JP2001338865A - 半導体露光方法及び半導体製造装置 - Google Patents
半導体露光方法及び半導体製造装置Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パターン寸法の変動に対してリアルタイムに
対処して適正露光量を設定することで、寸法精度の高い
パターン寸法の半導体ウェハを短時間で製造することを
可能にした半導体露光方法及び半導体製造装置を提供す
る。 【解決手段】 システム１０１の制御部１１１は、フォ
トレジスト塗布装置１０２において半導体ウェハにフォ
トレジストを塗布してから、露光・現像装置１０３にお
いてフォトレジストに所要のパターンの露光を行うまで
の当該フォトレジストの引き置き時間に基づいて寸法測
定装置１０５，１０６で寸法測定を行って放置寸法変動
量を演算し、半導体ウェハに対して露光を行う直前まで
に処理された半導体ウェハから得られる情報と、前記放
置寸法変動量とに基づいて、露光時における適正露光量
を演算する。フォトレジストの引き置き時間のばらつき
や変化に対してリアルタイムで対処することが可能とな
り、パターン寸法の変動を抑制し、寸法精度の高いパタ
ーン寸法の半導体ウェハを短時間で製造することが可能
になる。
対処して適正露光量を設定することで、寸法精度の高い
パターン寸法の半導体ウェハを短時間で製造することを
可能にした半導体露光方法及び半導体製造装置を提供す
る。 【解決手段】 システム１０１の制御部１１１は、フォ
トレジスト塗布装置１０２において半導体ウェハにフォ
トレジストを塗布してから、露光・現像装置１０３にお
いてフォトレジストに所要のパターンの露光を行うまで
の当該フォトレジストの引き置き時間に基づいて寸法測
定装置１０５，１０６で寸法測定を行って放置寸法変動
量を演算し、半導体ウェハに対して露光を行う直前まで
に処理された半導体ウェハから得られる情報と、前記放
置寸法変動量とに基づいて、露光時における適正露光量
を演算する。フォトレジストの引き置き時間のばらつき
や変化に対してリアルタイムで対処することが可能とな
り、パターン寸法の変動を抑制し、寸法精度の高いパタ
ーン寸法の半導体ウェハを短時間で製造することが可能
になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造工
程の一つであるフォトリソグラフィ工程において用いら
れる露光方法に関するものであり、さらに、当該露光方
法を用いて露光を行う露光装置を備える半導体製造装置
に関するものである。
程の一つであるフォトリソグラフィ工程において用いら
れる露光方法に関するものであり、さらに、当該露光方
法を用いて露光を行う露光装置を備える半導体製造装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程の一つとして、半
導体基板の表面、あるいは表面上に形成した各種の材料
膜を所要のパターンに加工するためのフォトリソグラフ
ィ工程がある。このフォトリソグラフィ工程では、前記
したような被加工材料の表面にフォトレジスト膜を塗布
した後、光や電子線等によりフォトレジスト膜を感光
し、現像することによってマスクを形成する。その上
で、形成されたマスクによって前記被加工材料を選択的
にエッチングする等して、前記したパターンの加工を行
っている。そのため、従来の半導体製造装置では、前記
したようなフォトリソグラフィ工程を実現するために、
例えば、図５に示す半導体製造装置２０１では、フォト
レジスト塗布装置２０２、露光・現像装置２０３、エッ
チング装置２０４が配置されており、各装置はホスト２
１０に対してそれぞれ個別に接続され、かつ相互にデー
タ等を授受可能に構成している。そして、被加工対象で
ある半導体ウェハを１枚ごと、あるいは複数枚の半導体
ウェハを一括して収納したキャリア毎に各装置を順次移
動させるとともに、前記各装置はホスト２１０に対して
作業条件の問い合わせを行い、あるいはホスト２１０か
らの指令を受けてそれぞれの処理を実行する構成がとら
れている。すなわち、フォトレジスト塗布装置２０２に
おいて半導体ウェハの表面にフォトレジストを塗布し、
かつプリベークしてフォトレジスト中の溶剤を除去す
る。また、形成されたフォトレジストに対して、露光・
現像装置２０３において所要のパターンを露光し、前記
露光したフォトレジストを現像して所要のパターンのマ
スクとする。その上で、形成されたマスクを利用してエ
ッチング装置２０４において半導体ウェハの表面の被加
工材料である各種膜をエッチング加工するものである。
導体基板の表面、あるいは表面上に形成した各種の材料
膜を所要のパターンに加工するためのフォトリソグラフ
ィ工程がある。このフォトリソグラフィ工程では、前記
したような被加工材料の表面にフォトレジスト膜を塗布
した後、光や電子線等によりフォトレジスト膜を感光
し、現像することによってマスクを形成する。その上
で、形成されたマスクによって前記被加工材料を選択的
にエッチングする等して、前記したパターンの加工を行
っている。そのため、従来の半導体製造装置では、前記
したようなフォトリソグラフィ工程を実現するために、
例えば、図５に示す半導体製造装置２０１では、フォト
レジスト塗布装置２０２、露光・現像装置２０３、エッ
チング装置２０４が配置されており、各装置はホスト２
１０に対してそれぞれ個別に接続され、かつ相互にデー
タ等を授受可能に構成している。そして、被加工対象で
ある半導体ウェハを１枚ごと、あるいは複数枚の半導体
ウェハを一括して収納したキャリア毎に各装置を順次移
動させるとともに、前記各装置はホスト２１０に対して
作業条件の問い合わせを行い、あるいはホスト２１０か
らの指令を受けてそれぞれの処理を実行する構成がとら
れている。すなわち、フォトレジスト塗布装置２０２に
おいて半導体ウェハの表面にフォトレジストを塗布し、
かつプリベークしてフォトレジスト中の溶剤を除去す
る。また、形成されたフォトレジストに対して、露光・
現像装置２０３において所要のパターンを露光し、前記
露光したフォトレジストを現像して所要のパターンのマ
スクとする。その上で、形成されたマスクを利用してエ
ッチング装置２０４において半導体ウェハの表面の被加
工材料である各種膜をエッチング加工するものである。
【０００３】ところで、この種の半導体製造装置では、
種々の理由により塗布から露光するまでの時間が異な
る。そのため、特にフォトレジスト塗布装置２０２と露
光・現像装置２０３との間において処理が停滞した半導
体ウェハでは、フォトレジスト塗布装置２０２でのプリ
ベーク後から、露光・現像装置２０３での露光が行われ
るまでの時間が停滞しなかった場合に比較して長くな
る。また、各工程の装置を個々に駆動して半導体ウェハ
をキャリア単位で処理するシステム構成の半導体製造装
置では、各工程間での処理タイミングをとるために、各
工程間において一時的に半導体ウェハをストックするこ
とが必要である。例えば、フォトレジスト塗布装置２０
２でフォトレジストがプリベークされた半導体ウェハ
を、露光・現像装置２０３での処理が可能になるまでス
トックしているが、このような場合において、露光・現
像装置２０３での処理時間に変動が生じると、プリベー
ク後から露光が行われるまでの時間が、キャリア単位で
相違することになる。
種々の理由により塗布から露光するまでの時間が異な
る。そのため、特にフォトレジスト塗布装置２０２と露
光・現像装置２０３との間において処理が停滞した半導
体ウェハでは、フォトレジスト塗布装置２０２でのプリ
ベーク後から、露光・現像装置２０３での露光が行われ
るまでの時間が停滞しなかった場合に比較して長くな
る。また、各工程の装置を個々に駆動して半導体ウェハ
をキャリア単位で処理するシステム構成の半導体製造装
置では、各工程間での処理タイミングをとるために、各
工程間において一時的に半導体ウェハをストックするこ
とが必要である。例えば、フォトレジスト塗布装置２０
２でフォトレジストがプリベークされた半導体ウェハ
を、露光・現像装置２０３での処理が可能になるまでス
トックしているが、このような場合において、露光・現
像装置２０３での処理時間に変動が生じると、プリベー
ク後から露光が行われるまでの時間が、キャリア単位で
相違することになる。
【０００４】このように、フォトレジスト塗布装置２０
２での工程後のストック時間、換言すると、フォトレジ
スト塗布装置２０２でのプリベークから、露光・現像装
置２０３での露光が行われるまでの間に半導体ウェハが
放置される時間（以下、引き置き時間と称する）にばら
つきが生じると、露光され、かつ現像されたフォトレジ
ストのパターン寸法にばらつきが生じるという問題が生
じる。すなわち、このようなフォトレジストでの引き置
き時間を相違させたときのフォトレジストのパターン寸
法の相関を計測したところ、図４に示すように、引き置
き時間がＴ１に達するまではパターン寸法が急激に増加
し、それよりも引き置き時間が長くなると、パターン寸
法が徐々に増加し、極めて長い引き置き時間に達して初
めてパターン寸法の変動が無視できる程度に低減するこ
とが確認された。そのため、半導体ウェハに同一寸法の
パターンを形成しようとした場合に、前記したように半
導体ウェハ単位、あるいはキャリア単位での引き置き時
間のばらつきが生じると、引き置き時間が異なる半導体
ウェハ間でパターン寸法に変動が生じることになる。
２での工程後のストック時間、換言すると、フォトレジ
スト塗布装置２０２でのプリベークから、露光・現像装
置２０３での露光が行われるまでの間に半導体ウェハが
放置される時間（以下、引き置き時間と称する）にばら
つきが生じると、露光され、かつ現像されたフォトレジ
ストのパターン寸法にばらつきが生じるという問題が生
じる。すなわち、このようなフォトレジストでの引き置
き時間を相違させたときのフォトレジストのパターン寸
法の相関を計測したところ、図４に示すように、引き置
き時間がＴ１に達するまではパターン寸法が急激に増加
し、それよりも引き置き時間が長くなると、パターン寸
法が徐々に増加し、極めて長い引き置き時間に達して初
めてパターン寸法の変動が無視できる程度に低減するこ
とが確認された。そのため、半導体ウェハに同一寸法の
パターンを形成しようとした場合に、前記したように半
導体ウェハ単位、あるいはキャリア単位での引き置き時
間のばらつきが生じると、引き置き時間が異なる半導体
ウェハ間でパターン寸法に変動が生じることになる。
【０００５】また、前記したような引き置き時間のばら
つきによるパターン寸法の変動に限られず、半導体製造
装置が設置されている気圧（大気圧）の変動によっても
パターン寸法が変動することが確認されている。これ
は、気圧が低下するとフォトレジストの膜厚が厚くなる
こと、あるいは、気圧の変化に伴って空気密度が変化さ
れるため、光学レンズの空気に対する屈折率が変動し、
焦点変動が生じること、等が理由と考えられている。
つきによるパターン寸法の変動に限られず、半導体製造
装置が設置されている気圧（大気圧）の変動によっても
パターン寸法が変動することが確認されている。これ
は、気圧が低下するとフォトレジストの膜厚が厚くなる
こと、あるいは、気圧の変化に伴って空気密度が変化さ
れるため、光学レンズの空気に対する屈折率が変動し、
焦点変動が生じること、等が理由と考えられている。
【０００６】このような、パターン寸法のばらつきを解
消するには、パターン寸法の変動が小さくなるのに十分
な時間だけフォトレジスト塗布後の引き置き時間を確保
すればよいが、これでは半導体ウェハの処理効率が悪
く、半導体ウェハの製造時間を短縮することが困難にな
る。そのため、例えば、図５に示した半導体製造装置２
０１の場合には、露光・現像装置２０３の直後に寸法測
定装置２０５を設け、現像されたフォトレジストのパタ
ーン寸法を測定することが行われている。あるいは、エ
ッチング装置２０４の直後に寸法測定装置２０６を設
け、エッチングされた被加工材料のパターン寸法を測定
することが行われている。そして、これらいずれか、あ
るいは両方の寸法測定装置２０５，２０６の測定結果に
基づいて、前記ホスト２１０では前記フォトレジスト塗
布装置２０２でのフォトレジスト塗布条件の見直し、あ
るいは前記露光・現像装置２０２での露光条件の見直
し、さらにはエッチング処理装置２０４でのエッチング
条件の見直しを行い、パターン寸法が所望の寸法範囲内
に入るように各装置の作業条件を設定、管理することが
行われている。
消するには、パターン寸法の変動が小さくなるのに十分
な時間だけフォトレジスト塗布後の引き置き時間を確保
すればよいが、これでは半導体ウェハの処理効率が悪
く、半導体ウェハの製造時間を短縮することが困難にな
る。そのため、例えば、図５に示した半導体製造装置２
０１の場合には、露光・現像装置２０３の直後に寸法測
定装置２０５を設け、現像されたフォトレジストのパタ
ーン寸法を測定することが行われている。あるいは、エ
ッチング装置２０４の直後に寸法測定装置２０６を設
け、エッチングされた被加工材料のパターン寸法を測定
することが行われている。そして、これらいずれか、あ
るいは両方の寸法測定装置２０５，２０６の測定結果に
基づいて、前記ホスト２１０では前記フォトレジスト塗
布装置２０２でのフォトレジスト塗布条件の見直し、あ
るいは前記露光・現像装置２０２での露光条件の見直
し、さらにはエッチング処理装置２０４でのエッチング
条件の見直しを行い、パターン寸法が所望の寸法範囲内
に入るように各装置の作業条件を設定、管理することが
行われている。
【０００７】また、前記したようなフォトレジストの引
き置き時間の変動に伴うパターン寸法の変動を解消する
技術として、特開平８−１７２０４６号公報に記載の技
術がある。この技術は、フォトレジスト塗布工程におい
て記憶されたプリベーク終了時刻、ウェハ毎のロット番
号、ウェハ番号、フォトレジスト種類等のデータを記憶
手段からデータ伝送手段を経由して露光量制御手段に伝
送し、露光量制御手段は、送られてきたデータに基づい
て当該ウェハの放置時間（引き置き時間）を算出し、そ
の算出時間に基づいて適正露光量を設定し、この適正露
光量により露光工程での露光を行うようにしたものであ
る。この公報の技術では、ウェハの放置時間が変動した
場合でも、これに対応して露光量を制御するため、パタ
ーン寸法の変動を防止する上で有効であると記載されて
いる。
き置き時間の変動に伴うパターン寸法の変動を解消する
技術として、特開平８−１７２０４６号公報に記載の技
術がある。この技術は、フォトレジスト塗布工程におい
て記憶されたプリベーク終了時刻、ウェハ毎のロット番
号、ウェハ番号、フォトレジスト種類等のデータを記憶
手段からデータ伝送手段を経由して露光量制御手段に伝
送し、露光量制御手段は、送られてきたデータに基づい
て当該ウェハの放置時間（引き置き時間）を算出し、そ
の算出時間に基づいて適正露光量を設定し、この適正露
光量により露光工程での露光を行うようにしたものであ
る。この公報の技術では、ウェハの放置時間が変動した
場合でも、これに対応して露光量を制御するため、パタ
ーン寸法の変動を防止する上で有効であると記載されて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示したシステム構成では、あくまでも過去に製造された
半導体ウェハにおけるパターン寸法の測定値に基づいて
各装置での作業条件を個々に独立した状態で設定、管理
しているため、前記したようなフォトレジストの引き置
き時間のばらつきや、気圧の変化に対してリアルタイム
で対処することは困難であり、これらのばらつきや変化
に起因するパターン寸法の変動を抑制することが難しい
という問題がある。また、前記公報の技術においても、
露光量制御手段での演算は、従前の工程で製造されたウ
ェハのパターン寸法に基づいて演算を行って適正露光量
を設定しているが、その演算の基となるデータは過去に
製造された半導体ウェハのパターン寸法を用いていると
推測されるため、パターン寸法の変動に対してリアルタ
イムで対処することは困難である。このため、従来の技
術では、適正露光量が変化する状況が生じたような場合
に、この変化に迅速かつ正確に追従して、パターン寸法
の変動を最小限に抑え、パターン寸法精度の高い半導体
ウェハを製造することが難しいものとなっている。
示したシステム構成では、あくまでも過去に製造された
半導体ウェハにおけるパターン寸法の測定値に基づいて
各装置での作業条件を個々に独立した状態で設定、管理
しているため、前記したようなフォトレジストの引き置
き時間のばらつきや、気圧の変化に対してリアルタイム
で対処することは困難であり、これらのばらつきや変化
に起因するパターン寸法の変動を抑制することが難しい
という問題がある。また、前記公報の技術においても、
露光量制御手段での演算は、従前の工程で製造されたウ
ェハのパターン寸法に基づいて演算を行って適正露光量
を設定しているが、その演算の基となるデータは過去に
製造された半導体ウェハのパターン寸法を用いていると
推測されるため、パターン寸法の変動に対してリアルタ
イムで対処することは困難である。このため、従来の技
術では、適正露光量が変化する状況が生じたような場合
に、この変化に迅速かつ正確に追従して、パターン寸法
の変動を最小限に抑え、パターン寸法精度の高い半導体
ウェハを製造することが難しいものとなっている。
【０００９】本発明の目的は、パターン寸法の変動に対
してリアルタイムに対処して適正露光量を設定すること
で、寸法精度の高いパターン寸法の半導体ウェハを短時
間で製造することを可能にした半導体露光方法及び半導
体製造装置を提供するものである。
してリアルタイムに対処して適正露光量を設定すること
で、寸法精度の高いパターン寸法の半導体ウェハを短時
間で製造することを可能にした半導体露光方法及び半導
体製造装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体露光方法
は、半導体ウェハに塗布したフォトレジストに対して所
要のパターンを露光する露光工程において、前記フォト
レジストを塗布してから前記露光を行うまでの前記フォ
トレジストの引き置き時間に基づいて放置寸法変動量を
演算し、前記半導体ウェハに対して露光を行う直前まで
に処理された半導体ウェハから得られる情報と、前記放
置寸法変動量とに基づいて、前記露光工程での適正露光
量を演算する。ここで、前記半導体ウェハから得られる
情報として、前記直前までに処理された半導体ウェハの
パターン寸法の寸法平均値と、目標となるパターン寸法
と、所定寸法の変動時の露光量としての露光係数と、補
正量を調整するための調整係数と、前記放置寸法変動量
とで補正露光量を演算し、前記得られた補正露光量で過
去の実露光量の平均値を補正して前記適正露光量を得
る。また、前記寸法平均値として、直前までに処理され
た半導体ウェハの現像されたフォトレジストのパターン
寸法、あるいは当該フォトレジストパターンを利用して
エッチング加工した被加工材料のパターン寸法を測定
し、かつその測定値の平均値を求める。
は、半導体ウェハに塗布したフォトレジストに対して所
要のパターンを露光する露光工程において、前記フォト
レジストを塗布してから前記露光を行うまでの前記フォ
トレジストの引き置き時間に基づいて放置寸法変動量を
演算し、前記半導体ウェハに対して露光を行う直前まで
に処理された半導体ウェハから得られる情報と、前記放
置寸法変動量とに基づいて、前記露光工程での適正露光
量を演算する。ここで、前記半導体ウェハから得られる
情報として、前記直前までに処理された半導体ウェハの
パターン寸法の寸法平均値と、目標となるパターン寸法
と、所定寸法の変動時の露光量としての露光係数と、補
正量を調整するための調整係数と、前記放置寸法変動量
とで補正露光量を演算し、前記得られた補正露光量で過
去の実露光量の平均値を補正して前記適正露光量を得
る。また、前記寸法平均値として、直前までに処理され
た半導体ウェハの現像されたフォトレジストのパターン
寸法、あるいは当該フォトレジストパターンを利用して
エッチング加工した被加工材料のパターン寸法を測定
し、かつその測定値の平均値を求める。
【００１１】本発明の露光方法によれば、フォトレジス
トの引き置き時間のばらつきや変化に対してリアルタイ
ムで対処することが可能となり、このばらつきや変化に
起因するパターン寸法の変動を抑制し、寸法精度の高い
パターン寸法の半導体ウェハを製造することが可能にな
る。特に、フォトレジストを塗布した直後に露光を行っ
た場合でも、適正露光量によってパターン寸法の変動が
防止できるため、従来のように長時間の引き置き時間を
確保する必要がなく、短時間での処理が可能になり処理
効率を高めることが可能になる。
トの引き置き時間のばらつきや変化に対してリアルタイ
ムで対処することが可能となり、このばらつきや変化に
起因するパターン寸法の変動を抑制し、寸法精度の高い
パターン寸法の半導体ウェハを製造することが可能にな
る。特に、フォトレジストを塗布した直後に露光を行っ
た場合でも、適正露光量によってパターン寸法の変動が
防止できるため、従来のように長時間の引き置き時間を
確保する必要がなく、短時間での処理が可能になり処理
効率を高めることが可能になる。
【００１２】また、本発明の半導体製造装置は、半導体
ウェハにフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布
装置と、前記フォトレジストに対して所要のパターンを
露光し、かつ露光されたフォトレジストを現像する露光
・現像装置と、前記現像されたフォトレジストのパター
ン寸法を測定する第１の寸法測定装置と、前記各装置か
ら前記半導体ウェハの処理の進行に伴って出力される前
記半導体ウェハの搬送情報や作業履歴情報を格納するデ
ータベースと、前記データベースに格納された前記各情
報に基づいて前記露光・現像装置での適正露光量を演算
する制御部とを備えており、前記制御部は前記データベ
ースに格納された最新の情報に基づいて前記適正露光量
の演算を行なって前記データベースに格納し、前記露光
装置は格納された前記適正露光量に基づいて露光を実行
することを特徴とする。また、前記現像されたフォトレ
ジストをマスクにして被加工材料をエッチングするエッ
チング装置と、前記エッチングされた被加工材料のパタ
ーン寸法を測定する第２の寸法測定装置を備え、前記第
２の寸法測定装置は、測定したパターン寸法を前記デー
タベースに格納する構成を備えることが好ましい。さら
に、前記データベースに格納された前記適正露光量を解
析し、前記適正露光量が異常な値のときに前記適正露光
量を無効にする監視部を備えることが好ましい。
ウェハにフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布
装置と、前記フォトレジストに対して所要のパターンを
露光し、かつ露光されたフォトレジストを現像する露光
・現像装置と、前記現像されたフォトレジストのパター
ン寸法を測定する第１の寸法測定装置と、前記各装置か
ら前記半導体ウェハの処理の進行に伴って出力される前
記半導体ウェハの搬送情報や作業履歴情報を格納するデ
ータベースと、前記データベースに格納された前記各情
報に基づいて前記露光・現像装置での適正露光量を演算
する制御部とを備えており、前記制御部は前記データベ
ースに格納された最新の情報に基づいて前記適正露光量
の演算を行なって前記データベースに格納し、前記露光
装置は格納された前記適正露光量に基づいて露光を実行
することを特徴とする。また、前記現像されたフォトレ
ジストをマスクにして被加工材料をエッチングするエッ
チング装置と、前記エッチングされた被加工材料のパタ
ーン寸法を測定する第２の寸法測定装置を備え、前記第
２の寸法測定装置は、測定したパターン寸法を前記デー
タベースに格納する構成を備えることが好ましい。さら
に、前記データベースに格納された前記適正露光量を解
析し、前記適正露光量が異常な値のときに前記適正露光
量を無効にする監視部を備えることが好ましい。
【００１３】ここで、前記フォトレジスト塗布装置は、
少なくとも前記搬送情報としてフォトレジストが塗布さ
れた前記半導体ウェハの搬出時刻を前記データベースに
格納し、前記露光装置は、少なくとも前記搬送情報とし
て前記半導体ウェハが搬送されてきた時刻を前記データ
ベースに格納し、前記制御部は、前記フォトレジスト塗
布装置からの搬出時刻と前記露光・現像装置からの搬送
時刻とから前記フォトレジストの引き置き時間を求め、
当該引き置き時間に基づいて前記適正露光量の演算を行
う構成とする。また、前記制御部は、前記第１または第
２の寸法測定装置から出力される前記直前までに処理さ
れた半導体ウェハのパターン寸法の寸法平均値と、目標
となるパターン寸法と、所定寸法の変動時の露光量とし
ての露光係数と、補正量を調整するための調整係数と、
前記半導体ウェハの引き置き時間から求められる放置寸
法変動量とで補正露光量を演算し、前記得られた補正露
光量で基準露光量を補正して前記適正露光量を得る構成
とする。
少なくとも前記搬送情報としてフォトレジストが塗布さ
れた前記半導体ウェハの搬出時刻を前記データベースに
格納し、前記露光装置は、少なくとも前記搬送情報とし
て前記半導体ウェハが搬送されてきた時刻を前記データ
ベースに格納し、前記制御部は、前記フォトレジスト塗
布装置からの搬出時刻と前記露光・現像装置からの搬送
時刻とから前記フォトレジストの引き置き時間を求め、
当該引き置き時間に基づいて前記適正露光量の演算を行
う構成とする。また、前記制御部は、前記第１または第
２の寸法測定装置から出力される前記直前までに処理さ
れた半導体ウェハのパターン寸法の寸法平均値と、目標
となるパターン寸法と、所定寸法の変動時の露光量とし
ての露光係数と、補正量を調整するための調整係数と、
前記半導体ウェハの引き置き時間から求められる放置寸
法変動量とで補正露光量を演算し、前記得られた補正露
光量で基準露光量を補正して前記適正露光量を得る構成
とする。
【００１４】本発明の半導体製造装置では、システムを
構成するフォトレジスト塗布装置、露光・現像装置、エ
ッチング装置、第１及び第２の各寸法測定装置のそれぞ
れから出力される各種データは、半導体ウェハの処理の
進行に伴ってデータベースに格納されており、制御部は
データベースに格納される最新のデータに基づいて補正
露光量ないし適正露光量の演算を行うことで、フォトレ
ジストの引き置き時間のばらつきや変化に対してリアル
タイムで対処でき、寸法精度の高いパターン寸法の半導
体ウェハを、しかも、短時間で製造することが可能にな
る。
構成するフォトレジスト塗布装置、露光・現像装置、エ
ッチング装置、第１及び第２の各寸法測定装置のそれぞ
れから出力される各種データは、半導体ウェハの処理の
進行に伴ってデータベースに格納されており、制御部は
データベースに格納される最新のデータに基づいて補正
露光量ないし適正露光量の演算を行うことで、フォトレ
ジストの引き置き時間のばらつきや変化に対してリアル
タイムで対処でき、寸法精度の高いパターン寸法の半導
体ウェハを、しかも、短時間で製造することが可能にな
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の半導体製造装置１０
１の全体構成を示すシステム図である。同図において、
本実施形態のシステムは、前記半導体ウェハにフォトレ
ジストを塗布し、かつプリベークするフォトレジスト塗
布装置１０２と、前記フォトレジストに対して所要のパ
ターンを露光しかつ露光された前記フォトレジストを現
像して前記所要のパターンのフォトレジストパターンを
形成する露光・現像装置１０３と、現像された前記フォ
トレジストパターンをマスクにして、下層の被加工材
料、例えば、シリコン酸化膜や金属膜等をエッチングす
るエッチング装置１０４とを備えて構成されている。こ
こで、前記フォトレジスト塗布装置１０２、前記露光・
現像装置１０３、エッチング装置１０４は、それぞれ複
数台、この例では第１号機、第２号機、第３号機で構成
されているものとする。なお、第１号機にはＡを、第２
号機にはＢを、第３号機にはＣの符号を付してある。ま
た、前記露光・現像装置１０３の後工程位置には、半導
体ウェハ上に形成されたフォトレジストパターンの寸法
を測定するための第１の寸法測定装置１０５が配置さ
れ、同様に、前記エッチング装置１０４の後工程位置に
はエッチング加工された被加工材料の寸法を測定するた
めの第２の寸法測定装置１０６が配置されている。これ
らの寸法測定装置１０５，１０６についても、第１号機
から第３号機が配置されている。このシステムでは、パ
ターン形成される半導体ウェハは、複数枚ごとにキャリ
アに収納されており、当該キャリア単位で前記各装置間
を搬送されることで、各半導体ウェハに対していわゆる
ロット単位でフォトリソグラフィ技術により所要のパタ
ーンが形成される構成となっている。
参照して説明する。図１は本発明の半導体製造装置１０
１の全体構成を示すシステム図である。同図において、
本実施形態のシステムは、前記半導体ウェハにフォトレ
ジストを塗布し、かつプリベークするフォトレジスト塗
布装置１０２と、前記フォトレジストに対して所要のパ
ターンを露光しかつ露光された前記フォトレジストを現
像して前記所要のパターンのフォトレジストパターンを
形成する露光・現像装置１０３と、現像された前記フォ
トレジストパターンをマスクにして、下層の被加工材
料、例えば、シリコン酸化膜や金属膜等をエッチングす
るエッチング装置１０４とを備えて構成されている。こ
こで、前記フォトレジスト塗布装置１０２、前記露光・
現像装置１０３、エッチング装置１０４は、それぞれ複
数台、この例では第１号機、第２号機、第３号機で構成
されているものとする。なお、第１号機にはＡを、第２
号機にはＢを、第３号機にはＣの符号を付してある。ま
た、前記露光・現像装置１０３の後工程位置には、半導
体ウェハ上に形成されたフォトレジストパターンの寸法
を測定するための第１の寸法測定装置１０５が配置さ
れ、同様に、前記エッチング装置１０４の後工程位置に
はエッチング加工された被加工材料の寸法を測定するた
めの第２の寸法測定装置１０６が配置されている。これ
らの寸法測定装置１０５，１０６についても、第１号機
から第３号機が配置されている。このシステムでは、パ
ターン形成される半導体ウェハは、複数枚ごとにキャリ
アに収納されており、当該キャリア単位で前記各装置間
を搬送されることで、各半導体ウェハに対していわゆる
ロット単位でフォトリソグラフィ技術により所要のパタ
ーンが形成される構成となっている。
【００１６】そして、前記フォトレジスト塗布装置１０
２（１０２Ａ〜１０２Ｃ）、露光・現像装置１０３（１
０２Ａ〜１０２Ｃ）、エッチング装置１０４（１０４Ａ
〜１０４Ｃ）、第１及び第２の寸法測定装置１０５（１
０５Ａ〜１０５Ｃ），１０６（１０６Ａ〜１０６す）は
バスライン１１０に接続され、前記各装置においてそれ
ぞれの処理が終了した時点で作業履歴データを前記バス
ライン１１０に出力し、また、前記各寸法測定装置１０
５，１０６で測定した測定データを前記バスライン１１
０に出力するように構成される。また、前記露光・現像
装置１０３では、前記バスライン１１０を通して適正露
光量のデータを取り込んで、複数の各露光・現像装置に
おいて適正な条件での露光を行うことができるように構
成されている。
２（１０２Ａ〜１０２Ｃ）、露光・現像装置１０３（１
０２Ａ〜１０２Ｃ）、エッチング装置１０４（１０４Ａ
〜１０４Ｃ）、第１及び第２の寸法測定装置１０５（１
０５Ａ〜１０５Ｃ），１０６（１０６Ａ〜１０６す）は
バスライン１１０に接続され、前記各装置においてそれ
ぞれの処理が終了した時点で作業履歴データを前記バス
ライン１１０に出力し、また、前記各寸法測定装置１０
５，１０６で測定した測定データを前記バスライン１１
０に出力するように構成される。また、前記露光・現像
装置１０３では、前記バスライン１１０を通して適正露
光量のデータを取り込んで、複数の各露光・現像装置に
おいて適正な条件での露光を行うことができるように構
成されている。
【００１７】一方、前記バスライン１１０には、制御部
１１１、データベース１１２、監視部１１３、気圧測定
装置１１４が接続されている。前記データベース１１２
には、詳細を後述する作業履歴データ、測定データ、及
び過去の実露光データが格納される。前記制御部１１１
は、前記データベース１１２に格納された作業履歴デー
タ、測定データ等を読み込み、これらのデータに基づい
て前記露光・現像装置１０３での適正露光量を演算し、
得られた適正露光量のデータを前記バスライン１１０を
通して前記データベース１１２に格納する。また、前記
監視部１１３は、前記データベース１１２に格納された
前記適正露光量のデータを常時監視し、当該データを解
析した上で、異常データと判定したときには当該データ
を無効にする処理を実行する。さらに、前記気圧測定装
置１１４は、前記各装置、特に前記露光装置１０２が配
置されている箇所の気圧（大気圧）を測定し、気圧デー
タを前記バスライン１１０を通して前記データベース１
１２に格納する。この気圧データは常時測定し、かつ一
定時間ごとに更新する。
１１１、データベース１１２、監視部１１３、気圧測定
装置１１４が接続されている。前記データベース１１２
には、詳細を後述する作業履歴データ、測定データ、及
び過去の実露光データが格納される。前記制御部１１１
は、前記データベース１１２に格納された作業履歴デー
タ、測定データ等を読み込み、これらのデータに基づい
て前記露光・現像装置１０３での適正露光量を演算し、
得られた適正露光量のデータを前記バスライン１１０を
通して前記データベース１１２に格納する。また、前記
監視部１１３は、前記データベース１１２に格納された
前記適正露光量のデータを常時監視し、当該データを解
析した上で、異常データと判定したときには当該データ
を無効にする処理を実行する。さらに、前記気圧測定装
置１１４は、前記各装置、特に前記露光装置１０２が配
置されている箇所の気圧（大気圧）を測定し、気圧デー
タを前記バスライン１１０を通して前記データベース１
１２に格納する。この気圧データは常時測定し、かつ一
定時間ごとに更新する。
【００１８】以上の構成のシステムにおける、半導体ウ
ェハへのパターン形成工程の流れを、図２のタイミング
図を参照して説明する。なお、以下の説明における各装
置での処理においては、前記した第１号機から第３号機
においてそれぞれ並列的に処理される。先ず、キャリア
に収納された複数枚の半導体ウェハは、フォトレジスト
塗布装置１０２にセットされる。フォトレジスト塗布装
置１０２では、キャリアから半導体ウェハを１枚ずつ取
りだし、その表面にフォトレジストを塗布する。また、
各半導体ウェハはフォトレジスト塗布装置１０２に付設
されている図外のプリベーク装置においてプリベークさ
れる。そして、このプリベークが完了された半導体ウェ
ハは前記キャリアに収納され、露光・現像装置１０３に
向けて搬出される。このとき、搬出と同時に、半導体ウ
ェハのＩＤデータとしてここでは当該半導体ウェハを収
納しているキャリアＩＤデータ、フォトレジスト種類の
データ、何の工程であるかのデータ、搬出した時刻を示
す搬送時刻データ等を作業履歴データとしてバスライン
に出力し、データベース１１２に格納する。
ェハへのパターン形成工程の流れを、図２のタイミング
図を参照して説明する。なお、以下の説明における各装
置での処理においては、前記した第１号機から第３号機
においてそれぞれ並列的に処理される。先ず、キャリア
に収納された複数枚の半導体ウェハは、フォトレジスト
塗布装置１０２にセットされる。フォトレジスト塗布装
置１０２では、キャリアから半導体ウェハを１枚ずつ取
りだし、その表面にフォトレジストを塗布する。また、
各半導体ウェハはフォトレジスト塗布装置１０２に付設
されている図外のプリベーク装置においてプリベークさ
れる。そして、このプリベークが完了された半導体ウェ
ハは前記キャリアに収納され、露光・現像装置１０３に
向けて搬出される。このとき、搬出と同時に、半導体ウ
ェハのＩＤデータとしてここでは当該半導体ウェハを収
納しているキャリアＩＤデータ、フォトレジスト種類の
データ、何の工程であるかのデータ、搬出した時刻を示
す搬送時刻データ等を作業履歴データとしてバスライン
に出力し、データベース１１２に格納する。
【００１９】フォトレジスト塗布装置１０２から搬出さ
れたキャリアは、露光・現像装置１０３に搬送される。
このとき、キャリアが搬入された露光・現像装置１０３
は、露光作業を開始する前に、当該キャリアＩＤデータ
を基に、データベース１１２に問い合わせる。そして、
前記露光・現像装置１０３は、キャリアから半導体ウェ
ハを１枚ずつ取りだし、バスラインを通してデータベー
ス１１２に格納されている適正露光量を取込み、この適
正露光量に基づいて露光を実行する。ここで、通常の露
光装置では、露光時における光強度は所定の光強度に保
持しているため、露光時間を調節して露光量を制御す
る。露光を行った半導体ウェハは露光・現像装置１０３
内において続けて現像処理され、フォトレジストパター
ンが形成され、その上で再度キャリアに収納し、第１の
寸法測定装置１０５に向けて搬出される。このとき、搬
出と同時に作業履歴データとして、当該キャリアのキャ
リアＩＤデータ、いずれの露光装置で露光が行われたか
のデータ、実際に露光を行った露光量のデータ、露光を
行ったときの時刻データ等のデータを作業履歴データと
してバスラインに出力し、データベース１１２に格納す
る。
れたキャリアは、露光・現像装置１０３に搬送される。
このとき、キャリアが搬入された露光・現像装置１０３
は、露光作業を開始する前に、当該キャリアＩＤデータ
を基に、データベース１１２に問い合わせる。そして、
前記露光・現像装置１０３は、キャリアから半導体ウェ
ハを１枚ずつ取りだし、バスラインを通してデータベー
ス１１２に格納されている適正露光量を取込み、この適
正露光量に基づいて露光を実行する。ここで、通常の露
光装置では、露光時における光強度は所定の光強度に保
持しているため、露光時間を調節して露光量を制御す
る。露光を行った半導体ウェハは露光・現像装置１０３
内において続けて現像処理され、フォトレジストパター
ンが形成され、その上で再度キャリアに収納し、第１の
寸法測定装置１０５に向けて搬出される。このとき、搬
出と同時に作業履歴データとして、当該キャリアのキャ
リアＩＤデータ、いずれの露光装置で露光が行われたか
のデータ、実際に露光を行った露光量のデータ、露光を
行ったときの時刻データ等のデータを作業履歴データと
してバスラインに出力し、データベース１１２に格納す
る。
【００２０】次いで、現像された半導体ウェハのキャリ
アは第１の寸法測定装置１０５に移動され、ここで、現
像により形成されたフォトレジストパターンのパターン
寸法が測定される。そして、測定データをバスラインを
通してデータベース１１２に格納する。
アは第１の寸法測定装置１０５に移動され、ここで、現
像により形成されたフォトレジストパターンのパターン
寸法が測定される。そして、測定データをバスラインを
通してデータベース１１２に格納する。
【００２１】次いで、キャリアはエッチング装置１０４
に搬送され、前記フォトレジストパターンをマスクにし
て下層のシリコン酸化膜等の被加工材料をエッチングす
る。そして、エッチング処理した半導体ウェハを収納し
たキャリアは第２の寸法測定装置１０６に移動され、こ
こでエッチングされた被加工材料のパターン寸法が測定
される。そして、測定データをバスラインを通してデー
タベース１１２に格納する。
に搬送され、前記フォトレジストパターンをマスクにし
て下層のシリコン酸化膜等の被加工材料をエッチングす
る。そして、エッチング処理した半導体ウェハを収納し
たキャリアは第２の寸法測定装置１０６に移動され、こ
こでエッチングされた被加工材料のパターン寸法が測定
される。そして、測定データをバスラインを通してデー
タベース１１２に格納する。
【００２２】以上のパターン形成工程のうち、露光・現
像装置１０３における露光工程を、図３のフロー図を参
照して詳細に説明する。先ず、フォトレジスト塗布装置
１０２において表面にフォトレジストが塗布され、かつ
プリベークされた半導体ウェハのキャリアが露光・現像
装置１０３、ここでは第１号機から第３号機のいずれか
の露光・現像装置１０３Ａ〜１０３Ｃに搬送されてくる
と（Ｓ１０１）、制御部１１１は露光・現像装置１０３
から出力されてデータベース１１２に格納された作業履
歴データを読み込み、当該データから当該キャリアのキ
ャリアＩＤデータを認識し、かつそのキャリアＩＤより
ラインのシステムに問い合わせを行い、そのキャリアの
工程品目を認識する（Ｓ１０２）。次いで、制御部１１
１は、認識したキャリアＩＤデータに基づいて、当該キ
ャリアがフォトレジスト塗布装置１０２から搬出された
際の作業履歴データ、過去の同一品目並びに類似品目の
処理結果のデータをデータベース１１２から検索し、そ
のデータからフォトレジスト種類のデータ、どの工程で
あるかのデータ、搬入時刻データを読み込む（Ｓ１０
３）。そして、これらのデータと、過去の処理の結果に
基づいてデータベースにあらかじめ格納されているデー
タとに基づいて、当該キャリアの半導体ウェハの適正露
光量を演算する（Ｓ１０４）。
像装置１０３における露光工程を、図３のフロー図を参
照して詳細に説明する。先ず、フォトレジスト塗布装置
１０２において表面にフォトレジストが塗布され、かつ
プリベークされた半導体ウェハのキャリアが露光・現像
装置１０３、ここでは第１号機から第３号機のいずれか
の露光・現像装置１０３Ａ〜１０３Ｃに搬送されてくる
と（Ｓ１０１）、制御部１１１は露光・現像装置１０３
から出力されてデータベース１１２に格納された作業履
歴データを読み込み、当該データから当該キャリアのキ
ャリアＩＤデータを認識し、かつそのキャリアＩＤより
ラインのシステムに問い合わせを行い、そのキャリアの
工程品目を認識する（Ｓ１０２）。次いで、制御部１１
１は、認識したキャリアＩＤデータに基づいて、当該キ
ャリアがフォトレジスト塗布装置１０２から搬出された
際の作業履歴データ、過去の同一品目並びに類似品目の
処理結果のデータをデータベース１１２から検索し、そ
のデータからフォトレジスト種類のデータ、どの工程で
あるかのデータ、搬入時刻データを読み込む（Ｓ１０
３）。そして、これらのデータと、過去の処理の結果に
基づいてデータベースにあらかじめ格納されているデー
タとに基づいて、当該キャリアの半導体ウェハの適正露
光量を演算する（Ｓ１０４）。
【００２３】この演算では、先ず、基準露光量（過去の
実露光平均値）に対する補正露光量を算出する（Ｓ１０
４ａ）。ここで、基準露光量は、前記システムにおいて
過去にフォトレジスト塗布、露光、現像を行って得られ
るフォトレジストマスクにおけるパターン寸法、あるい
はエッチングまで行った被加工材料のパターン寸法を測
定し、このパターン寸法が設計寸法となるように露光量
を制御して露光を行った際の露光量の平均値である。ま
た、補正露光量は、前記基準露光量としての露光時間を
調整するための補正時間である。
実露光平均値）に対する補正露光量を算出する（Ｓ１０
４ａ）。ここで、基準露光量は、前記システムにおいて
過去にフォトレジスト塗布、露光、現像を行って得られ
るフォトレジストマスクにおけるパターン寸法、あるい
はエッチングまで行った被加工材料のパターン寸法を測
定し、このパターン寸法が設計寸法となるように露光量
を制御して露光を行った際の露光量の平均値である。ま
た、補正露光量は、前記基準露光量としての露光時間を
調整するための補正時間である。
【００２４】すなわち、補正露光量は、次式により演算
する。 補正露光量＝〔（寸法平均値−センタ規格値）×露光係
数×調整係数〕−（放置寸法変動量×露光係数） ここで、 （ａ）寸法平均値：最近の製造された半導体ウェハにお
けるパターン寸法の実測の平均寸法 （ｂ）センタ規格値：半導体ウェハでの目標となるパタ
ーン寸法 （ｃ）露光係数：パターン寸法が１μｍ変動するときの
露光量 （ｄ）調整係数：フォトレジスト種類、露光装置の種
類、特性等の違い（露光号機の違い）により経験的に得
られるパターン寸法の変動傾向に基づいて設定される値 （ｅ）放置寸法変動量：フォトレジストの引き置き時間
に応じて変動する量（引き置き時間を変数とする関数） なお、これら（ａ）〜（ｅ）の値は、前記システムを用
いた過去の半導体ウェハの処理結果から得られるもので
あり、既にデータベース１１２に格納されている値であ
る。
する。 補正露光量＝〔（寸法平均値−センタ規格値）×露光係
数×調整係数〕−（放置寸法変動量×露光係数） ここで、 （ａ）寸法平均値：最近の製造された半導体ウェハにお
けるパターン寸法の実測の平均寸法 （ｂ）センタ規格値：半導体ウェハでの目標となるパタ
ーン寸法 （ｃ）露光係数：パターン寸法が１μｍ変動するときの
露光量 （ｄ）調整係数：フォトレジスト種類、露光装置の種
類、特性等の違い（露光号機の違い）により経験的に得
られるパターン寸法の変動傾向に基づいて設定される値 （ｅ）放置寸法変動量：フォトレジストの引き置き時間
に応じて変動する量（引き置き時間を変数とする関数） なお、これら（ａ）〜（ｅ）の値は、前記システムを用
いた過去の半導体ウェハの処理結果から得られるもので
あり、既にデータベース１１２に格納されている値であ
る。
【００２５】そして、制御部１１１では、データベース
１１２から前記（ａ）〜（ｅ）の値を読み出すと同時
に、フォトレジスト塗布装置１０２からの作業履歴デー
タと、露光・現像装置１０３に搬入された際の作業履歴
データのうちの搬送時刻データから、当該キャリアの半
導体ウェハにおいてフォトレジストを塗布しかつプリベ
ークしてから実際に露光を開始するまでの時間、すなわ
ち引き置き時間を算出する。次いで、この引き置き時間
を前記（ｅ）放置寸法変動量の変数に代入することで、
放置寸法変動量を求める。また、前記作業履歴データ
と、露光を行う工程に基づいて、前記（ｃ），（ｄ）の
値を調整する。しかる上で、前記演算式に前記（ａ）〜
（ｅ）の値を適用し、前記した補正露光量を算出する。
さらに、算出した補正露光量に基づいて前記基準露光量
を補正して適正露光量を算出する（Ｓ１０４ｂ）。 補正露光量＝基準露光量−補正露光量 ここで、基準露光量は過去の同一品目の実露光量の平均
値である。その上で、得られた適正露光量を前記バスラ
インを通してデータベース１１２に格納する（Ｓ１０
５）。
１１２から前記（ａ）〜（ｅ）の値を読み出すと同時
に、フォトレジスト塗布装置１０２からの作業履歴デー
タと、露光・現像装置１０３に搬入された際の作業履歴
データのうちの搬送時刻データから、当該キャリアの半
導体ウェハにおいてフォトレジストを塗布しかつプリベ
ークしてから実際に露光を開始するまでの時間、すなわ
ち引き置き時間を算出する。次いで、この引き置き時間
を前記（ｅ）放置寸法変動量の変数に代入することで、
放置寸法変動量を求める。また、前記作業履歴データ
と、露光を行う工程に基づいて、前記（ｃ），（ｄ）の
値を調整する。しかる上で、前記演算式に前記（ａ）〜
（ｅ）の値を適用し、前記した補正露光量を算出する。
さらに、算出した補正露光量に基づいて前記基準露光量
を補正して適正露光量を算出する（Ｓ１０４ｂ）。 補正露光量＝基準露光量−補正露光量 ここで、基準露光量は過去の同一品目の実露光量の平均
値である。その上で、得られた適正露光量を前記バスラ
インを通してデータベース１１２に格納する（Ｓ１０
５）。
【００２６】このようにして適正露光量が算出され、か
つデータベース１１２に格納されたことを受けて、露光
・現像装置１０３は前記データベース１１２に格納され
た適正露光量に基づいて、露光時間を制御し、当該キャ
リアの半導体ウェハに対して適正露光量での露光を実行
する（Ｓ１０６）。この適正露光量は、制御部１１１に
おいて演算が行われてデータベース１１２に格納された
直後のデータに基づいて求められるものであるため、当
該半導体ウェハに対して露光を行う直前までに、既に露
光、現像されて第１の寸法測定装置１０５で測定された
先行する半導体ウェハでのパターン寸法のデータ、ある
いはエッチングされて第２の寸法測定装置１０６で測定
されたパターン寸法のデータに基づいて得られる補正露
光量から得られる適正露光量である。そのため、露光・
現像装置１０３において露光を行う半導体ウェハに対し
て、直前までに露光処理された半導体ウェハでのデータ
を全て含んだ適正露光量、すなわち、現在露光を行う半
導体ウェハに対してリアルタイムで適正露光量を得て露
光が実現できることになる。なお、各キャリアに対して
それぞれ同様に処理を行うため、フローではステップＳ
１０５からＳ１０６の処理を繰り返し行うことを示して
いる。
つデータベース１１２に格納されたことを受けて、露光
・現像装置１０３は前記データベース１１２に格納され
た適正露光量に基づいて、露光時間を制御し、当該キャ
リアの半導体ウェハに対して適正露光量での露光を実行
する（Ｓ１０６）。この適正露光量は、制御部１１１に
おいて演算が行われてデータベース１１２に格納された
直後のデータに基づいて求められるものであるため、当
該半導体ウェハに対して露光を行う直前までに、既に露
光、現像されて第１の寸法測定装置１０５で測定された
先行する半導体ウェハでのパターン寸法のデータ、ある
いはエッチングされて第２の寸法測定装置１０６で測定
されたパターン寸法のデータに基づいて得られる補正露
光量から得られる適正露光量である。そのため、露光・
現像装置１０３において露光を行う半導体ウェハに対し
て、直前までに露光処理された半導体ウェハでのデータ
を全て含んだ適正露光量、すなわち、現在露光を行う半
導体ウェハに対してリアルタイムで適正露光量を得て露
光が実現できることになる。なお、各キャリアに対して
それぞれ同様に処理を行うため、フローではステップＳ
１０５からＳ１０６の処理を繰り返し行うことを示して
いる。
【００２７】このように、本実施形態では、システムを
構成するフォトレジスト塗布装置１０２、露光・現像装
置１０３、エッチング装置１０４、第１及び第２の各寸
法測定装置１０５，１０６のそれぞれから出力される各
種データは、半導体ウェハの処理の進行、ここでは複数
枚の半導体ウェハ単位であるキャリア単位の処理に伴っ
てデータベース１１２に格納されており、制御部１１１
はデータベースに随時格納される最新のデータに基づい
て補正露光量ないし適正露光量の演算が可能となる。そ
のため、フォトレジストの引き置き時間のばらつきや変
化に対してリアルタイムで対処することが可能となり、
このばらつきや変化に起因するパターン寸法の変動を抑
制することが可能になり、結果として、寸法精度の高い
パターン寸法の半導体ウェハを製造することが可能にな
る。特に、フォトレジストを塗布した直後に露光を行っ
た場合でも、適正露光量によってパターン寸法の変動が
防止できるため、従来のように長時間の引き置き時間を
確保する必要がなく、短時間での処理が可能になり処理
効率を高めることが可能になる。
構成するフォトレジスト塗布装置１０２、露光・現像装
置１０３、エッチング装置１０４、第１及び第２の各寸
法測定装置１０５，１０６のそれぞれから出力される各
種データは、半導体ウェハの処理の進行、ここでは複数
枚の半導体ウェハ単位であるキャリア単位の処理に伴っ
てデータベース１１２に格納されており、制御部１１１
はデータベースに随時格納される最新のデータに基づい
て補正露光量ないし適正露光量の演算が可能となる。そ
のため、フォトレジストの引き置き時間のばらつきや変
化に対してリアルタイムで対処することが可能となり、
このばらつきや変化に起因するパターン寸法の変動を抑
制することが可能になり、結果として、寸法精度の高い
パターン寸法の半導体ウェハを製造することが可能にな
る。特に、フォトレジストを塗布した直後に露光を行っ
た場合でも、適正露光量によってパターン寸法の変動が
防止できるため、従来のように長時間の引き置き時間を
確保する必要がなく、短時間での処理が可能になり処理
効率を高めることが可能になる。
【００２８】また、前記制御部１１１は、気圧測定装置
１１４において測定された気圧データに基づいて前記適
正露光量を演算することも可能である。ここでは、具体
的な演算式は省略するが、例えば、制御部１１１はデー
タベース１１２に格納されている現在の気圧データを読
み出し、この気圧データを基準となる気圧データと比較
し、その気圧差により前記補正露光量を補正して前記適
正露光量を得るようにする。前記したように、気圧が低
いとフォトレジストの膜厚が厚くなり、また、同時に露
光装置の光学系の屈折率が変化して適正フォーカス位置
が変動し、これらの要因によりパターン寸法が変動す
る。したがって、予め、前記した気圧差に対するパター
ン寸法の変動を求め、このパターン寸法の変動を相殺す
るための補正露光量の演算式を設定しておくことによ
り、気圧の変動を考慮した適正露光量の制御も可能にな
る。
１１４において測定された気圧データに基づいて前記適
正露光量を演算することも可能である。ここでは、具体
的な演算式は省略するが、例えば、制御部１１１はデー
タベース１１２に格納されている現在の気圧データを読
み出し、この気圧データを基準となる気圧データと比較
し、その気圧差により前記補正露光量を補正して前記適
正露光量を得るようにする。前記したように、気圧が低
いとフォトレジストの膜厚が厚くなり、また、同時に露
光装置の光学系の屈折率が変化して適正フォーカス位置
が変動し、これらの要因によりパターン寸法が変動す
る。したがって、予め、前記した気圧差に対するパター
ン寸法の変動を求め、このパターン寸法の変動を相殺す
るための補正露光量の演算式を設定しておくことによ
り、気圧の変動を考慮した適正露光量の制御も可能にな
る。
【００２９】ここで、本実施形態では、前記した処理の
進行と同時に、監視部１１３においてデータベース１１
２に格納される各データを常時監視し、当該データを解
析する。特に、各データのうち、適正露光量のデータに
ついては、当該半導体ウェハにおける品名、工程等を認
識した上で、これと同じまたは近い特性の品名、工程等
における過去の適正露光量を参照し、今回の適正露光量
がその値の例えば±１０％に収まるかどうかを判定す
る。そして、前記差が限界値を越えたときには、今回の
適正露光量のデータを異常データと判定し、このときに
は当該データを無効にし、データベースから露光量の計
算に使用しない処理を実行する。この場合、監視部１１
３は制御部１１１に対して適正露光量の演算を再度行う
ような指令を与え、あるいは露光装置１０２に対して今
回の適正露光量は採用せず、過去の適正露光量を用いて
露光を行うように指令を与える。これにより、制御部１
１１において異常な適正露光量が演算された場合でも、
当該異常な適正露光量に基づく露光装置での露光が行わ
れることが未然に防止される。
進行と同時に、監視部１１３においてデータベース１１
２に格納される各データを常時監視し、当該データを解
析する。特に、各データのうち、適正露光量のデータに
ついては、当該半導体ウェハにおける品名、工程等を認
識した上で、これと同じまたは近い特性の品名、工程等
における過去の適正露光量を参照し、今回の適正露光量
がその値の例えば±１０％に収まるかどうかを判定す
る。そして、前記差が限界値を越えたときには、今回の
適正露光量のデータを異常データと判定し、このときに
は当該データを無効にし、データベースから露光量の計
算に使用しない処理を実行する。この場合、監視部１１
３は制御部１１１に対して適正露光量の演算を再度行う
ような指令を与え、あるいは露光装置１０２に対して今
回の適正露光量は採用せず、過去の適正露光量を用いて
露光を行うように指令を与える。これにより、制御部１
１１において異常な適正露光量が演算された場合でも、
当該異常な適正露光量に基づく露光装置での露光が行わ
れることが未然に防止される。
【００３０】なお、前記実施形態では、複数枚の半導体
ウェハを収納したキャリア単位でフォトレジスト塗布、
露光・現像、エッチングの処理を行うシステムとして構
成した例を示したが、半導体ウェハを１枚単位でフォト
レジスト塗布、露光・現像、エッチングの処理を行う、
いわゆる毎葉処理を行うシステムとして構成することも
可能である。このようなシステムにおいては、特に、露
光装置においては、直前の半導体ウェハに対して行った
処理により得られるパターン寸法に基づいて、直後の半
導体ウェハに対する適正露光量の演算、及びこの適正露
光量に基づく露光が実現できることになり、各半導体ウ
ェハのパターンをより高精度の寸法で形成することが可
能になる。なお、塗布、露光・現像、測定、エッチング
を流れ作業で行うインラインシステムにおいては、正常
にラインが動作されているときにはフォトレジスト塗
布、プリベークから露光現像装置の間の引き置き時間は
一定に保たれているため、引き置き時間のばらつきによ
るパターン寸法の変動を防止する面では有効性は少ない
が、例えば、インラインシステムの一部に障害が生じて
一時停止したような場合には、引き置き時間の変化に対
してもパターン寸法の変動を有効に防止することが可能
である。
ウェハを収納したキャリア単位でフォトレジスト塗布、
露光・現像、エッチングの処理を行うシステムとして構
成した例を示したが、半導体ウェハを１枚単位でフォト
レジスト塗布、露光・現像、エッチングの処理を行う、
いわゆる毎葉処理を行うシステムとして構成することも
可能である。このようなシステムにおいては、特に、露
光装置においては、直前の半導体ウェハに対して行った
処理により得られるパターン寸法に基づいて、直後の半
導体ウェハに対する適正露光量の演算、及びこの適正露
光量に基づく露光が実現できることになり、各半導体ウ
ェハのパターンをより高精度の寸法で形成することが可
能になる。なお、塗布、露光・現像、測定、エッチング
を流れ作業で行うインラインシステムにおいては、正常
にラインが動作されているときにはフォトレジスト塗
布、プリベークから露光現像装置の間の引き置き時間は
一定に保たれているため、引き置き時間のばらつきによ
るパターン寸法の変動を防止する面では有効性は少ない
が、例えば、インラインシステムの一部に障害が生じて
一時停止したような場合には、引き置き時間の変化に対
してもパターン寸法の変動を有効に防止することが可能
である。
【００３１】また、以上の説明では、露光装置と現像装
置が一体化された露光・現像装置として構成された例を
説明しているが、露光装置と現像装置が別装置として構
成されている半導体製造装置においても本発明を同様に
適用することが可能である。この場合には、請求項に記
載の露光・現像装置を露光装置と読み替えることによっ
て本発明が実現されることになる。
置が一体化された露光・現像装置として構成された例を
説明しているが、露光装置と現像装置が別装置として構
成されている半導体製造装置においても本発明を同様に
適用することが可能である。この場合には、請求項に記
載の露光・現像装置を露光装置と読み替えることによっ
て本発明が実現されることになる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の露光方法に
よれば、フォトレジストの引き置き時間のばらつきや変
化に対してリアルタイムで対処することが可能となり、
この種のばらつきや変化に起因するパターン寸法の変動
を抑制し、寸法精度の高いパターン寸法の半導体ウェハ
を製造することが可能になる。特に、フォトレジストを
塗布した直後に露光を行った場合でも、適正露光量によ
ってパターン寸法の変動が防止できるため、従来のよう
に長時間の引き置き時間を確保する必要がなく、短時間
での処理が可能になり処理効率を高めることが可能にな
る。
よれば、フォトレジストの引き置き時間のばらつきや変
化に対してリアルタイムで対処することが可能となり、
この種のばらつきや変化に起因するパターン寸法の変動
を抑制し、寸法精度の高いパターン寸法の半導体ウェハ
を製造することが可能になる。特に、フォトレジストを
塗布した直後に露光を行った場合でも、適正露光量によ
ってパターン寸法の変動が防止できるため、従来のよう
に長時間の引き置き時間を確保する必要がなく、短時間
での処理が可能になり処理効率を高めることが可能にな
る。
【００３３】また、本発明の半導体製造装置によれば、
システムを構成するフォトレジスト塗布装置、露光・現
像装置、エッチング装置、第１及び第２の各寸法測定装
置のそれぞれから出力される各種データは、半導体ウェ
ハの処理の進行に伴ってデータベースに格納されてお
り、制御部はデータベースに格納される最新のデータに
基づいて補正露光量ないし適正露光量の演算を行うこと
で、フォトレジストの引き置き時間のばらつきや変化に
対してリアルタイムで対処でき、寸法精度の高いパター
ン寸法の半導体ウェハを、しかも、短時間で製造するこ
とが可能になる。
システムを構成するフォトレジスト塗布装置、露光・現
像装置、エッチング装置、第１及び第２の各寸法測定装
置のそれぞれから出力される各種データは、半導体ウェ
ハの処理の進行に伴ってデータベースに格納されてお
り、制御部はデータベースに格納される最新のデータに
基づいて補正露光量ないし適正露光量の演算を行うこと
で、フォトレジストの引き置き時間のばらつきや変化に
対してリアルタイムで対処でき、寸法精度の高いパター
ン寸法の半導体ウェハを、しかも、短時間で製造するこ
とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体製造装置のシステム構成図であ
る。
る。
【図２】半導体製造装置での製造工程の流れを説明する
タイミング図である。
タイミング図である。
【図３】適正露光量の演算工程と露光工程の流れを説明
するフロー図である。
するフロー図である。
【図４】フォトレジストの引き置き時間とパターン寸法
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図５】従来の半導体製造装置のシステム構成図であ
る。
る。
１０１ 半導体製造装置（システム） １０２ フォトレジスト塗布装置 １０３ 露光・現像装置 １０４ エッチング装置 １０５ 第１の寸法測定装置 １０６ 第２の寸法測定装置 １１０ バスライン １１１ 制御部 １１２ データベース １１３ 監視部 １１４ 気圧測定装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 雅彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 四方 雅明 広島県東広島市八本松吉川5690 広島日本 電気株式会社内 Ｆターム(参考） 2H096 AA25 CA12 DA10 GA01 HA11 LA16 5F046 AA17 CD01 CD05 DA02 DB03 DD06 JA22
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体ウェハに塗布したフォトレジスト
に対して所要のパターンを露光する露光工程において、
前記フォトレジストを塗布してから前記露光を行うまで
の前記フォトレジストの引き置き時間に基づいて放置寸
法変動量を演算し、前記半導体ウェハに対して露光を行
う直前までに処理された半導体ウェハから得られる情報
と、前記放置寸法変動量とに基づいて、前記露光工程で
の適正露光量を演算することを特徴とする半導体露光方
法。 - 【請求項２】 前記半導体ウェハから得られる情報とし
て、前記直前までに処理された半導体ウェハのパターン
寸法の寸法平均値と、目標となるパターン寸法と、所定
寸法の変動時の露光量としての露光係数と、補正量を調
整するための調整係数と、前記放置寸法変動量とで補正
露光量を演算し、前記得られた補正露光量で基準露光量
を補正して前記適正露光量を得ることを特徴とする請求
項１に記載の半導体露光方法。 - 【請求項３】 前記寸法平均値として、直前までに処理
された半導体ウェハの現像されたフォトレジストのパタ
ーン寸法、あるいは当該フォトレジストパターンを利用
してエッチング加工した被加工材料のパターン寸法を測
定し、かつその測定値の平均値を求めることを特徴とす
る請求項２に記載の半導体露光方法。 - 【請求項４】 半導体ウェハにフォトレジストを塗布す
るフォトレジスト塗布装置と、前記フォトレジストに対
して所要のパターンを露光し、かつ露光されたフォトレ
ジストを現像する露光・現像装置と、前記現像されたフ
ォトレジストのパターン寸法を測定する第１の寸法測定
装置と、前記各装置から前記半導体ウェハの処理の進行
に伴って出力される前記半導体ウェハの搬送情報や作業
履歴情報を格納するデータベースと、前記データベース
に格納された前記各情報に基づいて前記露光装置での適
正露光量を演算する制御部とを備え、前記制御部は前記
データベースに格納された最新の情報に基づいて前記適
正露光量の演算を行なって前記データベースに格納し、
前記露光・現像装置は格納された前記適正露光量に基づ
いて露光を実行することを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項５】 前記現像されたフォトレジストをマスク
にして被加工材料をエッチングするエッチング装置と、
前記エッチングされた被加工材料のパターン寸法を測定
する第２の寸法測定装置を備え、前記第２の寸法測定装
置は、測定したパターン寸法を前記データベースに格納
する構成であることを特徴とする請求項４に記載の半導
体製造装置。 - 【請求項６】 前記半導体ウェハは複数枚単位でキャリ
アに収納され、前記キャリア単位で前記各装置間を搬送
され、かつ各装置での処理が行われることを特徴とする
請求項４または５に記載の半導体製造装置。 - 【請求項７】 前記半導体ウェハは１枚単位で前記各装
置間を搬送され、かつ各装置での処理が行われることを
特徴とする請求項４または５に記載の半導体製造装置。 - 【請求項８】 前記フォトレジスト塗布装置は、少なく
とも前記搬送情報としてフォトレジストが塗布された前
記半導体ウェハの搬出時刻を前記データベースに格納
し、前記露光・現像装置は、少なくとも前記搬送情報と
して前記半導体ウェハが搬送されてきた時刻を前記デー
タベースに格納し、前記制御部は、前記フォトレジスト
塗布装置からの搬出時刻と前記露光・現像装置からの搬
送時刻とから前記フォトレジストの引き置き時間を求
め、当該引き置き時間に基づいて前記適正露光量の演算
を行うことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに
記載の半導体製造装置。 - 【請求項９】 前記制御部は、前記第１または第２の寸
法測定装置から出力される前記直前までに処理された半
導体ウェハのパターン寸法の寸法平均値と、目標となる
パターン寸法と、所定寸法の変動時の露光量としての露
光係数と、補正量を調整するための調整係数と、前記半
導体ウェハの引き置き時間から求められる放置寸法変動
量とで補正露光量を演算し、前記得られた補正露光量で
過去の実露光量平均値を補正して前記適正露光量を得る
ことを特徴とする請求項８に記載の半導体製造装置。 - 【請求項１０】 前記データベースに格納された前記適
正露光量を解析し、前記適正露光量が異常な値のときに
前記適正露光量を無効にする監視部を備えることを特徴
とする請求項５ないし９のいずれかに記載の半導体製造
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000159933A JP2001338865A (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | 半導体露光方法及び半導体製造装置 |
| KR1020010030144A KR20010109486A (ko) | 2000-05-30 | 2001-05-30 | 노출 프로세스에 대한 노출값을 보상하기 위한 방법 및시스템 및 리소그라피 시스템 |
| US09/866,617 US6599670B2 (en) | 2000-05-30 | 2001-05-30 | Method for compensating exposure value for exposure process in semiconductor manufacturing system |
| US10/387,389 US20030164932A1 (en) | 2000-05-30 | 2003-03-14 | Method and system for compensating exposure value for exposure process as well as exposure system and semiconductor manufacturing system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000159933A JP2001338865A (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | 半導体露光方法及び半導体製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001338865A true JP2001338865A (ja) | 2001-12-07 |
Family
ID=18664198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000159933A Pending JP2001338865A (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | 半導体露光方法及び半導体製造装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6599670B2 (ja) |
| JP (1) | JP2001338865A (ja) |
| KR (1) | KR20010109486A (ja) |
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| JP2007034143A (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Toppan Printing Co Ltd | フォトマスクのパターン描画方法 |
| US7186488B2 (en) | 2003-04-23 | 2007-03-06 | Fujitsu Limited | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing system |
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| WO2016167105A1 (ja) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法、基板処理システム及び基板処理装置 |
| JP2016208004A (ja) * | 2015-04-16 | 2016-12-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法、基板処理システム及び基板処理装置 |
| CN108288579A (zh) * | 2017-01-10 | 2018-07-17 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种光刻胶层的图案化方法及半导体器件的制作方法 |
| WO2019159736A1 (ja) * | 2018-02-16 | 2019-08-22 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置 |
| JP2020021940A (ja) * | 2018-08-03 | 2020-02-06 | シャープ株式会社 | レジスト膜形成基板の製造方法及びレジスト膜形成基板の製造に係る工程管理システム |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2004047755A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Renesas Technology Corp | 露光条件決定システム |
| US7218983B2 (en) * | 2003-11-06 | 2007-05-15 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for integrating large and small lot electronic device fabrication facilities |
| US20050209721A1 (en) * | 2003-11-06 | 2005-09-22 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for enhanced operation of substrate carrier handlers |
| US7720557B2 (en) * | 2003-11-06 | 2010-05-18 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for enhanced operation of substrate carrier handlers |
| JP2005197362A (ja) * | 2004-01-05 | 2005-07-21 | Toshiba Corp | 露光処理システムおよび露光処理方法 |
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| DE102004022329B3 (de) * | 2004-05-06 | 2005-12-29 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur dynamischen Dosisanpassung in einem lithographischen Projektionsapparat und Projektionsapparat |
| US7194328B1 (en) * | 2006-04-04 | 2007-03-20 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for tracking reticle history |
| US8050793B1 (en) | 2006-04-04 | 2011-11-01 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for linking reticle manufacturing data |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69032005T2 (de) | 1990-04-13 | 1998-09-17 | Hitachi Ltd | Verfahren zum Kontrollieren der Dicke einer Dünnschicht während ihrer Herstellung |
| JPH08172046A (ja) | 1994-12-16 | 1996-07-02 | Nippon Steel Corp | 半導体製造装置 |
| JP2001210580A (ja) * | 2000-01-28 | 2001-08-03 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法ならびに半導体製造システム |
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2000
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