JPH06267813A

JPH06267813A - 露光パターン形成装置

Info

Publication number: JPH06267813A
Application number: JP5048909A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Nagatsuka; 俊治永塚; Yasuhiko Nakayama; 保彦中山; Yoshihiko Aiba; 良彦相場; Hitoshi Kubota; 仁志窪田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】レジスト膜形成条件を常に自動的に最適化す
ることのできる露光パターン線幅寸法安定化装置を提供
する。【構成】レジスト塗布装置１を通過したウエハのレジ
スト膜特性をレジスト膜測定装置７により測定し、この
測定値が所定の範囲から外れている場合には測定値をパ
ラメータ制御部１１に送りそのパラメータを修正する。
また、上記測定値を次ぎのベーク装置２のパラメータ制
御部１１に送ってそのパラメータを修正し、レジスト塗
布装置１を通過したウエハのレジスト膜特性をベーク装
置２により修正する。また、必要に応じてこのパラメー
タ修正をさらに下流のプロセスで行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置等の製造方法
に係り、とくに半導体装置等の量産時のレジスト塗布か
ら露光・現像に至るフォトリソグラフィ工程を改善化す
る露光パターン形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化による露光パター
ン線幅寸法の微細化に伴い、フォトリソグラフィ工程中
の各製造装置のパラメータを定期的に調整する従来のオ
ープンループ制御法では線幅寸法を常に所定の許容値内
にたもつことが困難となっている。上記装置パラメータ
とは例えばレジスト塗布装置のウェハ回転速度、ウェハ
回転時間などの動作指令値のことである。特開昭６３−
１４８６３３号公報には、レジスト塗布装置においてレ
ジスト膜の表面反射率の測定してウェハ回転速度とウェ
ハ回転時間とを制御するする方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最近のように
露光パターン線幅寸法の許容誤差がサブ・サブミクロン
のオーダに達すると、上記表面反射率の測定によるレジ
スト塗布装置の制御だけでは、線幅寸法を十分に安定化
できないという問題があった。また、現在のフォトリソ
グラフィ工程では焼き付けた露光回路パターンの線幅を
実測しているが、これが許容誤差内に入らない場合に工
程内のどの装置が不良の原因となっているか特定でき
ず、さらに不良装置の異常動作をリアルタイムで監視で
きないという問題があった。本発明の目的は上記の問題
を改善した露光パターン形成装置を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、レジスト膜特性を測定するレジスト膜測定装置とレ
ジスト塗布、ベ−ク、露光、現像等の各工程装置のパラ
メ−タを修正する手段を設け、各工程毎のレジスト膜測
定装置の測定結果に応じて当該工程装置のパラメ−タを
修正するようにする。また、各工程毎のレジスト膜測定
装置の測定結果に応じて当該工程以降の工程装置のパラ
メ−タを修正するようにする。

【０００５】また、各工程毎のレジスト膜測定装置の測
定結果に応じて当該工程とその工程以降の工程装置のパ
ラメ−タを修正するようにする。また、各工程装置のパ
ラメ−タ制御部に各工程装置の基準パラメ−タ表を記憶
させるようにする。また、レジスト膜測定装置はレジス
ト膜の厚み、屈折率、光吸収係数等を測定し、さらにこ
れを露光波長を含む所定幅の波長範囲内の測定光により
測定するようにする。

【０００６】また、レジスト膜測定装置はレジスト塗布
工程後に測定したレジスト膜の厚みが所定範囲から外れ
る場合に、上記レジスト膜の厚み値を次ぎのベ−ク工程
のパラメ−タ制御部に送り、これに応じて当該パラメ−
タ制御部はベ−ク工程条件を修正するようにする。

【０００７】

【作用】レジスト膜測定装置によるウエハのレジスト膜
特性の測定結果をみて当該工程装置のパラメ−タを修正
するので、各工程装置のパラメ−タ変動が自動的に修正
される。また、上記測定結果に応じて当該工程以降の工
程装置のパラメ−タを修正するので、規格外れのウエハ
の特性は当該工程以降の工程装置により修正される。

【０００８】また、上記測定結果に応じて当該工程とそ
の工程以降の工程装置のパラメ−タを修正することによ
り、パラメ−タ変動を生じた工程装置を補正すると同時
に規格外れのウエハの特性を当該工程以降の工程装置に
より修正する。また、正常時には各工程装置のパラメ−
タ制御部が記憶する基準パラメ−タ表によりウエハが加
工される。

【０００９】また、露光波長を含む所定幅の波長範囲内
の測定光によりレジスト膜の厚み、屈折率、光吸収係数
等を測定することにより、加工前と加工後のウエハ特性
の差違が感度よく検出される。また、レジスト塗布工程
後のレジスト膜の測定値に応じて当該レジスト膜の厚み
が次ぎのベ−ク工程で修正される。

【００１０】

【実施例】

〔実施例１〕図１はレジストの塗布から現像に至るフ
ォトリソグラフィ工程に関わる本発明の露光回路パター
ン線幅寸法安定化装置の信号系統図である。図１におい
て、フォトリソグラフィ工程にはレジスト塗布装置１、
ベーク装置２、露光装置３、ベーク装置、現像装置５、
ベーク装置６等が含まれる。なお、実線はウェハの流れ
を、点線は情報の流れを示している。

【００１１】まず、フォトリソグラフィ工程中の各装置
のパラメータとレジスト膜特性値との関係を予め測定し
て表にし、各表をそれぞれ装置毎のパラメータ制御部１
１〜１６内に格納しておく。図２はレジスト塗布装置１
１のパラメータ制御部１１の構成を示すブロック図であ
る。他のパラメータ制御部１２〜１６等も同様な構成を
有し、同様に制御されるので、ここではレジスト塗布装
置１とそのパラメータ制御部１１の動作について説明す
る。

【００１２】レジスト塗布装置１１を通過したウエハの
レジスト膜特性値はレジスト膜測定装置７により測定さ
れる。この測定値が所定値と異なる場合、あるいは所定
の範囲内から外れる場合にはこの測定値４１をパラメー
タ制御部５１に転送する。これに応じてパラメータ制御
部５１はデータ記憶部６１の表を用いてレジストの状態
変化量を算出し、塗布装置１のパラメータを修正する。
この結果、次ぎのウエハのレジスト塗布条件を適正化す
ることができる。

【００１３】例えば、レジストの膜厚はレジスト塗布装
置１のウエハ回転速度に比例して薄くなるので、レジス
ト膜測定装置７により測定された膜厚が厚過ぎる場合に
は上記ウエハ回転速度を速めるように制御する。ベーク
装置２とパラメータ制御部１２、露光装置３とパラメー
タ制御部１３、ベーク装置４とパラメータ制御部１
４、、現像装置５とパラメータ制御部１５、ベーク装置
６とパラメータ制御部１６等の関係も同様である。以上
の制御により、各装置１〜６の製造条件のドリフトを補
償できるのでウエハのレジスト膜を安定化して露光回路
パターンの線幅寸法誤差を低減することができる。

【００１４】〔実施例２〕上記実施例１では特性値が
所定の範囲内から外れたウエハの測定値を用いてその次
からのウエハの特性値を修正するようにしていたので、
当該ウエハは救済できなかった。本実施例では、上記ウ
エハの特性値を次ぎの工程で修正するようにして、始め
の工程で規格外と判定されたウエハを救済し、連続的に
良品ウエハが得られるようにする。

【００１５】図３はベーク装置２のパラメータ制御部１
２のブロック図である。露光装置３とパラメータ制御部
１３、ベーク装置４とパラメータ制御部１４、現像装置
５とパラメータ制御部１５も同様に構成される。レジス
ト膜特性値測定装置７はレジスト塗布装置１を通過した
ウエハのレジスト膜厚測定値が過大または過少な場合に
はこの測定値４２を次ぎの工程のパラメータ制御部１２
内のパラメータ決定部５２に送る。

【００１６】パラメータ制御部１２は上記レジスト膜厚
測定値５２をデ−タ記憶部６２に予め記憶させたベーク
デ−タ表と比較し、ベーク装置２のベーク温度、および
／またはベーク時間を修正する。すなわち、レジスト膜
厚が過大な場合にはベーク温度を高め、あるいはベーク
時間を長くしてレジスト溶媒の蒸発を強めるようにして
ベーク工程後のレジスト膜厚を適正値に修正する。

【００１７】また、同様な修正を次ぎの露光工程で行う
こともできる。すなわち、パラメータ制御部１３は上記
レジスト工程、またはベーク工程の後にレジスト膜測定
装置７により測定されたレジスト膜の屈折率より光路長
を求めて光の干渉による定在波の大きさを算出する。上
記定在波の大きさにより露光後のパタ−ンの幅が変化す
る。パタ−ンの幅は上記定在波の大きさと露光時間によ
り変わるので、定在波の大きさに応じて露光装置３の露
光量や露光時間を調整し、露光後のパタ−ン幅が所定の
範囲内に納まるようにする。

【００１８】また、上記ベ−ク工程と露光工程における
各修正を併せて行うことにより、過大な修正を分散化し
て無理なく実行するようにしてもよい。また、上記露光
後のレジスト膜の光吸収係数からレジスト状態を判断で
きるので、このデ−タを基にして次ぎのベ−ク装置４の
ベ−ク時間や同温度を調整することもできる。

【００１９】また、図１における最終のベ−ク工程以後
は上記レジスト膜の測定による特性修正ができないの
で、図４に示すようにパラメータ制御部１６にはその前
の現像工程の測定結果４５’のみが入力される。以上に
より、本発明ではレジスト膜特性値のずれが発見された
工程の後の工程で修正することができるので、従来、工
程毎の特性測定により不良としてはねられていたウエハ
を救済することができ、良品ウエハを連続的に生産する
ことができる。

【００２０】〔実施例３〕図５は図１に示した本発明
の装置の各製造装置内にそれぞれのレジスト膜測定部と
パラメータ制御部を一体に組み込んだものである。これ
によりウェハの搬送距離及び搬送時間を短縮することが
でき生産効率を向上することができる。

【００２１】次ぎに、レジスト膜特性の測定に用いる光
の波長とレジスト膜測定装置に関する説明を補足する。
レジスト膜特性の測定には露光波長の光、または露
光波長以外の光を用いる場合がある。図６は露光の前と
後のレジストの分光透過率の波長依存性を示すデ−タで
ある。なお、上記分光透過率とレジストの光吸収係数は
一対一に対応するので分光透過率の代わりに光吸収係数
を用いてもよい。

【００２２】においては露光前と後の分光透過率の差
は露光波長にて最大となるので、分光透過率の測定に露
光波長を用いれば、分光透過率の変化を感度よく捉える
ことができる。この変化はレジストの変化に対応するの
で、これにより露光装置の装置パラメータを精度よく調
整することができる。

【００２３】また、の場合は分光透過率の変化幅が減
少するので、露光装置の上記調整精度が若干低下する。
しかし、レジストに与える測定光の影響も同時に小さく
なるので露光波長光より強い強度の測定光を用いること
ができ、測定値のＳ／Ｎを向上することができる。ま
た、レジスト膜測定装置７には市販のエリプソメータや
分光エリプソメータ等を用いることができる。

【００２４】エリプソメータは二つ以上の入射角での測
定が必要であるがレジスト膜の膜厚、屈折率、光吸収係
数の三つのレジスト膜特性値を測定することができる。
また、その光源には通常ヘリウムネオンレーザが用いら
れるが他の波長の光源に交換することもできる。とくに
分光エリプソメータは測定波長範囲が広いという特徴が
ある。また、レジスト膜特性値はウェハのスクライブラ
インやウェハ外周部で測定するようにしてもよい。ま
た、本発明のレジスト膜測定は抜き取り検査とすること
もできる。

【００２５】

【発明の効果】本発明による露光パターン線幅寸法安定
化装置では、ウエハにレジスト膜を形成する各工程毎で
レジスト膜の特性値を測定して対応する工程のパラメ−
タを修正するので、レジスト工程を常に適正化して歩留
まりを向上することができる。また、所定の許容値範囲
から外れたウエハの測定値を用いてその次の工程でウエ
ハの特性値を修正してこのウエハを救済するようにする
ので、良品ウエハを連続的に得ることができる。また、
上記レジスト工程の安定化により、露光された回路パタ
ーンの線幅寸法を微細化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光回路パターン線幅寸法安定化
装置のブロック図である。

【図２】図１におけるレジスト塗布装置用のパラメータ
制御部のブロック図である。

【図３，４】図１におけるベーク装置用のパラメータ制
御部のブロック図である。

【図４】本発明の第一の実施例に係る露光装置用装置パ
ラメータ制御部の内部構成を示す図である。

【図５】本発明による他の露光回路パターン線幅寸法安
定化装置のブロック図である。

【図６】レジスト膜の分光透過率特性図である。

【符号の説明】

１…レジスト塗布装置、２、４、６…ベーク装置、３…
露光装置、５…現像装置、７…レジスト膜測定装置、１
１〜１６…パラメータ制御部、５１、５２、５６…パラ
メータ決定部、６１、６２、６６…データ記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者窪田仁志神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジスト塗布、ベ−ク、露光、現像等の
各工程毎のパラメ−タ制御部の指令値により上記各工程
装置のパラメ−タを設定して半導体装置等のレジスト膜
を形成する露光パターン形成装置において、レジスト膜
特性を測定するレジスト膜測定装置と上記各工程装置の
パラメ−タ制御部はそれぞれのパラメ−タを修正する手
段を備え、各工程毎のレジスト膜測定装置の測定結果に
応じて当該工程装置のパラメ−タを修正するようにした
ことを特徴とする露光パターン形成装置。
【請求項２】レジスト塗布、ベ−ク、露光、現像等の
各工程毎のパラメ−タ制御部の指令値により上記各工程
装置のパラメ−タを設定して半導体装置等のレジスト膜
を形成する露光パターン形成装置において、レジスト膜
特性を測定するレジスト膜測定装置と上記各工程装置の
パラメ−タ制御部毎のパラメ−タ修正手段とを備え、各
工程毎のレジスト膜測定装置の測定結果に応じて当該工
程以降の工程装置のパラメ−タを修正するようにしたこ
とを特徴とする露光パターン形成装置。
【請求項３】レジスト塗布、ベ−ク、露光、現像等の
各工程毎のパラメ−タ制御部の指令値により上記各工程
装置のパラメ−タを設定して半導体装置等のレジスト膜
を形成する露光パターン形成装置において、レジスト膜
特性を測定するレジスト膜測定装置と上記各工程装置の
パラメ−タ制御部毎のパラメ−タ修正手段とを備え、各
工程毎のレジスト膜測定装置の測定結果に応じて当該工
程とその工程以降の工程装置のパラメ−タを修正するよ
うにしたことを特徴とする露光パターン形成装置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
各工程装置のパラメ−タ制御部は各工程装置の基準パラ
メ−タ表を記憶する手段を備えたことを特徴とする露光
パターン形成装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかにおいて、
レジスト膜測定装置はレジスト膜の厚み、屈折率、光吸
収係数等を測定するようにしたことを特徴とする露光パ
ターン形成装置。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかにおいて、
レジスト膜測定装置はレジスト膜の厚み、屈折率、光吸
収係数等を露光波長を含む所定幅の波長範囲内の測定光
により測定するようにしたことを特徴とする露光パター
ン形成装置。
【請求項７】請求項２において、レジスト膜測定装置
はレジスト塗布工程後に測定したレジスト膜の厚みが所
定範囲から外れる場合に、上記レジスト膜の厚み値を次
ぎのベ−ク工程のパラメ−タ制御部に送り、これに応じ
て当該パラメ−タ制御部はベ−ク工程条件を修正するよ
うにしたことを特徴とする露光パターン形成装置。