JPH0666244B2 - 半導体製造方法 - Google Patents

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。

［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。

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。

［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。

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。

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。

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。

［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。

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。

［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。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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）。

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。

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。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。