JP5383399B2 - 管理装置、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置を管理する管理装置、当該管理装置を用いる露光方法、及び、当該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。

半導体技術の進展は近年ますます速度を増している。それに伴って微細加工技術の進展も著しい。特にその中心をなす半導体製造における露光装置を用いた光加工技術は、その形成するパターン寸法が１００ｎｍ以下の領域に踏み込んでいる。この露光装置の生産性を高めるため、半導体素子工場では、流すロットの種類及びタイミングがオンラインで制御されている。複数の生産処理工程を有する半導体の生産ラインにおいて、処理対象物である製品群、半製品群であるロットは、予め定められた工程順序に従って各工程に送り込まれ、各工程で所定の生産処理が施されていた。前記生産ラインでは、多種類のロットが並行して処理される。前記各工程では、工程へ到着したロットがその特急度（生産処理完了を急ぐ度合い）別に分離され、その特急度が高いロットに対して、工程への先着順に優先順位が付与され、この優先順位に従って処理が行われた。または、各工程で、作業者がその場の判断でロットの処理順序を決定して処理を行っていた。しかし、各工程で前述のごとく、特急度と先着順との２種類の情報を用いてロットの処理順序を決定しているだけでは、各工程の仕掛かり数及び各ロットの生産処理の進捗状況等、時々刻々と変化する各工程の現状が反映されない。そのため、次工程での仕掛かり数が多いロットを仕掛かり数が少ないロットより先に処理して次工程に送り込んで各工程の負荷を不均一とする場合があり、生産ライン全体の生産効率を悪化させるという問題があった。

これに対し、特許文献１には、以下のような手順で処理対象物の優先順位を付与する方法や、これを実施する管理装置が開示されている。まず、生産処理の状態に基づいて、優先順位の指数を定める複数の評価項目が予め定め、これら項目の評価に必要な生産処理の状態が検出される。次いで、この検出結果に基づき処理対象物ごとに各評価項目の評価指数が求められる。この評価指数に重みをかけ、前記優先順位に対する評価項目の影響度を調節し、重み付けられた評価指数を処理対象物毎に集計し、集計された評価指数がもっとも大である処理対象物から優先順位が付与される。

半導体デバイスを作成する上で、露光装置は、半導体デバイスを作成する基となるシリコンウエハ（以下ウエハ）上に電子回路パターンを転写する。この露光装置は、ウエハを処理する際の露光条件で決定される、投影光学系への露光エネルギーにより、投影光学系の収差が変化してしまうことがわかっている。投影光学系の収差に影響を与える露光条件は、例えば照明モード、レチクルのパターンから発生する回折光分布、露光処理時間、レチクルの透過率、ショット面積、ショット数、ウエハ表面の反射率、レジストの種類や膜厚、レジスト処理プロセス、露光量である。特許文献１に記載の技術は、生産処理の状況によって優先順位付けを行っているが、露光装置の投影光学系の収差の変化に関しての考慮はない。これに対し、近年の投影光学系では、その内部に収差を補正するシステムを設け、露光エネルギーの一部を吸収することによる収差の変化をキャンセルし、露光エネルギーの吸収による収差の変化を抑えこむ技術が開発されている。

特開平４−１３５４８号公報

しかし、投影光学系内における露光エネルギーの分布によっては、収差を補正するシステムでは補正しきれない高次収差が発生してしまうことがある。その場合、位置ずれなくウエハを露光するためには、露光装置へのロット投入を停止し、投影光学系の収差が許容値以下になるのを待つ必要があった。そのため、従来技術では、一日辺りの処理枚数が減ってしまい、生産性が落ちるという問題があった。また、露光エネルギーの吸収による収差の変化を抑えこむ別の手法として、露光エネルギーが予め設定されたリミットを越えないよう、処理スピードを落とすという手法もある。しかし、この手法も、一日辺りの処理枚数が減ってしまうという同じ問題を持っている。
本発明は、複数のロットの基板を全て露光処理し終えるのに要する時間をより短くすることを目的とする。

本発明の１側面は、レチクルのパターンを投影光学系を介して基板に投影し基板を露光する露光装置を管理する管理装置であって、露光処理が予約されている複数のロットのリストと、前記複数のロットの露光処理を開始する前における前記投影光学系の収差の初期値と、前記複数のロットそれぞれについて露光処理を実行することが可能な前記投影光学系の収差の許容値とを取得し、前記取得されたリストに基づいて前記露光処理が予約されている複数のロットの処理すべき順番の候補を複数生成し、前記複数のロットそれぞれの露光処理における前記投影光学系の収差が該当するロットについての前記許容値以下になるようにロット間の時間間隔を調整しつつ最初のロットの露光処理が開始されてから最後のロットの露光処理が終了するまでの時間を、前記順番の候補ごとに算出し、複数の前記順番の候補のうち当該算出された時間が最小である順番の候補を前記複数のロットの処理すべき順番として決定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、複数のロットの基板を全て露光処理し終えるのに要する時間をより短くすることができる。

露光装置を示す図 管理装置を含む露光システムを示す図 実施例１におけるロットの処理順番を決定する手法のフローチャート 露光処理に伴う収差変化の様子を示す図 ロットＡ、ロットＢを処理する場合の収差変化の様子を示す図 ロットＡ、ロットＢの順番に処理した場合の収差変化の様子を示す図 ロットＢ、ロットＡの順番に処理した場合の収差変化の様子を示す図 実施例２におけるロットの処理順番を決定する手法のフローチャート 実施例３における露光システムを示す図

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
図１は本発明で使用し得る基板を露光する露光装置の一例を示す図である。図１において、ビーム成形光学系２は、光源１から射出され、有効光源を形成する後段のオプティカルインテグレータ３に入射する光束の強度分布及び角度分布をコントロールする。コンデンサレンズ４は、オプティカルインテグレータ３から射出された光束を集光する。可変スリット５は走査露光後の露光面における照度を均一にする。スキャンブレード６は、ウエハ上の露光範囲を制限し、さらにレチクルステージ１０及びウエハステージ１３と同期して走査移動する。結像レンズ７，１４は、スキャンブレード６の開口形状をレチクル９面上に転写する。レチクル９にはパターンが形成され、レチクルステージ１０はレチクル９を保持し走査移動する。レチクル９のパターンは、投影光学系１１を介して、ウエハ（基板）１２に投影され、転写される。ウエハ１２は、ＸＹＺ方向に移動可能なウエハステージ（基板ステージ）１３によって保持されている。

図２は、露光装置を含む露光システムを示した図である。露光システムにおいて、露光装置２１は、管理装置２２とコーター／デベロッパー２３と回線で接続されている。管理装置２２は、露光装置２１とコーター／デベロッパー２３とに露光処理、塗布処理、現像処理が登録されているロットＡ及びロットＢにおける処理命令を制御している。コーター／デベロッパー２３には、ロットＡとロットＢが待機している。ロットＡとロットＢに関するロット情報は、ロット情報保管部２４に保管されている。なお、ロットは任意の枚数のウエハを含み、例えば、１ロットは２５枚のウエハを含む。

図３は、図２の状態から、管理装置２２が、ロットＡとロットＢのうちどちらのロットから露光処理をしたほうがよいかを判断し、複数のロットの処理すべき順番を決定するフローチャートである。本実施例１では、説明のため、ロット処理を開始する前に、投影光学系１１に露光光等のエネルギー負荷がかかっていないとする。まず、管理装置２２は、Ｓ１０１で、露光処理が予約されている複数のロットのリストをロット情報保管部２４から取得し、取得したリストに基づいて複数のロットの処理すべき順番の候補を生成する。また、管理装置２２は、Ｓ１０１で、複数のロットそれぞれについて露光処理を実行することが可能な投影光学系の許容収差を取得する。管理装置２２は、Ｓ１０２で、不図示の収差測定器により測定された、露光処理を開始する前における投影光学系の初期収差を取得する。この収差測定器は、露光装置に搭載されており、露光装置自身で自らの投影光学系の収差の状態をモニターする。

管理装置２２は、Ｓ１１１〜Ｓ１２５で、投影光学系の収差が該当するロットについての許容収差以下になるようにロット間の時間間隔を調整しつつ複数のロットの露光処理に要する全処理時間を、順番の候補ごとに算出する。すなわち、全処理時間は、複数のロットにおける最初のロットの露光処理が開始されてから最後のロットの露光処理が終了するまでの時間を意味する。管理装置２２は、Ｓ１１１〜Ｓ１１５で、最初にロットＡを処理しその後ロットＢを処理した場合の全処理時間を算出し、Ｓ１２１〜Ｓ１２５で、最初にロットBを処理しその後ロットAを処理した場合の全処理時間を算出する。

管理装置２２が全処理時間を算出するためには、露光光照射による投影光学系の収差の変化を予測する必要がある。図４に示すように投影光学系の収差は、露光光の照射によりその光を吸収し変化することが知られている。収差の発生量ｋは、時定数Ｋと、時刻ｔにおける時定数Ｋで発生する露光収差量Ｍｋ（ｔ）、前回の時刻からの経過時間Δｔ、及び時定数Ｋで発生する露光収差量の飽和値ｋmaxとを用いて、式１のように表すことができる。
ｋ=ｋmax+(Ｍｋ(t−Δt)−ｋmax)exp(−Δt /Ｋ) （１）
収差の発生要因に応じて時定数K、飽和値ｋmax は異なり、また、その発生要因が１つで無ければ収差の変化量はその総和で表現される。これらのパラメータを露光エネルギーや照明の条件から予め算出しておき、現状の投影光学系の収差の状態を予測することができる。また、露光を停止すると時間経過に伴い、同様に式２に従って元に戻る。
ｋ=Ｍｋ(t−Δt) exp(−Δｔ/Ｋ) （２）

前記ロット及び露光処理の情報をパラメータとすることで、どのくらいの光量がどのような間隔でレンズを照射することがわかるため、この情報を基にした光学シミュレーションから時定数Ｋ、飽和値ｋmaxは決定される。あるいは、今までに取得した同じロットでの実データから時定数Ｋ、飽和値ｋmaxを決定してもよい。上記パラメータ及び式１、式２から、管理装置２２は、投影光学系の収差の変化を求めることができる。いま、ロットＡは、例えば１ロット２５枚のウエハを処理した際、図５のＡに示すような収差変化の時定数と露光収差の飽和値ｋＡｍａｘを持つとする。同じくロットＢは、１ロット２５枚のウエハを処理した際、図５のＢに示すような収差変化の時定数と露光収差の飽和値ｋＢｍａｘを持つとする。まず、管理装置２２は、Ｓ１１１〜Ｓ１１５で，ロットＡを処理し、次いでロットＢを処理した場合の全処理時間を求める。全処理時間を求めるためには、投影光学系の収差変化の推移を求める必要がある。図６は、その場合の投影光学系の収差変化を表したものである。まず、管理装置２２は、Ｓ１１１で、ロットＡの処理に要する時間を予測する。投影光学系の収差は、ロットＡの露光処理の開始から完了までロットＡの許容収差以下であり、すぐにロットＡの露光処理を開始してよい。したがって、ロットＡの処理時間Ａｔは、図５のＡで示した２５枚分の処理時間になる。その後、処理ロットが変わる事に伴うレチクルの入れ替え等を実施する。管理装置２２は、Ｓ１１２で、入れ替えにかかる時間Ｔ１の経過後、ロットＢ開始時の投影光学系の予測収差がロットＢの許容値内であるかどうか判定する。図６の場合、投影光学系の収差はロットBの許容収差内であるので、すぐにロットＢの露光処理を開始してよい。したがって、この時のロットＢの処理時間Ｂｔは、図５のＢで示した２５枚分の処理時間になる（S１１４）。この場合、投影光学系の収差が許容収差以下になるまでの待機時間を算出するS１１３には進まないので、待機時間ｂｔ＝０となる。管理装置２２は、Ｓ１１５で、上記で求めたロットＡの処理時間Ａｔ、ロットＢの処理時間Ｂｔ、待機時間ｂｔを足し合わせることで、ロットＡ、ロットＢの順番で露光処理する場合における全処理時間ＡＢｔを算出する。

次に、管理装置２２は、Ｓ１２１〜Ｓ１２５で、ロットＢを処理し、次いでロットＡを処理した場合の全処理時間を求める。前記と同様、全処理時間を求めるためには、投影光学系の収差変化の推移を求める必要がある。図７のＡは、その場合の収差変化を表したものである。まず、管理装置２２は、Ｓ１２１で、ロットＢの処理に要する時間を予測する。投影光学系の収差は、ロットＢの露光処理の開始から完了までロットＢの許容収差内にあり、すぐにロットＢの露光処理を開始してよい。したがって、ロットＢの処理時間Ｂｔは、図５のＢで示した２５枚分の処理時間になる。その後、処理ロットがロットＡに変わる事に伴うレチクルの入れ替え等を実施する。管理装置２２は、Ｓ１２２で、それにかかる時間Ｔ１経過後、ロットＡ開始時の投影光学系の予測収差がロットＡの許容収差内であるかどうか判定する。図７のＡをみると、投影光学系の収差はロットＡの許容収差から外れているので、すぐにはロットＡの露光処理を開始することができない。一般に投影光学系の収差は、投影光学系に露光光によるエネルギー負荷を与えなければ、式２に従い、露光を与える前の初期収差に戻る。したがって、管理装置２２は、Ｓ１２３で、投影光学系の収差がロットAの許容収差内になるまでの待機時間(ａｔ)を算出し設定する。必要な待機時間を設定したときの投影光学系の収差の推移を表した図が、図７のＢである。図７のＢに示すように、投影光学系の収差がロットＡの許容収差になるまで待機した後で、ロットＡの露光処理を開始する。そのときの時間Ａｔは、図５のＡで示した２５枚分の処理時間になる（S１２４）。管理装置２２は、Ｓ１２５で、上記で求めたロットＢの処理時間Ｂｔ、ロットＡの処理時間Ａｔ、待機時間ａｔを足し合わせることで、ロットＢ、ロットＡの順番で露光処理する場合における全処理時間ＢＡtを算出する。ロットＡ、ロットＢの順番の全処理時間ＡＢｔ、ロットＢ、ロットＡの順番の全処理時間ＢＡｔが求まったら、管理装置２２は、Ｓ１０３で、どちらの全処理時間が短いか、比較する。ロットＡ、ロットＢの順番の全処理時間ＡＢｔが短い場合、管理装置２２は、ロットＡ、ロットＢの順番でロットを処理することを決定する（S１０４）。一方、ロットＢ、ロットＡの順番の全処理時間ＢＡｔが短い場合、管理装置２２は、ロットＢ、ロットＡの順番でロットを処理することを決定する（S１０５）。この手法を用いてロットの処理順を決定することで、複数のロットの基板を位置ずれなく効率的に露光することができる。

［実施例２］
実施例２では、露光処理が開始された後にオンラインでロットの露光処理が新たに予約された場合、管理装置２２は、新たに予約されたロットと前に設定された次に処理する予定のロットとでどちらのロットを先に処理するか再計算して、処理の順番を再設定する。図８に本実施例２における処理の順番を決定するフローチャートを示す。まずロットＡ、次いでロットＢの順で処理することが上述した実施例１の手順で決定され、今ロットＡの処理が開始されているとする。そのロットＡ処理中にロットＣの露光処理が新たに予約された（S２０１）。この新たな予約がなされたならば、管理装置２２は、Ｓ２０２以降において、ロットＡの後に、ロットＢ及びロットＣのいずれを次の処理順番とするのかを決定する作業を実施する。この場合、管理装置２２は、ロットＣの予約が入った時点で処理が予約されているロット情報、すなわちロットＢとロットＣの情報をロット情報保管部２４から収集する（S２０２）。S２１１〜S２２５は、実施例１のロットＡ、ロットＢを各々ロットＢ、ロットＣと置き換えて考えれば、Ｓ１１１〜Ｓ１２５と同じ内容になるので説明を省略する。これにより、新たなロットが登録されても、管理装置２２が、その時点でそのロットと残っているロットとで予測処理時間を再計算し、次の処理順番を決めるので、複数のロットの基板を常に位置ずれなく効率的に露光することができる。

［実施例３］
実施例１、２では、露光装置１台を用いて複数のロットの露光処理を実行する。近年の露光装置は、生産技術の向上により、投影光学系の収差が小さく、その性能のばらつきも小さいものが供給できるようになってきた。本実施例３は、露光装置が複数台ある時、どのロットをどの露光装置に流せばよいかを判断し、処理するものである。図９は、露光装置が複数台設置されている半導体デバイス工場に於けるリソグラフィー工程の模式図を示している。複数の露光装置５１，５２，５３は、管理装置２２に回線で接続されている。処理がオンラインで予約されているロットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、その情報が不図示の回線により、管理装置２２に送られている。

管理装置２２は、露光処理が予約されている複数のロットＡ〜Ｄのリストを取得する。また、管理装置２２は、複数のロットＡ〜Ｄの露光処理を開始する前における各露光装置の投影光学系の初期収差と、複数のロットＡ〜Ｄそれぞれについて露光処理を実行することが可能な投影光学系それぞれの許容収差とも取得する。管理装置２２は、取得されたリストに基づいて複数のロットＡ〜Ｄを複数の露光装置５１，５２，５３に割り振り、かつ露光装置５１〜５３ごとの処理すべきロットの順番を定めた複数の露光装置５１〜５３による処理計画の候補を生成する。管理装置２２は、複数のロットそれぞれの露光処理における投影光学系の収差を許容収差以下に保持しつつ最初のロットの露光開始から最後のロットの露光終了までの全処理時間を、生成された処理計画の候補それぞれについて露光装置ごとに算出する。そして、管理装置２２は、当該算出された全処理時間が最大となる露光装置が露光処理に要する全処理時間が最小である処理計画の候補を複数の露光装置５１〜５３による処理計画として決定する。

実施例３では、複数のロットの露光処理を複数の露光装置に割り振る必要がある。しかし、複数のロットの露光処理が複数の露光装置に割り振られ、割り振られた露光装置の少なくとも一つが２以上のロットの露光処理を行う場合、当該露光装置が処理すべき２以上のロットの処理順番の決定手法は実施例１と同様である。このように、複数のロットの露光処理を複数の露光装置に割り振って行う場合においても、複数のロットの基板を位置ずれなく効率的に露光することができる。

次に、上記の管理装置によって決定された処理の順番又は処理計画に従う露光方法を用いたデバイス製造方法について説明する。その場合、デバイスは、複数のロット基板を順次露光する工程と、露光された複数のロットの基板を現像する工程と、他の周知の工程とを経ることにより製造する。デバイスは、半導体集積回路素子、液晶表示素子等でありうる。基板は、ウエハ、ガラスプレート等でありうる。当該周知の工程は、例えば、酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、ダイシング、ボンディング、パッケージング等の各工程である。
なお、管理装置２２は露光装置と別体として説明したが、露光装置内に上記の管理装置の機能を含めて一体として構成してもよい。

Claims (7)

1. レチクルのパターンを投影光学系を介して基板に投影し基板を露光する露光装置を管理する管理装置であって、
   露光処理が予約されている複数のロットのリストと、前記複数のロットの露光処理を開始する前における前記投影光学系の収差の初期値と、前記複数のロットそれぞれについて露光処理を実行することが可能な前記投影光学系の収差の許容値とを取得し、
   前記取得されたリストに基づいて前記露光処理が予約されている複数のロットの処理すべき順番の候補を複数生成し、
   前記複数のロットそれぞれの露光処理における前記投影光学系の収差が該当するロットについての前記許容値以下になるようにロット間の時間間隔を調整しつつ最初のロットの露光処理が開始されてから最後のロットの露光処理が終了するまでの時間を、前記順番の候補ごとに算出し、
   複数の前記順番の候補のうち当該算出された時間が最小である順番の候補を前記複数のロットの処理すべき順番として決定する、ことを特徴とする管理装置。
2. 前記管理装置は、ロットの露光処理が新たに予約されたならば、前記順番の決定を新たに行う、ことを特徴とする請求項１に記載の管理装置。
3. レチクルのパターンを投影光学系を介して基板に投影し基板を露光する複数の露光装置を管理する管理装置であって、
   露光処理が予約されている複数のロットのリストと、前記複数のロットの露光処理を開始する前における前記複数の露光装置の投影光学系それぞれの収差の初期値と、前記複数のロットそれぞれについて露光処理を実行することが可能な前記投影光学系それぞれの収差の許容値とを取得し、
   前記取得されたリストに基づいて前記露光処理が予約されている複数のロットを前記複数の露光装置に割り振り、かつ当該割り振られた露光装置ごとの処理すべきロットの順番を定めた前記複数の露光装置による処理計画の候補を複数生成し、
   前記複数のロットそれぞれの露光処理における前記投影光学系の収差が該当するロットについての前記許容値以下になるようにロット間の時間間隔を調整しつつ最初のロットの露光処理が開始されてから最後のロットの露光処理が終了するまでの時間を、前記処理計画の候補それぞれについて露光装置ごとに算出し、
   前記複数の露光装置のうち当該算出された時間が最大となる露光装置が露光処理に要する前記時間が、複数の前記処理計画の候補のうち最小である処理計画の候補を前記複数の露光装置による処理計画として決定する、ことを特徴とする管理装置。
4. 前記管理装置は、ロットの露光処理が新たに予約されたならば、前記処理計画の決定を新たに行う、ことを特徴とする請求項３に記載の管理装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載の管理装置によって決定された順番に従って、複数のロットの基板に対して露光処理を実行することを特徴とする露光方法。
6. 請求項３又は請求項４に記載の管理装置によって決定された処理計画に従って、複数の露光装置を用いて複数のロットの基板に対して露光処理を実行することを特徴とする露光方法。
7. デバイスを製造する方法であって、
   請求項５又は請求項６に記載の露光方法により複数のロットの基板を露光する工程と、
   前記露光された複数のロットの基板を現像する工程と、を含むデバイス製造方法。

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