JPH0563051A - Device and method for manufacture of semiconductor - Google Patents

Device and method for manufacture of semiconductor

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JPH0563051A
JPH0563051A JP24508491A JP24508491A JPH0563051A JP H0563051 A JPH0563051 A JP H0563051A JP 24508491 A JP24508491 A JP 24508491A JP 24508491 A JP24508491 A JP 24508491A JP H0563051 A JPH0563051 A JP H0563051A
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JP
Japan
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wafer
inspection
mark
exposure
alignment
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Hiroshi Tanaka
浩 田中
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Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To detect a process offset value in an exposure device rapidly and highly accurately and to prevent lowering of quality of a trial wafer used for an inspection by making an exposure device control an exposure region. CONSTITUTION:Measurement of exposure and deviation amount of a trial wafer WF and measurement and setting of a process offset are carried out in one system including a stepper ST. When an inspection mark is exposed to the trial wafer, exposure is performed by limiting an exposure region of the stepper ST to an inspection mark region and deviation is measured by latent image without developing the exposed wafer. Furthermore, after deviation is measured, an actual element pattern is further exposed to the trial wafer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路等の製造に使
用される半導体製造装置および半導体製造方法に関し、
特に半導体露光装置を含む製造ラインにおいてこの半導
体露光装置の重ね合わせ精度を自動的に測定する半導体
製造装置および方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing method used for manufacturing integrated circuits and the like,
Particularly, the present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and method for automatically measuring overlay accuracy of the semiconductor exposure apparatus in a manufacturing line including the semiconductor exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】集積回路を製造するための半導体製造ラ
インは、レジスト塗布装置と半導体露光装置と現像装置
より構成される。
2. Description of the Related Art A semiconductor manufacturing line for manufacturing integrated circuits comprises a resist coating device, a semiconductor exposure device, and a developing device.

【0003】このような半導体製造ラインにおいて、半
導体製造工程の特にパターン露光工程は、エッチングさ
れたウエハとレチクルのパターンをアライメントした
後、重ね合わせ露光している。重ね合わせ精度とオフセ
ット誤差を計測するには、従来、ウエハ上に位置ずれ計
測用のパターン(バーニア)を描き、検査作業者が顕微
鏡等を使用しバーニアの目視検査を行なっていた。
In such a semiconductor manufacturing line, in the semiconductor manufacturing process, particularly in the pattern exposure process, the etched wafer and the reticle pattern are aligned and then superimposed and exposed. In order to measure the overlay accuracy and the offset error, conventionally, a pattern (vernier) for measuring a positional deviation is drawn on a wafer, and an inspector visually inspects the vernier using a microscope or the like.

【0004】検査には、1ロット当たり数10から数1
00枚のウエハの内、先行ウエハと呼ばれる1ないし2
枚を使用するのが普通である。先行ウエハによる検査
は、レジスト塗布、露光、現像、目視検査の全てを作業
者が行ない、検査結果確認後、露光装置に結果を入力し
残りのウエハを製造工程ラインに流していた。しかも検
査のための露光工程は、露光可能領域全面で行なってい
た。
For inspection, several tens to several tens per lot
Of the 00 wafers, 1 or 2 called the preceding wafer
It is normal to use one. In the inspection using the preceding wafer, the operator performed all of resist coating, exposure, development, and visual inspection, and after checking the inspection result, the result was input to the exposure device and the remaining wafers were sent to the manufacturing process line. In addition, the exposure process for inspection is performed over the entire exposureable area.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな目視検査は、検査時間が長いため製造ラインの停止
が長時間となり、製造効率が低下してしまう。また、検
査量が多くなると、作業者の疲労により計測誤差が発生
する。さらに、検査作業者が変わった場合、目視検査の
結果に大きなが差が出る。今日のLSI製造技術におい
ては、例えば検査結果に0.05μmの差が発生した場
合でも、この0.05μmの差の基づく誤った値が工程
オフセットとして露光装置へ入力されると、歩留りは悪
化する。つまり現状の検査方法は、半導体製造における
ウエハプロセスごとのアライメント精度と工程オフセッ
トを管理する点において、検査効率と検査精度の劣化を
招いている。そこで、安定した計測精度を持つ、高速の
検査装置が必要である。
However, in such a visual inspection, since the inspection time is long, the production line is stopped for a long time and the production efficiency is lowered. Moreover, when the inspection amount increases, a measurement error occurs due to the fatigue of the worker. Furthermore, if the inspection operator changes, there is a large difference in the results of the visual inspection. In today's LSI manufacturing technology, for example, even if a difference of 0.05 μm occurs in the inspection result, if an incorrect value based on the difference of 0.05 μm is input to the exposure apparatus as a process offset, the yield is deteriorated. .. That is, the current inspection method causes deterioration of inspection efficiency and inspection accuracy in terms of managing alignment accuracy and process offset for each wafer process in semiconductor manufacturing. Therefore, a high-speed inspection device with stable measurement accuracy is required.

【0006】目視検査の欠点を解消するためには、ずれ
量を自動的に計測できる専用の検査装置を導入すること
もある。これらの装置は、現在オフラインで半導体露光
装置と別個に置かれており、前記半導体露光装置で露光
されたウエハは現像後、自動計測の検査装置にかけられ
る。また、工程オフセットの値を例えば0.05μm以
下の値で管理するためには、露光装置個々の調整状態も
問題となる。このような例として、オフアクシスアライ
メントにおけるベースラインの補正が挙げられる。ベー
スラインの時間的な変動を補正するためには、オフセッ
トの計測を速やかに行なう必要がある。更に、0.05
μm以下の高精度を達成するためには先行ウエハの焼付
けを行なった時の露光装置での計測値自体も問題であ
る。
In order to eliminate the drawbacks of the visual inspection, a dedicated inspection device that can automatically measure the deviation amount may be introduced. These apparatuses are currently placed offline and separately from the semiconductor exposure apparatus, and the wafer exposed by the semiconductor exposure apparatus is subjected to automatic inspection equipment after development. Further, in order to manage the value of the process offset at a value of, for example, 0.05 μm or less, the adjustment state of each exposure apparatus also poses a problem. An example of this is the correction of the baseline in off-axis alignment. In order to correct the temporal fluctuation of the baseline, it is necessary to measure the offset promptly. Furthermore, 0.05
In order to achieve a high accuracy of μm or less, the measurement value itself in the exposure device when the preceding wafer is printed is also a problem.

【0007】実際にオフセットの入力値を計測し、露光
装置にフィードバックする間、露光装置自体は、待状態
にある場合が多い。ところが、露光装置には、アライメ
ントのための、高精度の計測機構を装備している。この
ような無駄は、システムとしての効率上、極めて悪い。
While the offset input value is actually measured and fed back to the exposure apparatus, the exposure apparatus itself is often in a waiting state. However, the exposure apparatus is equipped with a highly accurate measurement mechanism for alignment. Such waste is extremely bad in terms of system efficiency.

【0008】さらに、検査のための露光工程は、露光可
能領域全面で行なっていたため、実パターンのダメージ
を防ぐことができなかった。すなわち、ずれ量の計測を
行なうために入れられた専用マークを露光するために、
製品製造用のレチクルを用いその全領域を露光してしま
ったならば、先行ウエハのレジストを全て除去したとし
ても、パターンのダメージがあるため、先行ウエハの製
品価値は下がってしまう。これも、半導体製造効率の無
駄となる。現状の検査は、上記のように作業手順が複雑
なだけでなく、ウエハの管理が煩雑となるという不都合
があった。
Further, since the exposure process for inspection is performed on the entire surface of the exposure area, it is impossible to prevent the damage of the actual pattern. That is, in order to expose a dedicated mark that is inserted to measure the amount of deviation,
If the reticle for manufacturing a product is used to expose the entire area of the reticle, even if the resist on the preceding wafer is completely removed, the product value of the preceding wafer is reduced due to the damage of the pattern. This is also a waste of semiconductor manufacturing efficiency. In the current inspection, not only the work procedure is complicated as described above, but also the wafer management becomes complicated.

【0009】本発明は、上記の点を考慮してなされたも
ので、露光装置における前記オフセット値を高速に、高
精度に検出することを第1の目的とする。また、露光領
域のコントロールを露光装置に行なわせ、先行ウエハの
品質低下を防ぐことを第2の目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above points, and a first object thereof is to detect the offset value in the exposure apparatus at high speed and with high accuracy. A second object is to cause the exposure apparatus to control the exposure area and prevent the quality of the preceding wafer from being deteriorated.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記第1の目的を達成す
るため、本発明では、露光装置を含む1つのシステム内
で、検査用ウエハの露光、ずれ量計測および工程オフセ
ットの測定と設定を行なうようにしている。また、前記
第2の目的を達成するため、本発明では、検査用ウエハ
(先行ウエハ)に検査マークを露光する際、前記露光装
置の露光領域を検査マーク領域に限定して露光するとと
もに、露光したウエハを現像することなく、ずれ計測を
ウエハ上に塗布されているフォトレジスト層内に形成さ
れた該検査マークの像(以下、これを潜像と呼ぶ)によ
り行ない、さらにずれ計測を行なった後、該検査用ウエ
ハに実素子パターンを露光するようにしている。好まし
くは、前記検出機構として露光装置自体の検出機構が利
用される。
In order to achieve the first object, according to the present invention, exposure of an inspection wafer, measurement of a deviation amount, and measurement and setting of a process offset are performed in one system including an exposure apparatus. I am trying to do it. In order to achieve the second object, according to the present invention, when an inspection mark is exposed on a wafer for inspection (preceding wafer), the exposure area of the exposure apparatus is limited to the inspection mark area and the exposure is performed. Without developing the wafer, the deviation measurement was performed by the image of the inspection mark formed in the photoresist layer coated on the wafer (hereinafter referred to as a latent image), and the deviation measurement was performed. After that, an actual element pattern is exposed on the inspection wafer. Preferably, the detection mechanism of the exposure apparatus itself is used as the detection mechanism.

【0011】本発明の好ましい態様では、露光装置と周
辺装置を1つのシステムとして構成し、工程オフセット
の計測の高速化、高精度化を図ったことを特徴としてい
る。すなわち、ウエハにレジストを塗布するコータと、
領域をコントロールできる露光と検査機構を持つステッ
パで構成された半導体製造ラインにより構成され、検査
用のウエハである先行ウエハがコータから前記ステッパ
へ送られ、露光され、前記ステッパ内で再び潜像として
計測される一貫した検査作業を自動化したことを特徴と
している。計測値は、露光時のステッパの状態と比較さ
れ、随時オフセットとしてステッパに自動設定されるこ
とを特徴とする。また、計測誤差を最小にできる画像処
理によるずれ量計測方法を採用することを特徴とする。
A preferred embodiment of the present invention is characterized in that the exposure apparatus and the peripheral device are configured as one system, and the speed of measurement of the process offset and the accuracy thereof are improved. That is, a coater for applying a resist on the wafer,
It consists of a semiconductor manufacturing line consisting of a stepper with an exposure and inspection mechanism that can control the area, and a preceding wafer that is a wafer for inspection is sent from the coater to the stepper, exposed, and again as a latent image in the stepper. It is characterized by automating consistent and consistent measurement work. The measured value is compared with the state of the stepper at the time of exposure and is automatically set in the stepper as an offset at any time. Further, it is characterized in that a deviation amount measuring method by image processing which can minimize a measurement error is adopted.

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、露光装置を含む1つのシステ
ム内で、検査用ウエハの露光、ずれ量計測および工程オ
フセットの測定と設定を行なうようにしたため、工程オ
フセットの計測および設定を、高速化、高精度化するこ
とができる。
According to the present invention, since the inspection wafer is exposed, the amount of deviation is measured, and the process offset is measured and set in one system including the exposure apparatus, the process offset can be measured and set at high speed. And high accuracy can be achieved.

【0013】また、先行ウエハに対する検査マークの露
光を検査マーク領域に限定して行なうことにより、検査
マーク露光による先行ウエハの品質低下を防止してい
る。
Further, the exposure of the inspection mark to the preceding wafer is limited to the inspection mark area, so that the deterioration of the quality of the preceding wafer due to the inspection mark exposure is prevented.

【0014】以下、実施例に基づき本発明を更に詳しく
説明する。
The present invention will be described in more detail based on the following examples.

【0015】[0015]

【実施例1】図1は本発明の一実施例に係る半導体製造
装置(半導体製造ライン)の構成を示す。図2および図
3は図1の装置における自動検査工程の流れを示すフロ
ーチャートである。図4は図1の装置で使用されるレチ
クルとウエハの関係を示す斜視図を、図5は検査に使用
されるマークの形成および検出法を示す。
First Embodiment FIG. 1 shows the configuration of a semiconductor manufacturing apparatus (semiconductor manufacturing line) according to an embodiment of the present invention. 2 and 3 are flowcharts showing the flow of the automatic inspection process in the apparatus of FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the relationship between a reticle and a wafer used in the apparatus of FIG. 1, and FIG. 5 shows a method of forming and detecting marks used for inspection.

【0016】図1の装置は、コータ(レジスト塗布装
置)、ステッパ(縮小投影露光装置)およびデベロッパ
(現像装置)の3つの機構を直列に結合した半導体製造
装置に本発明を適用したもので、ウエハ露光時のアライ
メント精度とオフセット誤差の検査を自動化した半導体
製造を実現するものである。
The apparatus shown in FIG. 1 is one in which the present invention is applied to a semiconductor manufacturing apparatus in which three mechanisms of a coater (resist coating apparatus), a stepper (reduction projection exposure apparatus) and a developer (developing apparatus) are connected in series. The present invention realizes semiconductor manufacturing in which inspection of alignment accuracy and offset error during wafer exposure is automated.

【0017】先ず、各機構の機能および役割を説明す
る。コータCOは、ウエハWFにレジストを塗布する機
能を有する。
First, the function and role of each mechanism will be described. The coater CO has a function of applying a resist to the wafer WF.

【0018】ステッパSTは、レチクルRTのパターン
を、ウエハWF上に形成されたパターンに重ね合わせ露
光する機能を有する。また、この重ね合わせ露光を、ず
れ量計測用マークまたはキャリブレーションマーク等の
検査マークの領域と実素子パターン領域とで独立して行
なう機能を有する。さらに、ウエハ上に形成された検査
マークの計測を行なう機能を有する。
The stepper ST has a function of superposing and exposing the pattern of the reticle RT onto the pattern formed on the wafer WF. Further, it has a function of performing this overlay exposure independently for the area of the inspection mark such as the deviation amount measurement mark or the calibration mark and the actual element pattern area. Further, it has a function of measuring an inspection mark formed on the wafer.

【0019】デベロッパDEは、検査用マークのずれ量
検査結果が自動的に露光装置に反映された後、製品とし
て露光されたパターン(実素子パターン)領域のレジス
ト除去に用いる。
The developer DE is used for removing the resist in the pattern (actual element pattern) area exposed as a product after the inspection mark deviation amount inspection result is automatically reflected in the exposure apparatus.

【0020】自動検査は、制御装置CUの指令によっ
て、コータCOの入口に置かれた検査用ウエハWST
を、各機構間を移動させながら自動的に処理する。そし
て露光時に形成したマーク(潜像)より計測されたずれ
量からアライメント精度と工程オフセット値を算出す
る。その値は、ステッパSTに入力され、製品製造用ウ
エハのアライメント補正値として使用される。検査用ウ
エハ(先行ウエハ)は、製品製造用ウエハと同一のプロ
セスを経たウエハである。本実施例では1ロットの製品
製造用ウエハの中から1枚のウエハを検査用ウエハとし
て選択し、これを他の製品製造用ウエハに先行して処理
する。
In the automatic inspection, the inspection wafer WST placed at the entrance of the coater CO is instructed by the control unit CU.
Is automatically processed while moving between each mechanism. Then, the alignment accuracy and the process offset value are calculated from the deviation amount measured from the mark (latent image) formed at the time of exposure. The value is input to the stepper ST and used as an alignment correction value for the product manufacturing wafer. The inspection wafer (preceding wafer) is a wafer that has undergone the same process as the product manufacturing wafer. In the present embodiment, one wafer is selected as an inspection wafer from one lot of product manufacturing wafers, and this wafer is processed prior to other product manufacturing wafers.

【0021】次に、図2および3を参照しながら図1の
装置における自動検査工程を説明する。
Next, the automatic inspection process in the apparatus of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

【0022】第1ステップ(S001〜S003) 検査対象となるウエハは、図1のWSTの位置に置かれ
る(S001)。ウエハは搬送路R1を通りレジスト塗
布装置COを通過する間にレジストが塗布され(S00
2)、搬送路R2を通ってステッパSTに送られる(S
003)。ステッパSTに送られたウエハは、まずオー
トハンドHASでXYステージXYS上のウエハチャッ
クWSに乗せられ、真空吸着される。
First Step (S001 to S003) The wafer to be inspected is placed at the WST position in FIG. 1 (S001). The wafer is coated with the resist while passing through the transfer path R1 and the resist coating apparatus CO (S00
2) is sent to the stepper ST through the transport path R2 (S
003). The wafer sent to the stepper ST is first placed on the wafer chuck WS on the XY stage XYS by the auto hand HAS, and is vacuum-sucked.

【0023】第2ステップ(S004〜S007) 第2ステップは、レチクルに描かれたパターンをウエハ
上に塗布されたレジストに露光する工程である。1度に
露光されるパターン領域をショットと言う。レチクルス
テージRSに搭載されて縮小投影レンズLNの上部に置
かれたレチクルRTは、縮小投影レンズLNの上面に付
けられたセットマークRSMR,RSMLとレチクルに
刻まれたレチクルアライメント用マークRAMR,RA
MLによって位置合わせされている。XYステージXY
Sは、X軸方向をレーザ干渉計IFXとミラーMRXに
より、さらにY軸方向をレーザ干渉計IFYとミラーM
RYにより精密に位置計測され、モータMX,MYの回
転を制御しながらウエハWFの任意の位置を縮小投影レ
ンズLNの下に移動させることができる。
Second Step (S004 to S007) The second step is a step of exposing the resist applied on the wafer with the pattern drawn on the reticle. A pattern area exposed at one time is called a shot. The reticle RT mounted on the reticle stage RS and placed above the reduction projection lens LN includes set marks RSMR and RSML attached to the upper surface of the reduction projection lens LN and reticle alignment marks RAMR and RA engraved on the reticle.
Aligned by ML. XY stage XY
S is a laser interferometer IFX and a mirror MRX in the X-axis direction, and a laser interferometer IPHY and a mirror M in the Y-axis direction.
The position is precisely measured by RY, and an arbitrary position of the wafer WF can be moved below the reduction projection lens LN while controlling the rotations of the motors MX and MY.

【0024】ウエハチャックWSに乗せられたウエハW
Fは、オフアクシス光学系OEで、マークWAML,W
AMRの位置が計られ、XYステージXYS上のウエハ
WFの位置が合わせられる(S004)。次にXYステ
ージXYSは、第1ショットが縮小投影レンズの下にな
るように移動し、レチクルRT、すなわちセットマーク
RSMR,RSMLに対するウエハのアライメントを行
なう。
The wafer W placed on the wafer chuck WS
F is an off-axis optical system OE, and marks WAML, W
The position of the AMR is measured, and the position of the wafer WF on the XY stage XYS is aligned (S004). Next, the XY stage XYS moves so that the first shot is below the reduction projection lens, and aligns the wafer with respect to the reticle RT, that is, the set marks RSMR and RSML.

【0025】ウエハアライメントのためのマーク観察
は、出来るだけ検査ウエハへのダメージを小さくするた
めに、非露光光を用いて行なう。ここでは、TTLオフ
アクシス方式でマークを観察する。また、ウエハアライ
メントはグローバルアライメント方式で行なう。グロー
バルアライメントは、ウエハ上の定められたショットの
マーク位置を測定することによって、全ショットの配列
状態を計測し、XYステージXYSを最もずれの少ない
位置に送り、露光する方法である。このアライメント方
法では、主として、ウエハ内のショット配列状態の回転
成分、倍率成分が計測され、この値を用いてXYステー
ジのステップ移動量を補正している。このアライメント
方法の利点は、計測ショットの中で、明らかに異常値と
思われる測定値を除去できることと、測定値が複数有る
ことによる平均化効果により回転、倍率成分の計測値の
信頼性が高い点にある。もし、このアライメント法によ
って回転、倍率成分などが精密に計測され、ステージの
ステップ移動量が正しく補正されたならば、露光された
時のアライメント誤差はほぼ0となる。逆に、ステージ
移動量の計測にエラーが生じた場合、アライメント精度
は劣化する。しかし、この場合、精度劣化は回転または
倍率成分として現れる。
The mark observation for wafer alignment is performed using non-exposure light in order to minimize damage to the inspection wafer. Here, the mark is observed by the TTL off-axis method. The wafer alignment is performed by the global alignment method. The global alignment is a method of measuring the mark position of a predetermined shot on the wafer to measure the array state of all shots, sending the XY stage XYS to the position with the smallest deviation, and exposing. In this alignment method, mainly the rotation component and the magnification component of the shot arrangement state in the wafer are measured, and the step movement amount of the XY stage is corrected using these values. The advantage of this alignment method is that it is possible to remove measured values that are apparently outliers in the measurement shots, and the averaging effect of multiple measured values makes the measured values of rotation and magnification components highly reliable. There is a point. If the rotation, the magnification component, etc. are precisely measured by this alignment method and the step movement amount of the stage is correctly corrected, the alignment error at the time of exposure becomes almost zero. Conversely, if an error occurs in the measurement of the stage movement amount, the alignment accuracy deteriorates. However, in this case, the accuracy deterioration appears as a rotation or magnification component.

【0026】非露光光源SLY、例えばHeNeレーザ
等から発射された光は、ハーフミラーHMを通り、ミラ
ーMRAにより投影レンズLNに照射され、ウエハ上の
アライメントマークWMLを照明する。ウエハWFで反
射された非露光光は、投影レンズLNを通り、ミラーM
RAで光路を曲げられ、ハーフミラーHMを通過してC
CDカメラCMYに達する。これにより、アライメント
マークWMLの像が、CCDカメラCMYに結像する。
反対側のマークWMRもステージXYSを移動させ、上
記同様にCCDカメラCMYに結像させる。
Light emitted from the non-exposure light source SLY, such as a HeNe laser, passes through the half mirror HM and is irradiated onto the projection lens LN by the mirror MRA to illuminate the alignment mark WML on the wafer. The non-exposure light reflected by the wafer WF passes through the projection lens LN and the mirror M.
The optical path is bent by RA and passes through the half mirror HM to C
Reach the CD camera CMY. As a result, the image of the alignment mark WML is formed on the CCD camera CMY.
The mark WMR on the opposite side is also moved by moving the stage XYS to form an image on the CCD camera CMY in the same manner as above.

【0027】CCDカメラCMYからの画像信号は、ス
テッパ制御装置CUで処理され、マークWML,WMR
の位置が計測され、そのショットにおけるウエハの位置
計測を終了する。グローバルアライメント用に設定され
た全ての計測ショットの測定値を用いてステージステッ
プ移動補正量が計測される。補正量は、Rotx(X軸
回転)、Roty(Y軸回転)、Magx(X軸倍率)
およびMagy(Y軸倍率)等である。これら補正量は
CUに蓄積される(S005)。さらに、XYステージ
XYSを前記補正量に従って計算された量だけステップ
移動させながら、露光を行なう。
The image signal from the CCD camera CMY is processed by the stepper control unit CU, and the marks WML and WMR are processed.
Position is measured, and the position measurement of the wafer in the shot is completed. The stage step movement correction amount is measured using the measurement values of all the measurement shots set for global alignment. The correction amount is Rotx (X-axis rotation), Roty (Y-axis rotation), Magx (X-axis magnification).
And Magy (Y-axis magnification) and the like. These correction amounts are accumulated in the CU (S005). Further, exposure is performed while the XY stage XYS is stepwise moved by the amount calculated according to the correction amount.

【0028】露光時に、検査に使用する先行ウエハの実
素子パターン領域を、露光によるダメージを無くすた
め、図4に示すように、ずれ量検査マーク以外の領域、
すなわち実素子領域をマスキングブレードMBで被い、
実素子領域に光が当たらないようにする(S006)。
マスキングブレードMBは、図5に示されるように、遮
光特性の強い可動式の4枚の板、例えば金属板(BL,
BR,BU,BD)でできている。4枚の板の位置を制
御装置CUでコントロールし、最大露光領域MS以内の
範囲で露光領域を決定できる。
At the time of exposure, in order to eliminate the damage due to exposure, the actual element pattern area of the preceding wafer used for inspection, as shown in FIG.
That is, the actual element area is covered with the masking blade MB,
Light is prevented from hitting the actual element region (S006).
As shown in FIG. 5, the masking blade MB includes four movable plates having strong light shielding characteristics, such as metal plates (BL, BL,
BR, BU, BD). The positions of the four plates can be controlled by the control unit CU to determine the exposure area within the maximum exposure area MS.

【0029】次に、レチクル上のずれ量計測マークを露
光するために、露光シャッタSHTを開く。レチクルパ
ターンRTに照射された露光光源ILの光は、マスキン
グブレードMBを通り、縮小投影レンズLNを通して1
/5に縮小され、ウエハWFの上に塗布されているレジ
ストを感光する。このとき後述する第3ステップで使用
するレチクル側ずれ量計測用マーク(図4のRP)のみ
をウエハ側マーク(図4のWP)と重ね合わせ露光する
(S007)。露光が完了すると、XYステージは、次
に露光する位置に移動し全ショットの露光を行なう。
Next, the exposure shutter SHT is opened in order to expose the deviation amount measurement mark on the reticle. The light of the exposure light source IL applied to the reticle pattern RT passes through the masking blade MB and the reduction projection lens LN to
The resist applied on the wafer WF is exposed by being reduced to / 5. At this time, only the reticle side displacement amount measurement mark (RP in FIG. 4) used in the third step described later is superimposed and exposed on the wafer side mark (WP in FIG. 4) (S007). When the exposure is completed, the XY stage moves to the next exposure position and exposes all shots.

【0030】第3ステップ(S008〜S009) 第3ステップにおいては、第2ステップのアライメント
精度をウエハ上のずれ量検査マークを使用して検査す
る。第2ステップで露光されたレチクル側のマークは潜
像(露光により光学特性が周囲の部分に対して変化した
部分によってレジスト内に形成される像)として非露光
光で観察することができる。したがって、現像を行なう
必要はない。
Third Step (S008 to S009) In the third step, the alignment accuracy of the second step is inspected by using the deviation amount inspection mark on the wafer. The reticle-side mark exposed in the second step can be observed with non-exposure light as a latent image (an image formed in the resist by a portion whose optical characteristics have changed with respect to the surrounding portion due to exposure). Therefore, it is not necessary to develop.

【0031】マーク観察スコープとしてアライメント時
に使用したTTLオフアクシス方式のスコープ(LS
Y,HM,MRA,CMYからなる系)を使用する。ス
コープで観察されるマーク形状は図6(D)のような形
状となる。図6(D)はX方向のマークを示しており、
Y方向は図示していない。マークの形状、大きさは、ア
ライメント用のものと類似しており、画像処理も検査マ
ーク計測用のアルゴリズムを追加しただけである。ま
た、特別な光学系の追加も不要である。検査マークの計
測方法は後述する。
A TTL off-axis type scope (LS) used for alignment as a mark observation scope.
Y, HM, MRA, CMY) is used. The mark shape observed with the scope is as shown in FIG. FIG. 6D shows a mark in the X direction,
The Y direction is not shown. The shape and size of the mark are similar to those for alignment, and the image processing only adds an algorithm for measuring the inspection mark. Moreover, it is not necessary to add a special optical system. The method of measuring the inspection mark will be described later.

【0032】図7はウエハの各ショット内に形成された
検査マークを示す。検査マークの計測は、図3のフロー
チャートに示すように、第1ショットから最終ショット
まで順にステージを移動させ(SB001)、各ショッ
トにおいて初めにずれ量計測マークWPA(図7
(A))の画像をCCDカメラCMYで取り込み、画像
処理によるオートフォーカスを行ない、投影レンズとウ
エハの間隔を最適な距離に設定する(SB002)。次
に、画像処理によってずれ量計測マークの測定が行なわ
れ(SB003)、測定値を制御装置CU内部に蓄積す
る(S014)。
FIG. 7 shows the inspection mark formed in each shot of the wafer. In the measurement of the inspection mark, as shown in the flowchart of FIG. 3, the stage is sequentially moved from the first shot to the final shot (SB001), and the displacement amount measurement mark WPA (FIG.
The image of (A)) is captured by the CCD camera CMY, autofocus is performed by image processing, and the distance between the projection lens and the wafer is set to an optimum distance (SB002). Next, the deviation amount measurement mark is measured by image processing (SB003), and the measured value is stored in the control unit CU (S014).

【0033】計測を終了したウエハは、以下のオフセッ
ト計算が終了するまで、ステッパ内に留まる。第1ステ
ップから第3ステップまでの制御は、ステッパ制御装置
CUで行なわれる。各機器と制御装置CUとは通信ケー
ブルでつながれている。
The wafer for which measurement has been completed remains in the stepper until the following offset calculation is completed. The control from the first step to the third step is performed by the stepper control unit CU. Each device and the control unit CU are connected by a communication cable.

【0034】制御装置CUは、装置内に蓄積されたずれ
量計測値から、オートアライメント精度であるところの
分散σの3倍値3σとずれ計測値の平均値であるオフセ
ットを算出し、出力する。ここで、3σ値が大きく許容
範囲を越えている場合、そのウエハを回収する(S01
7)。ここで、必要ならばオペレーション用の端末CS
にワーニングを出して検査作業者に知らせるようにして
もよい。もし3σ値が許容範囲以内であれば、検査した
ウエハの工程オフセットは正常検出されたこととなる
(S09)。
The control unit CU calculates and outputs an offset, which is the average value of the deviation measurement values and the triple value 3σ of the variance σ which is the auto alignment accuracy, from the deviation amount measurement values accumulated in the apparatus. .. Here, when the 3σ value greatly exceeds the allowable range, the wafer is collected (S01).
7). Here, if necessary, the operation terminal CS
A warning may be issued to inform the inspection worker. If the 3σ value is within the allowable range, it means that the process offset of the inspected wafer has been normally detected (S09).

【0035】第4ステップ(S010〜S015) 第4ステップでは、計測された工程オフセット等を用い
て、検査に用いた先行ウエハに実素子パターンを露光す
る。本発明では、この露光により、先行ウエハをも効率
的に製品として生かそうとするものである。
Fourth Step (S010 to S015) In the fourth step, the actual element pattern is exposed on the preceding wafer used for the inspection by using the measured process offset and the like. The present invention intends to effectively utilize the preceding wafer as a product by this exposure.

【0036】前記S009でウエハの工程オフセットが
正常検出されていた場合、計測の結果、アライメントエ
ラーとして求められた工程オフセットと回転、倍率成分
はグローバルアライメントの校正値として制御装置CU
に設定される(S010,S011)。制御装置CUに
設定される校正値は、M(工程オフセット)、Rotx
c(X軸回転の校正値),Rotyc(Y軸回転の校正
値)、Magxc(X軸倍率の校正値)、Magyc
(Y軸倍率の校正値)である。
When the wafer process offset is normally detected in S009, the process offset and rotation obtained as the alignment error as a result of the measurement, and the magnification component are the calibration values of the global alignment as the control unit CU.
Is set to (S010, S011). The calibration values set in the control unit CU are M (process offset), Rotx
c (calibration value of X-axis rotation), Rotyc (calibration value of Y-axis rotation), Magxc (calibration value of X-axis magnification), Magyc
(Y axis magnification calibration value).

【0037】製品ウエハとしての実素子領域の位置合わ
せ露光は、前記ウエハのずれ量計測ショットの位置測定
で求められたステージ移動補正量から、制御装置CUに
入力された前記校正値を減算した値で、ステージのステ
ップ移動量を補正しながら行なう。この方法を使うこと
によって、極めて高いアライメント精度が得られる。
The alignment exposure of the actual element region as the product wafer is a value obtained by subtracting the calibration value input to the control unit CU from the stage movement correction amount obtained by the position measurement of the wafer displacement amount measurement shot. Then, it is performed while correcting the step movement amount of the stage. By using this method, extremely high alignment accuracy can be obtained.

【0038】先に計測の終了した先行ウエハは、検査結
果に問題がなく、正しい補正値が設定されたなら、マス
キングブレードの領域を実素子露光用の大きさに再設定
し(S012)、先行ウエハを用いての製品製造を開始
する。全ショットの実素子パターン露光は先に求められ
たステージステップ移動量を、自動計測された値で補正
して行なわれる(S013)。全ショット露光終了後、
ウエハは回収ハンドHARで現像装置DEへ送られる
(S014)。現像後、搬送路R4を通りウエハ取り出
し位置WENで回収される(S015)。
If there is no problem in the inspection result and the correct correction value is set for the preceding wafer whose measurement has been completed first, the area of the masking blade is reset to the size for actual element exposure (S012), Started manufacturing products using wafers. The actual element pattern exposure for all shots is performed by correcting the previously determined stage step movement amount with an automatically measured value (S013). After exposure of all shots,
The wafer is sent to the developing device DE by the collecting hand HAR (S014). After the development, the wafer is collected at the wafer take-out position WEN through the transfer path R4 (S015).

【0039】2枚目以降のウエハは、既に設定されてい
るアライメント補正量でアライメント計測値を補正し次
々と露光され、現像される(S016)。
The second and subsequent wafers are sequentially exposed and developed with the alignment measurement values corrected with the already set alignment correction amount (S016).

【0040】もし、前記のずれ量検査結果に問題が生じ
た場合(S009)、先行ウエハはハンドHARによっ
てステッパSTから回収される。このウエハは搬送路R
3およびR4を通り、デベロッパDEで現像されること
なくウエハ取り出し位置WENでが取り出される(S0
17)。この場合、2枚目以降のウエハは処理されな
い。
If there is a problem in the result of the deviation amount inspection (S009), the preceding wafer is recovered from the stepper ST by the hand HAR. This wafer has a transfer path R
3 and R4, and is taken out at the wafer take-out position WEN without being developed by the developer DE (S0
17). In this case, the second and subsequent wafers are not processed.

【0041】ずれ量計測マークの形成法について図6を
用いて説明する。検査するウエハは、半導体製造におけ
る前行程で、ウエハ基板上にウエハ側の計測用マークW
Pを図6(A)のように形成する。このマークの形成法
は、アライメントマークの形成法と等しい。本実施例で
は、第1ステップにおいて、レジストREを塗布した状
態が図6(B)のようになる。第2ステップでは、ウエ
ハがアライメントされながら、レチクルに描かれてたパ
ターンがレジスト層に露光される。
A method of forming the deviation amount measurement mark will be described with reference to FIG. The wafer to be inspected is a wafer-side measurement mark W on the wafer substrate in the previous process in semiconductor manufacturing.
P is formed as shown in FIG. This mark forming method is the same as the alignment mark forming method. In this embodiment, the state where the resist RE is applied in the first step is as shown in FIG. In the second step, while the wafer is being aligned, the pattern drawn on the reticle is exposed on the resist layer.

【0042】レチクルRTは既にレンズLNに対して正
確に位置合わせされており、またレンズLNとTTLオ
フアクシススコープのベースラインは正確に測定され補
正されている。露光された領域は、レジストの特性が変
化し、未露光領域と屈折率が変わるため、非露光光で観
察した場合コントラストの変化となって未露光部と露光
部が区別できる。その時の断面形状は図6(C)とな
り、レチクル側のパターンがRP1,RP2のように形
成される。
The reticle RT is already accurately aligned with the lens LN, and the baselines of the lens LN and the TTL off-axis scope are accurately measured and corrected. In the exposed area, the characteristics of the resist change, and the refractive index changes from that of the unexposed area. Therefore, when observed with non-exposing light, the contrast changes and the unexposed area and the exposed area can be distinguished. The cross-sectional shape at that time is shown in FIG. 6C, and the pattern on the reticle side is formed like RP1 and RP2.

【0043】ずれ量を測定する第3ステップでCCDカ
メラが取り込む画像は、図6(D)となり、制御装置C
U内で処理する時点で図6(E)のような、マーク長軸
方向に圧縮された信号となる。
The image captured by the CCD camera in the third step of measuring the amount of deviation is shown in FIG.
At the time of processing in U, the signal becomes a signal compressed in the long axis direction of the mark as shown in FIG.

【0044】マーク位置の検出と、ずれ量の計算につい
て説明する。図6(E)は、マーク長軸方向に圧縮した
信号を示している。マークの検出は、3本のマークの中
心を一本ずつ独立に求める。ウエハ側マーク中心WCと
二つのレチクル側マーク中心R1,R2からマーク中心
RCを
The detection of the mark position and the calculation of the shift amount will be described. FIG. 6E shows a signal compressed in the long axis direction of the mark. For the mark detection, the centers of the three marks are independently obtained one by one. The mark center RC from the wafer side mark center WC and the two reticle side mark centers R1 and R2

【0045】[0045]

【数1】RC=(R1+R2)/2 として求め、ずれ量は## EQU1 ## RC = (R1 + R2) / 2

【0046】[0046]

【数2】E=RC−WC で求める。## EQU2 ## E = RC-WC.

【0047】先に述べた工程オフセットとアライメント
精度の判定は、次式により行なう。
The above-mentioned process offset and alignment accuracy are determined by the following equation.

【0048】[0048]

【数3】 [Equation 3]

【0049】数3において、Nは全ショット数、Eは計
測されたずれ量、Mがオフセット、σはアライメント精
度の分散である。検査したウエハのアライメント評価は
3σで判定している。ステッパには、値Mがアライメン
トオフセットとして自動入力される。
In Equation 3, N is the total number of shots, E is the measured shift amount, M is the offset, and σ is the dispersion of alignment accuracy. The alignment evaluation of the inspected wafer is determined by 3σ. The value M is automatically input to the stepper as an alignment offset.

【0050】ここまでの説明では、第2ステップでレチ
クルと、ウエハ間の位置合わせを行なう場合を述べた
が、オフセットを取るという目的では、これは必ずしも
必須ではない。計測したずれ量を記憶し、位置合わせを
行なわずに露光を行ない、後に自動計測値と比較しても
良い。また、位置合わせを行なった場合、駆動量に誤差
が存在することもあり得る。この場合も、ずれ量を記憶
し、後に自動計測値と比較すると、オフセットの補正誤
差が小さくなる。
In the above description, the case where the reticle and the wafer are aligned with each other in the second step has been described, but this is not always necessary for the purpose of offsetting. It is also possible to store the measured deviation amount, perform exposure without performing alignment, and compare it with the automatic measurement value later. Further, when the alignment is performed, there may be an error in the driving amount. Also in this case, when the deviation amount is stored and later compared with the automatic measurement value, the offset correction error becomes small.

【0051】画像処理によるオートフォーカス(AF)
について説明する。AFに使用するマークは、ずれ量計
測マークであり、AF用に工夫された特別なマークでは
ない。そのため、最も適切なステージの高さ、すなわち
ベストフォーカスを求めるには、画像処理によって画像
のぼけ具合いを、例えばコントラスト等を用いて定量化
する評価関数を用いている。ベストフォーカスの決定
は、XYステージを高さ方向に変位させながら画像を取
り込み、そのときの評価関数の評価値を制御装置CU内
でプロットし、最も評価値が高いとされたステージの高
さとしている。AF機構を付加することにより、ずれ量
計測マークの測定精度が向上し、工程オフセットの計測
の安定性が増大する。
Autofocus (AF) by image processing
Will be described. The mark used for AF is a shift amount measurement mark, and is not a special mark devised for AF. Therefore, in order to obtain the most appropriate stage height, that is, the best focus, an evaluation function that quantifies the degree of blurring of an image by image processing using, for example, contrast is used. The best focus is determined by displacing the XY stage in the height direction, capturing an image, plotting the evaluation value of the evaluation function at that time in the control unit CU, and setting it as the height of the stage with the highest evaluation value. There is. By adding the AF mechanism, the measurement accuracy of the displacement amount measurement mark is improved, and the stability of the process offset measurement is increased.

【0052】この検査工程を使用することにより、縮小
投影露光装置の自己検査も可能である。従来検査作業者
がバーニア評価で行なっていた、XYステージの検査、
縮小投影レンズの評価およびレチクル回転の検査は、レ
ジストの塗布、露光および検査の全工程が本発明で示さ
れる自動検査工程で置き換えられる。
By using this inspection process, the self-inspection of the reduction projection exposure apparatus is also possible. XY stage inspection, which was conventionally performed by vernier evaluation by inspection workers,
In the evaluation of the reduction projection lens and the inspection of the reticle rotation, all the steps of resist coating, exposure and inspection are replaced by the automatic inspection process shown in the present invention.

【0053】図7(B)を用いて、ずれ量計測マーク測
定値自身の校正方法を説明する。自動計測においてずれ
量計測マークの測定値自身の校正は、予めずれ量が0と
なるように設計されたマークすなわちキャリブレーショ
ンマークWPSを計測することによって可能となる。キ
ャリブレーションマークWPSは、検査用ウエハにずれ
量計測マークを露光する時に、ずれ量計測マークWPA
に隣接する位置に露光するのが望ましい。なぜならば、
レジストの塗布状態、ショットの伸び、縮み等の条件が
最も類似しているからである。キャリブレーションマー
クWPSの計測は、先に示したずれ量計測マークの手法
と等しい。計測結果は、制御装置CUで処理され、平均
値MCが求められる。
A method of calibrating the deviation amount measurement mark measurement value itself will be described with reference to FIG. In the automatic measurement, the measurement value itself of the displacement amount measurement mark can be calibrated by measuring a mark which is designed in advance so that the displacement amount becomes 0, that is, the calibration mark WPS. The calibration mark WPS is used for measuring the deviation amount measurement mark WPA when the deviation amount measurement mark is exposed on the inspection wafer.
It is desirable to expose at a position adjacent to. because,
This is because the conditions such as the resist coating state, shot elongation, and shrinkage are the most similar. The measurement of the calibration mark WPS is the same as the method of the displacement amount measurement mark described above. The measurement result is processed by the control unit CU, and the average value MC is obtained.

【0054】[0054]

【数4】 [Equation 4]

【0055】ここで、DCは計測値、Nは計測ショット
数であり、この値MCが校正値になる。したがって、ず
れ量計測における行程オフセットは次式のように校正さ
れる。
Here, DC is the measurement value, N is the number of measurement shots, and this value MC is the calibration value. Therefore, the stroke offset in the deviation amount measurement is calibrated by the following equation.

【0056】[0056]

【数5】Mof=M−MC[Formula 5] Mof = M-MC

【0057】本実施例では、非露光光のアライメントス
コープとしてTTLオフアクシス方式を使用して説明し
たが、オフアクシススコープOEで行なってもかまわな
い。また、マーク形状をアライメントマークに類似する
ものとしたが、他に画像としてずれ量の検出が可能なも
のであれば形状を問わない。さらに、ウエハアライメン
トマークWMR,WMRとレチクルアライメントマーク
RMR,RMRが以降の工程では用いないものである場
合等、工程によってはこれらのアライメントマークを前
記検査マークとして用いることも可能である。
In this embodiment, the TTL off-axis method is used as the alignment scope for the non-exposure light, but the off-axis scope OE may be used. Further, although the mark shape is similar to the alignment mark, the shape is not limited as long as it can detect the deviation amount as an image. Further, in some cases, such as when the wafer alignment marks WMR, WMR and the reticle alignment marks RMR, RMR are not used in the subsequent steps, these alignment marks can be used as the inspection marks.

【0058】[0058]

【実施例2】ずれ量計測マークの露光をマスキングブレ
ードを用いない方式について図8〜10を用いて説明す
る。この実施例2は、露光工程を、露光光アライメント
スコープを用いて実行するようにしたもので、このた
め、図8のフローチャートに示すように、実施例1に対
し第2ステップ(S004〜S007)の処理をS10
4〜107の処理に変更し、かつ第4ステップにおける
マスキングブレード再設定(S012)の処理を除去し
ている。露光光アライメントはレンズでの色収差補正を
必要とせず、しかもレチクルを通してウエハを観察でき
るため、ウエハとレチクルの相対位置ずれを計測しやす
いという特長がある。
[Embodiment 2] A method of exposing a displacement amount measurement mark without using a masking blade will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the exposure process is performed by using the exposure light alignment scope. Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 8, the second step (S004 to S007) is different from the first embodiment. Processing of S10
4 to 107, and the process of masking blade resetting (S012) in the fourth step is removed. The exposure light alignment does not require correction of chromatic aberration in the lens, and since the wafer can be observed through the reticle, it is easy to measure the relative displacement between the wafer and the reticle.

【0059】第2ステップの位置合わせにおいては、照
明系ILからアライメント用の光を光ファイバOFBで
スコープ内に引き込む。スコープは、シャッタSHC、
拡散板DP、ビームスプリッタBS、ダハプリズムDA
PおよびミラーAMR,AML等により構成される。ス
コープ内に引き込まれた光は、まずシャッタSHCで開
閉制御される。このシャッタSHCは、アライメント時
には開く。シャッタSHCを通った光は拡散板DPで拡
散されてスペックルを除去され、ビームスプリッタBS
を通りダハプリズムDAPで左右に分割される。右側の
光はミラーAMRで反射され、投影レンズLNを照射す
る。投影レンズLNを通った光はウエハWFに達し、ウ
エハマークWMRを照明する。ウエハWFで反射した光
は同一光路を逆向き辿ってレチクルマークRMRを照明
し、ダハプリズムDAPおよびビームスプリッタBSを
通りCCDカメラCMに達する。これにより、ウエハマ
ークWMRとレチクルマークRMRの像がCCDカメラ
CMに結像する。左側のウエハマークWMLとレチクル
マークRMLも同様にその像がCCDカメラCMに結像
する。その時のアライメント画像を図9に示す。ウエハ
アライメントは、ウエハ内で複数ショット計測し、グロ
ーバルアライメントによって行なう(S105)。
In the second step of alignment, alignment light is drawn from the illumination system IL into the scope by the optical fiber OFB. The scope is the shutter SHC,
Diffuser DP, beam splitter BS, roof prism DA
P and mirrors AMR, AML, etc. The light drawn into the scope is first opened / closed by the shutter SHC. This shutter SHC opens during alignment. The light passing through the shutter SHC is diffused by the diffusion plate DP to remove speckles, and the beam splitter BS
It is divided into left and right by the Dach prism DAP. The light on the right side is reflected by the mirror AMR and illuminates the projection lens LN. The light passing through the projection lens LN reaches the wafer WF and illuminates the wafer mark WMR. The light reflected by the wafer WF traces the same optical path in the opposite direction to illuminate the reticle mark RMR, reaches the CCD camera CM through the roof prism DAP and the beam splitter BS. As a result, the images of the wafer mark WMR and the reticle mark RMR are formed on the CCD camera CM. The images of the wafer mark WML and the reticle mark RML on the left side are similarly formed on the CCD camera CM. The alignment image at that time is shown in FIG. The wafer alignment is performed by measuring a plurality of shots in the wafer and performing global alignment (S105).

【0060】露光光アライメントの光は、レジストを感
光させることができる。この実施例では、スコープを使
い極めて狭い領域だけを露光する。ミラーAML、AM
Rの位置をレチクル側ずれ量マーク(RPR,RPL)
の上に変更する(S106)。図10に様子を示す。ミ
ラーAMRがレチクル側のずれ量計測マークRPRの上
にあるため、シャッタSHCを開くことにより露光光が
マークRPRを照明し、ウエハ上のずれ量マークWPR
の上に重ね露光される。グローバルアライメントにより
補正されたステージステップ移動を行ない、スコープに
よる露光を次々と全ショットについて行なう(S10
7)。
The light of the exposure light alignment can expose the resist. In this embodiment, the scope is used to expose only a very small area. Mirror AML, AM
R position is the reticle side deviation amount mark (RPR, RPL)
To the top (S106). The situation is shown in FIG. Since the mirror AMR is on the deviation amount measurement mark RPR on the reticle side, the exposure light illuminates the mark RPR by opening the shutter SHC, and the deviation amount mark WPR on the wafer.
Is overlaid and exposed. The stage step movement corrected by the global alignment is performed, and the exposure by the scope is sequentially performed for all shots (S10).
7).

【0061】潜像によるずれ量の計測は実施例1と同じ
思想で行なう。スコープで露光した場合ショット内で左
右2ケ所にマークが形成される。そのため、TTLオフ
アクシススコープでの計測は、ステージ移動を組み合
せ、左右のマーク計測を行なう。ショット内で、左右2
箇所計測できると、ショットの回転エラーやショットの
倍率エラーも計測できる利点がある。
The measurement of the amount of shift due to the latent image is performed according to the same idea as in the first embodiment. When exposed with a scope, marks are formed at two places on the left and right within the shot. Therefore, in the measurement by the TTL off-axis scope, the left and right marks are measured by combining the stage movement. Left and right 2 in the shot
The ability to measure locations has the advantage of being able to measure shot rotation errors and shot magnification errors.

【0062】先行ウエハとしての扱い、2枚目以降のウ
エハの扱いも、実施例1と同一である。計測にオフアク
シススコープOEを用いてもよい。
Handling as a preceding wafer, the handling of the second and subsequent wafers is the same as in the first embodiment. An off-axis scope OE may be used for measurement.

【0063】[0063]

【実施例3】実施例2に対し、マーク計測を非露光光に
より行なう方式を説明する。この場合、マーク計測時、
実施例2の露光光スコープに対し、非露光光源LSNを
使用する。光源LSNとしては例えばHeNeレーザを
用いることができる。また、色収差の補正を行なう必要
があるため、補正光学系OHOを挿入する。さらに、第
2のシャッタSHNを配置し、光源の切り替えはシャッ
タSHCとSHNの開閉によって行なう。計測はカメラ
CMでずれ量マークの計測を行なう。レチクル上には露
光、現像されたマークWPAを観察するための窓を用意
する。画像処理のアルゴリズムおよび画像オートフォー
カス等は実施例1と同じ思想で行なわれ、計測結果の露
光装置への反映等も実施例1と同一思想で行なわれる。
Third Embodiment In contrast to the second embodiment, a method of performing mark measurement with non-exposure light will be described. In this case, when measuring the mark,
The non-exposure light source LSN is used for the exposure light scope of the second embodiment. As the light source LSN, for example, a HeNe laser can be used. Further, since it is necessary to correct chromatic aberration, a correction optical system OHO is inserted. Further, a second shutter SHN is arranged, and the light source is switched by opening / closing the shutters SHC and SHN. For the measurement, the camera CM is used to measure the displacement amount mark. A window for observing the exposed and developed mark WPA is prepared on the reticle. The image processing algorithm, the image autofocus, and the like are performed according to the same idea as in the first embodiment, and the measurement results are reflected in the exposure apparatus according to the same idea as in the first embodiment.

【0064】[0064]

【実施例4】実施例1,2,3においては、アライメン
ト方式がグローバルアライメントである場合について説
明したが、前記実施例は、ショット毎にウエハとレチク
ルの位置合わせを行ないながら露光するダイバイダイア
ライメントのずれ量計測にも適用することができる。
[Fourth Embodiment] In the first, second and third embodiments, the case where the alignment method is the global alignment has been described, but in the fourth embodiment, the exposure is performed by aligning the wafer and the reticle for each shot. It can also be applied to the measurement of the deviation amount.

【0065】ダイバイダイアライメントの場合、アライ
メントはTTLオンアクシススコープの露光光アライメ
ントを使用する。レチクルとウエハ間のずれ量が計測さ
れた後、レチクルを微小移動させ露光する。この時、露
光領域はマスキングブレードでずれ量計測マークの所に
限定しておけば実素子パターン領域を露光することがな
い。この場合露光装置に反映される補正値はアライメン
トオフセットMである。計測に関しては、実施例1,実
施例3の方式を用いる。
In the case of die-by-die alignment, exposure light alignment of a TTL on-axis scope is used for alignment. After the amount of displacement between the reticle and the wafer is measured, the reticle is finely moved for exposure. At this time, if the exposure area is limited to the displacement amount measurement mark by the masking blade, the actual element pattern area is not exposed. In this case, the correction value reflected in the exposure apparatus is the alignment offset M. Regarding the measurement, the method of Example 1 and Example 3 is used.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自動計測システムを1つのシステム内に組み込んだた
め、従来、人によって行なわれていたウエハ検査作業に
比べると、測定精度は向上し、検査時間の短縮に効果が
ある。さらに、先行ウエハの露光領域を限定し実素子パ
ターン領域を遮光したことと潜像計測を採用したことに
より検査のための現像が不要になたことによって前記先
行ウエハのダメージを無くすることができた。しかも、
検査条件、精度の安定性が維持できる。すなわち、本発
明は半導体製造の効率向上に効果がある。また、工程オ
フセットの計測の精度が向上するため、ステッパでの半
導体製造においては、高精度のアライメントが実現で
き、半導体製造の歩留り向上に効果がある。
As described above, according to the present invention,
Since the automatic measurement system is incorporated in one system, the measurement accuracy is improved and the inspection time is shortened as compared with the wafer inspection work which is conventionally performed by a person. Further, since the exposure area of the preceding wafer is limited and the actual element pattern area is shielded and the latent image measurement is adopted, the development for the inspection becomes unnecessary, so that the damage of the preceding wafer can be eliminated. It was Moreover,
Inspection conditions and accuracy stability can be maintained. That is, the present invention is effective in improving the efficiency of semiconductor manufacturing. Further, since the accuracy of measurement of the process offset is improved, highly accurate alignment can be realized in the semiconductor manufacturing with the stepper, which is effective in improving the yield of semiconductor manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係る半導体製造装置の全
体構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2,3】 図1の装置における自動検査工程の手順
を示すフローチャートである。
2 and 3 are flowcharts showing the procedure of an automatic inspection process in the apparatus of FIG.

【図4】 ずれ量計測マークを露光する時のマスキング
ブレードとレチクルとウエハの位置関係を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between a masking blade, a reticle, and a wafer when exposing a deviation amount measurement mark.

【図5】 マスキングブレードの説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a masking blade.

【図6】 計測マークの作成法を示す図とマークの画像
および信号波形を示す図である。
6A and 6B are diagrams showing a method of creating a measurement mark, an image of the mark, and a signal waveform.

【図7】 ショット内の計測マークとキャリブレーショ
ンマークを示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing measurement marks and calibration marks in a shot.

【図8】 実施例2の手順を示すフローチャートであ
る。
FIG. 8 is a flowchart showing the procedure of the second embodiment.

【図9】 アライメント画像を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an alignment image.

【図10】 露光光アライメントスコープを用いた、ず
れ量マークの露光を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing exposure of a deviation amount mark using an exposure light alignment scope.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

XYS:XYステージ、 HAS:ウエハ供給ハンド、
WF:ウエハ、HAR:ウエハ回収ハンド、 LN:
縮小投影レンズ、 OE:オフアクシススコープ、 R
T:レチクル、 WST:ウエハセットテーブル、 I
L:露光光源、WEN:ウエハ受取テーブル、 CU:
コントロールユニット(制御装置)、RP:レチクル側
ずれ量計測マーク、 CS:コンソール、 WP:ウエ
ハ側ずれ量計測マーク、 OFB:光ファイバ、 M
B:マスキングブレード、 CM:CCDカメラ、 C
MY:CCDヵメラ、 CO:コータ(レジスト塗布装
置)、WPA:ずれ量マーク、 DE:デベロッパ(現
像装置)、 WPS:キャリブレーションマーク。
XYS: XY stage, HAS: Wafer supply hand,
WF: Wafer, HAR: Wafer collection hand, LN:
Reduction projection lens, OE: Off-axis scope, R
T: reticle, WST: wafer set table, I
L: exposure light source, WEN: wafer receiving table, CU:
Control unit (control device), RP: Reticle side displacement amount measurement mark, CS: Console, WP: Wafer side displacement amount measurement mark, OFB: Optical fiber, M
B: Masking blade, CM: CCD camera, C
MY: CCD camera, CO: coater (resist coating device), WPA: deviation amount mark, DE: developer (developing device), WPS: calibration mark.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レジストが塗布されたウエハをステップ
移動しながら該ウエハ上の各ショットにレチクルのパタ
ーンを順次露光する半導体製造装置であって、 該ウエハと該レチクルとを位置的に整合させるアライメ
ント手段と、 各ショットの露光領域を該レチクル上に形成された検査
マークの領域に限定して露光可能な露光手段と、 ウエハ上のマーク、およびウエハを露光することにより
レジスト層内に形成されたレチクル側の検査マーク像を
検出するマーク検出手段と、 レジストを塗布された検査用ウエハを処理する際、該検
査用ウエハを、まずアライメントし、各ショットの露光
領域を前記検査マークの領域に限定して順次露光し、次
に前記マーク検出手段にて該検査用ウエハ上に予め形成
されている検査マークと前記露光によりレジスト層内に
形成された検査マーク像を計測し、該計測値に基づき工
程オフセットを検出して設定し、露光領域を実素子領域
に設定し、その後該検査用ウエハ上に前記レチクルの実
素子パターンを順次露光するように当該半導体製造装置
を制御する制御手段とを具備し、前記工程オフセットを
自動的に計測し設定することを特徴とする半導体製造装
置。
1. A semiconductor manufacturing apparatus, which sequentially exposes a reticle pattern to each shot on the wafer while stepwise moving the wafer coated with the resist, wherein the wafer and the reticle are aligned with each other. Means, an exposure means capable of exposing by limiting the exposure area of each shot to the area of the inspection mark formed on the reticle, the mark on the wafer, and the exposure means formed in the resist layer by exposing the wafer Mark detection means for detecting the inspection mark image on the reticle side, and when processing a resist-coated inspection wafer, first align the inspection wafer and limit the exposure area of each shot to the area of the inspection mark. And sequentially expose, and then the mark detection means performs registration with the inspection mark previously formed on the inspection wafer by the exposure. The inspection mark image formed in the printed layer is measured, the process offset is detected and set based on the measured value, the exposure area is set to the actual element area, and then the actual element of the reticle is set on the inspection wafer. A semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a control unit that controls the semiconductor manufacturing apparatus so as to sequentially expose a pattern, and automatically measures and sets the process offset.
【請求項2】 前記マーク検出手段が、前記アライメン
ト手段のアライメントマーク検出手段を共用するもので
ある請求項1記載の装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the mark detecting means shares the alignment mark detecting means of the alignment means.
【請求項3】 ウエハにレジストを塗布するコータおよ
び前記実素子パターン露光後のウエハを現像するデベロ
ッパとともに直列に配列されて半導体製造ラインを構成
する請求項2記載の装置。
3. An apparatus according to claim 2, wherein the semiconductor manufacturing line is arranged in series with a coater for coating a resist on a wafer and a developer for developing the wafer after the exposure of the actual element pattern.
【請求項4】 前記アライメント手段が、オフアクシス
アライメントスコープを用いたものである請求項1記載
の装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the alignment means uses an off-axis alignment scope.
【請求項5】 前記アライメント手段が、グローバルア
ライメントを行なうものである請求項1記載の装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the alignment means performs global alignment.
【請求項6】 前記検査用ウエハが、同一ロットの製品
製造用ウエハの中から選択されたものであり、他の製品
製造用ウエハに先行して処理される請求項1記載の装
置。
6. The apparatus according to claim 1, wherein the inspection wafer is selected from product manufacturing wafers of the same lot, and is processed prior to other product manufacturing wafers.
【請求項7】 コータとステッパとデベロッパとが直列
に構成された半導体製造ラインにおいて、検査用ウエハ
にコータでレジストを塗布する第1ステップと、前記ウ
エハをステッパにてアライメントし、露光領域をレチク
ル上に形成された第1の検査マークの領域に限定して順
次露光する第2ステップと、前記露光により前記ウエハ
上のレジストに形成された第1の検査マークの像と前記
ウエハ上に予め形成されている第2の検査マークとのず
れ量を計測する第3ステップと、該ずれ量計測値に基づ
き工程オフセットを検出して前記ステッパに設定し、露
光領域を実素子領域に設定する第4ステップと、前記検
査用ウエハにレチクルのパターンを露光する第5ステッ
プとを有し、製品製造用ウエハ用の前記工程オフセット
を自動測定および設定することを特徴とする半導体製造
方法。
7. A semiconductor manufacturing line in which a coater, a stepper, and a developer are arranged in series, and a first step of applying a resist to a wafer for inspection by a coater, and aligning the wafer with the stepper to expose an exposure region with a reticle. A second step of sequentially exposing only the area of the first inspection mark formed above, and an image of the first inspection mark formed on the resist on the wafer by the exposure and previously formed on the wafer A third step of measuring the amount of deviation from the second inspection mark that has been made, and a fourth step of detecting a process offset based on the amount of deviation measurement and setting it in the stepper, and setting the exposure area to the actual element area. And a fifth step of exposing a reticle pattern onto the inspection wafer to automatically measure and set the process offset for a product manufacturing wafer. A method for manufacturing a semiconductor, comprising:
【請求項8】 前記ステッパが、画像処理法を用いて
ウエハ上のパターンにより構成される位置合わせマーク
を計測することにより位置合わせ可能なアライメント機
構を有し、前記第3ステップのずれ量計測を、前記第2
ステップにてウエハをアライメントしながら該ウエハ上
に焼き付けられた第1の検査マークのパターンであるレ
ジストパターン像と該ウエハ上に予め形成されている第
2の検査マークのパターンによって構成されるずれ量計
測パターンを前記アライメント機構により計測すること
によって行なう請求項7記載の方法。
8. The stepper has an alignment mechanism capable of performing alignment by measuring an alignment mark formed by a pattern on a wafer by using an image processing method, and performing the deviation amount measurement in the third step. , The second
A deviation amount formed by a resist pattern image, which is a pattern of the first inspection mark printed on the wafer while aligning the wafer in step, and a pattern of the second inspection mark previously formed on the wafer The method according to claim 7, which is performed by measuring a measurement pattern by the alignment mechanism.
【請求項9】 前記ステッパが、画像処理法を用いてウ
エハ上のパターンとレチクル上のパターンにより構成さ
れる位置合わせマークを計測し、位置合わせ可能なアラ
イメント機構を有し、前記第3ステップのずれ量計測
を、前記第2ステップにてウエハをアライメントしなが
ら該ウエハ上に焼き付けられた第1の検査マークのパタ
ーンであるレジストパターン像と該ウエハ上に予め形成
されている第2の検査マークのパターンによって構成さ
れるずれ量計測パターンを前記アライメント機構により
計測することによって行なう請求項7記載の方法。
9. The stepper has an alignment mechanism capable of measuring and aligning an alignment mark formed by a pattern on a wafer and a pattern on a reticle by using an image processing method, and the stepper has an alignment mechanism. The amount of deviation is measured by aligning the wafer in the second step, and a resist pattern image which is a pattern of the first inspection mark printed on the wafer and the second inspection mark previously formed on the wafer. 8. The method according to claim 7, which is performed by measuring a displacement amount measurement pattern constituted by the pattern of 1.
【請求項10】 前記ステッパが露光領域を可変できる
機構を備え、前記第1の検査マークパターンを露光する
際は該露光領域を可変できる機構で検査マークの部分だ
けに露光を限定し検査マーク以外の領域を露光しない請
求項8または9記載の方法。
10. The stepper is provided with a mechanism capable of varying an exposure area, and when exposing the first inspection mark pattern, the exposure is limited to a portion of the inspection mark by the mechanism capable of varying the exposure area, and other than the inspection mark. 10. The method according to claim 8 or 9, wherein the area is not exposed.
【請求項11】 前記ステッパが露光光アライメントス
コープを備え、前記第1の検査マークパターンを露光す
る際は該露光光アライメントスコープを用いて検査マー
クの部分だけに露光を限定し検査マーク以外の領域を露
光しない請求項8または9記載の方法。
11. The stepper is provided with an exposure light alignment scope, and when exposing the first inspection mark pattern, the exposure light alignment scope is used to limit the exposure to only the portion of the inspection mark and to provide an area other than the inspection mark. 10. The method according to claim 8 or 9, wherein is not exposed.
【請求項12】 前記ステッパが、前記画像処理法を用
いたずれ量計測の際、計測ショットのずれ量計測パター
ンのぼけ具合いを画像処理により求めて最もぼけの小さ
い位置にウエハの高さを合わせるオートフォーカス機構
を有する請求項8または9記載の方法。
12. The stepper, when measuring the deviation amount using the image processing method, obtains the blur condition of the deviation amount measurement pattern of the measurement shot by image processing and adjusts the height of the wafer to a position where the blur is smallest. The method according to claim 8 or 9, comprising an autofocus mechanism.
【請求項13】 前記アライメント機構の照明光を露光
光と非露光光に切り替え可能である請求項9記載の方
法。
13. The method according to claim 9, wherein the illumination light of the alignment mechanism can be switched between exposure light and non-exposure light.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210382458A1 (en) * 2013-08-30 2021-12-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of making semiconductor devices and control system for performing the same

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