
て実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換え
るようにしてもよい。

【０１１７】（２）上記実施例においては、ウェハの回
転方向を決定するための第２の基準パターンを含む画像
として、ノッチＮＴを含む画像（ノッチテンプレート画
像）を用いているが、他のパターンを含む画像でもよ
い。すなわち、ウェハの回転方向を決定するための第２
の基準パターンとしては、ウェハ全体において同じパタ
ーンが存在しないものであればよい。ただし、ウェハ上
に同じパターンが複数存在する場合であっても、それら
のパターン全体を１つのパターン群として見たときに他
に同じパターン群がなければよい。

【０１１８】（３）上記実施例においては、ウェハ中心
付近に存在するパターンを含む領域の画像を第１のテン
プレート画像としているが、第１のテンプレート画像が
含むパターンは、ウェハ中心付近に存在するパターンで
なくてもよく、ウェハ中心付近から離れた位置のパター
ンでもよい。ただし、ウェハ中心付近のパターンであれ
ば、本実施例のようにＲθステージの初期位置がウェハ
中心付近に設定されている場合に容易にそのパターンを
含む画像を撮像することが可能である。

【０１１９】（４）上記実施例においては、測定点Ｍの
近傍に存在するパターンを含む領域の画像を測定テンプ
レート画像ＴＭＭとして登録し、かつ、測定テンプレー
ト画像ＴＭＭの画像基準点を測定基準点ＰＭとして登録
しているが、測定基準点ＰＭは登録しなくてもよい。す
なわち、測定テンプレート画像ＴＭＭの画像基準点とし
て測定点Ｍを登録すればよい。こうすれば、被測定ウェ
ハにおいて測定点Ｍを決定する際に行う測定テンプレー
ト画像ＴＭＭを用いたパターンマッチング処理により、
直接、画像基準点である測定点Ｍを決定することができ
る。

【０１２０】（５）上記実施例では、ウェハ表面の任意
の位置を撮像するために、ウェハをウェハ保持部に固定
した状態で、撮像光学系（光学ユニット１４０）をＲθ
ステージ１３０を用いて移動させているが、これに限ら
れない。すなわち、撮像光学系を固定しておいて、ウェ
ハを移動ステージに保持して移動させるようにしてもよ
い。さらに、ウェハと撮像光学系の双方を移動できるよ
うにしてもよい。例えば、ウェハをθ方向に回転させ、
撮像光学系をＲ方向に移動させてもよい。

【０１２１】（６）上記実施例では、ウェハの測定位置
決定装置について説明したが、この装置はウェハの回転
方向決定装置としても用いることができる。なお、ウェ
ハの回転方向のみを決定する場合には、図６に示すステ
ップＴ２，Ｔ４の処理を省略すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のウェハ測定位置決定装置を示す説明
図。

【図２】位置決め部１２０の動作を示す説明図。

【図３】フレームおよびウェハ保持部の変形例を示す説
明図

【図４】画像処理ユニット５０の内部構成を示すブロッ
ク図。

【図５】実施例におけるウェハの位置合わせ処理の概要
を示す説明図。

【図６】実施例におけるウェハの位置合わせ処理の全体
手順を示すフローチャート。

【図７】図６のステップＴ１に示す基準ウェハＷＦ１を
用いたプリアライメント前処理の手順を示すフローチャ
ート。

【図８】基準ウェハＷＦ１のノッチＮＴを撮像する際の
処理を示す説明図。

【図９】ノッチテンプレート画像ＴＭＮとして指定され
る領域およびノッチ基準点ＰＮを示す説明図。

【図１０】基準ウェハＷＦ１の中心付近を撮像する際の
処理を示す説明図。

【図１１】図１０に示す撮像領域ＦＶに含まれ得る種々
のパターンを示す説明図。

【図１２】３種類の基準テンプレート画像ＴＭＣ１〜Ｔ
ＭＣ３の詳細を示す説明図。

【図１３】本実施例における基準テンプレート画像ＴＭ
Ｃの領域およびウェハ基準点ＰＣを決定する際の処理を
示す説明図。

【図１４】登録された基準テンプレート画像の回転対称
性に関する属性情報を決定する手順を示すフローチャー
ト。

【図１５】回転テンプレート画像の作成方法を示す説明
図。

【図１６】図６のステップＴ２に示す基準ウェハＷＦ１
を用いたファインアライメント前処理の手順を示すフロ
ーチャート。

【図１７】Ｒθステージ１３０を制御して、撮像領域Ｆ
Ｖをウェハの中心付近から測定点付近に移動させる際の
処理を示す説明図。

【図１８】測定点を含む撮像領域ＦＶを示す説明図。

【図１９】本実施例におけるステージ座標系とウェハ座
標系との関係を示す説明図。

【図２０】図６のステップＴ３に示す被測定ウェハＷＦ
２を用いたプリアライメント処理の手順を示すフローチ
ャート。

【図２１】被測定ウェハ上における基準候補点を求める
手順を示すフローチャート。

【図２２】準備された複数の回転テンプレート画像ＴＭ
Ｃｒの一部を示す説明図。

【図２３】ステップＳ３０２ｂにおけるパターンマッチ
ング処理の結果から求められる基準候補点を示す説明
図。

【図２４】図２３（ａ）に示すウェハ基準点の基準候補
点に対応して生成されたウェハ座標系をステージ座標系
とともに示す説明図。

【図２５】図２３（ｂ）に示すウェハ基準点の２つの基
準候補点に対応して生成された２つのウェハ座標系をス
テージ座標系とともに示す説明図。

【図２６】図６のステップＴ４に示す被測定ウェハＷＦ
２を用いたファインアライメント処理の手順を示すフロ
ーチャート。

【図２７】被測定ウェハＷＦ２上において特定されたウ
ェハ座標系とステージ座標系との関係を示す説明図。

【符号の説明】

３０…制御操作ユニット３１…表示部３２…操作部３３…制御部３４…ステージ駆動部３５…ステージ座標読み込み部５０…画像処理ユニット１００，１０５…ウェハ保持部１００ａ，１０５ａ…ウェハ保持部の中心軸１００ｕ，１０５ｕ…ウェハ保持部の下面１０２…ガイドリング１１０，１１２…フレーム１２０，１２４…位置決め部１２０ａ〜１２０ｃ…部分位置決め部１２１…中心軸調整機構１２２…平行度調整機構１３０…Ｒθステージ１３１…θステージ１３２…Ｒステージ１３６…モニタ１３８…磁気ディスク１３９…測定情報１４０…光学ユニット１５０…回転方向限定手段１５２…撮像位置決定手段１５４…パターンマッチング手段１５８…回転方向決定手段１６０…基準位置決定手段１６２…測定位置決定手段１６４…座標変換手段２１０…ＣＰＵ２１２…バスライン２１４…ＲＯＭ２１６…ＲＡＭ２１８…画像メモリ２４０…入出力インタフェイスＣＰ…チップＮＴ…ノッチＳＬ…スクライブラインＷＦ…半導体ウェハＷＦ１…基準ウェハＷＦ２…被測定ウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェハ保持部に保持されたウェハの回転
方向を決定する方法であって、（ａ）前記ウェハ上の第
１の所定位置の近傍に存在して回転対称性を有する第１
の基準パターンを含む第１のテンプレート画像と、前記
第１の基準パターンの回転対称の回数ｎを示す回転対称
性情報と、を予め準備する工程と、（ｂ）前記ウェハ上
の第２の所定位置の近傍に存在する第２の基準パターン
を含む第２のテンプレート画像を予め準備する工程と、
（ｃ）前記ウェハ保持部に保持された状態で前記ウェハ
上の前記第１の所定位置の近傍において第１の処理対象
画像を撮像する工程と、（ｄ）前記第１の処理対象画像
内において前記第１のテンプレート画像と一致するマッ
チング画像の方向を決定する工程と、（ｅ）前記マッチ
ング画像の方向と前記回転対称性情報とから、前記ウェ
ハの基準方向としてｎ個の候補方向を決定する工程と、
（ｆ）前記回転対称の回数ｎが１の場合には、前記候補
方向を前記基準方向として選択し、前記回転対称の回数ｎが２以上の場合には、前記ｎ個の
候補方向から、前記ウェハ上の前記第２の所定位置を推
定し、推定された前記第２の所定位置の近傍において第
２の処理対象画像を撮像し、前記第２の処理対象画像に
関して前記第２のテンプレート画像を用いたパターンマ
ッチングを行うことによって、前記ｎ個の候補方向の中
から前記基準方向として適切な１つの方向を選択する工
程と、を備えることを特徴とするウェハの回転方向決定
方法。
【請求項２】請求項１記載のウェハの回転方向決定方
法であって、前記第１の所定位置は、前記ウェハの中心位置であり、前記第２の所定位置は、前記ウェハの外縁上の位置であ
り、前記第２の基準パターンは、前記ウェハの外縁に形成さ
れたノッチである、ウェハの回転方向決定方法。
【請求項３】ウェハの回転方向を決定する装置であっ
て、前記ウェハの表面に平行な平面内における前記ウェハの
位置に関しては所定の誤差範囲内で保持し得るウェハ保
持部と、前記ウェハ保持部に保持された前記ウェハ上の画像を撮
像する撮像部と、前記ウェハ上の第１の所定位置の近傍に存在して回転対
称性を有する第１の基準パターンを含む第１のテンプレ
ート画像と、前記第１の基準パターンの回転対称の回数
ｎを示す回転対称性情報と、前記ウェハ上の第２の所定
位置の近傍に存在する第２の基準パターンを含む第２の
テンプレート画像と、を記憶するメモリと、前記ウェハ上の前記第１の所定位置の近傍において撮像
された第１の処理対象画像内において前記第１のテンプ
レート画像と一致するマッチング画像の方向を決定する
パターンマッチング部と、前記マッチング画像の方向と前記回転対称性情報とか
ら、前記ウェハの基準方向としてｎ個の候補方向を決定
する候補方向決定部と、前記回転対称の回数ｎが１の場合には、前記候補方向を
前記基準方向として選択し、一方、前記回転対称の回数
ｎが２以上の場合には、前記ｎ個の候補方向から、前記
ウェハ上の前記第２の所定位置を推定し、推定された前
記第２の所定位置の近傍において撮像された第２の処理
対象画像に関して前記第２のテンプレート画像を用いた
パターンマッチングを行うことによって、前記ｎ個の候
補方向の中から前記基準方向として適切な１つの方向を
選択する基準方向決定部と、を備えることを特徴とする
ウェハの回転方向決定装置。
【請求項４】請求項３記載のウェハの回転方向決定装
置であって、前記第１の所定位置は、前記ウェハの中心位置であり、前記第２の所定位置は、前記ウェハの外縁上の位置であ
り、前記第２の基準パターンは、前記ウェハの外縁に形成さ
れたノッチである、ウェハの回転方向決定装置。
【請求項５】ウェハ保持部に保持された被測定ウェハ
上の測定点の位置を決定する方法であって、（ａ）前記
被測定ウェハ上の第１の所定位置の近傍に存在して回転
対称性を有する第１の基準パターンを含む第１のテンプ
レート画像と、前記第１の基準パターンの回転対称の回
数ｎを示す回転対称性情報と、前記被測定ウェハ上にお
ける前記第１の基準パターンの位置と前記被測定ウェハ
上の所定の基準点との位置関係を示す基準点位置情報
と、前記被測定ウェハ上における測定点の位置を示す測
定点位置情報と、を予め準備する工程と、（ｂ）前記被
測定ウェハ上の第２の所定位置の近傍に存在する第２の
基準パターンを含む第２のテンプレート画像を予め準備
する工程と、（ｃ）前記ウェハ保持部に保持された状態
で前記被測定ウェハ上の前記第１の所定位置の近傍にお
いて第１の処理対象画像を撮像する工程と、（ｄ）前記
第１の処理対象画像内において前記第１のテンプレート
画像と一致するマッチング画像の位置と方向とを決定す
る工程と、（ｅ）前記マッチング画像の方向と前記回転
対称性情報とから、前記被測定ウェハの基準方向として
ｎ個の候補方向を決定する工程と、（ｆ）前記回転対称
の回数ｎが１の場合には、前記候補方向を前記基準方向
として選択し、前記回転対称の回数ｎが２以上の場合には、前記マッチ
ング画像の位置と前記ｎ個の候補方向とから、前記被測
定ウェハ上の前記第２の所定位置を推定し、推定された
前記第２の所定位置の近傍において第２の処理対象画像
を撮像し、前記第２の処理対象画像に関して前記第２の
テンプレート画像を用いたパターンマッチングを行うこ
とによって、前記ｎ個の候補方向の中から前記基準方向
として適切な１つの方向を選択する工程と、（ｇ）前記
工程（ｆ）で決定された前記基準方向と、前記工程
（ｄ）で決定された前記マッチング画像の位置と、前記
基準位置情報とから、前記ウェハ保持部に保持された状
態における前記被測定ウェハの前記基準点の位置を決定
する工程と、（ｈ）前記工程（ｆ）で決定された前記基
準方向と、前記工程（ｇ）で決定された前記基準点の位
置と、前記測定点位置情報とから、前記ウェハ保持部に
保持された状態における前記被測定ウェハ上の前記測定
点の位置を決定する工程と、を備えることを特徴とする
ウェハの測定位置決定方法。
【請求項６】請求項５記載のウェハの測定位置決定方
法であって、前記第１の所定位置は、前記被測定ウェハの中心位置で
あり、前記第２の所定位置は、前記被測定ウェハの外縁上の位
置であり、前記第２の基準パターンは、前記被測定ウェハの外縁に
形成されたノッチである、ウェハの測定位置決定方法。
【請求項７】被測定ウェハ上の測定点の位置を決定す
る装置であって、前記被測定ウェハの表面に平行な平面内における前記被
測定ウェハの位置に関しては所定の誤差範囲内で保持し
得るウェハ保持部と、前記ウェハ保持部に保持された前記被測定ウェハ上の画
像を撮像する撮像部と、前記被測定ウェハ上の第１の所定位置の近傍に存在して
回転対称性を有する第１の基準パターンを含む第１のテ
ンプレート画像と、前記第１の基準パターンの回転対称
の回数ｎを示す回転対称性情報と、前記被測定ウェハ上
における前記第１の基準パターンの位置と前記被測定ウ
ェハ上の所定の基準点との位置関係を示す基準点位置情
報と、前記被測定ウェハ上における測定点の位置を示す
測定点位置情報と、前記被測定ウェハ上の第２の所定位
置の近傍に存在する第２の基準パターンを含む第２のテ
ンプレート画像と、を記憶するメモリと、前記被測定ウェハ上の前記第１の所定位置の近傍におい
て撮像された第１の処理対象画像内において前記第１の
テンプレート画像と一致するマッチング画像の位置と方
向とを決定するパターンマッチング部と、前記マッチング画像の方向と前記回転対称性情報とか
ら、前記被測定ウェハの基準方向としてｎ個の候補方向
を決定する候補方向決定部と、前記回転対称の回数ｎが１の場合には、前記候補方向を
前記基準方向として選択し、一方、前記回転対称の回数
ｎが２以上の場合には、前記マッチング画像の位置と前
記ｎ個の候補方向とから、前記被測定ウェハ上の前記第
２の所定位置を推定し、推定された前記第２の所定位置
の近傍において撮像された第２の処理対象画像に関して
前記第２のテンプレート画像を用いたパターンマッチン
グを行うことによって、前記ｎ個の候補方向の中から前
記基準方向として適切な１つの方向を選択する基準方向
決定部と、前記基準方向決定部で決定された前記基準方向と、前記
パターンマッチング部で決定された前記マッチング画像
の位置と、前記基準位置情報とから、前記ウェハ保持部
に保持された状態における前記被測定ウェハの前記基準
点の位置を決定する基準位置決定部と、前記基準方向決定部で決定された前記基準方向と、前記
基準位置決定部で決定された前記基準点の位置と、前記
測定点位置情報とから、前記ウェハ保持部に保持された
状態における前記被測定ウェハ上の前記測定点の位置を
決定する測定位置決定部と、を備えることを特徴とする
ウェハの測定位置決定装置。
【請求項８】請求項７記載のウェハの測定位置決定装
置であって、前記第１の所定位置は、前記被測定ウェハの中心位置で
あり、前記第２の所定位置は、前記被測定ウェハの外縁上の位
置であり、前記第２の基準パターンは、前記被測定ウェハの外縁に
形成されたノッチである、ウェハの測定位置決定装置。