JPH11214303A - リソグラフィシステム及びそれを利用した半導体デバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 リソグラフィ工程の複数台の露光装置を、生
産管理のために統括的に制御するホストコンピュータと
は別に、各露光装置の固有の装置定数、動作パラメー
タ、ウエハの加工状態の情報等を収集し、ホストコンピ
ュータによる制御と干渉することなく、各露光装置の稼
動状態が安定に維持されるように制御する系を設ける。 【効果】 複数の露光装置を使ったリソグラフィ工程の
全体、あるいは露光装置の運用を効率的に支援すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数台の露光装置を使
ったリソグラフィ・システムにおける製造装置の各種制
御、及び各種情報の管理を自動的に行なうシステムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】
半導体デバイスや液晶デバイスの
製造工程には、通常リソグラフィと呼ばれる工程が含ま
れている。多くの場合、このリソグラフィ工程とは、光
学的なものを意味し、半導体ウェハやガラスプレート上
に感光済（フォトレジスト）を１μｍ程度の厚みで塗布
することから始まり、そのレジスト層に対してマスクパ
ターンを露光した後に現像することで終了する。

【０００３】現在、デバイスの製造現場では、レジスト
を基板に塗布する工程と、露光後の基板を現像する工程
とは、専らコータ・デベロッパーと呼ばれる装置で処理
され、露光装置は、レジストが塗布された基板にマスク
パターンを精密にアライメントして所定の解像力で転写
することに使われている。量産デバイスを扱う製造ライ
ンでは、コータ・デベロッパーと露光装置とがインライ
ン化されており、オペレータはコータ・デベロッパーに
複数枚の未処理基板が収納されたカセットをセットする
だけで、後は全て自動的に加工処理が行なわれている。

【０００４】また、量産性を高めるために製造ラインで
は複数台の露光装置（及びコータ・デベロッパー）を並
行して使っている。この場合、各露光装置毎に稼動率を
高める必要があるため、ラインを組む複数台の露光装置
は、露光装置側のコンピュータに対して上位の関係にあ
るホストコンピュータによって統括（群）制御されてい
る。

【０００５】図１は、従来の統括制御の一例を模式的に
示したブロック図である。図１中に示したブロックＥＸ
Ｐ1 、ＥＸＰ2 …ＥＸＰｎは露光装置を表し、ＣＤ1 、
ＣＤ1 …ＣＤｎはコータ・デベロッパーを表す。各露光
装置ＥＸＰｎ内には当然のことながら本体制御用のコン
ピュータＣＭＰ・Ｅｎが設けられ、コータ・デベロッパ
ーＣＤｎ内にも本体制御用のコンピュータＣＭＰ・Ｃｎ
が設けられている。また各露光装置ＥＸＰｎ内には、予
め指定された複数枚のレチクル（マスク）を保管するレ
チクルライブラリーＲＬ1 、ＲＬ2 …ＲＬｎが設けら
れ、コンピュータＣＭＰ・Ｅｎの指令によって必要なレ
チクルに自動的に変換される。さらに、コータ・デベロ
ッパーＣＤｎには、予め指定されたウェハのロット（通
常２５枚）をカセット単位で保管するライブラリーＷＣ
Ｌ1 、ＷＣＬ2 …ＷＣＬｎが付属している。このウェハ
カセットライブラリーＷＣＬｎは、無人化された製造ラ
インにおいては、自動搬送ロボットが最も早く処理の終
るようなコータ・デベロッパーＣＤｎを選んで所望のウ
ェハカセットを自動搬入するように構成されているた
め、必ずしもコータ・デベロッパーＣＤｎとインライン
化されている必要はない。

【０００６】さて、各露光装置ＥＸＰｎのコンピュータ
ＣＭＰ・Ｅｎと各コータ・デベロッパーＣＤｎのコンピ
ュータＣＭＰ・Ｃｎは、ともにＲＳ２３２Ｃ回線のよう
な通信機能を備えており、この回線を利用して中位のコ
ンピュータであるパーソナルコンピュータ（パソコンと
する）ＰＣ1 、ＰＣ2 …ＰＣｎと結合されている。さら
にパソコンＰＣ1 、ＰＣ2 …ＰＣｎは上位のホストコン
ピュータＨ・ＣＯＭと結合されている。ホストコンピュ
ータＨ・ＣＯＭはそれぞれのパソコンＰＣ1 、ＰＣ2 …
ＰＣｎに対して、所定のレチクルを使った所定ウェハの
露光処理の実行を指令したり、各パソコンからの処理終
了等の情報を受け取ってリソグラフィ工程全体の管理
（ウェハ物流管理、レチクル管理も含む）を行なう。

【０００７】またパソコンＰＣ1 、ＰＣ2 …ＰＣｎは、
ホストコンピュータＨ・ＣＯＭからの指令に従って、コ
ータ・デベロッパーＣＤｎや露光装置ＥＸＰｎの処理動
作を最適化するように管理するとともに、所定の処理が
終了したか否か、トラブルがなかったか否か等の情報を
ホストコンピュータＨ・ＣＯＭへ送る。ホストコンピュ
ータＨ・ＣＯＭは、ＩＣデバイスの製造管理をトータル
に行なうために、処理すべき品種に応じたウェハ及びレ
チクルの供給管理（物流管理）、各露光装置ＥＸＰｎで
の処理能力（スループット）の算出等を行なうととも
に、ラインを構成している各露光装置毎の稼動率を最も
高めるように、全体の運営を管理する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１に示したリソグラ
フィ工程のラインで使われる露光装置として、現在で
は、レチクルのパターンを１／５（又は１／１０）程度
に縮小投影するステッパーが主流となっている。半導体
デバイスの微細化に伴って、これらステッパーに要求さ
れる加工精度も年々厳しくなり、ステッパー側の性能マ
ージン（仕様書上で保証する精度と、安定して得られる
実力の精度との差）も小さくなってきているのが実情で
ある。

【０００９】このため、以下に述べるようなきめ細かな
管理が必要となってきた。 （イ）装置（ＥＸＰｎ、ＣＤｎ）の性能を最良の状態に
維持するために、装置状態を詳細に把握する。 （ロ）装置性能の劣化が検知された場合、これをすみや
かに復旧する。 （ハ）処理条件パラメータを装置毎、または処理ロット
毎に最適化する。

【００１０】以上の（イ）、（ロ）、（ハ）は代表的な
ものであるが、これらの管理を行なうとなると、装置の
性能計測データ、処理中の状態データ等の膨大なデータ
収集、分析、及び装置へのフィードバックが必要とな
る。この作業を人手で行なうことは事実上、不可能に近
く、また図１に示したホストコンピュータＨ・ＣＯＭに
上記（イ）、（ロ）、（ハ）の機能を組み込むことは以
下の点で問題となる。 （１）収集するデータ量が多く、生産管理等を行なうホ
ストコンピュータＨ・ＣＯＭの通信回線の容量が不十分
であること。 （２）一般にホストコンピュータＨ・ＣＯＭは全ての工
程を管理しており、リソグラフィ工程についてのみ、詳
細な装置固有のデータ管理、分析等のソフトウェアを組
み込むのは難しい場合が多く、またデータ項目の増加、
分析手法（アルゴリズム等）の改良を、他の管理機能と
の関係から迅速に達成し得ないこと。 （３）ホストコンピュータＨ・ＣＯＭの負荷が増大し、
他の管理機能を圧迫すること。

【００１１】以上のような問題点に鑑み、本発明は、従
来のホストコンピュータを用いた生産管理システムのユ
ーザ側での自由な構築を許容したまま、少なくとも露光
装置に関してはきめ細かい固有の管理を行なうシステム
を実現することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては複数台の露光装置（ステッパーや
アライナー）と、これらの統括制御を専ら生産管理上の
要求に基づいて実行するプロセス管理装置（ホストコン
ピュータＨ・ＣＯＭ）とを備えたリソグラフィ・システ
ムにおいて、以下の手段を設けた。

【００１３】複数台の露光装置（ＥＸＰ1 、ＥＸＰ2 …
ＥＸＰｎ）の夫々に設定された稼動条件に応じて変化し
得る各露光装置毎の固有の装置情報、もしくは各露光装
置で処理された基板（ウェハ）の加工状態（線幅均一
性、重ね合せ精度等）を計測、又は評価した情報を、プ
ロセス管理装置（ホストコンピュータＨ・ＣＯＭ）によ
る制御とは無関係に独立に収集する情報収集装置（イー
サネットＬＡＮ、ＬＡＮアダプター、マシン・コントロ
ーラ、マスタ・データ・プロセッサ、計測器）と、その
収集された各種情報に基づいて、プロセス管理装置によ
って設定された稼動条件が安定に維持されるように、各
露光装置毎に設定された動作パラメータの一部を、プロ
セス管理装置の制御とは独立して修正、もしくは補正す
るシステム・オブザーバ装置（集中情報サーバ、マシン
・コントローラ）とを設けるようにした。

【００１４】

【作用】本発明では、プロセス管理装置としてのホスト
コンピュータＨ・ＣＯＭによる従来通りのリソグラフィ
工程管理はそのまま実行しつつ、リソグラフィ工程内の
各露光装置（ステッパーやアライナー）の固有の動作状
態を統括的にモニターし、必要に応じて各ステッパー、
又アライナ）内に設定されたパラメータを、ホストコン
ピュータによる制御とは独立して修正、又は補正できる
様にした。

【００１５】このため、オペレータが加工されたウェハ
の品質や精度を逐次チェックしては各ステッパー毎にパ
ラメータ設定をし直す手間が不要となるとともに、ステ
ッパー毎に最適化された稼動条件が安定に維持されるこ
とになる。

【００１６】

【実施例】図２は、本発明の実施例によるリソグラフィ
情報管理システム（LithographyINformation Control S
ystem）の全体の構成を表し、従来と同様に複数台の露
光装置としてウェハステッパーＥＸＰ1 、ＥＸＰ2 …Ｅ
ＸＰｎを用いるものとする。またホストコンピュータＨ
・ＣＯＭ、コータ・デベロッパーＣＤ1 、ＣＤ2 …ＣＤ
ｎ等も従来のものと同じものとする。

【００１７】図２に示すように、本実施例では各装置間
の通信のためにイーサネットＬＡＮ５０を用いる。この
ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）リソグラフ
ィ工程内にホストコンピュータＨ・ＣＯＭ用に敷設され
たものを利用してもよいし、新たに敷設してもよい。さ
らにホストコンピュータＨ・ＣＯＭと露光ユニット（ス
テッパーとコータ・デベロッパーの対）との間には、専
用のマシン・コントローラ（ＭＣ）１００を設ける。こ
のマシンコントローラ１００は、基本的には従来のパソ
コンＰＣ1 、ＰＣ2 …ＰＣｎと同じ機能を有するが、さ
らにＬＡＮ５０を使った通信機能と、ステッパーやコー
タ・デベロッパーの各装置情報の収集機能とが加えられ
ている。

【００１８】マスタ・データ・プロセッサ（ＭＤＰ）１
１０は、ＭＣ１００からの稼動状況報告の情報収集と管
理、ＭＣ１００への各種情報の送信等を行なう。集中情
報サーバ（ＣＩＳ）１２０は、ステッパーのプロセスプ
ログラムの編集、配布、及び情報収集の機能を有し、特
にＭＤＰ１１０で収集された稼動情報等に基づいて、Ｍ
ＤＰ１１０がステッパーの性能に関するデータの収集と
分析を行なうとき、必要に応じてステッパーの動作パラ
メータの修正、補正に必要な履歴データをＭＤＰ１１０
に送信する。この修正、補正に関する機能はＭＤＰ１１
０で実行される。一方、ＬＡＮ５０にはＬＡＮアダプタ
１３０を介して各種計測器１４０、１５０等が接続され
る。計測器１４０、１５０は、一例として株式会社ニコ
ンより販売されているＬＡＭＰＡＳ、光波３Ｉ等の自動
線幅測定器やパターン座標測定器等が使われる。これら
の計測器は、露光され現像されたウェハ上のレジストパ
ターンの線幅や特定のレジストパターンの座標位置等を
計測するものであり、その計測データはＬＡＮ５０、も
しくは記録媒体を介してＭＤＰ１１０（又はＣＩＳ１２
０）へ送られる。

【００１９】以上のようなハードウェア構成において、
ＣＩＳ１２０はクリーンルーム外に設置することが可能
である。一般に計測器１４０、１５０は、ステッパーか
設置されるクリーンルーム内に配置されるため、ＭＤＰ
１１０によってそれら計測器１４０、１５０をリモート
制御するとなると、ＭＤＰ１１０もクリーンルーム内に
設置しておいた方がオペレーション上、都合がよい。

【００２０】また図２のシステムでは、露光ユニットと
ＬＡＮ５０との通信は、ＭＣ１００を介して行なうもの
としたが、各ステッパー内のコンピュータＣＭＰ・Ｅ1
〜ＣＭＰ・ＥｎにＬＡＮとの通信機能を持たせてもよ
い。この場合、ステッパー本体のコンピュータＣＭＰ・
Ｅｎは、一般的にはウェハプロセスに関する多くの情報
を保存していないため、プロセス進行と関連付けられた
ステッパーの動作パラメータに関するデータのやり取り
については、ＭＣ１００を介して行なうのが好ましい。

【００２１】以上に示したシステムに搭載される主なサ
ービス（ソフトウェア）は、大別して以下の４つの項目
からなる。 各ステッパーの動作パラメータを自動設定する オートセットアップサービス 各ステッパーの処理条件を設定したプログラムを集中
管理するとともに、各ステッパーへ適宜配布するプロセ
スプログラム管理サービス 各ステッパーの処理実行状況（稼動状態）を集中管理
し、それらの状況を表示したり、履歴を保存すること
で、ステッパー運用上の安定性を維持する集中監視サー
ビス 各ステッパーの固有の性能データを収集するととも
に、必要に応じて変更すべきステッパーの動作パラメー
タを推定する性能分析サービス 以上の４つのサービス機能のうち、本発明の対象となる
のが、、の３つであり、このうち特に重要なのが
のオートセットアップサービスである。

【００２２】このオートセットアップサービス（以下Ａ
ＳＵＳと呼ぶ）は、処理すべきウェハ（及びレチクル）
の品種に応じて、ステッパーの精度、機能を最適化する
ように、ステッパーの主な機能を予めセットしておくも
のである。このＡＳＵＳの実行にあたっては、図２に示
した計測器１４０、１５０、もしくはステッパーＥＸＰ
ｎ内のアライメントセンサーを用いた計測機能を使うこ
とになる。

【００２３】ここでステッパーＥＸＰｎとコータ・デベ
ロッパーＣＤｎとの代表的な構造を図３に従って説明す
る。図３において、ＷＣＬｎは図１でも示した通りウェ
ハカセットライブラリーであり、処理すべきウェハはこ
こからコータ・デベロッパーＣＤｎ内の各セクション
（レジスト塗布、プリベーク等）を介してインライン化
対応のウェハローダ部ＷＬに送られ、その後ステッパー
ＥＸＰｎのウェハステージＷＳＴへ搬送される。また、
ステッパーで露光の終ったウェハはウェハローダ部ＷＬ
を介してコータ・デベロッパーＣＤｎ内の各セクション
（ウェット現像、乾燥等）に通され、再びライブラリー
ＷＣＬｎへ戻ってくる。

【００２４】一方、ステッパーＥＸＰｎには、マスクと
してのレチクルＲを照明する照明系ＩＬＳ、レチクルス
テージＲＳＴ、投影レンズＰＬ、ウェハステージＷＳ
Ｔ、レチクルアライメント用のセンサーＲＡ、ＴＴＬ方
式のウェハアライメント用のセンサーＬＡ、及びオフア
クシス方式のウェハアライメントセンサーＷＡ等が代表
的に設けられ、これらの制御はコンピュータＣＭＰ・Ｅ
ｎによって行なわれる。

【００２５】以上、図３に示したシステムは、単なる一
例であって、全てのリソグラフィシステムを表すもので
はない。さて、図３のシステムてを用いてＡＳＵＳを実
行するためには、２５枚、又は５０枚の単位のロットの
先頭ウェハをパイロットウェハとして実露光処理を行な
い、そのパイロットウェハの処理結果を計測器１４０
（又は１５０）により計測する必要がある。

【００２６】このパイロットウェハを使った処理につい
ても、図２中のＭＤＰ１１０、が有機的に関与する。ま
ずＭＤＰ１１０内には、ＭＣ１００を介してホストコン
ピュータＨ・ＣＯＭからそのウェハロットの露光処理に
関する情報が蓄積されている。そこでＭＤＰ１１０は、
どの露光ユニットでそのウェハロットが処理されている
かを認識するとともに、計測条件を設定することができ
る。ここでは、図２の計測器１４０、１５０を使うもの
とし、ＭＤＰ１１０は製品（ウェハ品種）や工程毎に決
定され得る計測内容、計測器制御データ、計測結果の判
定基準等に関する計測プロセス・プログラムを作成して
管理（保存）する。すなわちＭＤＰ１１０は、処理すべ
きウェハロットが所属する露光プロセス・プログラム
（Ｈ・ＣＯＭによって作成される）名と、そのロットに
対応した計測プロセス・プログラム内容とを定義したフ
ァイルＭＰＰＦを保存、管理している。ここで、図４を
用いて実際のパイロットウェハ処理の流れを説明する。
まず、現像処理の終ったパイロットウェハは計測器１４
０、又は１５０に送られる。このとき計測器１４０、１
５０はキーボードＫＢ、又はバーコードカードＢＣの入
力により、そのパイロットウェハを露光したステッパー
（ＥＸＰ1 、ＥＸＰ2 …ＥＸＰｎ）の登録名を、ＭＤＰ
１１０に問い合わせる（情報フローＤＡ）。

【００２７】ＭＤＰ１１０はステッパーの登録名から、
そのパイロットウェハを処理した露光ユニットのＭＣ１
００を、ファイルＳＴＰＦから見つけ出し、対応した１
つのＭＣ１００へ露光プロセス・プログラム名を問い合
わせる（情報フローＤＢ）。これに応答して、選ばれた
ＭＣ１００は露光プロセス・プログラム名をＭＤＰ１１
０に戻す（情報フローＤＣ）。そしてＭＤＰ１１０はフ
ァイルＭＰＰＦをサーチして、その露光プロセス・プロ
グラム名に対応した計測プロセス・プログラムを呼び出
し、計測器１４０、１５０へそのプログラムをロードす
る（情報フローＤＤ）。

【００２８】これによって計測器１４０、１５０は、そ
のパイロットウェハに必要な各種計測、評価を自動的に
実行する。計測器１４０、１５０による計測の項目は、
一例として重ね合わせ（目ずれ）の程度とパターン線幅
の精度の２つである。このうち目ずれ計測によって、ウ
ェハ上にステップ・アンド・リピート方式で転写される
ショットの中心ずれ、ショットの回転ずれ等が評価さ
れ、ステッパーがウェハグローバルアライメント（以
下、ＥＧＡと呼ぶ）時に決定したアライメト用のパラメ
ータ（動作パラメータの一種）と同じ意味内容のパラメ
ータを算出する。

【００２９】このアライメント用パラメータ、及びその
算出に関しては、例えば特開昭６１−４４４２９号公報
等に詳しく説明されている通りである。このパラメータ
算出によって、そのパイロットウェハを露光したステッ
パーのＥＧＡの精度が見直され、ステッパー側で算出さ
れたＥＧＡのパラメータの修正、（又は補正）の有無が
判断される。

【００３０】一方、計測されたパターン線幅のデータ
は、ウェハ上の複数ショットの位置、あるいは各ショッ
ト内の複数の計測点について集計され、パイロットウェ
ハ露光時の露光量の加不足、ウェハ全体のフラットネ
ス、ショット内のフラットネス、あるいはベストフォー
カスに対するオフセット等が推定される。一般に、フォ
トレジスト上に形成されるラインパターンの線幅は、フ
ォーカス位置と露光量とによって太ったり細ったりする
ことが知られている。

【００３１】さて、以上のような計測データは、計測器
１４０、１５０からＭＤＰ１１０へ送られる（情報フロ
ーＤＥ）。ＭＤＰ１１０は、目ずれ計測、線幅計測で得
られたデータに基づいて、上記アライメント用のパラメ
ータの算出、補正の要、不要、及び修正時の補正値等を
演算するとともに、他の動作パラメータとして、露光量
の修正値、ステッパーのウェハステージＷＳＴ上に設け
られるレベリングステージの傾斜量の補正値、フォーカ
スセンサーを用いたウェハの光軸方向の位置設定に対す
るオフセット量、あるいは投影倍率、ディストーション
により生ずる誤差の補正量等を演算する。

【００３２】これら各種パラメータの修正、補正が必要
なときは、その修正量、又は補正量がＭＣ１００へ送ら
れる（情報フローＤＦ）。これによってＭＣ１００は予
め設定されたパラメータの値に修正量、又は補正量を加
算し、パイロットウェハの処理で判明した不備を修復し
た、より最適化された露光プロセス・プログラムを、対
応するＭＣ１００内に生成する。

【００３３】尚、ＭＣ１００がパイロットウェハの処理
結果を受け取ったとき、ＭＣ１００はその処理結果が生
産管理上設定された精度に対して十分な値であるとき
は、上述のようなパラメータ修正を行なうことなく、処
理すべきロット内の２枚目以降のウェハを、同じ条件で
連続して処理していく。もし、パイロットウェハの処理
結果が不十分なものであったときは、上述のように露光
プロセス・プログラム内のパラメータ修正を行なうとと
もに、パイロットウェハをコータ・デベロッパーＣＤｎ
に送ってレジストを全面除去した後、再度パイロット露
光処理を行ない、計測、評価を行なう。このパイロット
ウェハ処理は評価結果が良となるまで繰り返される。た
だし無制限に繰り返す訳にはいかないので、予め何回ま
で許容するかの設定が行なわれる。

【００３４】また、パイロットウェハの処理（露光、計
測）の際、ＭＤＰ１１０のコンソールには、各計測器の
状態が表示されるとともに、最新のパイロット処理結果
が表示される。もちろん、ＭＤＰ１１０はパイロット処
理結果をファイルＭＰＰＦと対応付けて保存、管理す
る。さらに各計測器１４０、１５０側がＭＤＰ１１０と
の通信制御に対応できるようになっている場合は、各計
測器の動作をＭＤＰ１１０のコンソール側からリモート
制御することもできる。

【００３５】以上のＡＳＵＳ機能をフローチャート化し
て表わせば図５のようになる。図５において、ステップ
５０、５６に示した稼動条件とは、一例として先に述べ
たアライメント用のパラメータや露光動作中の各部の動
作を規定するパラメータ等を含む。その他の稼動条件と
して、ステッパーに搭載されている複数のアライメント
センサーの選択、アライメントセンサーによる各種信号
処理のアルゴリズム選択、ウェハ上のアライメントマー
クの種別の選択、レチクル上のパターン領域に対して照
射光を絞るレチクルブラインドの位置設定、ステッパー
の投影レンズＰＬの結像特性（倍率、焦点）を補正する
機能（フィールドレンズ微動、圧力制御等）に対する各
種オフセット設定、レジスト膜厚に応じた露光量のオフ
セット設定等がある。

【００３６】またパイロットウェハ計測のステップ５２
は、図４に示したように、専用の計測器１４０、１５０
で計測する以外に、ステッパーＥＸＰ1 、ＥＸＰ2 …Ｅ
ＸＰｎ自身で計測する手法もあり、その一例は特開平２
−３０１１２号公報、特開平１−１８７８１７号公報等
に詳しく開示されている。さて、以上で述べたＡＳＵＳ
機能には、１つの短所がある。それはパイロットウェハ
の処理結果が図５のステップ５４で良となるまで、次の
ロット処理（ステップ５５）が開始できないことであ
る。この短所は、露光プロセスが安定し、パイロットウ
ェハの露光処理がほとんど１回で済んでしまう場合に、
スループット低下として顕著になる。そこで次のように
全体の工程を変えることが考えられる。

【００３７】図６は、図５のフローチャートを基本とし
て全体の工程を変形したフローチャートを表わす。図６
のステップ６０〜６９が変形された工程を示し、同図中
のステップ５２〜５４、５６は図５中のステップと同じ
ものである。本実施例ではロット先頭の１枚目のウェハ
をパイロット処理するのと並行して、２枚目以降のウェ
ハは通常のロット処理を続けてしまい、パイロット処理
の結果が不良と出たときのみ、ロット処理の続行を中止
するものである。

【００３８】まずステップ６０でロット戻しか否かが判
断される。ロット戻しとは、パイロット処理の結果を表
わすフラグがＯＮになって、不良になったときのみ、そ
のロットの先頭ウェハから露光済みのウェハまでのウェ
ハを戻す作業である。ロット先頭の１枚目のウェハにつ
いては、ステップ６０、６１、６２と処理が進み、ステ
ップ６３の判断でステップ５２、５３、５４へ進む。こ
こでステップ５２を別の計測器１４０、１５０で実行す
る場合、１枚目のウェハはステッパーから取り出されて
しまうので、ＭＤＰ１１０は続けて２枚目のウェハを露
光処理すべく、ステップ６０、６１、６２を実行する。

【００３９】２枚目のウェハの場合、ステップ６３の次
にステップ６４に進み、ウェハをライブラリーＷＣＬｎ
のカセット内の２段目のスロットに格納する。そしてス
テップ６５で残りのウェハがあるか否かが判断され、残
りがあるときはステップ６０から同様の処理が繰り返し
実行される。一方、ステップ５２、５３にてパイロット
処理されたウェハがステップ５４で良と判断されたとき
は、そのまま何もせずに、ロットの全ウェハが処理さ
れ、１枚目のウェハもカセット内の１段目に格納され
る。ステップ５４で不良となったときは、ステップ６９
でただちにロット戻しのためのフラグをＯＮにする。ロ
ット処理のタイミングがステップ６０のときにフラグが
ＯＮになっていると、ＭＤＰ１１０はＭＣ１００と協調
して、ロットの１枚目から露光済みのウェハまでの全て
をコータ・デベロッパーに戻して全面のレジストを除去
し、レジストの再塗布を行なう。これをウェハ再生と呼
び、ステップ６６で実行される。

【００４０】次に再生されたウェハを、ステップ６７で
ライブラリーＷＣＬｎの未露光ウェハのカセット内に戻
し、ステップ６８でフラグをＯｆｆにした後、ステップ
５６の稼動条件修正、補正を実行して再びステップ６０
に戻る。このような工程をとる場合、一旦不良が発生す
ると費される時間は長くなるが、不良発生の確率が十分
低ければ、工程全体のスルプットは向上する。尚、ステ
ップ６９でフラグがＯＮになったとき、ステッパーが何
枚目かのウェハを露光している際中であってもステッパ
ーの動作を停止させるようにして、ただちにステップ６
６に移行すれば、それだけロットの再処理開始時間が早
まることは言うまでもない。

【００４１】次に本システム（図２）を用いた第２の実
施例による方法を説明する。第２の実施例はパイロット
露光と組み合わされるものであるが、パイロット露光を
開始するときに、ホストコンピュータＨ・ＣＯＭからＭ
Ｃ１００へ設定された露光プロセス・プログラムの内容
にそのまま従うのではなく、過去に監視した稼動条件を
参考にして最適的な稼動条件を予め推定しておき、その
推定された稼動条件でパイロット露光を開始するもので
ある。このため、図２に示したＣＩＳ１２０は、過去に
実行したパイロット処理で得られた稼動条件の情報を、
処理するウェハの品種毎、又はステッパー毎に編集、整
理して集中的に保管する。そして、あるウェハロットの
処理を実行する際、そのロット内のウェハの品種（加工
レイヤ等）情報と、それを処理するステッパー名とに基
づいて、ＭＤＰ１１０（又はＭＣ１００）は最適推定稼
動条件をＣＩＳ１２０に問い合わせ、これに基づいて稼
動条件を補正した後、パイロット露光を開始する。

【００４２】このような推定は、オペレータがホストコ
ンピュータＨ・ＣＯＭに適性値から大きくずれたパラメ
ータ等を設定していたとき、あるいはその品種について
はじめてロット処理を行なうとき等に有効である。最適
推定稼動条件の１つとしてアライメント用のパラメータ
の場合を例示すると、例えばアライメントセンサーによ
って得られた信号波形を、あるスライスレベルでスライ
スしてマーク中心位置を決定する場合、スライスレベル
の決定には、処理すべきウェハのレイヤ構造やアライメ
ントセンサーの特質によって、ある程度の試行錯誤が必
要である。しかしながら、ほぼ同一構造のレイヤやほぼ
同一の工程をへてきたウェハ表面のマークについては、
その経験的な判断から、最適なスライスレベルがほぼ一
義的に決定できる。そこでＭＤＰ１１０は同じような露
光プロセス・プログラムのもとで処理されてきた過去の
ウェハで、同一品種のものについて整理し直し、それら
のアライメント時に採用されたスライスレベルのヒスト
グラム（度数分布）等を作成し、最も多用されたスライ
スレベルを、最適推定稼動条件として決定する。

【００４３】この最適値として決定した条件が、ＭＣ１
００内にロードされた条件と異なるときは、最適値の方
を選択して修正する。このようにすることで、パイロッ
ト露光処理を行なった後の評価結果が不良になる確率を
下げることが可能になる。次に第３の実施例によるＡＳ
ＵＳ機能の一例を説明する。第３の実施例では、露光済
のウェハを評価する方法を使う。通常、リソグラフィ工
程ではロット毎の露光処理が終了すると、次工程に送る
前に、そのロット内のウェハを全数、検査、又は抜き取
り検査する。この検査は実態的には図５、図６中のステ
ップ５２、５３と同じものであり、この検査による評価
結果で不良と判断されたときは、そのロット全体がステ
ップ６６と同様に再生処理される。また不良にまで至ら
ない場合も、許容範囲内での誤差や傾向が検出され、そ
の計測データが計測器１４０、１５０からＭＤＰ１１０
を介してＣＩＳ１２０に集中管理される。

【００４４】こうして、評価したロットの処理データを
品種毎、ステッパー毎に整理して蓄積していくことで、
第２の実施例で説明した最適推定稼動条件のデータベー
スが構築される。以下、運用方法は第２の実施例と同様
である。次に本発明の図２のシステムを用いた第４の実
施例について説明するが、本実施例では各ステッパー
（ＥＸＰｎ）で発生したイベントを集中的に監視し、各
ステッパー毎の稼動状態をイベント単位でチェックし
て、特にエラーの多発する状況を分析することによっ
て、露光プロセス・プログラムのシーケンス上の修正、
補正の要否を判断するものである。

【００４５】ここで露光プロセス上で発生するイベント
として本実施例では以下の情報を扱うものとする。 （ａ）レチクル予約処理の開始、終了 （ｂ）レチクルの異物検査の開始、終了 （ｃ）レチクル交換処理の開始、終了 （ｄ）ロット処理の開始、終了 （ｅ）パイロット露光の開始、終了 （ｆ）本露光の開始、終了 （ｇ）単体現像の開始、終了 （ｈ）待ち状態の開始 （ｉ）エラー発生アラーム これらのイベント情報（ａ）〜（ｉ）はＭＣ１００から
ＬＡＮ５０を介してＭＤＰ１１０に送信され、集計され
る。ＭＤＰ１１０は集計したイベント情報を、ステッパ
ー毎の稼動状態の履歴に基づいて分析する。

【００４６】まず、ＭＤＰ１１０は稼動状態の履歴をス
テッパー毎に作成するとともに、それをコンソール上に
リアルタイムに表示する。稼動状態として本実施例では
以下の５つを扱う。 （イ）現在の各ステッパーの稼動状態の一覧表示 （ロ）指定ステッパーの現在の稼動状態の情報表示 （ハ）本日の各ステッパーのロット処理実績の一覧表示 （ニ）指定ステッパーの本日のロット処理実績の表示 （ホ）指定ステッパーの最新エラー発生情報 これらの５つの履歴データ（イ）〜（ホ）はＭＤＰ１１
０内の記憶媒体（ハードディスク、光ディスク等）に逐
次記憶されていく。

【００４７】そこでＭＤＰ１１０は、記憶された５つの
履歴データ（イ）〜（ホ）を使って、各ステッパー毎に
イベントの発生状況を分析する。この履歴データは１日
単位で処理され、ＭＤＰ１１０は以下の３つの分析機能
をソフトウェアとして備えている。 （１）ステッパー稼動中に発生した全てのイベント
（ａ）〜（ｉ）を各ステッパー毎にまとめ、時系列的に
表示するイベント・トレース情報生成機能。 （２）イベント・トレース情報に基づいて、発生したイ
ベントを各処理単位にまとめ直すイベント集計情報生成
機能。

【００４８】ここで処理単位とイベントは次のように設
定されている。 （２−１）レチクル交換処理 ・開始、及び終了の時刻 ・終了状態（正常かエラーか） ・発生エラー統計 （２−２）ロット処理 ・開始、及び終了の時刻 ・終了状態（正常かエラーか） ・ロット名 ・品名、工程名 ・処理ウェハ枚数 ・発生エラー統計 （２−３）待機状態 ・発生エラー統計 （３）イベント集計情報に基づいて、集計された稼動情
報を生成する号機別の稼動情報生成機能。

【００４９】ここでは、処理ロット数、処理ウェハ枚
数、レチクル交換回数、レチクル異物検査ＮＧ回数、ス
テッパー側のエラー発生件数、コータ・デベロッパー側
のエラー発生件数等の情報を生成する。以上の３つの機
能（１）、（２）、（３）を使うことによって、その日
の各ステッパーの稼動状態が把握でき、次の日に処理す
るロットに対して、より効率的なプロセス・プログラム
を組むことが可能となる。特にエラー発生については、
デバイス生産上で重大な問題になることもあり、特定の
ステッパー、特定の処理項目で同一のエラーが多発する
場合は、その処理項目の流れや、その処理項目の実行に
関与するステッパー側の機能、精度等の見直しや補修を
必要とすることがただちにわかる。

【００５０】以上、本発明の各実施例について説明した
が、その他、図２のシステムを利用して、テストレチク
ル（場合によってはデバイスレチクルでも可）を使った
ステッパーの性能評価も可能である。性能評価の項目
は、主に重ね合わせ精度やアライメント精度に関するも
のであるが、その他、照明光の照度分布、投影レンズの
熱蓄積に対する補正手段の制御精度、投影レンズのディ
ストーション、像面湾曲、ウェハホルダーのフラットネ
ス、ウェハステージのステッピング精度、直交度、レー
ザ干渉計用の移動鏡の曲り、露光やアライメント、ウェ
ハ交換、レチクル交換等に要する時間、ベースライン
（露光中心点とアライメントセンサーとの間隔距離）の
時間的、温度的な安定性、フォーカス精度等に関する項
目も含まれる。

【００５１】これらの項目についても定期的に評価し
て、その評価結果をＭＤＰ１１０に遂次記憶する。これ
らの項目についての評価結果は、主にステッパー毎に整
理され、ステッパー間のマッチング管理、各ステッパー
の保守、精度維持等のための基礎データとして蓄積され
る。このステッパー固有の詳細なデータは、従来ステッ
パー本体側のコンピュータＣＭＰ・Ｅｎによって保管さ
れていたが、ラインを構成する全ステッパーの固有デー
タをＭＤＰ１１０によって統括して管理することで、露
光プロセス・プログラムに見合った最適なステッパーを
選んだり、ライン全体を見渡して、より効率的なステッ
パー運用を組むことが可能となる。

【００５２】また、ステッパー側の固有定数の変化を、
本露光中（ロット処理中）に遂次モニターし、オペレー
タによって設定された値、もしくは装置設計上で予め規
定された値からずれてきたか否かを判断し、ずれが許容
範囲からはずれるようなときは、それによって生ずる不
都合を修正するようにステッパーの稼動パラメータを補
正することもできる。

【００５３】例えば、ステッパーの露光動作時の光量制
御には、ウェハへ照射される１ショットの総露光量を光
電センサーを使った光量積分でモニターし、目標値に達
したらシャッターを閉じるインテグレータ制御モード
と、光源の光強度を予め計測しておいて、必要な露光量
に対応したシャッターの開時間を計算で求めるタイマー
制御モードとがある。インテグレータモードは光源の光
強度が変化したときでも、１ショット当りの露光量が常
に設定された目標値になるようにシャッターの開時間を
自動的に調整してくれるものであるが、１つのロット処
理の初めと終りとで、光源の光強度変化によって１ショ
ット毎の露光時間（シャッター開時間）に変化が生ずる
ことがあり、生産性（スループット）の管理を行なう上
で手間がかかる。

【００５４】これに対してタイマーモードは、１ショッ
ト当りの露光時間が決っているため、スループット管理
の上での手間はないが、光源の強度変化が許容範囲（１
ロット処理中に例えば±数％）以下である必要がある。
そこで、ステッパー側の固有定数として光源の光強度を
モニターする光電センサーの出力値をパイロット露光時
はもちろんのこと、ロット処理のときも遂次チェック
し、パイロット露光時に得られた出力値が、ロット処理
中に許容範囲内で維持されているか否かを判定する機能
（回路、又はプログラム）を設ける。そして、この機能
によってロット処理中に光源の光強度変化が検知された
ときは、ロット処理中であっても、ＭＤＰ１１０はステ
ッパーで露光動作に入るウェハに対する露光時間を補正
するように、ＡＳＵＳ機能によってＭＣ１００に設定さ
れた露光時間の値を修正する。あるいは、光源の光強度
そのものが許容範囲内に維持されるように光源の供給電
力等を微調整してもよい。

【００５５】このように、ステッパー固有の装置定数の
変化を、ＬＡＮ５０を介してＭＤＰ１１０で遂次モニタ
ーすることによって、ロット処理中に発生し得る各種精
度の劣化を未然に防止することが可能となる。その他、
ステッパー固有の定数変化としては、フォーカスセンサ
ーを使った自動焦点合わせの制御精度（又は追い込み時
間）の変化、アライメントセンサーによる計測精度の変
化、投影レンズの倍率変化や結像面の位置変化、あるい
はウェハステージの走り精度（ヨーイング等のくせ）の
変化等が考えられ、これらの定数変化についても同様の
手法が適用できる。

【００５６】以上の如く、本発明はロット先頭のパイロ
ット処理のみならず、本露光処理の間であっても、稼動
条件をダイナミックに修正することができるので、ライ
ン全体の稼動率、歩留りを飛躍的に高めることができ
る。

【００５７】

【発明の効果】以上、本発明によれば、ホストコンピュ
ータを用いた従来のプロセス管理装置との干渉を最小限
に抑えたまま、リソグラフィ工程内の各露光装置に対す
る各種の処理パラメータを最適化する機能を柔軟に実現
することが可能となる。これによって、露光処理を含む
リソグラフィ工程を安定に維持していくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体デバイスの製造ラインで使われている従
来のプロセス管理システムの構成を示す図、

【図２】本発明の実施例によるリソグラフィ情報管理シ
ステムの構成を示す図、

【図３】ステッパーとコータ・デベロッパーとの関連を
示す斜視図、

【図４】オートセットアップサービス機能を実行すると
きの各種情報のフローを説明するブロック図、

【図５】オートセットアップサービス機能の第１の実施
例による動作を説明するフローチャート図、

【図６】オートセットアップサービス機能の第１の実施
例による動作の変形例を説明するフローチャート図。

【符号の説明】

Ｈ・ＣＯＭ ホストコンピュータ ＥＸＰ1 、ＥＸＰ2 、ＥＸＰｎ 露光装置 ＣＤ1 、ＣＤ2 、ＣＤｎ コータ・デベロッパー ＲＬ1 、ＲＬ2 、ＲＬｎ レチクルライブラリー ＷＣＬ1 、ＷＣＬ2 、ＷＣＬｎ ウェハカセットライブ
ラリー ＣＭＰ・Ｅ1 、ＣＭＰ・Ｅ2 、ＣＭＰ・Ｅｎ 露光装置
側コンピュータ ５０ イーサネットＬＡＮ １００ マシン・コントローラ（ＭＣ） １１０ マスター・データ・プロセッサ（ＭＤＰ） １２０ 集中情報サーバ（ＣＩＳ） １４０、１５０ 計測器

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年１２月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 リソグラフィシステム及びそれを利用
した半導体デバイス製造方法

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リソグラフィ工程で使用される複数台の
   露光装置と、該複数台の露光装置の夫々で使用されるマ
   スクの供給管理、前記複数台の露光装置の夫々で露光さ
   れるべき複数枚の基板の供給管理、及び前記複数台の露
   光装置の夫々に供給された前記マスクと基板とに応じた
   各露光装置の稼動条件設定を統括制御するプロセス管理
   装置とを備えたリソグラフィ・システムにおいて、 前記複数台の露光装置の夫々に設定された前記稼動条件
   に応じて変化し得る各露光装置毎の固有の装置情報、も
   しくは各露光装置で処理された基板の加工状態を計測、
   又は評価した情報を、前記プロセス管理装置の制御とは
   無関係に独立に収集する情報収集装置と；該収集された
   各種情報に基づいて、前記プロセス管理装置によって設
   定された前記稼動条件が安定に維持されるように、前記
   各露光装置毎に設定された動作パラメータの一部を、前
   記プロセス管理装置の制御とは独立して修正、もしくは
   補正するシステム・オブザーバ装置とを設けたことを特
   徴とするリソグラフィ情報管理システム。
2. 【請求項２】 前記情報収集装置は、前記複数台の露光
   装置の夫々で処理された基板の加工精度を計測する計測
   器と、前記露光装置と前記基板に対するレジスト処理装
   置とをローカルに統括制御するマシン・コントローラと
   を含むことを特徴とする請求項１項に記載のシステム。
3. 【請求項３】 前記露光装置は、前記処理された基板の
   加工精度を自己計測する計測センサーを有し、 前記情報収集装置は、前記固有の装置情報と前記計測セ
   ンサーによって計測された情報とを、前記露光装置側の
   コンピュータを介して入力する情報入力部を備えること
   を特徴とする請求項１項に記載のシステム。