JP2005268462A - ミニエンバイロメントシステムおよび半導体露光システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＦＯＵＰポートに重ね合わせ測定装置が接続されたミニエンバイロメントシステムを提供する。
【解決手段】 ミニエンバイロメントシステムにおいて、撮像素子３０００上に結像された、ウェハ１００００上に作成された重ね合わせ測定用マークを含む画像を取り込み、取り込んだ画像の内、重ね合わせ測定用マークの画像を用いて、ウェハ１００００上の重ね合わせずれを算出する画像処理系５０００と、照明光学系、検出光学系、撮像手段、ウェハチャック、Ｘステージ２５００およびＹステージ１５００からなる測定ユニット３５０００への、外部からの振動の影響を低減する除振ユニット４０００とを有する重ね合わせ測定装置１００をＦＯＵＰポートに接続し、ＦＯＵＰポートを介して重ね合わせ測定装置１００へのウェハ１００００のロードおよびアンロードを行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製造のリソグラフィ工程において用いられる重ね合わせ測定装置を備えたミニエンバイロメントシステムおよびミニエンバイロメントシステムを備えた半導体露光システムに関し、特に、重ね合わせ測定装置の接続技術に関するものである。

半導体製造装置においては、半導体露光工程におけるＴＡＴ（Ｔｕｒｎ Ａｒｏｕｎｄ Ｔｉｍｅ）の短縮が重要である。また、少量多品種生産を実施しているため、先行ウェハの削減がＴＡＴ短縮に効果的である。

従来、ＴＡＴの短縮技術として、重ね合わせ測定装置をコータデベロッパに搭載することにより、枚葉処理にて重ね合わせ測定を実施し、重ね合わせ不良が検出された場合には、コータデベロッパ内でレジストの除去およびウェハの洗浄を実施し、再びレジスト塗布工程に戻すと同時に、露光機への重ね合わせ量のフィードバックを行うことによって、半導体露光工程におけるＴＡＴを短縮するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１９８２８９号公報

しかしながら、もともと重ね合わせ測定装置は、異物検査装置等と同様にスタンドアロン機として用いられるのが通常であり、フットプリントも大きい。

このため、重ね合わせ測定装置を搭載することを前提として設計されたコータデベロッパであり、かつコータデベロッパに搭載することを前提として設計された重ね合わせ測定装置でなければ、内部に重ね合わせ測定装置を搭載するスペースは無い。

また、レジスト塗布にスピンコート方式等を用いると、コーティング時に発生する機械的振動がコータデベロッパ内に波及し、振動の影響によって重ね合わせ測定の精度が低下するという問題があった。

これらの課題により、重ね合わせ測定装置およびコータデベロッパを、共に設計製造するメーカでなければ、重ね合わせ測定装置を搭載したコータデベロッパを開発するのは難しいという問題があった。

本発明の目的は、ＦＯＵＰポートに重ね合わせ測定装置が接続されたミニエンバイロメントシステムを提供し、また、ＦＯＵＰポートに重ね合わせ測定装置が接続されたミニエンバイロメントシステムが接続された半導体露光システムを提供することである。

本発明によるミニエンバイロメントシステムは、光源と、光源から出た光線を導いてウェハ上を照明する照明光学系と、ウェハを載置するためのウェハチャックと、ウェハチャックを直線移動するための第１のステージと、ウェハからの反射光および散乱光を取り込み撮像手段上に結像する検出光学系と、照明光学系、検出光学系および撮像手段をウェハチャックの直線移動方向と異なる方向に直線移動するための第２のステージと、撮像手段上に結像された、ウェハ上に作成され第１の薄膜パターンと第２の薄膜パターンにより作られた重ね合わせ測定用マークを含む画像を取り込み、取り込んだ画像の内、重ね合わせ測定用マークの画像を用いて、ウェハ上の第１の薄膜パターンと第２の薄膜パターンとの間の重ね合わせずれを算出する画像処理系と、照明光学系、検出光学系、撮像手段、ウェハチャック、第１のステージおよび第２のステージからなる測定ユニットへの、外部からの振動の影響を低減する除振ユニットとを有する重ね合わせ測定装置をＦＯＵＰポートに接続し、ＦＯＵＰポートを介して重ね合わせ測定装置へのウェハのロードおよびアンロードを行うものである。

また、本発明による半導体露光システムは、本発明によるミニエンバイロメントシステムがウェハのウェハロード環境として接続されたコータデベロッパと、コータデベロッパに接続された露光装置とを備え、露光装置およびコータデベロッパにより、ウェハに対する露光・現像工程の一貫処理を枚葉式動作で行うものである。

本発明によれば、ミニエンバイロメントシステムのＦＯＵＰポートに重ね合わせ測定装置を接続したので、このミニエンバイロメントシステムを、コータデベロッパのウェハロード環境として利用することにより、重ね合わせ測定装置を接続する際の新たなコータデベロッパの開発コストを削減することができる。

また、重ね合わせ測定装置が搭載されていないコータデベロッパを、新たなコータデベロッパに置き換えること無く、半導体露光システムを構成することができ、インライン露光工程ＱＣシステムも容易に提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１〜図５により本発明の実施の形態１のミニエンバイロメントシステムに接続される重ね合わせ測定装置の構成を説明する。図１は本発明の実施の形態１のミニエンバイロメントシステムに接続される重ね合わせ測定装置の構成を示す構成図、図２は重ね合わせ測定装置における照明光学系の一例を示す図、図３は重ね合わせ測定装置における重ね合わせ測定に用いられるマークを説明するための説明図、図４は重ね合わせ測定装置における検出光学系の一例を示す図、図５は重ね合わせ測定装置におけるフォーカス測定系の一例を示す図である。

図１において、重ね合わせ測定装置１００は、測定ユニット３５０００、除振ユニット４０００、画像処理系５０００、制御ユニット７０００、画像処理系５０００および制御ユニット７０００を収めたユニットボックス７５００、ＳＥＭＩ規格Ｅ６３で規定されるＢＯＬＴＳ−Ｍインタフェース７６００およびＳＥＭＩ規格Ｅ１１３で規定されるＳＷＩＦインタフェース７７００から構成され、この重ね合わせ測定装置１００の設置面積は、ＳＥＭＩ規格Ｅ１５．１で規定される３００ｍｍ装置ロードポートの設置面積以下となるように構成されている。

除振ユニット４０００は、測定ユニット３５０００全体の下に位置する。除振ユニット４０００は振動に対して柔軟な構造をしており、除振ユニット４０００単体の固有振動周波数は５Ｈｚ以下に抑えられている。一方で測定ユニット３５０００単体は剛性が高い構造をしており、測定ユニット３５０００単体の固有振動周波数は、除振ユニット４０００単体の固有振動周波数に対する比が３０以上（例えば、１５０Ｈｚ以上）になっている。このような構造により、重ね合わせ測定装置１００全体としては外部の振動の影響を受けていても、測定ユニット内部における局所振動は発生していないため、高い測定精度を保ったまま重ね合わせ測定が可能となっている。

重ね合わせ測定装置１００には、着脱可能なダンパ４０１５が接続されており、ウェハロード時には接続されているミニエンバイロメントシステムとの相対振動が発生しないようにダンパ４０１５をロックする。重ね合わせ測定を実施する際には、ダンパ４０１５を外すことにより、ミニエンバイロメントシステムおよびミニエンバイロメントシステムに接続された装置の振動が測定ユニット３５０００に直接伝わらず、除振ユニット４０００によって効率的に除振される。

ＳＥＭＩ規格Ｅ６３で規定されるＢＯＬＴＳ−Ｍインタフェース７６００は、重ね合わせ測定装置１００のウェハロード側に設けられている。このインタフェースを用いることによって、ミニエンバイロメントシステムのＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）ポートに容易に接続することができる。

また、該ＢＯＬＴＳ−Ｍインタフェース７６００側には、ＳＥＭＩ規格Ｅ１１３で規定されるＳＷＩＦインタフェース７７００が設けられている。このインタフェースを介して、ミニエンバイロメントシステム内のロボットから、重ね合わせ測定装置１００へのウェハのロード／アンロードを行う。

測定ユニット３５０００は、ウェハ保持部１０００とそれをＹ方向に移動させるＹステージ１５００、マーク画像撮像光学系２０００およびマーク画像を撮影する撮像手段である撮像素子３０００を収めた光学ボックス２９００、光学ボックス２９００をＸ方向に移動させるＸステージ２５００、Ｘステージ２５００を保持するアーム２８００、装置全体を保持するベース４５００からなる。

ウェハ保持部１０００は、ウェハ１００００を保持するためのウェハチャックである。

マーク画像撮像光学系２０００は、照明光学系２０５０、検出光学系２２００、光学系保持部２３００からなる。

図２において、照明光学系２０５０は、ウェハを照明する光源２１１０、光源から出射された光を光学系に導く光ファイバ２１２０、光ファイバから出る光を照明絞り２１３０に導くためのファイバ固定機構２２２５、照明絞り２１３０、照明絞りの像を対物レンズ２１００内の瞳位置２１０１に結像するためのレンズ２１４０、明視野照明するためのハーフミラー２１６０からなる。

光源２１１０から出射された光は、光ファイバ２１２０、照明絞り２１３０を通り、レンズ２１４０、対物レンズを通ってウェハ１００００上の合わせずれ測定用マーク１を照明する。

図３において、ウェハに作りこまれた合わせずれ測定用マーク１は、基準マーク１０１と測定マーク１０２からなる。該マーク１は、照明光学系２０５０により照明される。

図４において、検出光学系２２００は、対物レンズ２１００、フォーカス調整機構２２２０、結像レンズ２２３０、リレーレンズ２２３１，２２３３、撮像素子３０００からなる。

合わせずれ測定用マーク１上、およびその近傍にて反射、回折、散乱した光は、対物レンズ２１００、結像レンズ２２３０により一度一次像面２２３４に結像された後、リレーレンズ２２３１およびリレーレンズ２２３３を介して撮像素子３０００表面上で結像される。

マーク１の像は検出光学系２２００によりマーク画像の撮像素子３０００の表面上に結像され、得られたマークの像を撮像素子３０００にて光電変換して、図３に示すような光強度分布情報３０２０を得る。

画像処理系５０００は、画像入力機構５１００、画像処理機構５２００、合わせずれ算出結果出力機構５３００からなる。画像入力機構５１００では、撮像素子３０００にて得られた光強度分布情報３０２０を画像入力機構５１００にてアナログ／デジタル変換して得られた画像５０１０を画像処理機構５２００に送る。画像処理機構５２００では、所望の方法により、合わせずれ測定用マーク１の基準マーク１０１の中心位置と測定マーク１０２の中心位置を求め、そのずれから重ね合わせずれ量２を算出し、該重ね合わせずれ量２を合わせずれ算出結果出力機構５３００に送る。出力機構５３００では、重ね合わせずれ量２をＣＲＴなどの画面に表示する。

図５において、フォーカス測定系６０００は、対物レンズ２１００に取り付けられていて、焦点位置に対応したフォーカス状態情報６００１を出力して、制御ユニット７０００を通じてフォーカス調整機構２２２０を動作させ、距離６１００を一定に保つ。

次に、図１〜図６により重ね合わせ測定装置１００を用いてウェハ１００００に作りこまれた合わせずれ測定用マーク１の重ね合わせずれ量２を測定する動作について説明する。図６は重ね合わせ測定装置において、合わせずれ測定用マークの撮像結果である光分布情報に非対称性が発生した場合の処理を説明するための説明図である。

まず、ウェハ１００００のノッチまたはオリエンテーションフラットが所定の方位角方向になるように載置した後、上記の通り、合わせずれ測定用マーク１を撮像して合わせずれ値を算出する。

ウェハチャック１０００に載置され真空吸着などの手段で吸着されたウェハ１００００上に作成された合わせずれ測定用マーク１が、マーク画像撮像光学系２０００の視野２２０００に入るように、Ｘステージ２５００およびＹステージ１５００を移動させる。この際、合わせずれ測定用マーク１を、視野２２０００のほぼ中心に移動するのが望ましい。

フォーカス測定系６０００から得られたフォーカス状態情報６００１に従って、フォーカス調整機構２２２０を動作させて対物レンズ２１００を移動させることにより、ウェハ１００００上の合わせずれ測定用マーク１が、検出光学系２２００を介して、マーク画像の撮像素子３０００の表面が共役位置となるように調整する。

合わせずれ測定用マーク１上、およびその近傍にて反射、回折、散乱した光は、対物レンズ２１００、検出光学系２２００により、撮像素子３０００表面上で結像される。撮像素子３０００にて光電変換された光強度分布信号は、画像処理系５０００において、アナログ−デジタル変換された後、得られた測定用マーク１のデジタル画像５０１０より、合わせずれ値２を算出し、該重ね合わせずれ値２を合わせずれ算出結果出力機構５３００に送る。

ここで出力機構５３００は、重ね合わせずれ値２をＣＲＴなどの画面に表示してもよいが、本重ね合わせ測定装置１００が接続された上位システムへ重ね合わせずれ値２を出力しても良いし、所望の管理値域から重ね合わせずれ値２が外れている場合にはアラームを出力してもよい。

図６に示すように、ウェハ画像の検出光学系２２００の歪などにより、合わせずれ測定用マーク１の撮像結果である光強度分布情報３０２０に非対称性が発生した場合には、正確な重ね合わせずれ量ｄ_R１０に該非対称性によって発生するＴＩＳ（Ｔｏｏｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｈｉｆｔ）が加算された結果が合わせずれ値２として得られる。そこで実際には、正確な重ね合わせずれ量１０を求めるために、ＴＩＳ測定を実施して重ね合わせずれ量２１を求めた後ＴＩＳを算出し、ＴＩＳ補正を行うのが一般的である。

本実施の形態での重ね合わせ測定装置１００を用いたＴＩＳ測定方法は、次のようである。まず、上記のように重ね合わせずれ量２を測定した後、例えばプリアライメントテーブルのようなプリアライメント機構にてウェハ１００００を回転させ、ウェハ１００００のノッチまたはオリエンテーションフラットが所定の方位角とほぼ１８０度回転した方向になるように載置した後、通常の合わせずれ測定時と同様に合わせずれ測定用マーク１を撮像して、０度側の測定と同様に重ね合わせずれ値２１を測定する。

そして、その重ね合わせずれ量ｄ₁₈₀２１と、重ね合わせずれ量ｄ₀２から、以下の式１に示される演算によってＴＩＳを算出する。

ＴＩＳ＝（ｄ₁₈₀＋ｄ₀）／２ …（式１）
ＴＩＳ補正は、合わせずれ値ｄ₀２とＴＩＳと、以下の式２から、正確な重ね合わせずれ量ｄ_R１０を求めるものである。

ｄ_R＝ｄ₀−ＴＩＳ …（式２）
本実施の形態では、ミニエンバイロメントシステムのＦＯＵＰポートに接続可能な重ね合わせ測定装置１００としているので、重ね合わせ測定装置が接続されたミニエンバイロメントシステムをコータデベロッパのウェハロード環境として利用することにより、コータデベロッパの開発コストを削減することが可能である。

（実施の形態２）
この実施の形態は、実施の形態１の検出光学系２２００を変形したものである。図７により本発明の実施の形態２の検出光学系の構成について説明する。図７は、本発明の実施の形態２の検出光学系の一例を示す図である。

図７において、照明光学系２０５０により照明された、合わせずれ測定用マーク１上、およびその近傍にて反射、回折、散乱した光は、対物レンズ２１００、結像レンズ２２３０により撮像素子３０００表面上で結像される。マーク１の像は検出光学系２２００によりマーク画像の撮像素子３０００の表面上に結像される。得られたマークの像を撮像素子３０００にて光電変換して、図３に示すような光強度分布情報３０２０を得る。

本実施の形態では、検出光学系２２００を構成する光学部品を少なくしリレーレンズを減らすことによって、光学的経路を確保する必要がなくなり、非常に小さく装置を作ることができる。このため、より剛性の高い、耐振性の強い重ね合わせ装置が実現できる。

（実施の形態３）
本実施の形態は、実施の形態１，２の重ね合わせ測定装置１００をミニエンバイロメントシステムに接続したものである。

図８によりＦＯＵＰポートの１つに重ね合わせ測定装置１００が接続されたミニエンバイロメントシステムについて説明する。図８は本発明の実施の形態３のミニエンバイロメントシステムの構成を示す構成図である。

図８において、ミニエンバイロメントシステム１５０００は、ロボット１５００１、プリアライメントテーブル１５０１０、ウェハエッジを挟み込んで搬送するタイプのウェハハンド１５００２、ＦＯＵＰポート１５１００，１５１０１，１５１０２、ＦＯＵＰポート１５１００に設置されたＦＯＵＰカセット１５２００、ＦＯＵＰポート１５１０１に設置されたＦＯＵＰカセット１５２０１、ＦＯＵＰポート１５１０２に設置された重ね合わせ測定装置１００から構成されている。

次に、本実施の形態の動作について説明する。

まず、ＦＯＵＰポート１５１００に設置されたＦＯＵＰカセット１５２００よりウェハ１００００を取出し、必要に応じてプリアライメントテーブル１５０１０を用いて所望の向きにウェハを回転させた後、所望の処理を実施するためのウェハ処理装置にウェハ１００００をロードする。上記所望の処理が終了した後、ウェハ処理装置からウェハ１００００をアンロードする。次にプリアライメントテーブル１５０１０を用いて所望の向きにウェハ１００００を回転させた後、重ね合わせ測定装置１００にウェハ１００００をロードする。

ミニエンバイロメントシステム１５０００との相対振動が発生しないようにダンパ４０１５をロックした後、Ｙ軸ステージ１５００によりウェハチャック１０００をＹ軸＋方向に移動すると同時にＸ軸ステージ２５００によりマーク画像撮像光学系２０００をＸ軸＋方向に移動することにより、ウェハチャック１０００にウェハ１００００がロードされる際にもマーク画像撮像光学系２０００が接触しない位置関係になるようにする。

次に、ウェハ１００００をウェハハンド１５００２で挟み、ウェハチャック１０００上までウェハ１００００を搬送し、ウェハ１００００をウェハチャック１０００にて吸着させた後、ウェハ１００００からウェハハンド１５００２を離す。次に、上記重ね合わせ測定装置１００における重ね合わせ測定の動作に基づき、ウェハ１００００の重ね合わせを測定する。

次にウェハ１００００を重ね合わせ測定装置１００からアンロードする。ウェハロード時と同様に、光学系およびウェハチャックを移動して、ウェハ１００００とマーク画像撮像光学系２０００が接触しない位置関係になるようにする。

ウェハ１００００をウェハハンド１５００２で挟んだ後、ウェハチャック１０００によるウェハ１００００の吸着を解除し、ウェハを重ね合わせ測定装置１００から取出した後、ウェハ１００００をＦＯＵＰカセット１５２００に戻す。

ここで、ウェハを重ね合わせ測定装置１００から取出した後、プリアライメントテーブル１５０１０にウェハを載置してウェハを所望の方向に回転させた後、再びウェハ１００００を重ね合わせ測定装置１００にロードして重ね合わせ測定を実施することにより、ＴＩＳ測定を実施しても良い。

本実施の形態では、重ね合わせ測定装置１００へのウェハロード／アンロードの際、ミニエンバイロメントシステム１５０００のロボット１５００１と重ね合わせ測定装置はＳＷＩＦインタフェースを介してウェハ１００００のやりとりを行う。このため、ミニエンバイロメントシステム１５０００のロボット１５００１から見た重ね合わせ測定装置１００へのウェハロード／アンロードは、ＦＯＵＰポート１５１０２に接続されたＳＷＩＦインタフェース規格に適合する１枚用ウェハ容器にウェハを収めることと同じとなる。

通常ミニエンバイロメントシステムがＦＯＵＰカセットにウェハを出し入れする際には、ＦＯＵＰカセットの有無およびカセット中のウェハの有無のチェックが実施されるが、その代わりに、重ね合わせ測定装置１００中のウェハの有無およびダンパ４０１５がロックされていることの論理積をチェック結果とすることで、もともとミニエンバイロメントシステム１５０００が制御機能として持っているウェハのロード／アンロードの機能を用いて重ね合わせ測定装置１００へのウェハロード／アンロードを実行することが可能となる。 すなわち、新たにミニエンバイロメントシステム１５０００にウェハロード／アンロード機能を付加する必要がない。

（実施の形態４）
本実施の形態は、実施の形態３の重ね合わせ測定装置１００付きミニエンバイロメントシステムを露光機８００００およびコータデベロッパ８５０００からなる露光システムに接続したものである。

図９により重ね合わせ測定装置１００付ミニエンバイロメントシステム１５０００を、露光機８００００およびコータデベロッパ８５０００からなる露光システムに接続する場合の構成について説明する。図９は本発明の実施の形態４の重ね合わせ測定装置付ミニエンバイロメントシステムを露光機およびコータデベロッパからなる露光システムに接続する構成を示す構成図である。

図９において、コータデベロッパ８５０００は、レジスト塗布処理ユニット８５１０１，８５１０２、ウェハ加熱ユニット８５３０１〜８５３０４、ウェハ冷却ユニット８５４０１〜８５４０４、現像処理ユニット８５２０１，８５２０２、ウェハ搬送ユニット８５６００で構成される。露光機８００００はウェハバッファ８０１０１，８０１０２、露光ユニット８００５０、プリアライメントステージ８０１００、ウェハ搬送ユニット８０２０１で構成される。

次に本実施の形態の動作について説明する。

まず、ミニエンバイロメントシステム１５０００内のロボット１５００１にて、ＦＯＵＰポートに設置されたＦＯＵＰカセット１５２００よりウェハ１００００を取出し、コータデベロッパ８５０００内のウェハ受渡台８５０３１に載置する。ウェハ搬送ユニット８５６００は、ウェハ１００００をウェハ加熱ユニット８５３０１〜８５３０４へロードして、同ユニット内でウェハを加熱する。

以下コータデベロッパ８５０００内のウェハの搬送は、全てウェハ搬送ユニット８５６００にて実行される。ウェハ１００００をウェハ冷却ユニット８５４０１〜８５４０４のいずれかに移送してウェハを冷却した後、レジスト塗布処理ユニット８５１０１，８５１０２のいずれかにてレジストを塗布する。続いてウェハ１００００をウェハ加熱ユニット８５３０１〜８５３０４のいずれかにロードして、同ユニット内でウェハを加熱し、ウェハ冷却ユニット８５４０１〜８５４０４のいずれかに移送してウェハ１００００を冷却した後、ウェハ１００００を露光機のウェハバッファ８０１０１へ移送する。

露光機８００００内ではロボット８０２０１がウェハを搬送する。ウェハバッファ８０１０１にあるウェハ１００００は、プリアライメントステージ８０１００にロードされ、所望の角度に回転角度合わせがなされる。続いて露光ユニット８００５０内のステージ上に搬送され、露光が行われた後、ウェハバッファ８０１０２に移送される。

続いて、ウェハ１００００はコータデベロッパ内にて処理される。まずウェハ１００００を露光機８００００のウェハバッファ８０１０１からウェハ加熱ユニット８５３０１〜８５３０４へロードして、同ユニット内でウェハを加熱する。ウェハ１００００をウェハ冷却ユニット８５４０１〜８５４０４のいずれかに移送してウェハを冷却した後、現像処理ユニット８５２０１，８５２０２のいずれかにてウェハを現像処理する。更にウェハ１００００をウェハ加熱ユニット８５３０１〜８５３０４のいずれかにロードして、同ユニット内でウェハを加熱し、ウェハ冷却ユニット８５４０１〜８５４０４のいずれかに移送してウェハ１００００を冷却した後、ウェハ受渡台８５０３１に載置する。

ミニエンバイロメントシステム１５０００内のロボット１５００１にて、ウェハ受渡台８５０３１にあるウェハ１００００をプリアライメントテーブル１５０１０にロードして所望の向きにウェハ１００００を回転させた後、重ね合わせ測定装置１００にウェハ１００００をロードし、重ね合わせ測定を実施する。続いてウェハ１００００を重ね合わせ測定装置１００からアンロードし、ＦＯＵＰカセット１５２００に戻す。

ここで、ウェハを重ね合わせ測定装置１００から取出した後、プリアライメントテーブル１５０１０にウェハを載置してウェハを所望の方向に回転させた後、再びウェハ１００００を重ね合わせ測定装置１００にロードして重ね合わせ測定を実施することにより、ＴＩＳ測定を実施しても良い。

（実施の形態５）
本実施の形態は、実施の形態４の露光システムにより露光工程のインラインＱＣシステムを構成したものである。

図１０および図１１により、重ね合わせ測定装置１００付ミニエンバイロメントシステム１５０００を、露光機８００００に接続されたコータデベロッパ８５０００に接続した場合の、露光工程のインラインＱＣシステムの構成について説明する。図１０は本発明の実施の形態５の露光工程のインラインＱＣシステムの構成を示す構成図、図１１は重ね合わせずれ量の頻度分布の一例を示した図である。なお、図１０において、コータデベロッパ８５０００および露光機８００００内については、処理のみが記されている。

図１０において、露光工程のインラインＱＣシステムはミニエンバイロメントシステム１５０００、露光機８００００、コータデベロッパ８５０００、レジスト除去装置８１０００、ウェハ洗浄装置８２０００から構成されている。

次に、本実施の形態の動作について説明する。

まず、図１０の（ａ）に示すように、コータデベロッパ８５０００および露光機８００００からなる露光システムによってレジスト塗布し露光して現像されたウェハ１００００を、重ね合わせ測定装置１００にて重ね合わせずれ量２を測定する。

重ね合わせずれ量２は接続された図示しない上位システムに上げられる。上位システムでは、重ね合わせずれ量２と、図１１に示すような重ね合わせ量管理範囲３１およびその中心３２との比較を行い、図１０の（ｂ）に示すように、管理中心３２と重ね合わせずれ量２の差を露光機８００００にフィードバック４１すると共に、重ね合わせずれ量２が重ね合わせ量管理範囲３１から外れている場合には、ウェハ１００００を重ね合わせ不良ウェハ８１００と判定し、現在測定されたウェハ１００００をＦＯＵＰカセット１５２００に戻すと共に、ＦＯＵＰカセット１５２００がそのまま次の工程へ移送せずにウェハ再生工程８１５００に廻すためのラベルを付ける。

この時、重ね合わせ不良ウェハ８１００のみを再生できるようなラベルの付け方をしても良い。またラベルは、実際にＦＯＵＰカセット１５２００やウェハ１００００に取り付けても良いし、ソフトウェア上で処理しても良い。

ウェハ再生工程８１５００は、レジスト除去装置８１０００にてウェハ上のレジストを除去した後、再びウェハを露光工程に投入できるよう、ウェハ洗浄装置８２０００でウェハを洗浄・乾燥させるものである。

ＦＯＵＰカセット１５２００にラベルがついている場合には、重ね合わせ不良ウェハ８１００をウェハ再生工程８１５００に投入して再生した後、再びＦＯＵＰポート１５１００にＦＯＵＰカセット１５２００を載置して再生したウェハ８２００を再び露光工程に投入する。

ＦＯＵＰカセット１５２００にラベルがついていない場合には、ＦＯＵＰカセット１５２００内に在るウェハは全て重ね合わせが良好であると判断して、ＦＯＵＰカセット１５２００ごと、エッチング工程等の次の工程へと移送する。

本実施の形態では、実施の形態４の重ね合わせ測定装置１００付ミニエンバイロメントシステム１５０００を、露光機８００００に接続されたコータデベロッパ８５０００に接続して露光工程のインラインＱＣシステムを構成しているので、重ね合わせ測定装置が搭載されていないコータデベロッパを、新たなコータデベロッパに置き換えること無く、露光工程のインラインＱＣシステムを提供することが可能である。

（実施の形態６）
本実施の形態は、実施の形態５の露光工程のインラインＱＣシステムを変形したものである。図１２により、重ね合わせ測定装置１００付ミニエンバイロメントシステム１５０００を、露光機８００００に接続されたコータデベロッパ８５０００に接続した場合の、露光工程のインラインＱＣシステムの構成について説明する。図１２は本発明の実施の形態６の露光工程のインラインＱＣシステムの構成を示す構成図である。

図１２において、露光工程のインラインＱＣシステムはミニエンバイロメントシステム１５０００、露光機８００００、コータデベロッパ８５０００、レジスト除去装置８１０００、ウェハ洗浄装置８２０００から構成され、コータデベロッパ８５０００内にレジスト除去室８５６５０およびウェハ洗浄室８５７００が設けられている。

次に、本実施の形態の動作について説明する。

まず、図１２の（ａ）に示すように、コータデベロッパ８５０００内にレジスト除去室８５６５０およびウェハ洗浄室８５７００が設けられている場合には、露光および現像処理済のウェハ１００００を、重ね合わせ測定装置１００にて重ね合わせずれ量２を測定する。重ね合わせずれ量２が重ね合わせ量管理範囲３１から外れている場合には、図１２の（ｂ）に示すように、ウェハ１００００を重ね合わせ不良ウェハ８１００と判定し、レジスト除去室８５６５０にてレジストを除去した後、ウェハ洗浄室８５７００にてウェハを洗浄した後、図１２の（ｃ）に示すように、再び露光工程に投入する。

この場合、別置されたレジスト除去装置８１０００およびウェハ洗浄装置８２０００へＦＯＵＰカセットにて搬送することなくウェハの再生および再露光が可能であるため、カセットによるウェハ搬送というＴＡＴ低下要因を取り除くことが可能である。

本発明の実施の形態１のミニエンバイロメントシステムに接続される重ね合わせ測定装置の構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態１の重ね合わせ測定装置における照明光学系の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１の重ね合わせ測定装置における重ね合わせ測定に用いられるマークを説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１の重ね合わせ測定装置における検出光学系の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１の重ね合わせ測定装置におけるフォーカス測定系の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１の重ね合わせ測定装置において、合わせずれ測定マークの撮像結果である光分布情報に非対称性が発生した場合の処理を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態２の検出光学系の一例を示す図である。 本発明の実施の形態３のミニエンバイロメントシステムの構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態４の重ね合わせ測定装置付ミニエンバイロメントシステムを露光機およびコータデベロッパからなる露光システムに接続する構成を示す構成図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態５の露光工程のインラインＱＣシステムの構成を示す構成図である。 本発明の実施の形態５の重ね合わせずれ量の頻度分布の一例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態６の露光工程のインラインＱＣシステムの構成を示す構成図である。

符号の説明

１…合わせずれ測定用マーク、２…重ね合わせずれ量、１００…重ね合わせ測定装置、１０１…基準マーク、１０２…測定マーク、１０００…ウェハ保持部、１５００…Ｙステージ、２０００…マーク画像撮像光学系、２０５０…照明光学系、２１００…対物レンズ、２１０１…瞳位置、２１１０…光源、２１２０…光ファイバ、２１３０…照明絞り、２１４０…レンズ、２１６０…ハーフミラー、２２００…検出光学系、２２２０…フォーカス調整機構、２２２５…ファイバ固定機構、２２３０…結像レンズ、２２３１，２２３３…リレーレンズ、２３００…光学系保持部、２５００…Ｘステージ、２８００…アーム、２９００…光学ボックス、３０００…撮像素子、４０００…除振ユニット、４０１５…ダンパ、４５００…ベース、５０００…画像処理系、５１００…画像入力機構、５２００…画像処理機構、５３００…合わせずれ算出結果出力機構、６０００…フォーカス測定系、７０００…制御ユニット、７５００…ユニットボックス、７６００…ＢＯＬＴＳ−Ｍインタフェース、７７００…ＳＷＩＦインタフェース、８１００…不良ウェハ、８２００…再生したウェハ、１００００…ウェハ、１５０００…ミニエンバイロメントシステム、１５００１…ロボット、１５０１０…プリアライメントテーブル、１５００２…ウェハハンド、１５１００〜１５１０２…ＦＯＵＰポート、１５２００，１５２０１…ＦＯＵＰカセット、３５０００…測定ユニット、８００００…露光機、８００５０…露光ユニット、８０１００…プリアライメントステージ、８０１０１，８０１０２…ウェハバッファ、８０２０１…ウェハ搬送ユニット、８１０００…レジスト除去装置、８２０００…ウェハ洗浄装置、８５０００…コータデベロッパ、８５１０１，８５１０２…レジスト塗布処理ユニット、８５２０１，８５２０２…現像処理ユニット、８５３０１〜８５３０４…ウェハ加熱ユニット、８５４０１〜８５４０４…ウェハ冷却ユニット、８５６００…ウェハ搬送ユニット、８５６５０…レジスト除去室、８５７００…ウェハ洗浄室。

Claims (10)

1. 光源と、
   前記光源から出た光線を導いてウェハ上を照明する照明光学系と、
   前記ウェハを載置するためのウェハチャックと、
   前記ウェハチャックを直線移動するための第１のステージと、
   前記ウェハからの反射光および散乱光を取り込み撮像手段上に結像する検出光学系と、
   前記照明光学系、前記検出光学系および前記撮像手段を前記ウェハチャックの直線移動方向と異なる方向に直線移動するための第２のステージと、
   前記撮像手段上に結像された、前記ウェハ上に作成され第１の薄膜パターンと第２の薄膜パターンにより作られた重ね合わせ測定用マークを含む画像を取り込み、取り込んだ画像の内、前記重ね合わせ測定用マークの画像を用いて、前記ウェハ上の前記第１の薄膜パターンと前記第２の薄膜パターンとの間の重ね合わせずれを算出する画像処理系と、
   前記照明光学系、前記検出光学系、前記撮像手段、前記ウェハチャック、前記第１のステージおよび前記第２のステージからなる測定ユニットへの、外部からの振動の影響を低減する除振ユニットとを有する重ね合わせ測定装置を備え、
   前記重ね合わせ測定装置をＦＯＵＰポートに接続し、前記ＦＯＵＰポートを介して前記重ね合わせ測定装置への前記ウェハのロードおよびアンロードを行うことを特徴とするミニエンバイロメントシステム。
2. 請求項１記載のミニエンバイロメントシステムにおいて、
   前記測定ユニットの各部の固有振動数の最小のものは、前記除振ユニットの固有振動数に対する比が３０以上であることを特徴とするミニエンバイロメントシステム。
3. 請求項１または２記載のミニエンバイロメントシステムにおいて、
   前記重ね合わせ測定装置の設置面積が、ＳＥＭＩ規格Ｅ１５．１で規定される３００ｍｍ装置ロードポートの設置面積以下であることを特徴とするミニエンバイロメントシステム。
4. 請求項１、２または３記載のミニエンバイロメントシステムにおいて、
   前記重ね合わせ測定装置は、ＳＥＭＩ規格Ｅ６３で規定されるＢＯＬＴＳ−Ｍインタフェースを有することを特徴とするミニエンバイロメントシステム。
5. 請求項１、２、３または４記載のミニエンバイロメントシステムにおいて、
   前記重ね合わせ測定装置のウェハロードインタフェースがＳＥＭＩ規格Ｅ１１３に準拠していることを特徴とするミニエンバイロメントシステム。
6. 請求項１、２、３、４または５記載のミニエンバイロメントシステムにおいて、
   前記ウェハについて角度補正をするプリアライメントステージと、
   前記ウェハを移送するロボットとを備え、
   前記プリアライメントステージおよび前記ロボットにより、前記重ね合わせ測定装置にロードするウェハのロード方向を回転させ、前記画像処理系による重ね合わせずれの算出時のウェハ測定領域を拡大することを特徴とするミニエンバイロメントシステム。
7. 請求項１、２、３、４、５または６記載のミニエンバイロメントシステムがウェハのウェハロード環境として接続されたコータデベロッパと、
   前記コータデベロッパに接続された露光装置とを備え、
   前記露光装置および前記コータデベロッパにより、前記ウェハに対する露光・現像工程の一貫処理を枚葉式動作で行うことを特徴とする半導体露光システム。
8. 請求項７記載の半導体露光システムにおいて、
   前記露光装置および前記コータデベロッパにより露光および現像処理されたウェハについて、重ね合わせ測定装置によりパイプライン動作で連続して重ね合わせ測定を実施し、測定された重ね合わせずれ量が管理範囲を外れている場合には、前記ウェハ上のレジストを除去して、前記ウェハを洗浄し、再び前記ウェハを露光および現像処理するウェハ再生処理を行うことを特徴とする半導体露光システム。
9. 請求項８記載の半導体露光システムにおいて、
   前記重ね合わせ測定および前記ウェハ再生処理を、前記重ね合わせずれ量が管理範囲に入るまで繰り返すことを特徴とする半導体露光システム。
10. 請求項８または９記載の半導体露光システムにおいて、
    前記露光装置および前記コータデベロッパにより露光および現像処理されたウェハについて、前記重ね合わせ測定装置によりパイプライン動作で連続して重ね合わせ測定を実施し、測定された重ね合わせずれ量を、前記露光装置にフィードバックすることを特徴とする半導体露光システム。

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