CN101807513A - 半导体器件的制造装置、制造装置的控制方法以及存储用于制造装置的控制程序的存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体器件的制造装置、制造装置的控制方法以及存储用于制造装置的控制程序的存储介质。用于半导体器件的制造装置，包括：台信息获得部，其用于获得台信息，该台信息是用于从包括在其上放置有晶片的多个曝光台的曝光单元中指定要被加热的晶片的曝光工艺中使用的曝光台的信息；以及温度设定部，用于设定用于加热要被加热的晶片的加热装置的加热温度。温度设定部基于单独用于多个曝光台中的每个曝光台的台信息来设定加热温度。

Description

半导体器件的制造装置、制造装置的控制方法以及存储用于制造装置的控制程序的存储介质

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造装置、用于该制造装置的控制方法以及存储用于该制造装置的控制程序的存储介质。

背景技术

当制造半导体器件时，期望形成的图案尺寸精确地符合目标尺寸。然而，当制造半导体器件时，有各种因素会导致形成图案的尺寸偏差。

作为导致图案尺寸偏差的因素，有后曝光烘焙(PEB)工艺中的加热温度。当制造半导体器件时，在晶片的要被处理的膜上形成由树脂制成的抗蚀剂膜。然后，通过形成预定图案的光掩模来曝光抗蚀剂膜。加热曝光之后的晶片。执行该加热工艺目的是加速抗蚀剂膜的化学反应，并且称为后曝光烘焙工艺。在后曝光烘焙工艺之后，对晶片进行显影。通过显影工艺，在抗蚀剂膜中形成预定图案。后曝光烘焙工艺中的加热温度会影响显影工艺之后的抗蚀剂图案尺寸。例如，如果加热温度在晶片表面内有变化，则形成的图案尺寸甚至在同一晶片中会根据位置而发生偏差。

日本专利申请特开No.2006-228816(在下文，称为专利文献1)描述了用于设定加热板温度使得抗蚀剂图案的线宽在晶片表面内变得一致的技术。专利文献1描述了将加热板分成多个加热板区，使得可以对每个加热板区进行温度设定。因此，可在基板表面内均匀地形成抗蚀剂图案。

另一方面，还可根据执行曝光时的曝光条件来改变图案尺寸。与此有关，日本专利申请特开No.2005-197362(在下文，称为专利文献2)描述了用于实现曝光工艺系统的技术，该技术可以容易防止多个晶片之中的晶片表面内的尺寸变化。专利文献2描述了通过利用校正晶片表面内的抗蚀剂图案的尺寸变化的校正数据，控制曝光装置以将待处理的晶片进行曝光，该尺寸变化是由用于多对加热装置单元和显影装置单元之中的待处理的晶片的一对加热装置单元和显影装置单元引起的。

本发明人认识到如下内容。在曝光装置之中，存在配备有多个曝光台的装置。如果提供多个曝光台，则一个曝光台可以用于一个晶片的曝光工艺，而另一个曝光台可以用于另一个晶片在曝光之前的各种测量工艺等。多个曝光台能够以平行的方式执行曝光工艺，并因此可以提高曝光产量。

这里，该曝光装置配备有与每个曝光台相对应的曝光量传感器。当执行曝光工艺时，曝光量传感器用于以期望量的光照射晶片。然而，曝光量传感器具有单独的变化。曝光量传感器的单独变化会导致多个曝光台之中的实际曝光量的差异。存在如下问题：曝光量的这种差异会导致曝光台之中形成的图案尺寸的差异。

发明内容

根据本发明的半导体器件制造装置，包括：台信息获得部，其用于获得台信息，所述台信息是用于从包括多个在其上放置有晶片的曝光台的曝光单元中指定要被加热的晶片的曝光工艺中使用的曝光台的信息；以及温度设定部，其用于设定加热要被加热的晶片的加热装置的加热温度。基于台信息，该温度设定部对于多个曝光台中的每个曝光台单独地来设定加热温度。

根据本发明的半导体器件制造装置的控制方法，包括：获得台信息，所述台信息是用于从包括多个在其上放置有晶片的曝光台的曝光单元中指定要被加热的晶片的曝光工艺中使用的曝光台的信息；以及基于台信息，对于多个曝光台中的每个曝光台来单独地设定用于加热要被加热的晶片的加热装置的加热温度。

一种存储用于根据本发明的半导体器件制造装置的控制程序的存储介质，其存储有通过计算机来实现的上述用于半导体器件制造装置的控制方法的程序。

根据本发明的半导体器件的制造方法，包括：通过用包括多个在其上放置了晶片的曝光台的曝光单元，曝光在其上形成有抗蚀剂膜的晶片，来制造要被加热的晶片；通过用加热装置加热要被加热的晶片来制造加热的晶片；以及通过显影该加热的晶片，在抗蚀剂膜中形成预定图案。该制造加热的晶片包括：获得台信息，该台信息是用于指定在制造要被加热的晶片中使用的曝光台的信息；以及基于台信息，对于多个曝光台中的每个曝光台来单独地设定加热装置的加热温度。

根据本发明，可以提供一种半导体器件的制造装置、用于制造装置的控制方法以及存储用于制造装置的控制程序的存储介质，其可以抑制形成的图案尺寸的偏差，即便是在利用配备有多个曝光台的曝光装置的情况下。

附图说明

下面根据结合附图对某些优选实施例进行的描述，使本发明的以上和其他目的、优点和特征变得更明显，其中：

图1是示出半导体器件制造装置的结构图；

图2A和2B是每个加热单元的顶视图和侧视图；

图3是示出用于半导体器件的制造方法的一般流程的流程图；

图4是示出控制单元的功能结构图；

图5是示出尺寸数据的内容的示意图；

图6是示出组合信息的示例的示意图；

图7是示出用于半导体器件制造装置的控制方法的流程图；

图8是示出根据变形示例的半导体器件制造装置的结构图；以及

图9是示出根据另一变形示例的半导体器件制造装置的结构图。

具体实施方式

在下文，参考附图来描述本发明的实施例。图1是示出根据该实施例的半导体器件制造装置1的结构图。

如图1所示，半导体器件制造装置1包括曝光单元2、涂敷与显影单元3以及控制单元5。涂敷与显影单元3包括后曝光烘焙(PEB)装置4(加热装置)和显影装置(未示出)。

曝光单元2是用于曝光在其上形成有抗蚀剂膜的晶片的装置。通常，曝光单元2通过在其上形成有预定图案(以包括透明部和不透明部)的光掩模，将在晶片上形成的抗蚀剂膜暴露(于光)。作为抗蚀剂，使用化学放大抗蚀剂。曝光单元2具有多个(两个)曝光台20(20-1和20-2)。每个曝光台20用于放置要被曝光的晶片。当在一个曝光台上执行曝光工艺时，在另一个曝光台上执行曝光之前的测量等。因此，与具有单曝光台的曝光单元相比，可以提高曝光工艺的产量。这种曝光单元也称为双台曝光单元。

另外，曝光量传感器(未示出)附着到曝光单元2的每个曝光台20。当执行曝光工艺时，曝光量传感器用于获得所期望的曝光量。

曝光单元2可以是浸入型曝光单元或者透镜和晶片之间没有液体的传统曝光单元、或任何一代的另一曝光单元。在该实施例中，浸入型曝光单元用作示例。

涂敷与显影单元3是用于显影由曝光单元2曝光的晶片的装置。在涂敷与显影单元3中，首先通过PEB装置4来执行对晶片的加热工艺。执行加热工艺，用于加速曝光工艺中的化学放大抗蚀剂的反应。通过涂敷与显影单元3对由PEB装置4(加热的晶片)加热的晶片进行显影。通过显影工艺，对晶片上的抗蚀剂进行构图。

另外，涂敷与显影单元3也具有在曝光之前在晶片上形成抗反射膜或抗蚀剂膜的作用。换句话说，涂敷与显影单元3在晶片上形成抗反射膜、抗蚀剂膜、保护膜等，然后将晶片发送到曝光单元2。通过曝光单元2对晶片进行曝光并且将晶片再次发送到涂敷与显影单元3。然后，涂敷与显影单元3执行显影工艺。

通过具有抗蚀剂掩模的蚀刻装置(未示出)蚀刻显影工艺之后的晶片。之后，去除装置将抗蚀剂去除。因此，获得半导体器件作为在其上形成有预定图案的晶片。

PEB装置4包括分配机构6和多个(例如，四个)加热单元7(7-1至7-4)。在PEB装置4中，通过分配机构6将晶片分配给多个加热单元7中的一个。利用多个加热单元7，以平行的方式来处理多个晶片，并因此可以提高PEB装置4的产量。

图2A和2B是每个加热单元7的顶视图(2A)和侧视图(2B)。如图2A和2B所示，加热单元7中的每个包括支撑杆71和由支撑杆71支撑的支撑板72。支撑板72具有在其上放置有晶片的装载表面73。将装载表面73分成多个(例如四个)加热区74(74-1至74-4)。多个加热区4的温度可以被相互独立地控制。

控制单元5是用于控制PEB装置4的装置。控制装置5设定PEB装置4的加热温度。另外，控制单元5确定PEB单元7中的哪一个应当用于要被加热的晶片，以控制分配机构6的操作。

接下来，描述根据该实施例的半导体器件的制造方法。图3是示出根据该实施例的半导体器件制造方法的一般流程的流程图。

首先，准备在其上形成有要被处理的膜的晶片，并且在要被处理的膜上形成抗反射膜(步骤S1)。接下来，在抗反射膜上形成化学放大抗蚀剂膜(步骤S2)。此外，在抗蚀剂膜上形成抗蚀剂保护膜。当使用浸入型曝光单元时，形成抗蚀剂保护膜，目的是防止在曝光工艺中抗蚀剂膜熔化和流出(步骤S3)。在非浸入型曝光单元中，抗蚀剂保护膜用于抗反射，并且可以不用于依赖于该工艺的一些情况。接下来，通过曝光单元2曝光晶片。在该情况下，通过曝光台20-1和曝光台20-2之一来曝光晶片(步骤S4)。接下来，将晶片从曝光单元2发送到涂敷与显影单元5。在涂敷与显影单元5中，通过分配机构6将晶片发送到多个加热单元7中的一个。通过多个加热单元7中的一个来加热晶片(步骤S5)。之后，通过显影装置对晶片进行显影(步骤S6)。

这里，在该实施例中，通过控制单元5调节PEB装置4的加热温度，使得最后形成的图案尺寸符合目标尺寸。通过调节PEB装置4的加热温度，可以调节显影工艺之后获得的抗蚀剂图案尺寸，并因此可以将实际形成的图案尺寸调节到目标值。然而，在本实施例中，通过多个曝光台20中的一个来曝光晶片。如上所述，曝光量传感器的单独变化会导致不同曝光台上的晶片之间形成的图案尺寸的偏差。

曝光台之间的尺寸偏差是由于曝光工艺引起的偏差。通常，认为可以在曝光工艺中校正由于曝光工艺引起的偏差。换句话说，认为应精确调节每个曝光台20的曝光量，使得消除形成图案尺寸的差异。

然而，由于所谓的光学邻近效应的影响，改变曝光量时的尺寸变化会根据图案节距或尺寸而不同。换句话说，当曝光台20之间的图案尺寸差异由曝光量来消除时，必需考虑图案间距或尺寸，其会导致复杂的校正工艺。另外，曝光量会改变抗蚀剂图案的横截面的倾度。抗蚀剂图案的横截面的倾度会影响蚀刻工艺之后的尺寸。以该方式，难以消除由于曝光量而引起的曝光台20之间的图案尺寸差异。

因此，在该实施例中，考虑到用于曝光的曝光台20，控制单元5确定加热温度。换句话说，在后曝光工艺中，通过加热温度校正由于曝光工艺引起的尺寸偏差。因此，可以精确地校正图案尺寸偏差，而不受光学邻近效应等的影响。在下文，详细地描述控制单元5的结构和操作。

图4是示出控制单元5的功能结构图。如图4所示，控制单元5包括台信息获得部51、温度设定部52、分配控制部53、尺寸数据存储部54和组合信息存储部55。在这些部分中，台信息获得部51、温度设定部52和分配控制部53是通过安装在计算机中的控制程序实现的。另外，尺寸数据存储部54和组合信息存储部55是通过诸如硬盘的存储介质实现的。

尺寸数据存储部54存储在已被处理的晶片上形成的图案尺寸的实际测量值作为尺寸数据。图5是示出尺寸数据的内容的示意图。如图5所示，尺寸数据表示曝光工艺中使用的曝光台20、加热工艺中使用的加热单元7以及形成的图案尺寸之间的关系。另外，为每个加热单元7的每个加热区，存储该尺寸。作为该尺寸，可以使用显影工艺之后的抗蚀剂图案尺寸，或者可以使用蚀刻工艺之后要被处理的膜的尺寸。

组合信息存储部55预先存储可以用作组合信息的曝光台和加热单元的组合。图6是示出组合信息的示例的示意图。图6所示的示例示出了：通过加热单元7-1或7-2加热由曝光台20曝光的晶片，以及通过加热单元7-3或7-4加热由曝光台20-2曝光的晶片。

台信息获得部51获得用于曝光工艺中的晶片ID与曝光台的曝光台ID之间的关系，作为来自曝光单元2的台信息。然后，台信息获得部51指定要被加热的晶片的曝光工艺中使用的曝光台并且建立具体的曝光台信息。

在获得具体的曝光台信息之后，分配控制部53参考组合信息存储部55，以便确定用于加热要被加热的晶片的加热单元7。分配控制部53控制PEB装置4的分配机构6使得要被加热的晶片发送到确定的加热单元7。另外，分配控制部53将表示确定的加热单元7的信息作为确定的加热单元信息发送到温度设定部52。

温度设定部52接收特定的曝光台信息和确定的加热单元信息，然后参考尺寸数据存储部54，以便以形成的图案尺寸符合目标尺寸的方式来计算加热单元7的温度校正值。然后，基于温度校正值，设定加热温度。为每个使用的曝光台单独地设定加热温度。此外在该情况下，温度设定部52设定用于加热单元7的每个加热区的加热温度。在PEB装置4中，每个加热单元7的温度被调节，以变成通过温度设定部52设定的加热温度。

如上所述，为每个曝光台设定加热温度，并因此可以消除曝光台之间的尺寸偏差的影响。

接下来，详细地描述根据该实施例的半导体器件制造装置的控制方法。图7是示出根据该实施例的半导体器件制造装置的控制方法的流程图。通过步骤S7至S10的工艺，确定加热温度的条件，使得尺寸数据被建立。之后，通过步骤S11至S16的工艺来执行用于实际产品的工艺。

(加热温度条件的确定)

首先，准备在其上形成有抗蚀剂保护膜的试作芯片(pilot wafer)。准备数目与曝光台20和加热单元74的组合的总数目相对应的试作芯片。然后，在每个曝光台20中，执行试作芯片的曝光工艺(步骤S7)。

接下来，每个加热单元74加热试作芯片(步骤S8)。之后，对试作芯片进行显影(步骤S9)。

之后，测量在试作芯片上的抗蚀剂图案尺寸(步骤S10)。与用于一个试作芯片的多个加热区74相对应，相应地测量抗蚀剂图案中的多个位置。测量的结果与曝光台20、加热单元7和加热区74相关联，以便作为尺寸数据存储在控制单元5的尺寸数据存储部54中。

注意可以在步骤S7中为曝光台20和加热单元74的一个组合准备多个试作芯片。在该情况下，在步骤S10中，多个试作芯片的平均值可作为尺寸数据。如果使用平均值，则可以更精确地建立尺寸数据。

(用于实际产品的工艺)

接下来，曝光单元2执行要被处理的晶片的曝光工艺。这里，曝光单元2建立处理的晶片与使用的曝光台之间的关系作为台信息，并且将它发送到控制单元5(步骤11)。

接下来，在控制单元5中，分配控制部53基于台信息来确定用于要被加热的晶片的加热单元74。分配控制部53控制分配机构6，使得要被加热的晶片发送到确定的加热单元74(步骤S12)。

接下来，控制单元5基于尺寸数据来计算温度校正值，使得形成的图案尺寸符合目标值。然后，控制单元5基于温度校正值来设定加热温度(步骤S13)。接下来，在PEB装置4中，加热要被加热的晶片(步骤S14)。

在该情况下，为曝光工艺中使用的每个曝光台20单独地设定加热温度。因此，即使在曝光台20中出现形成的图案尺寸的差异，也可消除该差异的影响。

另外，控制单元5为每个加热单元7单独地设定加热温度。因此，即使形成的图案尺寸的差异是由多个加热单元74之中的个别变化引起的，也能消除该差异的影响。

此外，控制单元5为多个加热区74中的每个加热区单独地设定加热温度。在加热单元7中，加热程度可以依据位置而不同，或者形成的图案尺寸可以具有由于光刻之前的工艺影响所引起的差异。换句话说，在同一晶片内的表面中会出现图案尺寸的变化。通过为多个加热区74中的每个加热区单独地设定加热温度，可消除表面中的图案尺寸的变化。

之后，通过显影装置对由PEB装置4加热的晶片进行显影(步骤S15)。在显影工艺之后，测量形成的抗蚀剂图案的尺寸(步骤S16)。如需要，则将测量结果发送到控制单元5，并且更新尺寸数据存储部54中的尺寸数据。换句话说，将尺寸的测量结果反馈给控制单元5。

如上所述，根据该实施例，为曝光单元2的每个曝光台单独地设定加热温度。因此，可以通过PEB装置4的操作来吸收由于曝光台之间的差异所引起的形成图案尺寸的差异。

此外，在该实施例中，预先设定可以使用的曝光台和加热单元的组合作为组合信息。换句话说，限制了组合。因此，控制单元5不需要为曝光台和加热单元的每个组合计算温度校正值。因为限制了组合，所以会减小控制单元5上的关于温度校正值的计算处理的负荷。

注意该实施例描述了控制单元5与曝光单元2和涂敷与显影单元3分离设置的情形。然而，在曝光单元2或涂敷与显影单元3中，可以并入控制单元5的一部分功能。

例如，还可以采用图8所示的结构作为变形示例。在图8所示的变形示例中，控制单元5包括并入在曝光单元2中的控制部5-1和并入在涂敷与显影单元3中的控制部5-2。控制部5-1用作台信息获得部51，并且通过有线或无线通信将获得的台信息发送到控制部5-2。另一方面，控制部5-2用作温度设定部52、分配控制部53、尺寸数据存储部54和组合信息存储部55。

另外，还可以采用图9所示的结构作为另一变形示例。在图9所示的变形示例中，控制单元5由并入在曝光单元2中的控制部5-1、并入在涂敷与显影单元3中的控制部5-2以及与曝光单元2和涂敷与显影单元3分离设置的主机5-3组成。控制部5-1用作台信息获得部51。控制部5-2用作分配控制部53。主机5-3用作温度设定部52、尺寸数据存储部54和组合信息存储部55。

很明显，本发明不限于上述实施例，但在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以进行修改和改变。

Claims (12)

1.一种半导体器件制造装置，包括：

台信息获得部，其用于获得台信息，所述台信息是用于从包括多个在上面放置有晶片的曝光台的曝光单元中指定在要被加热的晶片的曝光工艺中使用的曝光台的信息；以及，

温度设定部，其用于设定用于加热要被加热的晶片的加热装置的加热温度，

其中，基于所述台信息，所述温度设定部对于所述多个曝光台中的每个曝光台来单独地设定加热温度。

2.根据权利要求1所述的半导体器件制造装置，其中：

所述加热装置包括加热单元，所述加热单元具有在上面放置有要被加热的晶片的装载表面；

所述装载表面被分成多个加热区，所述多个加热区具有可以被相互独立地控制的温度；并且

所述温度设定部对于所述多个加热区中的每个加热区来单独地设定加热温度。

3.根据权利要求1所述的半导体器件制造装置，其中：

所述温度设定部获得尺寸数据，并且基于所述尺寸数据来设定加热温度，以使得在要被加热的晶片上形成的图案尺寸符合预先设定的目标尺寸，其中，所述尺寸数据是包含有在每个曝光台与在由所述曝光单元和所述加热装置处理的被处理晶片上形成的图案的尺寸之间的关系的数据。

4.根据权利要求1所述的半导体器件制造装置，其中：

所述加热装置包括多个加热单元；以及

所述温度设定部对于所述多个加热单元中的每个加热单元来单独地设定加热温度。

5.根据权利要求4所述的半导体器件制造装置，进一步包括：

分配控制部，其通过参考被预先设定的、表示所述曝光台和所述加热单元的可用组合的组合信息，在所述多个加热单元之中来确定用于加热要被加热的晶片的加热单元，

其中，所述温度设定部仅为组合信息中指示的组合来设定加热温度。

6.一种用于半导体器件制造装置的控制方法，包括：

获得台信息，所述台信息是用于从包括多个在上面放置有晶片的曝光台的曝光单元中指定在要被加热的晶片的曝光工艺中使用的曝光台的信息；以及

基于所述台信息，对于所述多个曝光台中的每个曝光台来单独地设定用于加热要被加热的晶片的加热装置的加热温度。

7.根据权利要求6所述的用于半导体器件制造装置的控制方法，其中：

所述加热装置包括加热单元，所述加热单元具有在上面放置有要被加热的晶片的装载表面；

所述装载表面被分成多个加热区，所述多个加热区具有可以被相互独立地控制的温度；并且

所述单独地设定加热温度包括：对于所述多个加热区中的每个加热区设定加热温度。

8.根据权利要求6所述的用于半导体器件制造装置的控制方法，其中所述单独地设定加热温度包括：

获得尺寸数据，所述尺寸数据是包含有在每个曝光台与在由所述曝光单元和所述加热装置处理的被处理晶片上形成的图案的尺寸之间的关系的数据；以及

基于所述尺寸数据来设定所述加热温度，以使得在要被加热的晶片上形成的图案尺寸符合预先设定的目标尺寸。

9.根据权利要求6所述的用于半导体器件制造装置的控制方法，其中：

所述加热装置包括多个加热单元；以及

所述单独地设定加热温度包括为所述多个加热单元中的每个加热单元单独地设定加热温度。

10.根据权利要求9所述的用于半导体器件制造装置的控制方法，进一步包括：

通过参考被预先设定的、表示所述曝光台和所述加热单元的可用组合的组合信息，在所述多个加热单元之中确定用于加热要被加热的晶片的加热单元，

其中，所述单独地设定加热温度进一步包括仅为组合信息中所指示的组合来设定加热温度。

11.一种存储有通过计算机执行的用于半导体器件制造装置的控制程序的存储介质，用于实现根据权利要求6所述的用于半导体器件制造装置的控制方法。

12.一种用于半导体器件的制造方法，包括：

利用包括多个在上面放置有晶片的曝光台的曝光单元，通过对在上面形成有抗蚀剂膜的晶片进行曝光，来制造要被加热的晶片；

通过用加热装置加热要被加热的晶片，来制造加热的晶片；以及

通过对所述加热的晶片进行显影，在所述抗蚀剂膜中形成预定图案，

其中，所述制造加热的晶片包括：

获得台信息，所述台信息是用于指定在制造要被加热的晶片中使用的曝光台的信息；以及

基于所述台信息，对于所述多个曝光台中的每个曝光台来单独地设定所述加热装置的加热温度。

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