JPH07211630A

JPH07211630A - パターン形成方法及びその装置

Info

Publication number: JPH07211630A
Application number: JP6023623A
Authority: JP
Inventors: Rikio Ikeda; 利喜夫池田; Toshiro Tsumori; 利郎津守
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1994-01-26
Publication date: 1995-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】複雑なフォトリソグラフィプロセスにおいて
も、総合的な線幅均一性を向上させる方法を提供するこ
とであり、またその方法を実施する装置を提供する。【構成】フォトリソグラフィ技術による本パターン形
成方法は、制御装置２４を介して現像装置１８をレジス
ト線幅測定装置２２にインライン接続し、レジスト線幅
測定装置により計測したレジスト線幅測定データに基づ
き、現像装置の現像雰囲気温度、現像雰囲気湿度、現像
液温度及び現像液濃度のうちの少なくとも一つについて
その最適条件を制御装置により求めて現像装置にフィー
ドバックし、それによってレジスト線幅を安定化する。
本パターン形成装置１０は、現像装置が、制御装置を介
してレジスト線幅測定装置にインライン接続され、制御
装置が、レジスト線幅測定装置により計測したレジスト
線幅測定データに基づき、現像装置の現像雰囲気温度、
現像雰囲気湿度、現像液温度及び現像液濃度のうちの少
なくとも一つについて求めた最適条件で現像装置をフィ
ードバック制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
においてフォトリソグラフィ技術を利用して必要なパタ
ーンをウェハー上に形成する方法及びその装置に関する
もので、更に詳細には、フォトレジストの線幅変動を抑
制して線幅均一性を向上させることのできるパターン形
成方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の微細化が進み、それ
に伴って精度の高いパターン形成技術が必要となって来
ている。一般に、パターン形成工程におけるパターン線
幅又はレジスト線幅均一性についての要求精度は、デザ
インルール（幾何学的設計規則）の±１０％と言う高い
精度である。例えば、デザインルール０．３５μｍの半
導体装置（超ＬＳＩ）では、±０．０３５μｍの精度が
必須である。しかしながら、半導体装置の製造におい
て、かかる精度を定常的に維持するのは、現実には製造
技術的理由から相当に難しい。

【０００３】この精度を維持できない原因、即ちレジス
ト線幅を変動させる要因には、主として、１）レジスト膜厚の変動２）レジスト現像速度の変動３）レジスト材料の特性の変動４）露光装置の光学的な要因及びメカニカルな要因によ
る変動５）フォトマスク（レティクル）の線幅のバラツキ６）エッチングのバラツキ７）基板の光反射率のバラツキ（酸化膜膜厚のバラツ
キ）８）下地パターンによる段差等を挙げることができるが、フォトリソグラフィ工程に
おいては、上記要因のうち１）〜４）がレジスト線幅を
変動させる要因となる。

【０００４】そこで、１）〜４）の項目について、更
に、説明する。１）レジスト膜厚の変動レジスト膜厚は、レジスト塗布条件、例えば塗布雰囲気
温度、塗布雰囲気湿度、ウェハー回転数、回転時間など
の変動によって変動する。これらのレジスト塗布条件の
変動によりレジスト膜厚が変化すると、現像後のレジス
ト線幅が変化する。図７はこの関係を示すグラフであっ
て、横軸にレジスト膜厚、縦軸にレジスト線幅を取って
いる。一般に、レジスト線幅は、レジスト膜厚が厚いほ
ど太くなり（バルク効果）、更に、露光光と基板からの
反射光の干渉によって図７のごとく、ある振幅をもって
変化する（定在波効果）。この定在波効果の影響が大き
いため、０．３５μｍデザインルールでは±２．３ｎｍ
の膜厚均一性が要求される。

【０００５】２）レジスト現像速度の変動現像量は現像速度一定との想定の下に現像時間で制御さ
れているので、現像速度の変動は直接的にレジスト線幅
の変動を招く。現像速度の変動は、露光量、プリベイク
温度、ＰＥＢ（Post Exporsure Bake)温度、現像液温度
等によって生じる。３）レジスト材料の特性の変動レジスト材料の特性とは、感度、粘度、感光剤、樹脂、
溶剤の割合などであって、これらの変動はレジスト線幅
変動の原因となる。しかし、これらの変動の抑制はレジ
ストメーカーの品質管理に依存せざるを得ないのが現状
である。４）露光装置の光学的な要因、メカニカルな要因による
変動照明計の照度およびその分布の変動、積算露光計の変
動、フォーカス変動などが考えられる。しかし、これら
の要因による変動の抑制は、露光装置メーカーの品質管
理に依存せざるを得ない。

【０００６】以上のように、レジスト線幅の変動要因は
数多くかつ種々雑多であるが、従来、レジスト線幅を安
定化するに当たり、それら要因を各々別々に制御しよう
としていた。しかし、要因別に個々に制御するやり方で
は、レジスト線幅の制御の限界がある。その理由は、レ
ジスト線幅の総合的なトータルの変動量が個々の要因に
よる線幅変動量の２乗平均で表現されることにある。例
えば、レジスト線幅の変動要因がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ・
・と多数あって、その各々の制御限界がａ、ｂ、ｃ、
ｄ、ｅ・・であるとすれば、総合的なトータルの線幅変
動量、Ｒは、次の式で表される。Ｒ＝（ａ²＋ｂ²＋ｃ²＋ｄ²＋ｅ²＋・・）^1/2 従って、変動要因の数が多くなればなるほど総合的な線
幅変動量が大きくなり、個々の変動要因を厳密に制御し
てもそれ程効果が生じなくなる。

【０００７】一方、ＬＳＩの集積度を上げるため、ウェ
ハーの加工工程では、より一層微細なパターン形成が要
求されている。これに応えるため、その技術は高度化
し、同時に複雑になって来ていて、例えば、ＰＥＢ、Ｃ
ＥＬ、ＡＲＣ等の技術が適用されている。１）ＰＥＢ（Post Exposure Bake) ＰＥＢとは、単一波長光で露光した場合の定在波効果に
よるレジストパターン（レジスト側壁形状）の変形を軽
減するために、露光後現像前に行うベーキングのこと
で、露光後、加熱することにより、感光剤の拡散を促し
レジスト形状の改善を得る処理である。２）ＣＥＬＣＥＬとは、光退色性のある材料をレジスト上に形成
し、コントラストを上げるための処理である。３）ＡＲＣ（反射防止膜）ＡＲＣとは、基板からの光反射を抑え、定在波による線
幅変化を抑えるためのものである。このように高度なプ
ロセスを導入することによって、微細なレジストパター
ン形成が可能となったが、結果的に、フォトリソグラフ
ィ工程は複雑になったのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】微細なパターン形成を
達成するために、以上のように、ウェハーの加工プロセ
スが複雑になったと言うことは、レジスト線幅の安定的
制御の観点からは、その変動要因が逆に増加したと言う
結果になっている。ところで、各々のプロセスの制御性
を向上することにより、線幅変動を抑えようとしても、
前述したように、総合的な線幅変動を抑えることは技術
的に極めて難しい。例えば、オーブンの温度制御の幅を
より厳密に、例えば±０．５℃から±０．２℃にしてレ
ジスト線幅の安定化を試みたが、総合的線幅均一性は
０．０３５μｍ±０．００４μｍ程度にしか向上せず、
満足な結果とは言えない。この理由は、微細なパターン
を得るためにプロセスが複雑になると、それだけ、線幅
変動要因が増加することになって、前述のように総合的
な線幅変動量が大きくなるが、各要因を個別に厳密に制
御しても総合的線幅変動量を小さくすることが難しいか
らである。

【０００９】そこで、本発明の目的は、複雑なフォトリ
ソグラフィプロセスを適用してウェハーに微細なパター
ン形成を行うに当たり、総合的なレジスト線幅均一性を
向上させることのできるパターン形成方法を提供するこ
とであり、またその方法を実施する装置を提供すること
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】総合的な線幅変動が大き
くなったのは、プロセスが複雑になり線幅変動要因が増
えたためであるが、前述のように、該プロセスの各工程
の制御性を向上させて、総合的な線幅均一性の向上を図
るのは、論理的にも技術的にも限界がある。そこで、本
発明者は、レジスト線幅の測定データを処理装置にフィ
ードバックし、そのデータを基に該プロセス装置の処理
条件を調整することにより総合的な線幅変動を抑制する
ことに着眼し、本発明を完成するに到った。

【００１１】上記目的を達成するために、本発明に係る
フォトリソグラフィ技術によるパターン形成方法は、制
御装置を介してレジスト塗布装置をレジスト線幅測定装
置にインライン接続し、レジスト線幅測定装置により計
測したレジスト線幅測定データに基づき、レジスト塗布
装置のウェハー回転時間、塗布雰囲気温度、塗布雰囲気
湿度、レジスト温度及びウェハー温度のうちの少なくと
も一つについて求めた最適条件でレジスト塗布装置をフ
ィードバック制御し、それによってレジスト線幅を安定
化することを特徴としている。本明細書で、インライン
接続とは、データの自動搬送を意味し、受け入れたデー
タを即時に処理するように接続されていることを言い、
更に各装置間でウェハーが自動搬送されることも含んで
いる。

【００１２】本発明に係る別のパターン形成方法は、制
御装置を介して現像装置をレジスト線幅測定装置にイン
ライン接続し、レジスト線幅測定装置により計測したレ
ジスト線幅測定データに基づき、現像装置の現像雰囲気
温度、現像雰囲気湿度、現像液温度及び現像液濃度のう
ちの少なくとも一つについて求めた最適条件で現像装置
をフィードバック制御し、それによってレジスト線幅を
安定化することを特徴としている。

【００１３】本発明に係る更に別のパターン形成方法
は、制御装置を介してプリベイク装置をレジスト線幅測
定装置にインライン接続し、レジスト線幅測定装置によ
り計測したレジスト線幅測定データに基づき、プリベイ
ク装置の加熱時間及び加熱温度のうちの少なくとも一つ
について求めた最適条件でプリベイク装置をフィードバ
ック制御し、それによってレジスト線幅を安定化するこ
とを特徴としている。

【００１４】本発明に係る更に別のパターン形成方法
は、制御装置を介してＰＥＢ処理装置をレジスト線幅測
定装置にインライン接続し、レジスト線幅測定装置によ
り計測したレジスト線幅測定データに基づき、ＰＥＢ処
理装置の加熱時間及び加熱温度のうちの少なくとも一つ
について求めた最適条件でＰＥＢ装置をフィードバック
制御し、それによってレジスト線幅を安定化することを
特徴としている。

【００１５】上記本発明の望ましい実施態様では、ウェ
ハーの一半径方向の線幅分布を測定し、この線幅分布を
以て該ウェハー全面の線幅分布に関する前記測定データ
とすることを特徴としている。これにより、レジスト線
幅測定装置によるレジスト線幅測定に要する時間を短縮
することができる。

【００１６】本発明方法を実施するための本発明に係る
フォトリソグラフィ技術によるパターン形成装置は、レ
ジスト塗布装置が、制御装置を介してレジスト線幅測定
装置にインライン接続され、前記制御装置が、レジスト
線幅測定装置により計測したレジスト線幅測定データに
基づき、レジスト塗布装置のウェハー回転時間、塗布雰
囲気温度、塗布雰囲気湿度、レジスト温度及びウェハー
温度のうちの少なくとも一つについて求めた最適条件で
レジスト塗布装置をフィードバック制御することを特徴
としている。

【００１７】本発明に係る別の装置は、現像装置が、制
御装置を介してレジスト線幅測定装置にインライン接続
され、前記制御装置が、レジスト線幅測定装置により計
測したレジスト線幅測定データに基づき、現像装置の現
像雰囲気温度、現像雰囲気湿度、現像液温度及び現像液
濃度のうちの少なくとも一つについて求めた最適条件で
現像装置をフィードバック制御することを特徴としてい
る。

【００１８】本発明に係る更に別の装置は、プリベイク
装置が、制御装置を介してレジスト線幅測定装置にイン
ライン接続され、前記制御装置が、レジスト線幅測定装
置により計測したレジスト線幅測定データに基づき、プ
リベイク装置の加熱時間及び加熱温度のうちの少なくと
も一つについてついて求めた最適条件でプリベイク装置
をフィードバック制御することを特徴としている。

【００１９】本発明に係る更に別の装置は、ＰＥＢ処理
装置が、制御装置を介してレジスト線幅測定装置にイン
ライン接続され、前記制御装置が、レジスト線幅測定装
置により計測したレジスト線幅測定データに基づき、Ｐ
ＥＢ処理装置の加熱時間及び加熱温度のうちの少なくと
も一つについて求めた最適条件でＰＥＢ処理装置をフィ
ードバック制御することを特徴としている。

【００２０】本発明に係る更に別の装置は、レジスト塗
布装置、露光装置、現像装置、レジスト線幅測定装置及
びポストベイク装置の順にウェハーが送給されるよう
に、それら装置が配置されていることを特徴としてい
る。

【００２１】

【作用】プロセス処理が終了したウェハーの線幅をレジ
スト線幅測定装置により測定して、総合的な線幅変動量
を求める。この総合的な変動量をプロセス装置にフィー
ドバックし、該プロセス装置の処理条件を変動量が小さ
くなる方向に調整することにより、総合的な線幅変動量
を小さくすることができる。

【００２２】レジスト膜厚と線幅の関係は、図７に示し
た通りである。通常、レジストは最も感度の低くなる
（線幅の太くなる）膜厚条件に設定されている。これ
は、若し膜厚が変動しても、線幅が細くなるようにして
ショートを防ぐためであり、また、フォーカス、露光ラ
チチュードを広くする効果もある。請求項１の発明の場
合、積極的に膜厚を調整して線幅を制御するものである
から、膜厚条件は定在波の中点、図７（ｂ）または
（ｄ）におく。膜厚条件を図７（ｂ）に設定した場合、
レジスト塗布時においてウェハーの回転時間が長いほど
レジスト膜厚は薄くなり、線幅は細くなる。よって、測
定の結果、線幅が設定値より太ければ、例えば、レジス
ト塗布時の回転時間を長くすることによりレジスト膜厚
を薄くし、それによって線幅を設定値に接近させること
ができる。

【００２３】また、レジスト塗布時の塗布雰囲気温度が
高いほどレジスト膜厚は厚くなり、線幅は太くなる。そ
れは、温度上昇によるレジスト粘度低下以上に、塗布中
のレジスト溶剤の蒸発によりレジスト粘度が高くなるか
らである。よって、測定の結果、線幅が設定値より太け
れば、例えばレジスト塗布時の温度を低くすることによ
り、レジスト膜厚を薄くし、それによって線幅を設定値
に接近させることができる。レジスト塗布時の塗布雰囲
気湿度が高いほどレジスト膜厚は薄くなり、線幅は細く
なる。よって、測定の結果、線幅が設定値より太けれ
ば、例えばレジスト塗布時の湿度を高くすることによ
り、レジスト膜厚を薄くし、それによって線幅を設定値
に接近させることができる。温度又は湿度を急激に精度
よく変化させることが困難な場合には、回転時間を調整
するほうが実際的である。

【００２４】現像液温度が低いほど一般に線幅は細くな
る。よって、請求項２の発明では、測定の結果、線幅が
設定値より太ければ現像液温度を低くすることにより線
幅を設定値に接近させることができる。

【００２５】図８に示すように、プリベイク時間を長く
するとレジスト感度が下がり、線幅は太くなる。よっ
て、請求項３の発明では、測定の結果、線幅が設定値よ
り太ければ、例えば、プリベイク時間を短くすることに
より線幅を設定値に接近させることができる。プリベイ
ク温度を上げるとレジスト感度が下がり線幅は太くな
る。よって、同じく請求項３の発明では、測定の結果、
線幅が設定値より太ければ、例えばプリベイク温度を下
げることにより線幅を設定値に接近させることができ
る。しかしプリベイク温度を急激に精度よく変化させる
ことは困難な場合には、時間を調整するほうが実際的で
ある。

【００２６】図９に示すように、ＰＥＢ時間を長くする
と、線幅が細くなる。よって、請求項４の発明では、測
定の結果、線幅が設定値より太ければ、例えばＰＥＢ時
間を長くすることにより線幅を設定値に接近させること
ができる。

【００２７】効果的にフィードバック制御するために、
プロセス処理装置とレジスト線幅測定装置をインライン
接続する。インライン化することにより、測定装置から
のデータを基にプロセス処理装置が自動的に処理条件を
調整し、処理を進めることができるからである。

【００２８】一般に線幅分布はウェハーの中心を軸にし
た回転対称になっている。なぜなら、線幅分布に最も大
きい影響を及ぼしているのはレジスト塗布処理、現像処
理であり、これらの処理はウェハーを回転させつつ施さ
れるからである。よって、ウェハー全面の線幅分布に関
する測定データとして、ウェハーの一半径方向の線幅分
布を測定することにより代表させることができる。

【００２９】

【実施例】以下、添付図面を参照し、実施例に基づいて
本発明をより詳細に説明する。実施例１図１は、本発明に係るフォトリソグラフィ技術によるパ
ターン形成方法を実施するための装置の実施例１の構成
を示すフローチャートである。本実施例では、図１に示
すように、パターン形成装置１０は、レジスト塗布装置
１２、プリベイク装置１４、露光装置１６、現像装置１
８、ポストベイク装置２０及びレジスト線幅測定機２２
を備えており、それらがこの順序でインライン接続され
ている。更に、レジスト線幅測定機２２からのデータの
フィードバック系には、現像条件制御装置２４が設けら
れていて、レジスト線幅測定機２２で測定したレジスト
線幅データから雰囲気温度、雰囲気湿度、現像液温度及
び現像液濃度の少なくとも一つについて最適条件を割り
出し、更に割り出した最適条件で現像装置１８をフィー
ドバック制御する。

【００３０】つぎに動作を説明する。１）ウェハーは、レジスト塗布装置１２、プリベイク装
置１４、露光装置１６、現像装置１８、ポストベイク装
置２０で順次より処理され、線幅測定機２２で線幅が測
定される。２）その測定データは、現像条件制御装置２４に送られ
る。３）現像条件制御装置２４は、線幅測定データを基に雰
囲気温度、雰囲気湿度、現像液温度及び現像液濃度の少
なくとも一つについてその最適条件を算出し、現像装置
１８をその条件で制御する。

【００３１】本実施例では、フィードバックがかからな
いウェハーとして、ポストベイク装置２０内にあるも
の、現像中のものの計２ｓが存在するので、ウェハー処
理２ｓ以内に発生する急激な変動には対応できないと言
う問題があるように見えるが、かかる急激な変動の発生
は稀であるから、実際には問題とならない。本実施例に
よって、エキシマ用レジストＷＫＲ−ＰＴ１（和光純
薬製）を処理したところ、線幅変動は０．３５μｍ±
０．０２μｍが得られた。

【００３２】実施例２図２は、本発明に係るフォトリソグラフィ技術によるパ
ターン形成方法を実施するための装置の実施例２の構成
を示すフローチャートである。本実施例では、図２に示
すように、パターン形成装置４０は、レジスト塗布装置
１２、プリベイク装置１４、露光装置１６、現像装置１
８、線幅測定機２２及びポストベイク装置２０を備えて
おり、それらがこの順序でインライン接続されている。
更に、線幅測定機２２からのデータのフィードバック系
には、現像条件制御装置２４が設けられていて、レジス
ト線幅測定機２２で測定したレジスト線幅データから最
適な現像条件、即ち雰囲気温度、雰囲気湿度、現像液温
度及び現像液濃度の少なくとも一つについてその最適な
現像条件を割り出し、更に割り出した最適現像条件で現
像装置１８をフィードバック制御する。

【００３３】次に動作を説明する。１）ウェハーは、レジスト塗布装置１２、プリベイク装
置１４、露光装置１６、現像装置１８で順次より処理さ
れ、線幅測定機２２でレジスト線幅が測定される。その
後、ウェハーは、ポストベイク装置２０に送られる。２）その測定データは、現像条件制御装置２４に送られ
る。３）現像条件制御装置２４は、線幅測定データを基に最
適な現像条件、即ち雰囲気温度、雰囲気湿度、現像液温
度、現像液濃度の少なくとも一つについてその最適条件
を算出し、その最適条件で現像装置１８を制御する。本
実施例では現像装置１８の直後に線幅測定機２２が設け
られている。よってフィードバックのかからないウェハ
ーは１ｓしかない。よって急激な線幅変動にも対応でき
ると言う利点を有する。本実施例によってエキシマ用レ
ジストＷＫＲ−ＰＴ１（和光純薬製）を処理したとこ
ろ線幅変動は０．３５μｍ±０．０１５μｍが得られ
た。

【００３４】実施例３図３は、本発明に係るフォトリソグラフィ技術によるパ
ターン形成方法を実施するための装置の実施例３の構成
を示すフローチャートである。本実施例では、図３に示
すように、パターン形成装置５０は、レジスト塗布装置
１２、プリベイク装置１４、露光装置１６、現像装置１
８、線幅測定機２２及びポストベイク装置２０を備えて
おり、それらがこの順序でインライン接続されている。
更に、線幅測定機２２からのデータのフィードバック系
には、レジスト膜厚制御装置２６が設けられていて、測
定データから最適レジスト膜厚を得るための条件、即ち
ウェハー回転時間、塗布雰囲気温度、塗布雰囲気湿度、
レジスト温度及びウェハー温度のうちの少なくとも一つ
についてその最適条件を割り出し、その条件でレジスト
塗布装置１２をフィードバック制御する。

【００３５】つぎに動作を説明する。１）ウェハーはレジスト塗布装置１２、プリベイク装置
１４、露光装置１６、現像装置１８で順次より処理さ
れ、線幅測定機２２でレジスト線幅が測定される。その
後ウェハーはポストベイク装置２０に送られる。２）その測定データはレジスト膜厚制御装置２６に送ら
れる。３）レジスト膜厚制御装置２６は、線幅測定データを基
に最適レジスト条件、即ちレジスト塗布装置１２のウェ
ハー回転時間、雰囲気温度、雰囲気湿度、レジスト温
度、ウェハー温度の少なくとも一つについてその最適条
件を算出し、その最適条件でレジスト塗布装置１２をフ
ィードバック制御する。

【００３６】本実施例では、線幅測定機２２とレジスト
塗布装置１２の間に、フィードバックのかからないウェ
ハーは３ｓある。よってウェハー３枚分の処理時間をか
けて起こる線幅変動には対応できる。本実施例によって
エキシマ用レジストＷＫＲ−ＰＴ１（和光純薬製）を
処理したところ線幅変動は０．３５μｍ±０．０１５μ
ｍが得られた。

【００３７】実施例４図４は、本発明に係るフォトリソグラフィ技術によるパ
ターン形成方法を実施するための装置の実施例４の構成
を示すフローチャートである。本実施例では、図４に示
すように、パターン形成装置６０は、レジスト塗布装置
１２、プリベイク装置１４、露光装置１６、現像装置１
８、線幅測定機２２及びポストベイク装置２０を備えて
おり、それらがこの順序でインライン接続されている。
更に、線幅測定機２２からの測定データのフィードバッ
ク系には、プリベイク制御装置２８が設けられていて、
測定データから最適プリベイク条件、即ち加熱時間及び
加熱温度の少なくとも一つについてその最適条件を割り
出し、その最適条件でプリベイク装置１４をフィードバ
ック制御する。

【００３８】つぎに動作を説明する。１）ウェハーはレジスト塗布装置１２、プリベイク装置
１４、露光装置１６、現像装置１８で順次より処理さ
れ、線幅測定機２２でレジスト線幅が測定される。その
後ウェハーはポストベイク装置２０に送られる。２）線幅測定データはプリベイク制御装置２８に送られ
る。３）プリベイク制御装置２８は線幅測定データを基に最
適プリベイク条件を算出し、プリベイク装置１４の加熱
時間又は加熱温度又はその双方を制御する。本実施例で
は線幅測定機２２とプリベイク装置１４の間に、フィー
ドバックのかからないウェハーが２枚あるが、プリベイ
ク時間変化に対する線幅変化は緩やかであるため綿密な
制御が可能となる。本実施例によってエキシマ用レジス
トＷＫＲ−ＰＴ１（和光純薬製）を処理したところ線
幅変動は０．３５μｍ±０．０２０μｍが得られた。

【００３９】実施例５図５は、本発明に係るフォトリソグラフィ技術によるパ
ターン形成方法を実施するための装置の実施例５の構成
を示すフローチャートである。本実施例では、図５に示
すように、パターン形成装置７０は、レジスト塗布装置
１２、プリベイク装置１４、露光装置１６、ＰＥＢ装置
３０、現像装置１８、線幅測定機２２及びポストベイク
装置２０を備えており、それらがこの順序でインライン
接続されている。更に、線幅測定機２２からの測定デー
タのフィードバック系には、ＰＥＢ制御装置３２が設け
られていて、測定データから最適ＰＥＢ条件、即ち加熱
時間及び加熱温度の少なくとも一つについてその最適条
件を割り出し、その最適条件でＰＥＢ装置３０をフィー
ドバック制御する。

【００４０】つぎに動作を説明する。１）ウェハーは、レジスト塗布装置１２、プリベイク装
置１４、露光装置１６、現像装置１８で順次より処理さ
れ、線幅測定機２２でレジスト線幅が測定される。その
後、ウェハーは、ポストベイク装置２０に送られる。２）線幅測定データは、ＰＥＢ制御装置３２に送られ
る。３）ＰＥＢ制御装置３２は、線幅測定データを基に最適
ＰＥＢ条件を算出し、ＰＥＢ装置３０の時間を制御す
る。ここで、本実施例では、最適ＰＥＢ条件として加熱
時間又は加熱温度又はその双方を設定している。本実施
例では線幅測定機２２とＰＥＢ制御装置１４の間に、フ
ィードバックのかからないウェハーが２枚あるが、プリ
ベイク時間変化に対する線幅変化は緩やかであるため綿
密な制御が可能となる。本実施例によってエキシマ用レ
ジストＷＫＲ−ＰＴ１（和光純薬製）を処理したとこ
ろ、線幅変動は０．３５μｍ±０．０２０μｍが得られ
た。

【００４１】実施例１〜５において温度によって線幅を
制御することも可能である。しかし、一般に温度を急激
に精度よく制御することは実際的でない場合もある。

【００４２】実施例６図６（ａ）はウェハーの中心を対称点として、レジスト
線幅の線幅分布が回転対称であることを説明する概念図
であり、図６（ｂ）は代表させる線幅分布を説明する概
念図である。図６（ｂ）に示すように、レジスト線幅の
線幅分布は回転対称であるから、ウェハーの一半径方向
の線幅分布を測定し、このデータをもって該ウェハー全
面の線幅分布を代表させることができる。この方法によ
れば、測定時間が１分強で終了するため、測定がウェハ
ー処理を律速するようなことがない。

【００４３】

【発明の効果】請求項１から５に記載の本発明方法によ
れば、プロセス処理が終了したウェハーの線幅均一性を
レジスト線幅測定装置により測定して総合的な線幅変動
量を求め、この総合的な変動量をプロセス装置にフィー
ドバックし、該プロセス装置の処理条件を変動量が小さ
くなる方向に調整することにより、総合的な線幅変動量
を小さくしている。本発明方法を適用することにより、１）従来のレジスト線幅の変動要因別制御に比べて、複
雑なプロセスを適用してウェハーに微細なパターン形成
を行う場合にも、総合的な線幅均一性を向上させること
ができる。２）多数の様々なレジスト線幅変動要因に対して総合的
に速やかに対応できるので、レジスト線幅変動を最小限
に抑えることができる。３）各々のプロセス工程の制御装置の制御厳密性を比較
的緩やかにすることが可能となるので、制御装置に要す
る費用を軽減することができる。請求項６から１０に記
載の本発明装置によれば、本発明に係るパターン形成方
法を容易に実施できるように構成されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るパターン形成方法を実施するため
の装置の実施例１の構成を示すフローチャートである。

【図２】本発明に係るパターン形成方法を実施するため
の装置の実施例２の構成を示すフローチャートである。

【図３】本発明に係るパターン形成方法を実施するため
の装置の実施例３の構成を示すフローチャートである。

【図４】本発明に係るパターン形成方法を実施するため
の装置の実施例４の構成を示すフローチャートである。

【図５】本発明に係るパターン形成方法を実施するため
の装置の実施例５の構成を示すフローチャートである。

【図６】図６（ａ）はウェハーのレジスト線幅の線幅分
布がウェハー中心を回転中心として回転対称であること
を説明する概念図、図６（ｂ）は代表させる測定データ
を示す説明図である。

【図７】レジスト膜厚とレジスト線幅との関係を示すグ
ラフである。

【図８】プリベイク時間とレジスト線幅との関係を示す
グラフである。

【図９】ＰＥＢ時間とレジスト線幅との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１０、４０、５０、６０、７０パターン形成装置の一
実施例１２レジスト塗布装置１４プリベイク装置１６露光装置１８現像装置２０ポストベイク装置２２線幅測定機２４現像条件制御装置２６レジスト膜厚制御装置２８プリベイク制御装置３０ＰＥＢ装置３２ＰＥＢ制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォトリソグラフィ技術によりウェハー
上にパターンを形成する方法において、制御装置を介し
てレジスト塗布装置をレジスト線幅測定装置にインライ
ン接続し、レジスト線幅測定装置により計測したレジス
ト線幅測定データに基づき、レジスト塗布装置のウェハ
ー回転時間、塗布雰囲気温度、塗布雰囲気湿度、レジス
ト温度及びウェハー温度のうちの少なくとも一つについ
て求めた最適条件でレジスト塗布装置をフィードバック
制御し、それによってレジスト線幅を安定化することを
特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】フォトリソグラフィ技術によりウェハー
上にパターンを形成する方法において、制御装置を介し
て現像装置をレジスト線幅測定装置にインライン接続
し、レジスト線幅測定装置により計測したレジスト線幅
測定データに基づき、現像装置の現像雰囲気温度、現像
雰囲気湿度、現像液温度及び現像液濃度のうちの少なく
とも一つについて求めた最適条件で現像装置をフィード
バック制御し、それによってレジスト線幅を安定化する
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】フォトリソグラフィ技術によりウェハー
上にパターンを形成する方法において、制御装置を介し
てプリベイク装置をレジスト線幅測定装置にインライン
接続し、レジスト線幅測定装置により計測したレジスト
線幅測定データに基づき、プリベイク装置の加熱時間及
び加熱温度のうちの少なくとも一つについて求めた最適
条件でプリベイク装置をフィードバック制御し、それに
よってレジスト線幅を安定化することを特徴とするパタ
ーン形成方法。
【請求項４】フォトリソグラフィ技術によりウェハー
上にパターンを形成する方法において、制御装置を介し
てＰＥＢ処理装置をレジスト線幅測定装置にインライン
接続し、レジスト線幅測定装置により計測したレジスト
線幅測定データに基づき、ＰＥＢ処理装置の加熱時間及
び加熱温度のうちの少なくとも一つについて求めた最適
条件でＰＥＢ装置をフィードバック制御し、それによっ
てレジスト線幅を安定化することを特徴とするパターン
形成方法。
【請求項５】ウェハーの一半径方向の線幅分布を測定
し、この線幅分布を以て該ウェハー全面の線幅分布に関
する前記測定データとすることを特徴とする請求項１か
ら４のうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項６】フォトリソグラフィ技術によりウェハー
上にパターンを形成する装置において、レジスト塗布装
置が、制御装置を介してレジスト線幅測定装置にインラ
イン接続され、前記制御装置が、レジスト線幅測定装置
により計測したレジスト線幅測定データに基づき、レジ
スト塗布装置のウェハー回転時間、塗布雰囲気温度、塗
布雰囲気湿度、レジスト温度及びウェハー温度のうちの
少なくとも一つについて求めた最適条件でレジスト塗布
装置をフィードバック制御することを特徴とするパター
ン形成装置。
【請求項７】フォトリソグラフィ技術によりウェハー
上にパターンを形成する装置において、現像装置が、制
御装置を介してレジスト線幅測定装置にインライン接続
され、前記制御装置が、レジスト線幅測定装置により計
測したレジスト線幅測定データに基づき、現像装置の現
像雰囲気温度、現像雰囲気湿度、現像液温度及び現像液
濃度のうちの少なくとも一つについて求めた最適条件で
現像装置をフィードバック制御することを特徴とするパ
ターン形成装置。
【請求項８】フォトリソグラフィ技術によりウェハー
上にパターンを形成する装置において、プリベイク装置
が、制御装置を介してレジスト線幅測定装置にインライ
ン接続され、前記制御装置が、レジスト線幅測定装置に
より計測したレジスト線幅測定データに基づき、プリベ
イク装置の加熱時間及び加熱温度のうちの少なくとも一
つについて求めた最適条件でプリベイク装置をフィード
バック制御することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項９】フォトリソグラフィ技術によりウェハー
上にパターンを形成する装置において、ＰＥＢ処理装置
が、制御装置を介してレジスト線幅測定装置にインライ
ン接続され、前記制御装置が、レジスト線幅測定装置に
より計測したレジスト線幅測定データに基づき、ＰＥＢ
処理装置の加熱時間及び加熱温度のうちの少なくとも一
つについて求めた最適条件でＰＥＢ処理装置をフィード
バック制御することを特徴とするパターン形成装置。
【請求項１０】フォトリソグラフィ技術によりウェハ
ー上にパターンを形成する装置において、レジスト塗布
装置、露光装置、現像装置、レジスト線幅測定装置及び
ポストベイク装置の順にウェハーが送給されるように、
それら装置が配置されていることを特徴とするパターン
形成装置。