JPH0666244B2 - Semiconductor manufacturing method - Google Patents

Semiconductor manufacturing method

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JPH0666244B2
JPH0666244B2 JP1323969A JP32396989A JPH0666244B2 JP H0666244 B2 JPH0666244 B2 JP H0666244B2 JP 1323969 A JP1323969 A JP 1323969A JP 32396989 A JP32396989 A JP 32396989A JP H0666244 B2 JPH0666244 B2 JP H0666244B2
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resist
alignment
reticle
mark
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、集積回路の製造に使用するレジスト塗布装
置、半導体露光装置、および現像装置を備えた半導体製
造装置に係わるもので、特に半導体露光装置による焼付
けパターンの重ね合わせ精度を自動的に測定するように
した半導体製造方法に関するものである。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus equipped with a resist coating apparatus, a semiconductor exposure apparatus, and a developing apparatus used for manufacturing integrated circuits, and more particularly to semiconductor exposure. The present invention relates to a semiconductor manufacturing method in which the overlay accuracy of a baking pattern by an apparatus is automatically measured.

[従来の技術] 従来、半導体製造工程の特にパターン露光工程において
は、エツチングされたウエハとレチクルのパターンとを
アライメントした後、重ね合わせ露光している。その
際、重ね合わせ精度とオフセット誤差を計測するには、
ウエハ上に位置ずれ計測用のパターン(バーニヤ)を描
き、検査作業者が顕微鏡等を使用しバーニヤの目視検査
を行つている。
[Prior Art] Conventionally, in a pattern exposure process of a semiconductor manufacturing process, in particular, an etched wafer and a pattern of a reticle are aligned and then superimposed and exposed. At that time, to measure the overlay accuracy and offset error,
A pattern (vernier) for measuring the positional deviation is drawn on the wafer, and an inspection operator uses a microscope or the like to visually inspect the vernier.

更に、検査には、1ロツト数10から数100枚のウエハの
うち、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る。
Further, for inspection, it is usual to use one or two wafers, which are called preceding wafers, from the wafers of several tens to several hundreds of lots. In the inspection using the preceding wafer, the operator performs all of resist coating, exposure, development, and visual inspection. After confirming the inspection result, the result is input to the exposure apparatus and the remaining wafers are sent to the manufacturing process line.

[発明が解決しようとしている課題] しかしながら、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、検査作業者が変わつた場
合、目視検査の結果に大きな差が出る。ちなみに、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、誤つた値が工程オフセットとして露光装
置へ入力された場合でも、歩留まりは悪化する。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。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the visual inspection, since the inspection time is long, the production line is stopped for a long time, and the production efficiency is reduced. 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. By the way, in today's LSI manufacturing technology, for example, the inspection result is 0.05 μm.
Even if the difference occurs in and the erroneous value is input to the exposure apparatus as a process offset, the yield deteriorates. 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.

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事もある。これ
らの装置は、現在オフラインで半導体露光装置と個別に
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
様な例として、オフアクシスアライメントに於けるベー
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、オフセットの計測は速やかに
行う必要がある。更に、0.05μm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つた時の露光装置で
の計測値自体も問題である。
In order to eliminate the drawbacks of visual inspection, a dedicated inspection device that can automatically measure the amount of deviation may be introduced. These apparatuses are currently placed off-line 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 0.05 μm or less, the adjustment state of each exposure apparatus also poses a problem. An example of this is 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. Further, in order to achieve a high precision of 0.05 μm or less, the measured value itself in the exposure device when the preceding wafer is printed is also a problem.

実際にオフセットの入力値を計測し、露光装置にフイー
ドバツクする間、露光装置自体は使用されず待状態にあ
る場合が多い。ところが、露光装置には、アライメント
の為の、高精度の計測機構を装備している。この様な無
駄は、システムとしての効率上、極めて悪い。
In many cases, the exposure apparatus itself is not used and is in a waiting state while actually measuring the input value of the offset and feeding back the exposure apparatus. However, the exposure apparatus is equipped with a highly accurate measurement mechanism for alignment. Such waste is extremely bad in terms of system efficiency.

本発明は、上記の点を考慮し、露光装置自体の検出機構
を利用し、前記オフセット値を高速かつ高精度に検出し
ようとするものである。
In consideration of the above points, the present invention utilizes the detection mechanism of the exposure apparatus itself to detect the offset value at high speed and with high accuracy.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため本発明の半導体製造方法は、レ
ジスト塗布装置で検査用ウエハにレジストを塗布するス
テップと、レジストが塗布された前記検査用ウエハを露
光装置に自動搬送するステップと、前記検査用ウエハを
前記露光装置内でアライメントした後、前記検査用ウエ
ハ上のレジストを前記露光装置に設定されているレチク
ルを介して露光することにより前記検査用ウエハ上のレ
ジストに前記レチクルに形成されているレチクル側マー
クを転写するステップと、前記露光装置で前記検査用ウ
エハ上のレジストを露光した後、前記検査用ウエハをレ
ジスト現像装置に自動搬送するステップと、露光された
前記検査用ウエハ上のレジストを前記レジスト現像装置
で現像するステップと、前記レジスト現像装置でレジス
トが現像された前記検査用ウエハを前記レジスト塗布装
置で再度レジスト塗布することなく前記露光装置に再度
自動搬送するステップと、前記検査用ウエハ上の現像済
みレジスト内に形成された前記レチクル側マークを前記
露光装置のアライメントマーク検査用の撮像手段で撮像
するステップと、前記撮像手段で撮像された前記現像済
みレジスト内の前記レチクル側マークの画像信号に基づ
いて前記露光装置のアライメントオフセットを制御装置
が算出するステップと、前記レジスト塗布装置でレジス
トが塗布された次のウエハを前記露光装置で露光する
際、前記制御装置が算出した前記アライメントオフセッ
トを利用して前記露光装置のウエハアライメント動作を
制御するステップを有することを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a semiconductor manufacturing method of the present invention includes a step of applying a resist to a test wafer by a resist coating apparatus, and an exposure apparatus for exposing the test wafer coated with the resist. On the inspection wafer by aligning the inspection wafer in the exposure apparatus and exposing the resist on the inspection wafer through a reticle set in the exposure apparatus. Transferring the reticle side mark formed on the reticle to the resist, and exposing the resist on the inspection wafer by the exposure device, and then automatically transporting the inspection wafer to a resist developing device, Developing the exposed resist on the inspection wafer with the resist developing device; and developing the resist. A step of automatically carrying the inspection wafer whose resist has been developed by the apparatus again to the exposure device without applying the resist again by the resist coating device; and the reticle formed in the developed resist on the inspection wafer. A step of capturing an image of the side mark by an image pickup device for alignment mark inspection of the exposure device; and an alignment offset of the exposure device based on an image signal of the reticle side mark in the developed resist imaged by the image pickup device. And a wafer alignment operation of the exposure apparatus using the alignment offset calculated by the controller when exposing the next wafer coated with the resist by the resist coating apparatus by the exposure apparatus. It is characterized by having a step of controlling.

また、前記制御装置は前記画像信号に基づいて前記露光
装置のアライメント精度を算出し、前記撮像手段は検査
用ウエハに予め形成されていたウエハ側マークと現像済
みレジスト内の前記レチクル側マークを同時に撮像して
も良い。更に、前記露光装置によつて前記レチクル側マ
ークは前記検査用ウエハ上のレジストに複数転写され、
前記撮像手段は前記検査用ウエハ上の現像済みレジスト
内に形成された複数の前記レチクル側マークを撮像し、
前記制御装置は複数の前記画像信号を利用して前記アラ
イメントオフセットを算出するようにしても良い。
Further, the control device calculates the alignment accuracy of the exposure device on the basis of the image signal, and the imaging means simultaneously determines the wafer side mark previously formed on the inspection wafer and the reticle side mark in the developed resist. You may image. Further, a plurality of the reticle-side marks are transferred to the resist on the inspection wafer by the exposure device,
The imaging means images a plurality of the reticle-side marks formed in the developed resist on the inspection wafer,
The control device may calculate the alignment offset using a plurality of the image signals.

[作用] 本発明では、このように露光装置と周辺装置を1つのシ
ステムとして構成することにより、工程オフセットの計
測の高速化、高精度化が図られている。即ち、本発明で
は、コータ(レジスト塗布装置)、現像装置(デベロッ
パ)、および露光と検査機構を持つステッパ(縮小投影
露光装置)をオンラインで制御し、これにより検査用の
ウエハである先行ウエハをコータからステッパへ送つて
露光し、デベロツパで現像した後、再びステッパへ送つ
てアライメント精度を計測する一貫した検査作業が自動
的に行なわれる。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制御手段に自動設定さ
れる。また、画像処理によるずれ量計測方法を用いてい
るため、最小の計測誤差で計測が行なわれる。
[Operation] In the present invention, by configuring the exposure apparatus and the peripheral apparatus as one system in this manner, the speed of measurement of the process offset and the accuracy thereof are improved. That is, according to the present invention, a coater (resist coating device), a developing device (developer), and a stepper (reduction projection exposure device) having an exposure and inspection mechanism are online controlled, and thereby a preceding wafer that is an inspection wafer is controlled. After the coater sends it to the stepper for exposure, the developer develops it, and then it sends it to the stepper again to perform a consistent inspection work automatically to measure the alignment accuracy. The measured value is compared with the state of the stepper at the time of exposure, and is automatically set in the control means as an offset at any time. Further, since the shift amount measuring method by image processing is used, the measurement is performed with the minimum measurement error.

[実施例] 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。Embodiments Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の実施例に係る半導体製造ライン(装
置)の構成を示す斜視図、第2図および第3図はこの装
置における自動検査工程の流れを示すフローチヤート、
第4図および第5図は使用するレチクルとウエハの関係
を示す斜視図、第6図は検査に使用するマークの形成法
およびマーク検出法を示す説明図、そして第7図はオー
トアライメント画像を示す模式図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of a semiconductor manufacturing line (apparatus) according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are flow charts showing the flow of an automatic inspection process in this apparatus,
4 and 5 are perspective views showing the relationship between the reticle used and the wafer, FIG. 6 is an explanatory view showing the method of forming marks and the mark detection method used for inspection, and FIG. 7 is an auto-alignment image. It is a schematic diagram which shows.

この半導体製造装置は第1図に示すように、ウエハWFの
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
動化するために、コータCO、ステッパSTおよびディベロ
ッパDEを直列に結合して備える。コータCOは、検査する
ウエハにレジストを塗布する機構を有す。ステッパST
は、レチクルRTのパターンを検査ウエハに重ね合わせ露
光する機構、およびウエハ上に形成されたずれ量計測用
マークWPの計測を行う機構を有す。ディベロッパDEは、
ステッパSTで露光された検査ウエハを現像する機構を有
す。
As shown in FIG. 1, this semiconductor manufacturing apparatus includes a coater CO, a stepper ST and a developer DE connected in series in order to automate inspection of alignment accuracy and offset error during exposure of the wafer WF. The coater CO has a mechanism for applying a resist to the wafer to be inspected. Stepper ST
Has a mechanism for superposing and exposing the pattern of the reticle RT on the inspection wafer, and a mechanism for measuring the deviation amount measuring mark WP formed on the wafer. Developer DE
It has a mechanism for developing the inspection wafer exposed by the stepper ST.

検査は、制御装置の指令によつて、コータCOの入口に置
かれた検査用ウエハを、各機構間を移動させながら自動
的に行なわれる。計測したずれ量から算出されたアライ
メント精度と工程オフセットはステッパSTの制御装置CU
に入力され、製品用ウエハのアライメント補正値として
使用される。検査用ウエハは、製品ウエハと同一のプロ
セスを経たウエハである。
The inspection is automatically performed according to a command from the control device while moving the inspection wafer placed at the entrance of the coater CO between the respective mechanisms. The alignment accuracy and process offset calculated from the measured displacement amount are the control unit CU of the stepper ST.
And is used as an alignment correction value for the product wafer. The inspection wafer is a wafer that has undergone the same process as the product wafer.

つぎに、第2図および第3図を参照しながら第1図を用
いて、詳細な自動検査工程を示す。ただし、以下の第1
ステップから第4ステップまでの制御は、ステッパ制御
装置CUによつて行われ、各機器とステッパ制御装置CUと
は通信ケーブルでつながれている。
Next, a detailed automatic inspection process will be described with reference to FIGS. 1 and 2 while referring to FIGS. 2 and 3. However, the following first
The control from step to the fourth step is performed by the stepper control unit CU, and each device and the stepper control unit CU are connected by a communication cable.

第1ステップ(S001〜S003)において、検査対象となる
ウエハは、ウエハセツトテーブルWSTに置かれ(S00
1)、このウエハは搬送路R1を通り、レジスト塗布装置
(コータ)COでレジストが塗られ(S002)、搬送路R2を
介してステッパSTに送られ、オートハンドHASでXYステ
ージXYS上のウエハチヤツクWSに載せられて真空吸着さ
れる(S003)。
In the first step (S001 to S003), the wafer to be inspected is placed on the wafer set table WST (S00
1) This wafer passes through the transfer path R1, the resist is applied by the resist coating device (coater) CO (S002), is sent to the stepper ST through the transfer path R2, and is transferred to the wafer chuck on the XY stage XYS by the auto hand HAS. It is placed on WS and vacuum-adsorbed (S003).

第2ステップ(S004〜S006)は、レチクルRT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。
The second step (S004 to S006) is a step of exposing the resist drawn on the wafer with the pattern drawn on the reticle RT.

ここで、1度に露光されるパターン領域をシヨツトと言
う。縮小投影レンズLNの上部に置かれたレチクルは、縮
小投影レンズLNの上面に付けられたセツトマークRSMLお
よびRSMR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およびRAMLによつて位置合わせされてい
る。XYステージXYSは、X軸方向をレーザ干渉計IFX,MR
X、さらにY軸方向をレーザ干渉計IFY,MRY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
エハの任意の位置を縮小投影レンズLNの下に移動させる
事が出来る。
Here, the pattern area exposed at one time is called a shot. The reticle placed above the reduction projection lens LN is aligned by the set marks RSML and RSMR attached to the upper surface of the reduction projection lens LN and the reticle alignment marks RAMR and RAML engraved on the reticle. . The XY stage XYS is a laser interferometer IFX, MR in the X-axis direction.
The X and Y axis directions are precisely measured by laser interferometers IFY and MRY, and an arbitrary position of the wafer can be moved below the reduction projection lens LN while controlling the rotation of the motors MX and MY.

ウエハステージWSのウエハチヤツクに載せられたウエハ
は、オフアクシス光学系OEによつてウエハ上のマークWA
ML,WAMRの位置が計られ、これに基づいてXYステージXYS
を上述のようにして移動させることにより、ウエハの位
置が合わせられる(S004)。
The wafer mounted on the wafer chuck of the wafer stage WS is moved to the mark WA on the wafer by the off-axis optical system OE.
The positions of ML and WAMR are measured and based on this, the XY stage XYS
The position of the wafer is aligned by moving the wafer as described above (S004).

次に、XYステージXYSを、第1シヨツトが縮小投影レン
ズLNの下になるように移動し、次のようにしてアライメ
ントを行う。すなわち、まず、露光光の波長とほぼ等し
い光をアライメント用He−Cdレーザ光源LSから照射し、
拡散板DPで拡散して照度むらを無くした後、ポリゴンミ
ラーPMでスキヤンさせて照明領域を拡大し、プリズムDA
Pで右側と左側の光学系に分ける。左側光学系に入射し
たアライメント光は対物ミラーAMLにより縮小投影レン
ズLNに照射され、ウエハ上のアライメントWMLを照明す
る。このようにしてアライメントマークWMLの像情報を
含んだ光りは、ウエハWFで反射してから投影レンズLNを
通り、レチクルRTのアライメントマークRMLの像と共に
反射ミラーAMLを通り、さらにプリズムDAPを経てからエ
レクターレンズELで拡大され、CCDカメラCMに結像す
る。右側アライメント光学系に入射した光についても同
様である。このようにしてCCDカメラCMに結像したウエ
ハとレチクルのアライメントマークを第7図に示す。
Next, the XY stage XYS is moved so that the first shot is below the reduction projection lens LN, and alignment is performed as follows. That is, first, the He-Cd laser light source LS for alignment is irradiated with light having a wavelength substantially equal to the exposure light,
After diffusing it with the diffuser plate DP to eliminate unevenness in illuminance, scan it with the polygon mirror PM to enlarge the illumination area, and then use the prism DA.
Use P to separate the right and left optics. The alignment light that has entered the left optical system is illuminated by the objective mirror AML onto the reduction projection lens LN and illuminates the alignment WML on the wafer. In this way, the light including the image information of the alignment mark WML is reflected by the wafer WF, then passes through the projection lens LN, passes through the reflection mirror AML together with the image of the alignment mark RML of the reticle RT, and further passes through the prism DAP. It is magnified by the erector lens EL and forms an image on the CCD camera CM. The same applies to the light incident on the right alignment optical system. FIG. 7 shows the alignment marks of the wafer and the reticle imaged on the CCD camera CM in this way.

次に、この画像を、ステッパ制御装置CUで処理してウエ
ハとレチクル間のずれ量を計算し、その結果に基づいて
レチクルを載せてあるレチクルステージRSを微少駆動
し、ウエハとレチクル間の位置合わせを行う。位置合わ
せ完了と同時に、レチクル上のICパターンを焼き付ける
ための露光用シャッタSHTを開く。これにより、レチク
ルパターンRTに照射された露光光源ILの光が、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4ステップで使用するレチクル側ずれ量計測用マーク
(第4図中のRP)をウエハ側マーク(第4図中のWP)と
重ね合わせ露光する。露光を完了すると、XYステージXY
Sを、次に露光する位置に移動する。ここで述べたステ
ージ移動、アライメント、露光、ステージ移動の繰り返
しを、ステップアンドリピートと言う(S005)。ウエハ
の露光が全て完了すると、ウエハを回収ハンドHARでウ
エハチヤツクから現像装置の搬入通路R3へ送り、第3ス
テップに移行する(S006)。
Next, this image is processed by the stepper control unit CU to calculate the amount of deviation between the wafer and the reticle, and based on the result, the reticle stage RS on which the reticle is mounted is finely driven to determine the position between the wafer and the reticle. Make a match. Simultaneously with the completion of the alignment, the exposure shutter SHT for printing the IC pattern on the reticle is opened. As a result, the light of the exposure light source IL applied to the reticle pattern RT is reduced to ⅕ through the reduction projection lens LN, and the resist coated on the wafer WF is exposed. At this time, the reticle side displacement amount measuring mark (RP in FIG. 4) used in the fourth step described later is superimposed and exposed on the wafer side mark (WP in FIG. 4). When exposure is completed, XY stage XY
S is moved to the next exposure position. The repetition of stage movement, alignment, exposure, and stage movement described here is called step and repeat (S005). When all the exposure of the wafer is completed, the wafer is sent from the wafer chuck to the carry-in passage R3 of the developing device by the collecting hand HAR, and the process proceeds to the third step (S006).

第3ステップ(S007)では、搬入通路R3に送られたウエ
ハを、現像機DEへ送り現像する(S007)。現像を終了す
ると、ウエハを搬入通路R4を介して搬入通路R5へ送り、
検査工程である第4ステップへ移行する。
In the third step (S007), the wafer sent to the carry-in passage R3 is sent to the developing device DE for development (S007). When the development is completed, the wafer is sent to the carry-in passage R5 through the carry-in passage R4,
The process moves to the fourth step, which is an inspection process.

第4ステップ(S008〜S012)においては、ウエハを、第
1ステップで使用した搬入通路R1を介して、コータCOで
はレジストを塗布しないで、そのまま搬入通路R2へ送
り、供給ハンドHASにより再びウエハチヤツク上に載せ
(S008)、オフアクシス光学系OEによつてウエハの位置
を合わせる(S009)。そして、第2ステップにおけるよ
うなウエハとレチクルの位置合わせは行わず、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用マー
クWPを使用して検査する(S010)。
In the fourth step (S008 to S012), the wafer is sent directly to the carry-in passage R2 through the carry-in passage R1 used in the first step without coating the resist with the coater CO, and is again picked up by the supply hand HAS. Then, the wafer is aligned by the off-axis optical system OE (S008), and the wafer is aligned (S009). Then, the alignment of the wafer and the reticle as in the second step is not performed, and the alignment accuracy of the second step is inspected by using the deviation amount inspection mark WP on the wafer (S010).

すなわちまず、対物ミラーAMR,AMLをレチクル上のずれ
量計測用窓WIL,WIR(第5図)の位置に移動させる。窓
には、位置合わせの為のパターンはない。窓から観察さ
れるマークWPA(第5図)は、第6図(E)に示すよう
な形状となる。但し、第6図(E)では、X方向の計測
マークのみを示しており、Y方向のマークも同様の形状
をしている。マークの配置および形状は、アライメント
用の物と等しく、したがつて計測処理のアルゴリズム、
さらには光学系の変更を必要としない。マークの計測方
法は、後述する。
That is, first, the objective mirrors AMR and AML are moved to the positions of the deviation amount measuring windows WIL and WIR (FIG. 5) on the reticle. There are no alignment patterns on the windows. The mark WPA (FIG. 5) observed through the window has a shape as shown in FIG. 6 (E). However, in FIG. 6 (E), only the measurement mark in the X direction is shown, and the mark in the Y direction also has the same shape. The arrangement and shape of the marks are the same as those for alignment, and therefore the measurement processing algorithm,
Furthermore, no change in the optical system is required. The mark measuring method will be described later.

すなわち、第3図に示すように、ウエハ第1ショットか
ら最終ショットまで順にXYステージをステップアンドリ
ピートさせながら(SB001)初めにずれ量計測マークの
画像をCCDカメラCMで取り込んで画像処理によるオート
フオーカスを行いステージと投影レンズの間隔を最適な
距離に設定し(SB002)、次に、画像処理によつてずれ
量計測マークの測定を行ない(SB003)、その測定値を
制御装置CU内部に蓄積する。
That is, as shown in FIG. 3, while the step and repeat of the XY stage is sequentially performed from the first shot to the final shot of the wafer (SB001), the image of the displacement measurement mark is first captured by the CCD camera CM, and the image is automatically processed by the image processing. The distance between the stage and the projection lens is set to the optimum distance (SB002), the deviation amount measurement mark is measured by image processing (SB003), and the measured value is stored in the control unit CU. To do.

計測を終了したウエハは、回収ハンドHARでウエハチヤ
ツクから、現像装置の搬入通路R3へ送り、現像装置DEで
は、現像作業をしないでR4へ送つて、ウエハ受取テーブ
ルWENでウエハを取り出す(S011)。
The wafer for which measurement has been completed is sent from the wafer chuck to the carry-in passage R3 of the developing device by the collecting hand HAR, is sent to R4 without developing work in the developing device DE, and is taken out from the wafer receiving table WEN (S011).

次に、ステッパ制御装置CUは、その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て出力する。ここで、3σ値が大き
く許容範囲を越えている場合、オペレーシヨン用の端末
CSにワーニングを出力し、検査作業者に知らせる。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事となる。この工程オフセ
ットは、アライメント時にレチクルステージRSを駆動補
正する値として、ステッパ制御装置CUに自動設定される
(S012)。
Next, the stepper control unit CU calculates, from the deviation amount measurement values accumulated therein, a triple value 3σ of the variance σ and an offset that is the average value of the deviation measurement values, which is the auto alignment accuracy. Output. Here, when the 3σ value is largely outside the allowable range, the terminal for operation is
A warning is output to CS to notify the inspection worker. If the 3σ value is within the allowable range, it means that the process offset of the inspected wafer is normally detected. This process offset is automatically set in the stepper control unit CU as a value for driving and correcting the reticle stage RS during alignment (S012).

以上、自動検査工程について説明したが、次に、ずれ量
計測マークの形成法について第6図を用いて説明する。
The automatic inspection process has been described above. Next, a method of forming the deviation amount measurement mark will be described with reference to FIG.

検査するウエハには、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WPを第6図(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。この実施例では、上記第1
ステップに於て、レジストREを塗布した状態が第6図
(B)のようになる。第2ステップでは、レチクルとウ
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。第3ステップで現
像されることにより、ウエハの断面形状は、第6図
(C)あるいは、第6図(D)となり、レチクル側のパ
ターンがRP1,RP2またはRP3,RP4のように形成される。
For the wafer to be inspected, the measurement mark WP on the wafer side is provided on the wafer substrate in the previous step in semiconductor manufacturing, as shown in FIG. 6 (A).
To form. This mark forming method is the same as the alignment mark forming method. In this embodiment, the first
The state in which the resist RE is applied in the step is as shown in FIG. 6 (B). In the second step, while the reticle and the wafer are aligned, the pattern drawn on the reticle is exposed on the resist layer. By being developed in the third step, the cross-sectional shape of the wafer becomes as shown in FIG. 6 (C) or FIG. 6 (D), and the reticle side pattern is formed as RP1, RP2 or RP3, RP4. .

ずれ量を測定する第4ステップでCCDカメラが取り込む
画像においては、第6図(E)のようになり、ステッパ
制御装置CU内で処理する時点で第6図(F)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 fourth step of measuring the displacement amount is as shown in FIG. 6 (E), and when processed in the stepper control unit CU, as shown in FIG. 6 (F),
The signal is compressed in the long axis direction of the mark.

次に、このようにして形成したマーク位置の検出と、ず
れ量の計算について説明する。第6図(F)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、まず、3本のマークの中心を1本ずつ独立に求め
る。そして、2つのレチクル側マーク中心R1,R2からレ
チクルマーク中心を として求め、ずれ量はこれとウエハ側マーク中心WCとか
ら、 E=RC−WC として求められる。
Next, the detection of the mark position formed in this way and the calculation of the shift amount will be described. FIG. 6 (F) shows a signal compressed in the long axis direction of the mark. To detect a mark, first, the centers of the three marks are independently obtained one by one. Then, from the two reticle side mark centers R1 and R2 to the reticle mark center The deviation amount is obtained from this and the wafer side mark center WC as E = RC-WC.

検出マークのウエハ断面形状は、第6図(C)または第
6図(D)の2通りが考えられる。レジストがマークの
上に塗布された状態(第6図(D))の場合、レジスト
の干渉あるいはレジスト塗布状態の非対照性などの影響
によりWCの決定に於て誤りを発生し易い。また、縮小投
影レンズの高NA化に伴い、焦点深度が浅くなり、フオー
カスマージンが得られないという問題がある。以上の理
由から、同程度の段差が得られる第6図(C)に示すよ
うなタイプを使用するのが望ましい。
There are two possible wafer cross-sectional shapes for the detection mark, as shown in FIG. 6 (C) or FIG. 6 (D). In the case where the resist is applied on the mark (FIG. 6 (D)), an error is likely to occur in the determination of WC due to the influence of resist interference or the non-contrast of the resist applied state. Further, as the NA of the reduction projection lens increases, the depth of focus becomes shallower, and there is a problem that a focus margin cannot be obtained. For the above reasons, it is desirable to use the type shown in FIG. 6 (C) that can obtain the same level difference.

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、次式により行う。
The above-mentioned determination of the process offset and the alignment accuracy is performed by the following equation.

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3*σで判定している。
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 3 * σ.

ステッパには、Mの値がアライメントオフセットとして
自動入力される。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
行わず露光を行い、後に現像後の自動計測値と比較して
も良い。また、位置合わせを行つた場合、駆動量に誤差
が存在する事も有り得る。この場合も、ずれ量を記憶
し、後に現像後の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。
The value of M is automatically input to the stepper as an alignment offset. In the above description, the case where the reticle and the wafer are aligned 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 amount of deviation, perform exposure without performing alignment, and compare it with the automatic measurement value after development later. In addition, when the alignment is performed, an error may exist in the driving amount. Also in this case, when the deviation amount is stored and later compared with the automatic measurement value after development, the offset correction error becomes small.

次に、グローバルアライメント計測における、計測誤差
校正に本発明を使用する例を述べる。
Next, an example of using the present invention for calibration of measurement error in global alignment measurement will be described.

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つて、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
回転成分と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、あきらかに異常
値と思われる測定値を除去できる事と、測定値が複数有
ることによる平均化効果により回転および倍率成分の計
測値の信頼性が高い点にある。もし、このアライメント
法によつて回転、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
メント精度は劣下する。しかし、この場合、精度劣下は
回転、または倍率成分として現れる。
The global alignment is a method of measuring the array position of all shots by measuring the mark positions of defined shots on the wafer, sending the XY stage XYS to the position with the least 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 eliminate the measured values that are clearly outliers in the measurement shots, and the averaging effect of multiple measured values improves the reliability of the measured values of the rotation and magnification components. There is a high 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. vice versa,
If an error occurs in the measurement of the stage movement amount, the alignment accuracy is degraded. However, in this case, inferior precision appears as rotation or a magnification component.

自動計測では、グローバルアライメントされた検査ウエ
ハのずれ量を計測することによつて、回転成分、倍率成
分のアライメントエラーを求めることが可能である。こ
こで求められたアライメントエラーすなわちアライメン
ト補正エラーを使用して、先述のグローバルアライメン
ト時のステージ移動補正量の校正が可能である。
In the automatic measurement, it is possible to obtain the alignment error of the rotation component and the magnification component by measuring the deviation amount of the globally aligned inspection wafer. Using the alignment error obtained here, that is, the alignment correction error, it is possible to calibrate the stage movement correction amount at the time of global alignment described above.

グローバルアライメントの計測エラーを校正する自動計
測工程を、第8図示したフローに従つて説明する。
An automatic measurement process for calibrating a measurement error of global alignment will be described according to the flow shown in FIG.

まず、第1ステップでは、上述と同様にしてウエハにレ
ジストを塗布し、ステッパに送る(S101〜S104)。第2
ステップでは、グローバルアライメント用に設定された
計測ショットについて上述と同様にしてアライメントマ
ークの測定を行ない、その測定値を用いて、ステージス
テップ移動補正量を算出する。補正量は、Rotx(X軸回
転)、Roty(Y軸回転)、Magx(X軸倍率)、Magy(Y
軸倍率)が求められる。そして、これら補正量は制御装
置CUに蓄積される(S105)。さらに、XYステージを補正
量に従つて計算された量だけステップ移動させながら、
露光を行う(S106)。全ショットの露光が終了したら、
ウエハを現像機DEへ移し(S107)、第3ステップである
現像を行なう(S108)。次に、第4ステップで、ウエハ
を再びステッパに送り(S109)、ウエハの位置を求める
プリアライメントを行ない(S110)その後、アライメン
トずれ量の自動計測を行う(S111)。計測の結果、アラ
イメントエラーとして求めた工程オフセットと回転およ
び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に入力される(S113,S114)。制御装置CUに入
力される校正値は、M(工程オフセット)、Rotxc(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。
First, in the first step, a resist is applied to the wafer in the same manner as described above and sent to the stepper (S101 to S104). Second
In the step, the alignment mark is measured for the measurement shot set for global alignment in the same manner as described above, and the measurement value is used to calculate the stage step movement correction amount. The correction amounts are Rotx (X axis rotation), Roty (Y axis rotation), Magx (X axis magnification), Magy (Y
Axial magnification) is required. Then, these correction amounts are accumulated in the control unit CU (S105). Furthermore, while step-moving the XY stage by the amount calculated according to the correction amount,
Exposure is performed (S106). When all shots have been exposed,
The wafer is transferred to the developing device DE (S107) and the third step of development is performed (S108). Next, in the fourth step, the wafer is sent to the stepper again (S109), pre-alignment for obtaining the position of the wafer is performed (S110), and then the alignment deviation amount is automatically measured (S111). As a result of the measurement, the process offset and the rotation and magnification components obtained as alignment errors are input to the control unit CU as global alignment calibration values (S113, S114). The calibration values input to the control unit CU are M (process offset) and Rotxc (X
Calibration value for axis rotation), Rotyc (calibration value for Y-axis rotation), Magxc
(Calibration value of X-axis magnification) and Magyc (calibration value of Y-axis magnification).

製品ウエハの位置合わせ露光は、製品ウエハのずれ量計
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う。この
方法を使うことによつて、極めて高いアライメント精度
が得られる。
In the alignment exposure of the product wafer, the step movement amount of the stage is corrected by 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 deviation measurement shot of the product wafer. While doing. By using this method, extremely high alignment accuracy can be obtained.

次に、画像処理によるオートフオーカス(AF)について
説明する。
Next, autofocus (AF) by image processing will be described.

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、すなわちベストフオーカスを求め
るには、画像処理によつて画像のぼけ具合を、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。ベストフオーカスの位置は、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内でプロツトし、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
る事により、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。
The mark used for AF is a displacement measurement mark, 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 image blurring by image processing using, for example, contrast is used. For the position of the best focus, the image is captured while the XY stage is displaced in the height direction, and the evaluation value of the evaluation function at that time is plotted in the control unit CU. I am trying. By adding the AF mechanism, the measurement accuracy of the deviation amount measurement mark is improved and the stability of the process offset measurement is increased.

以上述べた本実施例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つていた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、現像、検査の全てが本発明で示
される自動検査工程で置き換えられる。
By using the inspection process of this embodiment described above,
The self-inspection of the reduction projection exposure apparatus is also possible. Conventionally, the inspection of the XY stage, which was performed by inspectors for vernier evaluation,
Evaluation of reduction projection lens and inspection of reticle rotation are
All of resist coating, exposure, development and inspection can be replaced by the automatic inspection process shown in the present invention.

次に、第9図を用いて、ずれ量計測マーク測定値自身の
校正方法を説明する。
Next, a method of calibrating the deviation amount measurement mark measurement value itself will be described with reference to FIG.

自動計測における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
わちキヤリブレーシヨンマークWPSを計測することによ
つて、可能となる。キヤリブレーシヨンマークは、検査
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。キヤリブレ
ーシヨンマークの計測は、上述の第4ステップにおい
て、レチクルのマーク計測用窓WIL,WIRにマークWPSが入
るようにXYステージXYSを送り込んで行なう。計測方法
は、先に示したずれ量計測マークの計測における手法と
等しい。計測結果は、制御装置CUで処理し、次式により
平均値MCを求める。
The calibration of the measurement value itself of the deviation amount measurement mark in the automatic measurement can be performed by measuring the mark which is designed in advance so that the deviation amount becomes 0, that is, the calibration mark WPS. The calibration mark is preferably exposed at a position adjacent to the deviation amount measurement mark WPA when the deviation amount measurement mark is exposed on the inspection wafer.
This is because the conditions such as resist coating state, shot elongation, and shrinkage are most similar. The measurement of the calibration mark is performed by sending the XY stage XYS so that the mark WPS enters the mark measuring windows WIL and WIR of the reticle in the above-mentioned fourth step. The measuring method is the same as the method for measuring the deviation amount measuring mark described above. The measurement result is processed by the control unit CU, and the average value MC is calculated by the following equation.

ここで、DCは計測値、Nは計測ショット数である。この
値が校正値になる。従つて、ずれ量計測における工程オ
フセットMは次式のように校正される。
Here, DC is a measurement value, and N is the number of measurement shots. This value becomes the calibration value. Therefore, the process offset M in the deviation amount measurement is calibrated by the following equation.

Mof=M−MC [他の実施例] ずれ量計測マークの画像をレチクルを通さないTTL方式
によるアライメント機構を用いた自動計測可能な、半導
体製造装置を、第10図を用いて説明する。第1ステップ
から、第3ステップまでは、上述実施例と同一思想で実
行できるので説明を省略する。但し、第2ステップでの
位置合わせマークの計測には、第10図に示す後述のTTL
の計測機構を利用しても良い。この場合、グローバルア
ライメントにより露光される。
Mof = M-MC [Other Embodiments] A semiconductor manufacturing apparatus capable of automatically measuring an image of a displacement amount measurement mark using an alignment mechanism of the TTL method that does not pass through a reticle will be described with reference to FIG. Since the first step to the third step can be executed by the same idea as the above-mentioned embodiment, the description thereof will be omitted. However, for the measurement of the alignment mark in the second step, the TTL described below shown in FIG. 10 is used.
You may use the measurement mechanism of. In this case, exposure is performed by global alignment.

第4ステップでずれ量計測マークを計測するアライメン
ト用のスコープSCは、常に固定された位置にある。縮小
投影レンズLNにアライメントマークの照明光を照射する
ミラーMYは、レチクルRTに描かれている回路パターンを
ウエハWFに露光する際、露光光を遮らない位置に設定さ
れている。
The alignment scope SC that measures the displacement amount measurement mark in the fourth step is always in a fixed position. The mirror MY that irradiates the reduction projection lens LN with the illumination light of the alignment mark is set at a position that does not block the exposure light when the circuit pattern drawn on the reticle RT is exposed on the wafer WF.

アライメントスコープSCを用いて、ずれ量計測マークの
画像を取り込む方法を述べる。ずれ量計測マークの観察
は、アライメント機構が固定されているので、検査ウエ
ハを載せているXYステージXYSの位置制御だけで行う。
例えば、第10図に示される同一ショット内のずれ量計測
マークWMLとWMRを観察するには、ステージXYSをマーク
間隔だけ移動させ、スコープの下に来るようにモータの
動きを制御する。レーザー光源LSから発射されたマーク
照射用レーザー光は、光学素子BS,HMY,MYを通り、投影
レンズLNに照射され、ウエハWFに形成されたずれ量計測
マークWMRを照明する。照明されたマークの像は、投影
レンズLNおよびミラーMYを通つてアライメント光学系SC
に入り、CCDカメラCMYに結像する。CCDカメラCMYで取り
込まれたずれ量計測用マークの画像は制御装置で処理さ
れ、計測値が蓄積される。ステージの移動と画像取り込
みと、取り込まれた画像の処理は、ステップアンドリピ
ートで全ての計測マークについて行い、最後のマークを
計測したら、回収ハンドでウエハをステージから取り出
す。以後、ウエハは、上述実施例と同じように処理され
る。また、制御装置に蓄積されたずれ量の処理も同様に
行われ、ステッパ制御装置に工程オフセット、グローバ
ルアライメントにおける倍率、回転成分の校正値が自動
的に入力される。
The method of capturing the image of the displacement measurement mark using the alignment scope SC is described. Since the alignment mechanism is fixed, the displacement amount measurement mark is observed only by controlling the position of the XY stage XYS on which the inspection wafer is mounted.
For example, in order to observe the displacement amount measurement marks WML and WMR in the same shot shown in FIG. 10, the stage XYS is moved by the mark interval and the movement of the motor is controlled so as to be under the scope. The mark irradiating laser light emitted from the laser light source LS passes through the optical elements BS, HMY, MY, and is irradiated onto the projection lens LN to illuminate the deviation amount measurement mark WMR formed on the wafer WF. The image of the illuminated mark passes through the projection lens LN and the mirror MY, and the alignment optical system SC
Enters and forms an image on the CCD camera CMY. The image of the displacement measurement mark captured by the CCD camera CMY is processed by the control device, and the measurement value is accumulated. The movement of the stage, the capturing of the image, and the processing of the captured image are performed for all the measurement marks by step-and-repeat, and when the last mark is measured, the wafer is taken out of the stage by the collecting hand. After that, the wafer is processed in the same manner as the above-mentioned embodiment. Further, the processing of the deviation amount accumulated in the control device is similarly performed, and the process offset, the magnification in the global alignment, and the calibration value of the rotation component are automatically input to the stepper control device.

次に、縮小投影レンズを通らない、オフアクシス方式に
よるアライメント機構を用いた自動計測可能な、半導体
製造装置を第1図を用いて説明する。この方式も、第1
から第3ステップまでは上述実施例と同一思想で実行で
きるので説明を省略する。但し、第2ステップでの位置
合わせマークの計測には、オフアクシススコープによる
計測機構を利用しても良い。この場合、グローバルアラ
イメントにより露光される。
Next, a semiconductor manufacturing apparatus that does not pass through the reduction projection lens and is capable of automatic measurement using an off-axis type alignment mechanism will be described with reference to FIG. This method is also the first
Since the steps from the third step to the third step can be executed by the same idea as the above-mentioned embodiment, the description thereof will be omitted. However, a measurement mechanism using an off-axis scope may be used for measuring the alignment mark in the second step. In this case, exposure is performed by global alignment.

第4ステップでずれ量計測マークを計測するオフアクシ
スアライメント用のスコープOEは、常に固定された位置
にある。このアライメントスコープOEを用いて、ずれ量
計測マークの画像を取り込む方法を述べる。計測マーク
の観察は、アライメント機構(スコープOE)が固定され
ているので、検査ウエハを載せているXYステージXYSの
位置制御だけで行う。スコープOEはマーク観察用の光源
と顕微鏡およびCCDカメラで構成されている。光源から
発射された光で照明された検査ウエハ上のマークは、顕
微鏡で像が拡大されCCDカメラに結像する。この画像デ
ータをCCDカメラで取り込み、制御装置CUで処理してず
れ量を求める。全ての計測値は、制御装置CUに貯蓄され
る。これらステージの移動と画像取り込み、および取り
込まれた画像の処理は、ステップアンドリピートで全て
のショットの計測マークについて行い、最後のマークを
計測したら、回収ハンドHARでウエハをステージから取
り出す。以後、ウエハは、上述実施例と同じように処理
される。また、制御装置CUに蓄積されたずれ量の処理も
同様に行われ、ステッパに工程オフセット、グローバル
アライメントにおける倍率、および回転成分の校正値が
自動的に入力される。
The off-axis alignment scope OE for measuring the deviation amount measurement mark in the fourth step is always in a fixed position. A method of capturing an image of the displacement amount measurement mark using this alignment scope OE will be described. Since the alignment mechanism (scope OE) is fixed, the measurement marks are observed only by controlling the position of the XY stage XYS on which the inspection wafer is placed. The scope OE is composed of a light source for mark observation, a microscope and a CCD camera. An image of the mark on the inspection wafer illuminated by the light emitted from the light source is magnified by a microscope and is formed on a CCD camera. This image data is captured by a CCD camera and processed by the control unit CU to obtain the amount of deviation. All measured values are stored in the control unit CU. The movement of the stage, the capturing of the image, and the processing of the captured image are performed on the measurement marks of all the shots by step-and-repeat, and when the last mark is measured, the wafer is taken out of the stage by the collecting hand HAR. After that, the wafer is processed in the same manner as the above-mentioned embodiment. Further, the processing of the deviation amount accumulated in the control unit CU is similarly performed, and the step offset, the magnification in the global alignment, and the calibration value of the rotation component are automatically input to the stepper.

ここまでの説明では、第2ステップでレチクルと、ウエ
ハ間の位置合せを行つている。特に、第10図に示したTT
L方式のスコープ、またはオフアクシススコープを使用
したアライメント方式においては、グローバルアライメ
ントにより、ステージ移動量を補正するようにしてい
る。しかし、上述したと同様に、オフセットあるいは、
倍率、回転成分の校正値を取るという目的では、これら
は必ずしも必須ではない。計測したずれ量を記憶し、位
置合わせあるいはステージ移動量の補正を行わず露光を
行い、後に現像後の自動計測値と比較しても良い。ま
た、位置合わせを行つた場合、駆動量に誤差が存在する
事も有り得る。この場合も、ずれ量を記憶し、後に現像
後の自動計測値と比較すると、オフセット、倍率、回転
成分の校正値の補正誤差が小さくなる。更に、オフアク
シススコープのベースラインの計測も本自動計測により
可能である。前記のレチクルを通さないTTL方式による
アライメント機構を用いた場合と、オフアクシス方式に
よるアライメント機構を用いた場合とにおいては、レチ
クル上にマーク観察用の窓を設ける必要が無くなり、自
動計測の為に必要なレチクルパターン占有面積を縮小で
きる。
In the description so far, the alignment between the reticle and the wafer is performed in the second step. In particular, the TT shown in Fig. 10
In the alignment method using the L-type scope or the off-axis scope, the stage movement amount is corrected by global alignment. However, as described above, the offset or
These are not essential for the purpose of obtaining the calibration values of the magnification and the rotation component. It is also possible to store the measured deviation amount, perform exposure without performing position adjustment or correction of the stage movement amount, and compare it with the automatic measurement value after development later. In addition, when the alignment is performed, an error may exist in the driving amount. Also in this case, when the deviation amount is stored and later compared with the automatic measurement value after development, the correction error of the calibration values of the offset, the magnification, and the rotation component becomes small. Furthermore, the baseline of the off-axis scope can also be measured by this automatic measurement. In the case of using the TTL alignment mechanism that does not pass the reticle and the case of using the off-axis alignment mechanism, there is no need to provide a window for mark observation on the reticle, and automatic measurement is not required. The required area of the reticle pattern can be reduced.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、半導体製造装置に
おいて、ウエハ位置ずれの自動計測システムを露光装置
であるステッパと、コータ、デベロツパを含む周辺装置
とで構成するようにしたため、人によつて行われていた
従来のウエハ検査作業に比べると、測定精度が向上し、
かつ検査時間が短縮され、しかも検査条件や精度の安定
性が維持できる。すなわち、半導体製造の効率が向上す
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る。そのため、半導体製造の歩留ま
り向上に効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in the semiconductor manufacturing apparatus, the automatic measuring system of the wafer position deviation is constituted by the stepper which is the exposure apparatus and the peripheral device which includes the coater and the developer. , Compared to the conventional wafer inspection work performed by people, the measurement accuracy is improved,
Moreover, the inspection time can be shortened and the stability of the inspection conditions and accuracy can be maintained. That is, the efficiency of semiconductor manufacturing is improved. Further, since the accuracy of measurement of the process offset is improved, highly accurate alignment can be realized in semiconductor manufacturing using a stepper. Therefore, it is effective in improving the yield of semiconductor manufacturing.

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

第1図は、本発明を実施したステップアンドリピートタ
イプの半導体露光装置とコータ、デベロツパを含む半導
体製造装置の全体を示す斜視図、 第2図および第3図は、第1図の装置において自動計測
を行う手順を示すフローチヤート、 第4図は、第1図の装置においてずれ量計測マークを露
光する時のレチクルとウエハの位置関係を示す模式図、 第5図は、第1図の装置においてずれ量マークを計測す
る時のレチクルとウエハの位置関係を示す模式図、 第6図は、第1図の装置における計測マークの段差構造
と、マークの画像および信号波形を示す模式図、 第7図は、第1図の装置におけるアライメントマークの
画像を示す模式図、 第8図は、第1図の装置においてグローバルアライメン
トモードにおける自動計測を行う手順を示すフローチャ
ート、 第9図は、第1図の装置において計測値のキヤリブレー
シヨンを行う時の、レチクルとウエハの位置関係を示す
模式図、そして 第10図は、本発明の他の実施例に係る、レチクルを通さ
ないTTL方式のスコープにより自動計測を行うステッパ
の全体図を示す斜視図である。 XYS:XYステージ、HAS:ウエハ供給ハンド、WF:ウエハ、H
AR: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、RT:レチクル、WST:ウエハセツトテー
ブル、IL: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、RP:レチクル側ずれ量パターン、CS:
コンソール、WP:ウエハ側ずれ量パターン、LS:レーザー
光源、WIL:ずれ量マーク観察窓(左)、CM:CCDカメラ、
WIR:ずれ量マーク観察部(右)、CO:コータ(レジスト
塗布装置)、WPA:ずれ量マーク、DE:デベロツパ(現像
装置)、WPS:キヤリブレーシヨンマーク、CMY:CCDカメ
ラ。
FIG. 1 is a perspective view showing the whole of a semiconductor manufacturing apparatus including a step-and-repeat type semiconductor exposure apparatus, a coater and a developer according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are automatic views in the apparatus of FIG. FIG. 4 is a flow chart showing the procedure of measurement, and FIG. 4 is a schematic diagram showing the positional relationship between the reticle and the wafer when the deviation amount measurement mark is exposed in the apparatus of FIG. 1, and FIG. 5 is the apparatus of FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing the positional relationship between the reticle and the wafer when measuring the deviation amount mark in FIG. 6, FIG. 6 is a schematic diagram showing the step structure of the measurement mark in the apparatus of FIG. 1, the mark image and the signal waveform, FIG. 7 is a schematic diagram showing an image of an alignment mark in the apparatus of FIG. 1, and FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for performing automatic measurement in the global alignment mode in the apparatus of FIG. Fig. 9 is a schematic diagram showing the positional relationship between the reticle and the wafer when carrying out calibration of measured values in the apparatus of Fig. 1, and Fig. 10 is a diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing an overall view of a stepper that performs automatic measurement by a TTL type scope that does not pass a reticle. XYS: XY stage, HAS: Wafer supply hand, WF: Wafer, H
AR: Wafer collection hand, LN: Reduction projection lens, OE: Off-axis scope, RT: Reticle, WST: Wafer set table, IL: Exposure light source, WEN: Wafer receiving table, CU: Control unit, RP: Reticle side shift amount Pattern, CS:
Console, WP: Wafer side deviation amount pattern, LS: Laser light source, WIL: Deviation amount mark observation window (left), CM: CCD camera,
WIR: Deviation amount mark observation section (right), CO: Coater (resist coating device), WPA: Deviation amount mark, DE: Developer (developing device), WPS: Calibration mark, CMY: CCD camera.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レジスト塗布装置で検査用ウエハにレジス
トを塗布するステップと、レジストが塗布された前記検
査用ウエハを露光装置に自動搬送するステップと、前記
検査用ウエハを前記露光装置内でアライメントした後、
前記検査用ウエハ上のレジストを前記露光装置に設定さ
れているレチクルを介して露光することにより前記検査
用ウエハ上のレジストに前記レチクルに形成されている
レチクル側マークを転写するステップと、前記露光装置
で前記検査用ウエハ上のレジストを露光した後、前記検
査用ウエハをレジスト現像装置に自動搬送するステップ
と、露光された前記検査用ウエハ上のレジストを前記レ
ジスト現像装置で現像するステップと、前記レジスト現
像装置でレジストが現像された前記検査用ウエハを前記
レジスト塗布装置で再度レジスト塗布することなく前記
露光装置に再度自動搬送するステップと、前記検査用ウ
エハ上の現像済みレジスト内に形成された前記レチクル
側マークを前記露光装置のアライメントマーク検出用の
撮像手段で撮像するステップと、前記撮像手段で撮像さ
れた前記現像済みレジスト内の前記レチクル側マークの
画像信号に基づいて前記露光装置のアライメントオフセ
ットを制御装置が算出するステップと、前記レジスト塗
布装置でレジストが塗布された次のウエハを前記露光装
置で露光する際、前記制御装置が算出した前記アライメ
ントオフセットを利用して前記露光装置のウエハアライ
メント動作を制御するステップを有することを特徴とす
る半導体製造方法。
1. A step of applying a resist to a test wafer by a resist coating apparatus, a step of automatically carrying the resist-coated test wafer to an exposure apparatus, and an alignment of the test wafer in the exposure apparatus. After doing
Exposing the resist on the inspection wafer through a reticle set in the exposure device to transfer the reticle-side mark formed on the reticle to the resist on the inspection wafer; and Exposing the resist on the inspection wafer by an apparatus, then automatically transporting the inspection wafer to a resist developing apparatus, and developing the exposed resist on the inspection wafer by the resist developing apparatus, A step of automatically transporting the inspection wafer whose resist has been developed by the resist developing device to the exposure device again without applying the resist again by the resist coating device; and a step of forming in the developed resist on the inspection wafer. The reticle side mark is picked up by the image pickup means for detecting the alignment mark of the exposure apparatus. A step of causing the control device to calculate an alignment offset of the exposure device based on an image signal of the reticle side mark in the developed resist imaged by the imaging means, and applying a resist by the resist application device. A method of manufacturing a semiconductor, comprising the step of controlling a wafer alignment operation of the exposure apparatus by using the alignment offset calculated by the control apparatus when the next wafer is exposed by the exposure apparatus.
【請求項2】前記制御装置は前記画像信号に基づいて前
記露光装置のアライメント精度を算出する請求項1に記
載の半導体製造方法。
2. The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the control device calculates the alignment accuracy of the exposure device based on the image signal.
【請求項3】前記撮像手段は検査用ウエハに予め形成さ
れていたウエハ側マークと現像済みレジスト内の前記レ
チクル側マークを同時に撮像する請求項1に記載の半導
体製造方法。
3. The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the image pickup means simultaneously picks up a wafer side mark previously formed on the inspection wafer and the reticle side mark in the developed resist.
【請求項4】前記露光装置によって前記レチクル側マー
クは前記検査用ウエハ上のレジストに複数転写され、前
記撮像手段は前記検査用ウエハ上の現像済みレジスト内
に形成された複数の前記レチクル側マークを撮像し、前
記制御装置は複数の前記画像信号を利用して前記アライ
メントオフセットを算出する請求項1に記載の半導体製
造方法。
4. The exposure apparatus transfers a plurality of the reticle-side marks to a resist on the inspection wafer, and the imaging unit forms a plurality of the reticle-side marks formed in a developed resist on the inspection wafer. The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the control device calculates the alignment offset using a plurality of the image signals.
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