WO2006049037A1

WO2006049037A1 - 露光条件補正方法、基板処理装置、およびコンピュータプログラム

Info

Publication number: WO2006049037A1
Application number: PCT/JP2005/019563
Authority: WO
Inventors: Kazuo Sawai; Akihiro Sonoda
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2006-05-11
Also published as: JP2006128572A

Abstract

　ウエハＷにレジスト膜形成、現像処理を行うレジスト塗布／現像処理システム１と露光処理を行う露光装置１４を用い、ウエハＷにレジスト膜を形成し、このレジスト膜の複数の部位を同一パターンでフォーカス値を変えて逐次露光し、現像する。レジスト塗布／現像処理システム１は、得られたレジストパターンの線幅をスキャテロメトリ技術により測定し、得られた線幅と対応するフォーカス値との関係から最適フォーカス値を決定し、露光装置１４へ人手を介することなくデータ通信により露光装置１４のフォーカス値を補正するためのデータを送信し、露光装置１４はそのデータに基づいてフォーカス値を補正する。

Description

明細書

露光条件補正方法、基板処理装置、およびコンピュータプログラム技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハやフラットパネルディスプレイ (FPD)用基板に形成されたレジスト膜を露光する際の露光条件を最適に設定することができる露光条件補正方法、当該露光条件補正方法を実施するための基板処理装置、当該露光条件補正方法を実行するためのコンピュータプログラムに関する。

背景技術

[0002] 例えば、半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程では、ゥェハの表面にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成し、このレジスト膜を所定のパターンで露光し、現像処理することにより、レジスト膜にパターンを形成している。

[0003] フォトリソグラフィー工程にぉ、て、形成されたレジストパターンが所望の線幅、形状を有しているかを確認するために、レジストパターンの線幅や LER (Line Edge Rough ness)を、定期的に測定している。そして、レジストパターンが所望の線幅、形状から外れている場合には、露光条件の補正を行う。

[0004] このようなレジストパターンの線幅等の測定には、 SEMが一般的に使用されている。しかし、 SEMによる観察は、レジストパターンを直視することができる利点はあるものの、測定に長い時間を要すること、装置操作や形状観察に経験が求められること、観察者の主観が入りやすいこと、 LERのために線幅の信頼性を維持することが困難になっていること等の欠点がある。そこで、近年、 SEMに代えて、スキヤテロメトリ（Sea tterometry)技術を用いた方法が用いられるようになってきて!/、る。

[0005] スキヤテロメトリ技術とは、任意のパターン形状に対して回折光強度分布を計算して、例えば、予めライブラリを作成しておき、測定対象のノターンに光を入射し、回折光強度の角度方向分布を検出し、その検出結果と上記のライブラリとのパターンマッチングにより測定対象のパターンの幅、高さ等を推定するものであり、例えば特許文献 1に開示されている。

[0006] 一方、レジスト塗布'現像装置と露光装置とは、現状、メーカーが異なっており、これらはそれぞれ別個に制御されていることから、露光条件の補正は、従来から、所定のテストパターンで露光量とフォーカス値を変化させて露光されたレジストパターンを準備し、その形状測定を SEM観察により行って適正露光条件を把握し、装置オペレータが露光装置にその適正露光条件を入力することにより行われている。

[0007] しかし、このような手法では、 SEM観察による形状測定の際におけるミスや、人手を介してデータを入力する際における、正負号の逆入力、小数点の位置違い等の入力ミス等の人為的ミスが発生し、製品とならない無駄な処理が行われたり、製品の品質が低下する等の問題が生じる。

[0008] 上記特許文献 1には、上述したスキヤテロメトリによる測定結果により露光時間および露光量を制御することが可能であることが記載されているが、この技術を用いて露光条件を補正する具体的な手法にっ、ては何ら開示されて、な、。

特許文献 1：特開 2002— 260994号公報

発明の開示

[0009] 本発明の目的は、人為的なミスを生じさせずに、レジストパターンの形状測定結果から、最適な露光条件を露光装置に設定することができる露光条件補正方法を提供することにある。

[0010] また、本発明の他の目的は、この露光条件補正方法を実行するための基板処理装置およびコンピュータプログラムを提供することにある。

[0011] 本発明の第 1の観点によれば、基板にレジスト膜を形成することと、前記レジスト膜の複数の部位を同一パターンで露光パラメータを変えて逐次露光することと、前記露光後の基板を現像することと、現像により形成されたレジストパターンの形状をスキヤテロメトリ技術により測定することと、前記スキヤテロメトリ技術により測定された形状データと用いられた露光パラメータとの関係力最適露光パラメータを決定することと、以後の基板が前記最適露光パラメータで露光されるように露光条件を補正することとを有する露光条件補正方法が提供される。

[0012] 本発明の第 2の観点によれば、基板にレジスト膜を形成するレジスト膜形成部と、基板に形成されたレジスト膜を所定のパターンで露光する露光処理部と、露光処理された基板を現像する現像処理部と、現像されたレジストパターンの形状をスキヤテロメトリ技術により測定するパターン形状測定部と、前記レジスト膜形成部、前記現像処理部、および前記パターン形状測定部を制御する第 1制御部と、前記露光処理部を制御する第 2制御部と、前記第 1制御部と前記第 2制御部との間でデータ通信を行うためのインターフェースとを具備し、前記第 1制御部と前記第 2制御部は、前記インタ一フェースを介してデータ通信を行いながら、基板にレジスト膜を形成し、このレジスト膜の複数の部位を同一パターンで露光パラメータを変えながら逐次露光し、現像し、形成されたレジストパターンの形状をスキヤテロメトリ技術により測定し、測定された形状データと用いられた露光パラメータとの関係力最適露光パラメータを決定し、以後の基板にっヽて決定された最適露光パラメータで露光されるように露光条件を補正する制御を行う、基板処理装置を提供する。

[0013] 本発明の第 3の観点によれば、基板にレジスト膜を形成する塗布膜形成部と、基板に形成されたレジスト膜を所定のパターンで露光する露光処理部と、露光処理された基板を現像する現像処理部と、現像されたレジストパターンの形状データをスキヤテロメトリ技術により測定するパターン形状測定部と、を有する基板処理装置を用い、基板にレジスト膜を形成することと、前記レジスト膜の複数の部位を同一パターンで露光パラメータを変えて逐次露光することと、露光後の基板を現像することと、現像により形成されたレジストパターンの形状をスキヤテロメトリ技術により測定することと、測定された形状データと用いられた露光パラメータとの関係から最適露光パラメータを決定することと、以後の基板をその最適露光パラメータで露光するために露光条件を補正することとを含む処理が実行されるように、コンピュータに前記基板処理装置を制御させるソフトウェアを含むコンピュータプログラムが提供される。

[0014] 本発明にお、て、露光処理にぉ、て補正の対象とする露光パラメータとしては露光量とフォーカス値を用いることができ、露光量を一定としてフォーカス値を変化させて最適フォーカス値を求めるか、または、露光量とフォーカス値をそれぞれ変化させて最適露光量と最適フォーカス値を求めることが可能である。

[0015] スキヤテロメトリ技術によるレジストパターンの形状測定は、基板における露光の 1シヨット領域内の決められた位置関係にある複数のポイントに所定波長の光を照射し、そのポイント毎に分光反射スペクトルを測定し、得られた分光反射スペクトルを、予め作成された分光反射スペクトルとレジストパターンの線幅とを対比させて構成されるライブラリと照合することにより、そのポイントにおけるレジストパターンの線幅を求めるようにすることが好ましい。

[0016] 本発明によれば、複数の部位を同一パターンで露光パラメータを変えて露光し、現像して形成されたレジストパターンの形状をスキヤテロメトリ技術により測定し、この形状データと露光パラメータとの関係力最適露光パラメータを決定して露光条件を補正するので、形状測定や露光装置への入力に人手を介在させる必要がない。このため、露光条件の補正に人為的なミスが介入することを防止することができる。また、スキヤテロメトリ技術を用いることによって補正条件を短時間で計算することができるので、従来よりも頻繁に露光条件のチェックを行うことが可能となる。このため、レジストノターンを高精度で形成することが可能となり、製品の品質を高く保持することができるよつになる。

[0017] また、上述のような、予め作成された分光反射スペクトルとレジストパターンの線幅とを対比させてライブラリを構成し、上記分光反射スペクトルをそのライブラリと照合する手法を、例えば、露光量を一定としてフォーカス値を変化させて最適フォーカス値を求める方法に適用した場合、得られた線幅を Y軸に、用いられたフォーカス値を X軸にそれぞれとって、これらの関係を求めると、線幅の値が極大値または極小値を有する曲線となるので、例えば、各ポイントでの極大値または極小値を与えるフォーカス値の平均を最適フォーカス値とすることができる。このような計算は、コンピュータで自動的に行われ、計算された最適フォーカス値は、コンピュータから直接に露光装置にデータ転送され、露光装置においてその制御部が露光条件を補正するようにすることができる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]レジスト塗布'現像処理システムの概略構成を示す平面図。

[図 2]レジスト塗布 ·現像処理システムの概略構成を示す正面図。

[図 3]レジスト塗布 ·現像処理システムの概略構成を示す背面図。

[図 4]レジスト塗布 ·現像処理システムと露光装置の制御系を示す図。

[図 5]露光量を固定し、フォーカス値を補正する方法を適用した場合のフローチャート [図 6]ウェハにおける露光エリアの設定形態と露光順序を示す図。

[図 7]露光エリアにおける線幅測定点の設定例を示す図。

[図 8]レジストパターンの線幅とフォーカス値との関係を示すグラフ。

[図 9]ウェハにおける露光エリア、露光値、フォーカス値の設定形態を示す図。

[図 10]露光量毎に線幅とフォーカス値との関係を示すグラフ。

[図 11]スキヤテロメトリ技術により測定可能なレジストパターンのパラメータを示す図。発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

[0020] 図 1は、レジスト膜の形成，露光後の基板の現像を行うレジスド塗布 Z現像処理システム 1の概略構成を示す平面図であり、図 2はその正面図であり、図 3はその背面図である。図 1には、レジスト塗布 Z現像処理システム 1と露光装置 14とを組み合わせた構成を示している。

[0021] このレジスト塗布 Z現像処理システム 1は、搬送ステーションであるカセットステーシヨン 11と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション 12と、処理ステーション 12に隣接して設けられる露光装置 14と処理ステーション 12との間でウェハ Wを受け渡すためのインターフェイスステーション 13とを有している。

[0022] カセットステーション 11において、複数枚 (例えば、 25枚）のウェハ Wが収容されたウェハカセット (CR)の搬入出が行われる。カセット載置台 20上には、ウェハカセット（ CR)を載置するための位置決め突起 20aが、 X方向に沿って 1列に複数（図 1では 5 個）設けられている。ウェハカセット（CR)はウェハ搬入出口を処理ステーション 12側に向けて載置される。

[0023] カセットステーション 11は、ウェハ搬送用ピック 21aを有するウェハ搬送機構 21を備えている。このウェハ搬送用ピック 21aは、いずれかのウェハカセット（CR)に対して選択的にアクセスでき、また、後述する処理ステーション 12の第 3処理ユニット群 G に設けられたトランジシヨンユニット（TRS— G )にアクセスできるようになっている。

3 3

[0024] 処理ステーション 12は、システム背面側（図 1上方）に、カセットステーション 11側から順に、第 3処理ユニット群 G、第 4処理ユニット群 Gおよび第 5処理ユニット群 Gを備えている。また第 3処理ユニット群 Gと第 4処理ユニット群 Gとの間に第 1主搬送部

3 4

Aが設けられ、第 4処理ユニット群 Gと第 5処理ユニット群 Gとの間に第 2主搬送部

1 4 5

Aが設けられている。さらにシステム前面側（図 1の下側）に、カセットステーション 11

2

側から順に、第 1処理ユニット群 Gと第 2処理ユニット群 Gが設けられている。

1 2

[0025] 第 3処理ユニット群 Gでは、ウェハ Wに加熱処理を施す高温度熱処理ユニット（BA

3

KE)、高精度でウェハ Wの温調を行う高精度温調ユニット（CPL— G )、温調ュ-ッ

3

ト (TCP)、カセットステーション 11と第 1主搬送部 A1との間でのウェハ Wの受け渡し部となるトランジシヨンユニット (TRS— G )が、例えば 10段に重ねられている。

3

[0026] 第 4処理ユニット群 Gでは、例えば、レジスト塗布後のウェハ Wに加熱処理を施す

4

プリベータユニット（PAB)、現像処理後のウェハ Wに加熱処理を施すポストべークュニット（POST)、高精度温調ユニット（CPL— G )が、例えば 10段に重ねられている

4

。第 5処理ユニット群 Gでは、例えば、露光後現像前のウェハ Wに加熱処理を施す

5

ポストェクスポージャーべークユニット（PEB)、高精度温調ユニット（CPL— G )が、

5 例えば 10段に重ねられている。

[0027] 第 1主搬送部 Aの背面側には、アドヒージョンユニット (AD)と、ウェハ Wを加熱する加熱ユニット (HP)とを有する第 6処理ユニット群 Gが設けられている。また、第 2主

6

搬送部 Aの背面側には、ウェハ Wのエッジ部を選択的に露光する周辺露光装置（

2

WEE)と、レジストパターンの線幅をスキヤテロメトリ技術により測定する線幅測定装置 (ODP)と、をレジスト膜厚を測定する膜厚測定装置 (FTI)とを有する第 7処理ュニット群 Gが設けられている。

[0028] 第 1処理ユニット群 Gでは、レジスト膜を成膜する 3つのレジスト塗布ユニット（COT )と、反射防止膜を成膜するボトムコーティングユニット (BARC)が計 5段に重ねられている。なお、図 1に示される' CP'はコーターカップを、 'SP'はスピンチャックを示している。第 2処理ユニット群 Gでは、現像ユニット（DEV)が 5段に重ねられている。

2

[0029] 第 1主搬送部 Aには第 1主ウェハ搬送装置 16が設けられている。この第 1主ウェハ搬送装置 16は、ウェハ Wを保持する 3本のアームを備えており、これらのアームは、一体的に Z軸回りに回転し、 Z軸方向に昇降し、別々に水平方向（X—Y面内）で伸縮自在である。これにより第 1主ウェハ搬送装置 16は、第 1処理ユニット群 G、第 3処理ユニット群 G、第 4処理ユニット群 Gと第 6処理ユニット群 Gの各ユニットに選択的

3 4 6 にアクセス可能である。第 2主搬送部 Aには、第 1主ウェハ搬送装置 16と同様の構

2

造を有する第 2主ウェハ搬送装置 17が設けられており、第 2主ウェハ搬送装置 17は、第 2処理ユニット群 G、第 4処理ユニット群 G、第 5処理ユニット群 G、第 7処理ュ

2 4 5

ニット群 Gの各ユニットに選択的にアクセス可能である。

[0030] 第 1処理ユニット群 Gとカセットステーション 11との間および第 2処理ユニット群 Gと

1 2 インターフェイスステーション 13との間にはそれぞれ、第 1,第 2処理ユニット群 G , G に処理液を供給する液温調ポンプ 24, 25と、レジスト塗布 Z現像処理システム 1外

2

の空調器からの清浄な空気を各処理ユニット群 G〜Gの内部に供給するためのダ

1 5

タト 28, 29力設けられている。

[0031] 第 1および第 2処理ユニット群 G , Gのそれぞれの最下段には、これらに薬液を供

1 2

給するケミカルユニット（CHM) 26, 27が設けられている。また、カセットステーション 11の下側には、レジスト塗布 Z現像処理システム 1全体を制御する第 1制御部 31が設けられている。

[0032] 処理ステーション 12の背面側のパネルおよび第 1処理ユニット群 G〜第 7処理ュニット群 Gは、メンテナンスのために取り外しが可能となっている。

[0033] インターフェイスステーション 13は、処理ステーション 12側の第 1インターフェイスステーシヨン 13aと、露光装置 14側の第 2インターフェイスステーション 13bとから構成されている。第 1インターフェイスステーション 13aには第 5処理ユニット群 Gの開口部

5 と対面するように第 1ウェハ搬送体 18が配置され、第 2インターフェイスステーション 1 3bには X方向に移動可能な第 2ウェハ搬送体 19が配置されている。

[0034] 第 1ウェハ搬送体 18の背面側には、上力も順に、周辺露光装置 (WEE)、露光装置 14に搬送されるウェハ Wを一時収容するイン用バッファカセット (INBR)、露光装置 14力も搬出されたウェハ Wを一時収容するアウト用バッファカセット（OUTBR)が積み重ねられた、第 8処理ユニット群 Gが設けられている。第 1ウェハ搬送体 18の正

8

面側には、上力も順に、トランジシヨンユニット (TRS— G )と、 2段の高精度温調ュ-

9

ット（CPL— G )が積み重ねられた、第 9処理ユニット群 Gが設けられている。

9 9

[0035] 第 1ウェハ搬送体 18は、ウェハ受け渡し用のフォーク 18aを有している。このフォーク 18aは、第 5処理ユニット群 G、第 8処理ユニット群 G、第 9処理ユニット群 Gの各

5 8 9 ユニットに対してアクセスし、各ユニット間でウェハ Wを搬送する。また、第 2ウェハ搬送体 19は、ウェハ受け渡し用のフォーク 19aを有している。このフォーク 19aは、第 9 処理ユニット群 Gの各ユニットと、露光装置 14のインステージ 14aおよびアウトステー

9

ジ 14bに対してアクセス可能であり、これら各部の間でウェハ Wを搬送する。

[0036] なお、露光装置 14のインステージ 14aにはウェハ Wを搬入可 Z不可を示すランプ等力アウトステージ 14bにはウェハ Wを搬出可 Z不可を示すランプ等がそれぞれ設けられており、第 2インターフェイスステーション 13bにはこれらのランプの表示状態を認識するセンサが設けられており、ウェハ Wを保持したフォーク 19aはこのセンサの認識結果にしたがってインステージ 14aにウェハ Wを搬入し、空のフォーク 19aはこのセンサの認識結果にしたがってアウトステージ 14bにアクセスしてウェハ Wを搬出する構成となっている。

[0037] このように構成されるレジスト塗布 Z現像処理システム 1においては、ウェハカセット

(CR)から取り出された 1枚のウェハ Wは、例えば、処理ステーション 12のトランジションユニット（TRS— G )に搬送され、温調ユニット（TCP)での温調、アドヒージョンュ

3

ニット（AD)でのアドヒージョン処理、ボトムコーティングユニット（BARC)での反射防止膜の形成、加熱ユニット (HP)における加熱処理、高温度熱処理ユニット（BAKE) におけるベータ処理、高精度温調ユニット（CPL— G )での温調、レジスト塗布ュ-ッ

3

ト（COT)でのレジスト液の塗布処理、プリベータユニット (PAB)でのプリベータ処理、周辺露光装置 (WEE)での周辺露光処理を経て、露光装置 14内に搬送される。そして、ウェハ Wは、露光装置 14での露光後、トランジシヨンユニット（TRS— G )への

9 搬送、ポストェクスポージャーベータユニット（PEB)でのポストェクスポージャーべ一ク処理、現像ユニット（DEV)での現像処理、ポストベータユニット（POST)でのポストベータ処理を経て、ウェハカセット（CR)へ戻される。

[0038] 次に、レジスト塗布 Z現像処理システム 1と露光装置 14の制御系について図 4を参照しながら説明する。レジスト塗布 Z現像処理システム 1は第 1制御部 31により制御され、露光装置 14は第 2制御部 32により制御される。

[0039] 第 1制御部 31は、第 1プロセスコントローラ（CPU) 35と、工程管理者がレジスト塗布/現像処理システム 1を管理するためにコマンド入力操作等を行うキーボードゃレジスド塗布 Z現像処理システム 1の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有する第 1データ入出力部 36と、レジスド塗布 Z現像処理システム 1で実行される各処理条件を第 1プロセスコントローラ（CPU) 35の制御にて実行するための制御プログラム 38aおよび制御プログラム 38aを実行するためのデータであるレシピ 38bならびに線幅測定装置 (ODP)におヽて測定された分光反射スペクトルを解析するための解析プログラム 39aおよびライブラリ（データベース） 39bが記録された第 1記録部 3 7と、を有している。

[0040] ライブラリ 39bは、任意のパターン形状に対して回折光強度分布をコンピュータシミユレーシヨンにより求め、その分光反射スペクトルとレジストパターンの形状とをリンクさせたデータベースである。このライブラリ 39bに記録されているデータは、実際に所定の条件によりレジスト膜をパターユングし、そのパターンの分光反射スペクトルを測定し、 SEM観察により形状が確認されて、信頼性が高められたものであることが好ましい。ただし、このようなことが適用されるのは、 SEM観察で良好に観察が行える線幅に限られる。

[0041] なお、図 4では、第 1制御部 31が制御する一部の処理ユニット等を例示しており、全ての制御対象は図示しては!ヽなヽ。

[0042] 第 2制御部 32は、第 2プロセスコントローラ (CPU) 41と、工程管理者が露光装置 1 4を管理するためにコマンド入力操作等を行うキーボードや露光装置 14の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有する第 2データ入出力部 42と、露光装置 1 4で実行される各処理条件を第 2プロセスコントローラ (CPU) 41の制御にて実行するための制御プログラム 44aおよびレシピ 44bが記録された第 2記録部 43とを有している。第 2プロセスコントローラ (CPU) 41から露光装置 14内の駆動部（例えば、フォ一カスを調整するためのウェハ Wの位置またはレンズ位置を調整する機構、光量のしぼり調整等を行うための機構等)へ制御信号が送られる。

[0043] 露光装置 14における露光パラメータを補正するための処理を行うために、第 1制御部 31と第 2制御部 32との間で露光処理に関するデータの双方向通信力インターフエース 33を介して行われるようになつている。これについては、後に詳細に説明する。 [0044] レジスト塗布'現像処理システム 1と露光装置 14を用いて、製品となるウェハ Wを処理するにあたって、その前にダミーウェハを用いてレジスト膜形成、テストパターンでの露光、現像処理を行い、得られた現像パターンの線幅 (CD)を測定して露光条件を確認し、露光条件が不適切であると判断される場合には露光条件を補正する。次に、レジスト塗布 ·現像処理システム 1と露光装置 14による露光装置 14の露光条件の補正方法にっ、て説明する。

[0045] 図 5に、露光パラメータの 1つである露光量を固定し、別の露光パラメータであるフオーカス値を補正する方法のフローチャートを示す。まず、ダミーウェハ Wの表面にレジスト膜を形成する (ステップ 1)。ダミーウエノ、 Wとしては、できるだけ厚みが均一で平坦度の高いものを用いる。これは、ダミーウェハ Wそのものの表面に凹凸があつたり、厚みが不均一で表面が傾斜していると、正確な露光条件を決定することができないからである。

[0046] 次!、で、ダミーウェハ Wに形成されたレジスト膜を、テストパターンでフォーカス値を変えて逐次露光する (ステップ 2)。このステップ 2では、露光量は、生産現場で最も製造余裕のない条件、例えば、 65nmLZSが形成可能な露光量 (以下「露光量 E」と

0 する）に固定する。

[0047] 一方、フォーカス値は、製品製造のために設定されて!、るフォーカス値 (以下「フォ一カス値 F」とする）を中心として、例えば、図 6に示すように縦横に設定された複数

0

の露光エリア Sを一筆書きで移動させながら、フォーカス値 F ±0. 5 mの範囲で 0

0

. 05 mずつフォーカス値をずらして、露光エリア S毎に 1ショットの露光を行う。露光エリア Sの面積は、露光装置 14の最大フィールドサイズに合わせることが好ま、。

[0048] 続!、て、このようにして露光が終了したウェハ Wを現像処理する（ステップ 3)。これによりレジスト膜にパターンが形成されるので、このレジストパターンの線幅を線幅測定装置 (ODP)を用いて測定する (ステップ 4)。この線幅測定装置 (ODP)における線幅測定は、概略、次のようにして行われる。すなわち、まず図 7に示すように、 1つの露光エリア S内に複数の測定点、例えば、中央と四隅の合計 5点（P

1〜P )を定め 5 る。次に、点 Pに所定波長の光をあてて、分光反射スペクトルを測定する。そして、得られた分光反射スペクトルに最も形の近いスペクトルをライブラリ 39bの分光反射スぺクトルカ検索することによって、点 Pでのレジストパターンの線幅を求める。点 P

1 2〜

Pについても同様の処理を行い、 1点毎にレジストパターンの線幅を求める。さらに、

5

このような分光反射スペクトルの測定と線幅の決定を各露光エリア sに対して行う。

[0049] 次に、第 1制御部 31は、解析プログラム 39aを用いて、各露光エリア Sに設定された点 P〜Pのレジストパターンの線幅と各露光エリア Sを露光した際に用いられたフォ

1 5

一カス値との関係を求める (ステップ 5)。これにより図 8に示すグラフが得られる。このステップ 5のために、露光装置 14の第 2制御部 32から各露光エリア Sでの露光条件力 Sインターフェース 33を介して第 1制御部 31へ送られる。

[0050] 例えば、ポジ型レジストの場合には、レジスト膜において露光された部分が現像時に溶解するために、フォーカス値が適切でないと、露光される範囲が拡がってしまい、これにより溝幅が広くなつて、線幅は狭くなる。したがって、図 8に示すように、点 P 〜P毎に、フォーカス値が適切な部分で線幅が極大を示すような曲線が描かれる。

5

なお、ネガ型レジストの場合には、フォーカス値が適切な部分で線幅が極小を示すような曲線が描かれる。

[0051] 第 1制御部 31は、点 P〜P毎に得られる計 5本の曲線の極大値を与えるフォー力

1 5

ス値の最低値 F と最高値 F の平均値を最適フォーカス値 Fとして決定する (ステ

min max B

ップ 6)。なお、点 P

1〜P毎に得られる計 5本の曲線の極大値を与える各フォーカス

5

値の平均値を最適フォーカス値 Fとして決定してもよい。

B

[0052] 次に、このようにして決定された最適フォーカス値 Fとフォーカス値 Fとの差の絶対

B 0

値 fが、予め設定されている許容値 δ 以下である力否力すなわち f≤ δ を満たすか否かを判断する (ステップ 7)。 f≤ δ を満たしている場合には、フォーカス値の補正は行わず、 Fのまま製品としてのウェハ Wの露光処理が開始される（ステップ 8)。

0

[0053] 一方、 f≤ δ を満たさない場合には、さらに最適フォーカス値 Fとフォーカス値 Fと

1 Β 0 の差の絶対値 fが許容値 δ より大きぐダミーウエノ、 Wの一連の処理に異常があると推測される値である警告値 δ 未満の範囲内力否か、すなわち δ <f< δ を満たす

2 1 2 か否かを判断する (ステップ 9)。

[0054] δ く ίぐ δ を満たしている場合には、製品たるウェハ Wの露光を行う際のフォー力

1 2

ス値をフォーカス値 Fとするように、露光装置 14を補正する (ステップ 10)。露光装置 14におけるフォーカス値の補正は、第 1制御部 31から第 2制御部 32にフォーカス値の補正信号力 ^sインターフェース 33を介して直接送信され、第 2制御部 32はこの補正信号に基づいて露光装置 14における露光条件を補正する。露光装置 14においてフオーカス値が補正されたら、上記ステップ 8の製品としてのウェハ Wの露光処理が開始される。

[0055] δ ぐ ίぐ δ を満たさない場合、すなわち、最適フォーカス値 Fとフォーカス値 Fと

1 2 Β 0 の差の絶対値 fが警告値 δ 以上となった場合には、第 1制御部 31の指令に基づき

2

警報 (例えば、音、光、第 1データ入出力部 36でのディスプレイ表示等）が発せられて、工程管理者にシステムの異常を警告する (ステップ 11)。工程管理者は、この警報を受けてレジスト塗布 ·現像処理システム 1と露光装置 14とを点検する (ステップ 12 ) οそして、システムの異常が解消された後に、再びステップ 1からの最適フォーカス値を決めるために、ダミーウェハ Wの処理を開始する。

[0056] 従来は、露光装置とレジスト塗布 ·現像処理システムとの間で露光条件に関するデータの送受信は行われていな力つたために、工程管理者は、各露光エリアのフォーカス値を露光装置力読み取って、そのデータをレジスト塗布 Ζ現像処理システムに入力し、その結果得られた最適フォーカス値を読み取って、露光装置に入力しなければならな力つた。このため、データ入力作業等において正負号の逆入力、小数点の位置違い等の入力ミスが発生し、露光装置が適切に補正されず、製品不良が発生する問題があった。しかし、上述したように、レジスト塗布 Ζ現像処理システム 1と露光装置 14との間でダイレクトに露光条件に関するデータを送受信させて露光条件を補正することにより、前述の問題の発生を防止することができ、ひいては製品不良の発生等を防止することができる。

[0057] 上述した露光装置 14の露光パラメータの補正方法では、フォーカス値のみを補正の対象とした力露光量とフォーカス値をそれぞれ補正の対象とすることもできる。

[0058] その際の露光パラメータの補正方法につ!、て以下に説明する。

[0059] まず、厚みが均一で平坦度の高、ダミーウェハ Wの表面にレジスト膜を形成し、このレジスト膜をテストパターンで露光量とフォーカス値を変えて逐次露光する。ここでは、図 9に示すようにダミーウェハ Wに縦横に分割された露光エリア Sを設け、横方向では製品製造のために設定されている露光量 Eを中心として、例えば、露光量 E

0 -3

〜E で露光量を変化させる。また、縦方向ではフォーカス値 Fを中心としてフォー

+ 3 0

カス値 F 〜F の範囲でフォーカス値を変化させる。

-4 +4

[0060] 続いて、露光が終了したウェハ Wを現像処理する。これによりレジスト膜にパターンが形成されるので、例えば、各露光エリアの中心におけるレジストパターンの線幅を線幅測定装置 (ODP)を用いて、先に説明した測定方法に準じて測定し、露光量 E_ 〜E 毎に線幅とフォーカス値との関係を求める。これにより、図 10に示すグラフが

3 + 3

得られる。

[0061] 図 10では曲線 E 〜E がそれぞれ露光量 E 〜E に対応している。曲線 E

-3 +3 - 3 +3 -3

〜E の中力フォーカス値の変化に対して線幅（CD)の変化が緩やかであり、かつ

+ 3

、所望の線幅 Wに近接する曲線、図 10では曲線 E の露光量を最適露光量 Eに

0 + 1 B 決定する。また、この曲線 E の極小値 (選ばれた曲線が上に凸の場合には極大値

+ 1

となる）を与えるフォーカス値を最適フォーカス値 Fに決定する。

B

[0062] なお、 LERが大きくなると、 SEMによる測定では、例えば図 10に示すグラフを得ようとすると、各曲線がギザギザした線となるので、各曲線の極大、極小値が判別し難く、そのために最適フォーカス値を決定し難くなる。一方、スキヤテロメトリ技術によれば、 LERには殆ど感度がないのでその影響を受けず、精度の高い、例えば図 10に示したような滑らかなグラフを得ることができるので、最適フォーカス値の決定が容易となる。

[0063] こうして決定された最適フォーカス値 Fとフォーカス値 Fとの差 fが許容差 δ の範

Β 0 1 囲内であればフォーカス値の修正は行わず、最適フォーカス値 Fとフォーカス値 Fと

Β 0 の差 fが許容差 δ より大きぐ警告範囲 δ 未満の場合には、第 1制御部 31から第 2

1 2

制御部 32にフォーカス値の補正信号力インターフェース 33を介して直接送信され、第 2制御部 32はこの補正信号に基づいて露光装置 14のフォーカス値を最適フォーカス値 Fに補正し、最適フォーカス値 Fとフォーカス値 Fとの差 fが警告範囲 δ より

Β Β 0 2 も大きい場合には、第 1制御部 31は警報を発する。また、上記例では、最適露光量 Ε は当初の設定露光値 Εではないために、第 1制御部 31から第 2制御部 32に露光

Β 0

値の補正信号力 Sインターフェース 33を介して直接送信され、第 2制御部 32はこの補正信号に基づいて露光装置 14における露光条件を補正する。勿論、最適露光量 E

B

が当初の設定露光値 Eの場合には露光量の補正は行われない。

0

[0064] なお、以上説明した実施形態は、あくまでも本発明の技術的内容を明らかにすることを意図するものであって、本発明はこのような具体例にのみ限定して解釈されるものではなぐ本発明の精神とクレームに述べる範囲で、種々に変更して実施することができるものである。

[0065] 例えば、上記説明にお、ては、レジストパターンの線幅を露光パラメータである露光量とフォーカス値の補正の指標とした力スキヤテロメトリ技術を用いると、図 11に示すように、線幅（CD)だけでなく、レジストパターンの底幅（Cび )、傾斜角 Θ、レジスト膜厚 (D)をも測定することができるので、例えば、ある一定の線幅 (CD)が得られるフォーカス値の範囲を定め、そのフォーカス値の範囲の中で、次に傾斜角 Θが良好であるものを逐次選び出して、それらの中でフォーカス値の中心値を選び、それを最終的に最適フォーカス値 Fとして決定するようにしてもよい。

B

[0066] また図 8に示す結果からは、露光処理時のウェハ Wのチルト状態を検出することもできるので、その結果を露光装置 14にフィードバックして、露光条件が補正される構成とすることもできる。さらにまた、露光量とフォーカス値をそれぞれ変化させて得られたレジストパターン力も露光量とフォーカス値を補正する場合には、図 10の曲線 E

-3

〜E 毎に極大値または極小値を与えるフォーカス値を算出し、それらの平均値を

+ 3

最適フォーカス値 Fとしてもよい。露光量を補正する場合には、各変形照明条件によ

B

つて異なる結果が得られることが予想されるので、変形照明条件毎に露光条件を検証することが好ましい。

[0067] さらに、上記実施形態では、本発明を半導体ウェハに適用した場合について示したが、液晶表示装置に代表される FPD (フラットパネルディスプレイ)用のガラス基板におけるフォトリソグラフィー技術にも適用することができる。さらにまた、上記実施形態では、線幅測定装置 (ODP)を主搬送装置により搬送可能な位置に配置したが、ウェハ搬送機構 21がアクセスできるように、レジスト塗布'現像処理システム 1の X方向側面に取り付けてもよい。

産業上の利用可能性本発明は、半導体装置の製造、 FPDの製造する際のレジストパターンの高精度化に好適である。

Claims

請求の範囲

[1] 基板にレジスト膜を形成することと、

前記レジスト膜の複数の部位を同一パターンで露光パラメータを変えて逐次露光することと、

前記露光後の基板を現像することと、

現像により形成されたレジストパターンの形状をスキヤテロメトリ技術により測定することと、

前記スキヤテロメトリ技術により測定された形状データと用いられた露光パラメータとの関係力最適露光パラメータを決定することと、

以後の基板が前記最適露光パラメータで露光されるように露光条件を補正することと、

を有する露光条件補正方法。

[2] 請求項 1の露光条件補正方法において、前記露光パラメータは、露光量とフォー力ス値であり、前記逐次露光する際に、露光量を一定として、フォーカス値を変化させる、露光条件補正方法。

[3] 請求項 1の露光条件補正方法において、前記露光パラメータは、露光量とフォー力ス値であり、前記逐次露光する際に、露光量とフォーカス値をそれぞれ変える、露光条件補正方法。

[4] 請求項 1の露光条件補正方法において、前記スキヤテロメトリ技術によるレジストパターンの形状測定は、

前記基板における露光の 1ショット領域内の決められた位置関係にある複数のボイントに所定波長の光を照射し、そのポイント毎に分光反射スペクトルを測定し、得られた分光反射スペクトルを、予め作成された分光反射スペクトルとレジストバタ一ンの線幅とを対比させて構成されるライブラリと照合して、そのポイントにおけるレジストパターンの線幅を求めることにより行われる、露光条件補正方法。

[5] 請求項 1の露光条件補正方法において、前記最適露光パラメータに関するデータは、前記最適露光パラメータを決定する演算手段から露光処理を行う装置の制御部へ通信される、露光条件補正方法。

[6] 基板にレジスト膜を形成するレジスト膜形成部と、

基板に形成されたレジスト膜を所定のパターンで露光する露光処理部と、露光処理された基板を現像する現像処理部と、

現像されたレジストパターンの形状をスキヤテロメトリ技術により測定するパターン形状測定部と、

前記レジスト膜形成部、前記現像処理部、および前記パターン形状測定部を制御する第 1制御部と、

前記露光処理部を制御する第 2制御部と、

前記第 1制御部と前記第 2制御部との間でデータ通信を行うためのインターフエ一スと

を具備し、

前記第 1制御部と前記第 2制御部は、前記インターフェースを介してデータ通信を行いながら、基板にレジスト膜を形成し、このレジスト膜の複数の部位を同一パターンで露光パラメータを変えながら逐次露光し、現像し、形成されたレジストパターンの形状をスキヤテロメトリ技術により測定し、測定された形状データと用いられた露光パラメータとの関係から最適露光パラメータを決定し、以後の基板にっ、て決定された最適露光パラメータで露光されるように露光条件を補正する制御を行う、基板処理装置

[7] 請求項 6の基板処理装置にぉ、て、前記露光パラメータは、露光量とフォーカス値であり、前記第 2制御部は、露光量を一定とし、フォーカス値を変化させて逐次露光が行われるように前記露光処理部を制御する、基板処理装置。

[8] 請求項 7の基板処理装置において、

前記第 1制御部は、線幅が既知のレジストパターンに所定波長の光を当てて得られる分光反射スペクトルとその線幅とを対比させて構成されるライブラリが記録された記録部を備え、前記基板における露光の 1ショット領域内の決められた位置関係にある複数のポイントに所定波長の光を当て、そのポイント毎に分光反射スペクトルを測定するように前記パターン形状測定部を制御し、さらにこれにより得られた分光反射スベクトルを前記ライブラリと照合することにより各ポイントにおけるレジストパターンの線幅を求め、このようにして求められた線幅と前記第 2制御部から送られた露光パラメ一タとの関係から最適露光パラメータを決定し、決定された最適露光パラメータに関するデータを前記第 2制御部へフィードバックし、

前記第 2制御部は、前記第 1制御部から送信された最適露光パラメータに関するデータに基づいて、前記露光処理部での露光条件を補正する、基板処理装置。

[9] 請求項 6の基板処理装置にお、て、前記露光パラメータは、露光量とフォーカス値であり、前記第 2制御部は、露光量とフォーカス値をそれぞれ変化させて逐次露光が行われるように前記露光処理部を制御する、基板処理装置。

[10] 請求項 9の基板処理装置において、

[11] 基板にレジスト膜を形成する塗布膜形成部と、基板に形成されたレジスト膜を所定のパターンで露光する露光処理部と、露光処理された基板を現像する現像処理部と、現像されたレジストパターンの形状データをスキヤテロメトリ技術により測定するパターン形状測定部と、を有する基板処理装置を用い、

基板にレジスト膜を形成することと、

露光後の基板を現像することと、現像により形成されたレジストパターンの形状をスキヤテロメトリ技術により測定することと、

測定された形状データと用いられた露光パラメータとの関係力最適露光パラメ一タを決定することと、

以後の基板をその最適露光パラメータで露光するために露光条件を補正することとを含む処理が実行されるように、コンピュータに前記基板処理装置を制御させるソフトウェアを含むコンピュータプログラム。

[12] 請求項 11のコンピュータプログラムにおいて、前記露光パラメータは、露光量とフォ一カス値であり、前記逐次露光は、露光量を一定としてフォーカス値を変化させる、コンピュータプログラム。

[13] 請求項 11のコンピュータプログラムにおいて、前記露光パラメータは、露光量とフォ一カス値であり、前記逐次露光は、露光量とフォーカス値をそれぞれ変化させる、コンピュータプログラム。

[14] 請求項 11のコンピュータプログラムにおいて、前記スキヤテロメトリ技術によるレジストパターンの形状測定は、基板における露光の 1ショット領域内の決められた位置関係にある複数のポイントに所定波長の光を当て、そのポイント毎に分光反射スぺタトルを測定し、得られた分光反射スペクトルを、予め作成された分光反射スペクトルとレジストパターンの線幅とを対比させて構成されるライブラリと照合し、各ポイントにおけるレジストパターンの線幅を求めることにより行われる、コンピュータプログラム。