JP2005045131A - 半導体装置の製造システムおよび製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体装置の製造工程において、搬送時間、待ち時間および処理時間の変動による処理結果のばらつきを未然に防止し、製品歩留りを向上することができる技術を提供する。
【解決手段】 塗布現像装置（第１・第３の処理装置）１１と、露光装置（第２の処理装置）１２と、搬送装置１３などから構成され、塗布現像装置１１から露光装置１２へレジスト塗布済みのウェハが搬送された時から露光装置１２から塗布現像装置１１へ露光済みのウェハが搬送される時までの時間を測定し、その測定時間が設定値以上のときはアラームを発生し、異常として、レジストを剥離し、再度、レジスト塗布、露光、現像などのウェハの再生処理を行う。化学増幅型のレジストの塗布から現像までの経過時間を管理することにより、レジスト寸法の変動を防止することができ、製品歩留りが向上する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置の製造システムおよび製造方法に関し、特に半導体装置の製造工程のうちリソグラフィ工程に適用して有効な技術に関するものである。

例えば、本発明者が検討した技術として、半導体装置の製造技術においては、以下の技術が考えられる。

一般に、半導体装置の製造ラインは、成膜、リソグラフィ、エッチング、拡散などの複数のウェハ処理工程から構成されている。近年、ウェハ処理の設備において、ハンドリング回数の削減による欠陥密度の低減と汚染の防止や生産性向上のために、複数のプロセスを結んで、各工程を自動で搬送し、連続して処理を行えるようにしたインライン方式の設備が導入されている。特にリソグラフィ工程では、塗布装置・露光装置・現像装置などがインライン接続され連続処理されていることが多い。

また、露光技術として、塗布装置・露光装置・現像装置のインライン処理において、レジスト塗布から露光までの時間に応じて露光時間を補正する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２６１５７２号公報

ところで、前記のような半導体装置の製造技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。

例えば、塗布装置・露光装置・現像装置などのようにインライン接続された各装置では、各装置の状態をモニタしているが、接続相手の装置の状態が監視できないため着工時間の管理ができない。そのため、着工時間がばらつくとレジスト寸法精度に影響を与えてしまう。

また、レジスト寸法に影響を与えるのはレジスト塗布から露光までの時間だけではなく、露光から現像までの時間もパラメータとなる。したがって、前記特許文献１の技術では、何らかのトラブルにより、露光から現像までの時間がばらつくと現像パターンの寸法にも影響を与えてしまう。しかも、これらの不具合は、寸法の抜き取り検査まで行って初めて問題が発見されることが多く、歩留りにも影響する。

そこで、本発明の目的は、半導体装置の製造において、搬送時間、待ち時間および処理時間の変動による処理結果のばらつきを未然に防止し、製品歩留りを向上することができる技術を提供するものである。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

（１）本発明による半導体装置の製造システムは、ウェハを処理する第１の処理装置（例えば、塗布装置）と、ウェハを処理する第２の処理装置（例えば、露光装置）と、ウェハを処理する第３の処理装置（例えば、現像装置）などから構成され、第１の処理装置から第２の処理装置へ搬送された時から第２の処理装置から第３の処理装置へ搬送される時までの時間を測定し、その測定時間が設定値以上のときはアラームを発生するものである。

（２）前記（１）の半導体装置の製造システムは、第１の処理装置において塗布されるものが化学増幅型のレジストであるものである。

（３）前記（１）、（２）の半導体装置の製造システムは、第１の処理装置と第２の処理装置と第３の処理装置とが、インライン接続されているものである。

（４）本発明による半導体装置の製造方法は、第１の処理装置（例えば、塗布装置）においてウェハを処理する第１の処理工程と、ウェハを第２の処理装置（例えば、露光装置）において処理する第２の処理工程と、ウェハを第３の処理装置（例えば、現像装置）において処理する第３の処理工程などからなり、第１の処理装置から第２の処理装置へ搬送された時から第２の処理装置から第３の処理装置へ搬送される時までの時間を測定し、その測定時間が設定値以上のときはアラームを発生するものである。

（５）前記（４）の半導体装置の製造方法は、アラームが発生したときは、ウェハの再生処理を行うものである。

（６）前記（４）、（５）の半導体装置の製造方法は、第１の処理装置において塗布されるものが、化学増幅型のレジストであるものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）レジスト塗布から現像までの経過時間を管理することにより、レジスト寸法の変動を防止することができる。

（２）処理装置間のウェハ受け渡し時間を管理することにより、設定値以上になった場合は、異常としてウェハを再生処理することが可能となる。

（３）レジスト寸法の変動を防止することができるため、不良を未然に防止でき歩留りが向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本発明の一実施の形態の半導体装置の製造システムの構成を示す概略構成図、図２は本実施の形態の半導体装置の製造システムを用いた半導体装置の製造方法の工程フローを示すフローチャート、図３はレジスト塗布・露光・現像工程において、露光後放置時間とレジスト寸法との関係を示すグラフである。

まず、図１により、本実施の形態の半導体装置の製造システムの構成の一例を説明する。本実施の形態の半導体装置の製造システムは、例えばリソグラフィ工程の処理設備であり、塗布現像装置（第１・第３の処理装置）１１と、露光装置（第２の処理装置）１２と、搬送装置（第１・第２の搬送装置）１３と、インラインコントローラ１４と、ホストコンピュータ１５などから構成され、塗布現像装置１１と露光装置１２は、搬送装置１３によりインライン接続されている。また、塗布現像装置１１と露光装置１２は、インラインコントローラ１４と電気的に接続されている。また、インラインコントローラ１４は、ホストコンピュータ１５と電気的に接続されている。

なお、図１では、塗布現像装置１１は、塗布装置（第１の処理装置）と現像装置（第３の処理装置）とが一体の装置となっているが、塗布装置と現像装置とは別々の装置でもよい。また、搬送装置１３は、塗布装置・露光装置間の搬送装置（第１の搬送装置）と、露光装置・現像装置間の搬送装置（第２の搬送装置）とが一体の装置となっているが、別々の搬送装置でもよい。

塗布現像装置１１は、例えば化学増幅型のレジストをウェハ上に塗布し、レジストを塗布したウェハを露光装置へ払い出し、露光を終了したウェハを受け入れ、そのウェハ上のレジストを現像する装置である。また、ウェハを露光装置１２へ払い出した時から塗布現像装置１１へ戻ってくるまでの時間を測定し、その時間が設定値以上のときは、アラームを発生する機能を有する。当該時間の測定は、搬送装置１３による塗布済みウェハの搬送の開始または終了から搬送装置１３による露光済みウェハの搬送の開始または終了までの時間を測定する。

露光装置１２は、ウェハ上に塗布されたレジストに対して光などを照射して、回路パターンを焼き付ける装置である。

搬送装置１３は、インターフェースとも呼ばれ、塗布現像装置１１と露光装置１２との間で、ウェハの搬送を行う装置である。

インラインコントローラ１４は、塗布現像装置１１と露光装置１２の情報制御を行う装置である。塗布現像装置１１における時間測定とアラーム発生の機能をインラインコントローラ１４に設けてもよい。

次に、図２により、本実施の形態の半導体装置の製造システムを用いた半導体装置の製造方法を説明する。

本実施の形態の半導体装置の製造方法は、成膜、リソグラフィ、エッチング、拡散などの通常のウェハ処理工程からなり、特にリソグラフィ工程のレジスト塗布・露光・現像工程において次のような処理が行われる。

まず、塗布現像装置１１において、ウェハをキャリアから払い出し（ステップＳ２１）、剥がれ防止剤塗布、冷却などの前処理を行い（ステップＳ２２）、化学増幅型のレジストをウェハ上に塗布し（ステップＳ２３）、ベーク（加熱処理）を行う（ステップＳ２４）。

次に、塗布現像装置１１で処理したウェハを搬送装置１３により、塗布現像装置１１から露光装置１２へ搬送する。

続いて、露光装置１２において、ウェハ上のレジストに対して光などを照射して露光を行う（ステップＳ２５）。

次に、露光の終了したウェハを搬送装置１３により、露光装置１２から塗布現像装置１１へ搬送する。

続いて、塗布現像装置１１において、露光後のベークを行い（ステップＳ２６）、ウェハ上のレジストを現像し（ステップＳ２７）、現像後のベークを行い（ステップＳ２８）、処理済みのウェハをキャリアへ収納する（ステップＳ２９）。

また、ウェハの払い出し元である塗布現像装置１１において、露光装置１２にウェハを払い出した後、塗布現像装置１１へウェハが戻ってくるまでの時間をある値に設定しておき、その設定された時間以上になった場合はアラームを発生するようにする。アラームを発生する機能は、塗布現像装置１１だけではなく、露光装置１２、搬送装置１３、インラインコントローラ１４などに、あるいは別に、設けてもよい。

アラームが発生した場合は、そのウェハは異常として、レジストを剥離し、再度、レジスト塗布、露光、現像などのウェハの再生処理を行う。また、レジストによりその影響度が異なるので、場合によっては、再生処理を行わずに次工程へ払い出してもよい。

次に、図３により、露光後にウェハが処理されずに放置された場合のレジスト寸法に与える影響を説明する。図３において、Ａレジストは化学増幅型のレジストであり、Ｂレジストは通常のレジストである。図３に示すように、露光後放置時間が長いとレジスト寸法にばらつきが生じる。特に、化学増幅型のＡレジストの場合は、その影響が顕著である。すなわち、化学増幅型のレジストは、レジスト塗布から露光まで、露光から露光後ベークまでの時間がその反応に影響する。

したがって、当該時間を管理することにより、処理の着工までの引き置き時間に制限を設け、異常な場合は、そのウェハを再生処理することができる。よって、本実施の形態の半導体装置の製造システムおよび製造方法によれば、処理時間が長くなった場合、異常な場合は、そのウェハを再生処理することにより、レジスト寸法の変動を防止することができ、不良を未然に防止することができる。

なお、本実施の形態の半導体装置の製造システムおよび製造方法を適用するのに最適なパターン形成工程は、寸法制度が厳しいゲートパターンの形成工程などであり、ゲート酸化、チャネルドープ、ポリシリコン堆積、レジスト塗布、露光、現像、エッチングなどの工程を経てゲート電極が形成される。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態においては、レジスト塗布・露光・現像などのリソグラフィ工程に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、洗浄・熱処理など他の工程についても適用可能である。

本発明による半導体装置の製造システムおよび製造方法は、半導体装置の製造業または半導体製造装置の製造業などにおいて利用可能であり、半導体装置の製造工程のうち、リソグラフィ工程だけでなく他の工程についても適用可能である。

本発明の一実施の形態である半導体装置の製造システムの構成を示す概略構成図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造システムを用いた半導体装置の製造方法の工程フローを示すフローチャートである。 レジスト塗布・露光・現像工程において、露光後放置時間とレジスト寸法との関係を示すグラフである。

符号の説明

１１ 塗布現像装置（第１・第３の処理装置）
１２ 露光装置（第２の処理装置）
１３ 搬送装置（第１・第２の搬送装置）
１４ インラインコントローラ
１５ ホストコンピュータ

Claims (9)

1. ウェハを処理する第１の処理装置と、
   前記第１の処理装置において処理された前記ウェハを前記第１の処理装置から第２の処理装置へ搬送する第１の搬送装置と、
   前記第１の搬送装置により搬送された前記ウェハを処理する前記第２の処理装置と、
   前記第２の処理装置において処理された前記ウェハを前記第２の処理装置から第３の処理装置へ搬送する第２の搬送装置と、
   前記第２の搬送装置により搬送された前記ウェハを処理する前記第３の処理装置と、
   前記第１の搬送装置による前記ウェハの搬送の開始または終了から前記第２の搬送装置による前記ウェハの搬送の開始または終了までの時間を測定し、前記測定された時間が設定値以上のときはアラームを発生する手段と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造システム。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造システムであって、
   前記第１の処理装置は塗布装置であり、前記第２の処理装置は露光装置であり、前記第３の処理装置は現像装置であることを特徴とする半導体装置の製造システム。
3. 請求項２記載の半導体装置の製造システムであって、
   前記第１の処理装置において塗布されるものは化学増幅型のレジストであることを特徴とする半導体装置の製造システム。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造システムであって、
   前記第１の処理装置と前記第２の処理装置と前記第３の処理装置とは、前記第１の搬送装置と前記第２の搬送装置とによりインライン接続されていることを特徴とする半導体装置の製造システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造システムであって、
   前記第１の処理装置と前記第３の処理装置とは一体の装置となっており、前記第１の搬送装置と前記第２の搬送装置とは一体の装置となっていることを特徴とする半導体装置の製造システム。
6. 複数の加工処理工程を有する半導体装置の製造方法であって、
   第１の処理装置においてウェハを処理する第１の処理工程と、
   前記第１の処理工程により処理された前記ウェハを前記第１の処理装置から第２の処理装置へ搬送する第１の搬送工程と、
   前記第１の搬送工程により搬送された前記ウェハを前記第２の処理装置において処理する第２の処理工程と、
   前記第２の処理工程により処理された前記ウェハを前記第２の処理装置から第３の処理装置へ搬送する第２の搬送工程と、
   前記第２の搬送工程により搬送された前記ウェハを前記第３の処理装置において処理する第３の処理工程と、
   前記第１の搬送工程の開始または終了から前記第２の搬送工程の開始または終了までの時間を測定し、前記測定された時間が設定値以上のときはアラームを発生する工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項６記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記アラームが発生したときは、前記ウェハの再生処理を行う工程をさらに有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項６または７記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記第１の処理工程は塗布装置によりレジストを塗布する処理であり、前記第２の処理工程は前記塗布されたレジストに対して露光装置により露光する処理であり、前記第３の処理工程は前記露光されたレジストを現像装置により現像する処理であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項８記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記第１の処理工程において塗布されるレジストは、化学増幅型のレジストであることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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