JP2010251580A - 半導体装置の製造方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パターンのウエハ面内の寸法のばらつきを抑制する。
【解決手段】ウエハ７上のレジスト膜８に対し、第１のパターンと第１のパターンよりも寸法の大きい第２のパターンを１ショットの露光対象として、第１の露光パラメータを用いて複数回ショットする工程と、第１のパターンに基づいて形成されるレジストパターンが所望の寸法となるようにレジスト膜８の加工処理を行う工程と、第２のパターンに基づいて形成されるレジストパターンの寸法を測定してウエハ７面内の寸法分布情報５１２を作成する工程と、複数の被ショット領域において、第２のパターンに基づいて形成されるレジストパターンの寸法が所望の寸法となるように、露光量以外の露光パラメータを含む第２の露光パラメータを決定する工程と、レジスト膜８に、第２の露光パラメータを用いて複数回ショットする工程と、加工条件で第２のレジストパターンを形成する工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び露光装置に関する。

従来の技術として、マスクパターンのマスク実測値を測定するステップと、試験露光量でマスクパターンの像をレジスト膜上に投影してレジストパターンを形成するステップと、レジストパターンの投影実測値を測定するステップと、マスク実測値のマスクパターンの像を投影して投影実測値を得るための基準露光量をシミュレーションするステップと、マスク実測値のマスクパターンの像を投影して設計値のレジストパターンを得るための設計露光量をシミュレーションするステップと、試験露光量に設計露光量を掛けて基準露光量で割り、マスクパターンの像の投影に用いる補正露光量を算出するステップと、を含む露光量予測方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この露光量予測方法によると、マスクパターンの線幅が製造誤差を有する場合も、設計値と等しい線幅を有するレジストパターンを形成可能な補正露光量を算出することができる。

しかし、従来の露光量予測方法によると、レジストパターンを形成するために行われる加工処理により、ウエハ面内で寸法のばらつきが生じるので、露光量の調整のみで設計値と等しい線幅を有するレジストパターンを得ることは困難であった。

特開２００７−１４１９４９号公報

本発明の目的は、微細パターンに適した加工処理によって形成されたレジストパターンにおいて、加工後のパターンのウエハ面内の寸法のばらつきを抑制することができる半導体装置の製造方法及び露光装置を提供することにある。

本発明の一態様は、ウエハ上に形成されたレジスト膜に対し、第１のパターンと前記第１のパターンよりも寸法の大きい第２のパターンを１ショットの露光対象として、第１の露光パラメータを用いて複数回ショットする工程と、前記レジスト膜を加工した際に前記第１のパターンに基づいて形成されるレジストパターンが所望の寸法となるような加工条件を用いて前記レジスト膜の加工処理を行って、第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンのうち前記第２のパターンに基づいて形成されるレジストパターンの寸法を測定して前記ウエハ面内の寸法分布情報を作成する工程と、ウエハ面内の複数の被ショット領域において、前記第１のレジストパターンのうち前記第２のパターンに基づいて形成されるレジストパターンの寸法が所望の寸法となるように、前記寸法分布情報から、露光量以外の露光パラメータを含む第２の露光パラメータを決定する工程と、ウエハ上に形成されたレジスト膜に、前記第１及び第２のパターンを１ショットの露光対象として、前記第２の露光パラメータを用いて複数回ショットする工程と、前記加工条件で前記レジスト膜を加工して第２のレジストパターンを形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法を提供する。

本発明の他の一態様は、第１のパターンと前記第１のパターンよりも寸法の大きい第２のパターンを１ショットの露光対象として、第１の露光パラメータを用いて複数回ショットされたウエハ上のレジスト膜を、前記第１のパターンに基づいて加工形成されるレジストパターンが所望の寸法となるような加工条件を用いて加工形成される前記第２のパターンに基づくレジストパターンの前記ウエハ面内での寸法分布情報に基づいて、ウエハ面内の前記複数の被ショット領域において、前記第２のパターンに基づき前記加工条件を用いて形成されるレジストパターンの寸法が所望の寸法となるように、露光量以外の露光パラメータを含む第２の露光パラメータを決定する露光パラメータ決定手段を備えた露光装置を提供する。

本発明によれば、微細パターンに適した加工処理によって形成されたレジストパターンにおいて、加工後のパターンのウエハ面内の寸法のばらつきを抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理システムの概略図である。 図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る開口絞りの概略図である。 図３は、本発明の実施の形態に係るウエハに関する模式図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係るウエハにおける周辺回路パターンの寸法分布図である。 図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る評価パターンの概略図である。 図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る露光装置による露光の様子を模式的に表した図であり、（ｂ）は、制御装置によるシミュレーションの様子を模式的に表した図である。 図７は、本発明の第１の実施の形態に係る露光条件に関する概略図である。 図８は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。 図９は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。 図１０（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る露光ショット毎の寸法分布を示す概略図であり、（ｂ）は、図１０（ａ）に示す矢印を通過する露光ショットの寸法差ΔＣＤを示すグラフである。 図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法のフローチャートである。

[第１の実施の形態]
（基板処理システムの構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理システムの概略図であり、図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る開口絞りの概略図である。

この基板処理システム１は、主に、制御装置５を備えた露光装置２と、加工装置３と、測定装置４と、を備えて構成されている。

露光装置２は、露光光１０ａによってフォトマスク６に形成されたマスクパターンをウエハ７上のレジスト膜８に縮小投影するものである。

この露光装置２は、主に、第１のパターンと第１のパターンよりも寸法の大きい第２のパターンを１ショットの露光対象として、後述する第１の露光パラメータを用いて複数回ショットされたウエハ７上のレジスト膜８を、第１のパターンに基づいて加工形成されるレジストパターン（後述する図３に示す第１の投影パターン。）が所望の寸法となるような加工条件を用いて加工形成される第２のパターンに基づくレジストパターン（後述する図３に示す第２の投影パターン。）のウエハ７面内での寸法分布情報５１２に基づいて、ウエハ７面内の複数の被ショット領域において、第２のパターンに基づき当該加工条件を用いて形成されるレジストパターンの寸法が所望の寸法となるように、露光量以外の露光パラメータを含む第２の露光パラメータを決定する露光パラメータ決定手段としてのシミュレーション部５２を備えている。

また、露光装置２は、図１に示すように、光源１０と、開口絞り１１と、フィルタ１２と、偏光フィルタ１３と、照明光学系１４と、投影光学系１５と、レンズ絞り１６と、を備えて概略構成されている。

光源１０は、例えば、ＡｒＦエキシマレーザーやＫｒＦエキシマレーザー等を露光光１０ａとして出射するように構成されている。

開口絞り１１は、例えば、円板形状を有し、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、照明遮蔽領域１１０と、照明領域１１１とを備えている。照明遮蔽領域１１０は、光源１０から出射した露光光１０ａを遮蔽する領域であり、照明領域１１１は、光源１０から出射した露光光１０ａを透過させる領域であり、この照明領域１１１の形状によって照明形状を変えることができる。なお、図２（ａ）及び（ｂ）に示す照明領域１１１は、光源１０から出射した露光光１０ａの光軸の中心を外した位置にあるが、これに限定されず、照明領域１１１は、光軸の中心に位置しても良い。さらに、照明領域１１１の形状は、矩形状に限定されず、必要な照明形状に合わせて自由に変更可能である。

フィルタ１２は、光源１０及び開口絞り１１を介して射出した露光光１０ａの輝度分布を変更するものである。

偏光フィルタ１３は、光源１０、開口絞り１１及びフィルタ１２を介して射出した露光光１０ａの振幅方向を揃えるものである。

照明光学系１４は、例えば、図示しないフライアイレンズや多段のコンデンサレンズ等によって構成され、フォトマスク６に入射する露光光１０ａの範囲等を調整する。

投影光学系１５は、フォトマスク６に形成されたマスクパターンをレジスト膜８に縮小投影するため、複数のレンズ、例えば、レンズ１５０、１５１等によって構成される。また、投影光学系５は、レンズ１５０、１５１によって瞳面１５２の位置を調整することができる。

レンズ絞り１６は、レンズ１５１から出射した露光光１０ａの形状を変えるものである。つまり、レンズ絞り１６は、投影光学系１５の瞳の大きさを変えることによって投影光学系１５の中心軸からずれた露光光１０ａを遮光することができる。

加工装置３は、マスクパターンを介して露光されたレジスト膜８に対して加工処理を行うものである。加工処理は、露光以外の加工、例えば、ドライ・エッチング処理、ウエット・エッチング処理（現像処理を含む）、成膜、イオン注入等である。

測定装置４は、例えば、ウエハ７上に形成されたレジストパターンの線幅の仕上り寸法を測定するものである。測定装置４は、例えば、原子間力顕微鏡（AFM:Atomic Force Microscope）や走査型電子顕微鏡（SEM:Scanning Electron Microscope）等である。

制御装置５は、図１に示すように、制御部５０と、記憶部５１と、シミュレーション部５２と、算出部５３と、を備えて概略構成されている。

制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ(Random Access Memory)等からなり、露光装置２の光源１０、開口絞り１１、フィルタ１２、偏光フィルタ１３、照明光学系１４、投影光学系１５及びレンズ絞り１６と、加工装置３及び測定装置４を制御する。

記憶部５１は、露光パラメータ５１０と、制御情報５１１と、寸法分布情報５１２と、シミュレーション情報５１３と、を記憶している。

露光パラメータ５１０は、例えば、露光量、デフォーカス量、デフォーカス範囲、照明形状、照明輝度分布、照明偏光状態、レンズ開口数、レンズ収差、レンズ瞳面透過率分布、露光レーザ波長バンド幅等の情報を含んでいる。

露光量は、露光装置２の光源１０を制御することによって調整可能な量であり、露光量を基準量より大きくすることによってレジストパターンの仕上り寸法を設計寸法よりも小さくすることができ、露光量を基準量より小さくすることによってレジストパターンの仕上り寸法を設計寸法よりも大きくすることができる。ここで、設計寸法とは、半導体装置の設計時に決められたレジストパターンの線幅のことである。また、基準量とは、仕上り寸法と設計寸法とを等しくする露光量のことである。

制御情報５１１は、例えば、後述する半導体装置の製造工程の情報、加工装置３及び測定装置４の制御に関する情報等を含んでいる。

寸法分布情報５１２は、例えば、測定装置４の測定結果の情報であり、ウエハ７上に形成されたレジストパターンの寸法分布の情報等を含んでいる。

シミュレーション情報５１３は、例えば、露光装置２、加工装置３のシミュレーションを行うために必要な情報等を含んでいる。

算出部５３は、例えば、測定された仕上り寸法から寸法分布情報５１２を作成し、寸法分布情報５１２から後述する目標寸法を算出する。

フォトマスク６は、例えば、石英ガラス等からなる透明基板上にクロム等の金属やハーフトン膜からなる遮光膜を形成し、この遮光膜にマスクパターンを形成したものである。

図３は、本発明の実施の形態に係るウエハに関する模式図である。このウエハ７は、露光パラメータを決定するために第１のレジストパターン８０が形成されたものである。

ウエハ７は、例えば、シリコン系材料からなる。

露光ショット７０は、露光装置２において、後述するマスクパターンを介してレジスト膜８を露光する際の最小の単位のことをいう。この露光ショット７０には、例えば、フォトマスク６上に形成された６つのダイ７１が縮小投影されている。つまり、マスクパターンは、例えば、６つのダイ７１を拡大したパターンから構成されている。

ダイ７１は、例えば、半導体メモリ等の半導体集積回路パターンを有し、図３に示すように、微細パターン領域７２と、周辺回路パターン領域７３と、評価パターン７４、７５と、を備えている。

微細パターン領域７２は、例えば、メモリセルを構成する領域であり、ダイ７１内で最小寸法の線幅を有する第１の投影パターン７２０を含む領域である。この第１の投影パターン７２０は、例えば、フォトマスク６に形成された最小寸法の線幅を有するマスクパターンである第１のパターンをウエハ７上に縮小投影したものである。エッチング等の加工処理は、この微細パターン領域７２に含まれる第１の投影パターン７２０の線幅が、ウエハ７上の全域において設計寸法となる加工条件で行われる。なお、第１の投影パターン７２０としては、ダイ内で最小寸法のパターンのマスクパターンでなくても、任意のパターンでよく、例えば露光マージンが最も小さいパターンなどを用いることができる。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係るウエハにおける周辺回路パターンの寸法分布図である。周辺回路パターン領域７３とは、例えば、メモリセルの周辺に形成されたものであり、メモリセルからの電圧を増幅するセンスアンプ等の、メモリセルに比べて大きい線幅を有する第２のパターン７３０を含む領域である。この第２のパターン７３０は、例えば、フォトマスク６において最小寸法の線幅を有するマスクパターン（第１のパターン）よりも寸法の大きいマスクパターン（第２のパターン）をウエハ７上に縮小投影したものである。なお、第２のパターン７３０も、任意のパターンでよく、第１のパターン７２０と異なるパターンでよい。

この周辺回路パターン領域７３は、エッチング等の加工処理が、微細パターン領域７２に含まれる第１の投影パターン７２０に適した加工条件で行われるため、図４に示すように、同心円状に仕上り寸法が変化する。つまり、周辺回路パターン領域７３に含まれる第２の投影パターン７３０は、中心から周縁に向かって線幅が細くなる傾向があり、第１〜第５の寸法領域７００〜７０４で＋５ｎｍ〜−５ｎｍと線幅が変化する。

図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る評価パターンの概略図である。評価パターン７４、７５は、例えば、レジストパターンの寸法を測定するために用いられるパターンである。なお、レジストパターンの寸法を測定するために用いられるパターンは、評価パターン７４、７５に限定されず、製造管理用のパターンや微細パターン領域７２及び周辺回路パターン領域７３に含まれる第１及び第２の投影パターン７２０、７３０から適したパターンを抽出して用いても良く、また、形成された回路のパターンを直接測定しても良く、さらに、パターンの数も限定されない。

評価パターン７４は、図５（ａ）に示すように、例えば、周辺回路パターン領域７３の周囲に密集パターンとして形成されている。評価パターン７４は、線幅Ｗ１の複数のラインパターン７４０が、間隔Ｗ２で並べられ、ラインアンドスペースパターンを形成している。本実施の形態における評価パターン７４は、一例として、第１の投影パターン７２０と同じ最小寸法の線幅を有するものとする。測定装置４は、例えば、この線幅Ｗ１を測定する。

評価パターン７５は、図５（ｂ）に示すように、例えば、周辺回路パターン領域７３の周囲に、線幅Ｗ３のラインパターン７５０の孤立パターンとして形成されている。本実施の形態における評価パターン７５は、一例として、第２の投影パターン７３０と同程度の線幅を有するものとする。測定装置４は、例えば、この線幅Ｗ３を測定する。

図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る露光装置による露光の様子を模式的に表した図であり、（ｂ）は、制御装置によるシミュレーションの様子を模式的に表した図である。

シミュレーション部５２は、シミュレーション情報５１３に基づいてレジスト材の塗布、露光工程、加工処理工程等のシミュレーションを行う。

図６（ａ）に示すように、露光装置２では、マスクパターン６０をレジスト膜８上に縮小投影し、加工処理を行ってパターン７６が形成される。測定装置４は、このパターン７６の評価パターン７４の線幅を微細パターン領域７２に含まれる第１の投影パターン７２０の仕上り寸法として測定し、評価パターン７５の線幅を周辺回路パターン領域７３に含まれる第２の投影パターン７３０の仕上り寸法として測定する。

一方、図６（ｂ）に示すように、制御装置５のシミュレーション部５２は、シミュレーション情報５１３に基づいてフォトマスク６に対応する仮想フォトマスク６１、マスクパターン６０に対応する仮想マスクパターン６２、ウエハ７に対応する仮想ウエハ７７、レジスト膜８、露光装置２、加工装置３等のシミュレーションを行い、仮想ウエハ７７上に仮想パターン７８を形成する。シミュレーション部５２は、この仮想パターン７８に含まれる評価パターンの仕上り寸法を測定する。

（半導体装置の製造方法）
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る露光条件に関する概略図である。

以下に第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例について、各図を参照し、図８のフローチャートに従って説明する。

まず、制御装置５の制御部５０は、露光装置２にセットされたフォトマスク６に形成されたマスクパターン６０から評価パターン７４、７５を抽出する（Ｓ１）。

次に、制御部５０は、光源１０等を制御して、ウエハ７上に形成されたレジスト膜８に対し、フォトマスク６に形成された第１のパターンと第１のパターンよりも寸法の大きい第２のパターンを１ショットの露光対象として、第１の露光パラメータを用いて複数回ショットする（Ｓ２）。

次に、制御部５０は、加工装置３を制御して、微細パターン領域７２に含まれる第１の投影パターン７２０に適した加工条件で、つまり、第１の投影パターン７２０の仕上り寸法が設計寸法となる加工条件で加工処理を行い、ウエハ７上に第１のレジストパターン８０を形成する。

次に、制御部５０は、測定装置４を制御して、露光ショット７０毎の第１のレジストパターン８０の仕上り寸法を測定する（Ｓ３）。具体的には、測定装置４は、露光ショット７０毎の評価パターン７４、７５の仕上り寸法の測定を行う。評価パターン７４の測定結果は、微細パターン領域７２の仕上り寸法の確認に使用される。

次に、算出部５３は、測定された露光ショット７０毎の評価パターン７５の仕上り寸法に基づいて寸法分布情報５１２を作成する（Ｓ４）。

次に、算出部５３は、寸法分布情報５１２に基づいて、周辺回路パターン領域７３に含まれる第２の投影パターン７３０の仕上り寸法が、ウエハ７の全域で均一な寸法となるように、露光ショット７０毎の目標露光像寸法を算出する（Ｓ５）。

この目標露光像寸法は、第１の投影パターン７２０に適した加工条件で加工処理を行っても、第２の投影パターン７３０がウエハ７の全域で均一な寸法となるように、露光ショット７０毎に異なる値を取る。例えば、図４に示す第１の寸法領域７００（ウエハ７の中心付近）に含まれる露光ショット７０に対しては、第２の投影パターン７３０の仕上り寸法が、一例として、５ｎｍ太くなるので、露光によるマスクパターン６０の第２の投影パターン７３０の像がレジスト膜８上で５ｎｍ細くなる目標露光像寸法を設定する。

また、例えば、図４に示す第５の寸法領域７０４（ウエハ７の周縁付近）に含まれる露光ショット７０に対しては、第２の投影パターン７３０の仕上り寸法が、一例として、５ｎｍ細くなるので、露光によるマスクパターン６０の第２の投影パターン７３０の像がレジスト膜８上で５ｎｍ太くなる目標露光像寸法を設定する。

なお、目標露光像寸法は、例えば、露光ショット７０内の６つの評価パターン７５の平均をとって決定されても良いし、露光ショット７０に含まれる６つのダイ７１のうち、より多くのダイ７１が良品となるように決定されても良い。

次に、シミュレーション部５２は、露光ショット７０毎の目標露光像寸法に基づいて第２の露光パラメータとしての露光パラメータ５１０を算出し（Ｓ６）、制御部５０を介して記憶部５１に記憶させる。なお、第２の露光パラメータは、デフォーカス量、デフォーカス範囲、照明形状、照明輝度分布、照明偏光状態、レンズ開口数、レンズ収差、レンズ瞳面透過率分布、露光レーザ波長バンド幅のいずれかについて、第１の露光パラメータから変更したものである。

具体的には、シミュレーション部５２は、ウエハ７面内の複数の被ショット領域において、第１のレジストパターン８０のうち第２のパターンに基づいて形成されるレジストパターン、つまり、第２の投影パターン７３０の寸法が所望の寸法となるように、寸法分布情報５１２から、露光量以外の露光パラメータを含む第２の露光パラメータとしての露光パラメータ５１０を決定する。ここで、被ショット領域とは、ウエハ７上において、ショットされた領域のことを指している。

言い換えるなら、シミュレーション部５２は、例えば、第１の寸法領域７００に含まれる露光ショット７０に対しては、露光によるマスクパターン６０の第２の投影パターン７３０の像がレジスト膜８上で５ｎｍ細くなり、かつ、第１の投影パターン７２０の仕上り寸法が変わらないように、デフォーカス量、デフォーカス範囲、照明形状、照明輝度分布、照明偏光状態、レンズ開口数、レンズ収差、レンズ瞳面透過率分布、露光レーザ波長バンド幅及び露光量から選択して調整する。なお、シミュレーション部５２は、第１の投影パターン７２０の寸法が変化する理由から、露光量を単独で変化させないことを、露光パラメータ５１０を算出する際の条件とする。

このようにして決定された露光パラメータ５１０は、第２の投影パターン７３０の仕上り寸法の傾向が同心円状に変化することから、例えば、図７に示す第１〜第５露光パラメータのように、同心円状に露光パラメータが変化する。

次に、制御部５０は、露光パラメータ５１０に基づいて露光ショット７０毎のキャリブレーションを行う（Ｓ７）。

次に、制御部５０は、露光ショット７０毎のキャリブレーションを制御情報５１１として記憶部５１に記憶させる（Ｓ８）。

次に、露光装置２は、ウエハ７を交換する（Ｓ９）。

次に、制御部５０は、制御情報５１１を記憶部５１から読み出し（Ｓ１０）、露光ショット７０毎の露光パラメータ５１０に基づいて露光装置２の光源１０等を制御し、露光装置２は、露光を行う（Ｓ１１）。

具体的には、制御部５０は、交換されたウエハ７上に形成されたレジスト膜８に、第１及び第２のパターンを１ショットの露光対象として、第２の露光パラメータとしての露光パラメータ５１０を用いて複数回ショットする。つまり、制御部５０は、図７に示すように、中心から周縁に向かって第１〜第５露光パラメータを順番に変えながら露光を行う。

露光が終了した後、第１のレジストパターン８０を形成した加工条件と同じ加工条件を用いて第２のレジストパターンを形成し、周知の工程を経て、半導体装置が製造される。

なお、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、上記に示した順序に限定されない。例えば、ステップ６におけるウエハの交換の工程は、ステップ７及び１０の何れの工程の前後に行われても良いし、平行して行われも良い。

また、第２の露光パラメータを決定する工程では、第１のレジストパターン８０のうち第２のパターンに基づいて形成されるレジストパターン、つまり、第２の投影パターン７３０の寸法と設計値の誤差が所望値以上となった被ショット領域を露光ショットする場合にのみ、第２の露光パラメータを決定し、決定した第２の露光パラメータを用いてショットしても良い。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態における半導体装置の製造方法及び露光装置によれば、以下の効果が得られる。
１ 露光ショット７０毎に露光パラメータ５１０を変えて露光を行うので、微細パターン領域７２に含まれる第１の投影パターン７２０だけでなく、周辺回路パターン領域７３に含まれる第２の投影パターン７３０の仕上り寸法を、同一の加工条件で、ウエハ７の全域で均一な寸法にすることができる。
２ 露光量を単独で調整することで寸法のばらつきを修正する方法に比べて、第２の投影パターン７３０の仕上り寸法のばらつきをより正確に修正することができる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、ロットの先頭のウエハで、露光パラメータを算出し、以降のウエハに対しては、先頭のウエハで算出した露光パラメータを用いて露光する点において第１の実施の形態と異なっている。なお、以下の各実施の形態について、第１の実施の形態と同様の構成及び機能を有する部分については、同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

以下に第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例について、各図を参照し、図９のフローチャートに従って説明する。なお、ロットとは、例えば、ウエハを管理するためにまとめられた生産単位や、まとめて同種の製品を生産する場合の生産単位である。

まず、基板処理システム１は、第１の実施の形態におけるステップ１〜ステップ６までの工程をロットの先頭のウエハに対して行って露光パラメータ５１０を算出し、露光パラメータ５１０を記憶部５１に記憶する。

次に、制御部５０は、記憶部５１に記憶された露光パラメータ５１０を読み出し、読み出した露光パラメータ５１０に基づいて露光ショット７０毎のキャリブレーションを行う（Ｓ２０）。

次に、制御部５０は、露光ショット７０毎のキャリブレーションを制御情報５１１として記憶部５１に記憶させる（Ｓ２１）。

次に、露光装置２は、ロットの先頭のウエハ７を交換し、新たなウエハをセットする（Ｓ２２）。

次に、制御部５０は、制御情報５１１を記憶部５１から読み出し（Ｓ２３）、露光ショット７０毎の露光パラメータ５１０に基づいて露光装置２を制御し、露光装置２は、露光を行う（Ｓ２４）。

次に、制御部５０は、露光を行ったウエハがロットの最後のウエハではなかったとき（Ｓ２５；Ｎｏ）、露光装置２を制御して新たなウエハに交換し（Ｓ２６）、ステップ２３に戻って交換されたウエハに露光を行う。続いて、制御部５０は、ステップ２５においてＹｅｓが成立するとき、すなわち、ロットの最後のウエハの露光が終了したとき、露光工程を終了する。

（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態における半導体装置の製造方法及び露光装置によれば、ロットの先頭のウエハから露光パラメータ５１０を算出し、以降のウエハに対しては、この露光パラメータ５１０に基づいて露光を行うので、ウエハ毎に露光パラメータ５１０を算出する場合に比べて、スループットの低下を抑えることができる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、全ての露光ショット毎に露光パラメータを変えるのではなく、周囲の露光ショットと比べてしきい値以上の仕上り寸法になる露光ショットのみに対して露光パラメータを変える点で、第１及び第２の実施の形態と異なっている。

図１０（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る露光ショット毎の寸法分布を示す概略図であり、（ｂ）は、図１０（ａ）に示す矢印を通過する露光ショットの寸法差ΔＣＤを示すグラフである。図１０（ａ）は、斜線の間隔が狭くなるほどパターンの仕上り寸法が太くなる。図１０（ｂ）は、縦軸が寸法差ΔＣＤ（仕上り寸法―設計寸法）であり、横軸がウエハ上の位置に対応している。

以下に第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例について、各図を参照し、図１１のフローチャートに従って説明する。

まず、第１の実施の形態におけるステップ１〜ステップ４までの工程を行い、寸法分布情報５１２を作成する。

次に、算出部５３は、寸法分布情報５１２に基づいて評価パターン７５の仕上り寸法と設計寸法との寸法差ΔＣＤを算出する（Ｓ３０）。

制御部５０は、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、寸法差ΔＣＤに基づいて補正対象の露光ショット７０を抽出する（Ｓ３１）。

具体的には、制御部５０は、露光ショット７０の寸法差ΔＣＤと、隣接する露光ショット７０の寸法差ΔＣＤとの差ΔＳが、しきい値よりも大きい露光ショット７０を抽出する。なお、差ΔＳは、例えば、図１０（ａ）に示すウエハ７の左上の露光ショット７０から水平方向に隣り合う露光ショット７０へと順次算出され、以後、左上から左下に向かって１段ずつ算出されるものとする。なお、図１０（ｂ）は、矢印が通過する露光ショット７０間の差ΔＳであるが、隣接する４つの露光ショット７０間のそれぞれの差ΔＳを算出してその中で一番大きい差をΔＳとしても良いし、周囲にある８つの露光ショット７０間のそれぞれの差ΔＳを算出してその中で一番大きい差をΔＳとしても良い。しきい値は、予め設定された値であり、記憶部５１に記憶されている。

算出部５３は、図１０（ｂ）に示すように、│ΔＣＤ２−ΔＣＤ１│を算出してΔＳ１を算出する。続いて、算出部５３は、他の露光ショット７０間の差ΔＳも算出する。制御部５０は、算出されたΔＳとしきい値とを比較する。制御部５０は、例えば、図１０（ｂ）に示すΔＳ１がしきい値よりも大きいと判定したとき、図１０（ｂ）に示す寸法差ΔＣＤ１を有する露光ショット、及び寸法差ΔＣＤ２を有する露光ショットのどちらを補正対象とするかの判定を行う。

この判定は、例えば、寸法差ΔＣＤが大きい方を補正対象とする場合、さらに隣接する露光ショットとの寸法差ΔＣＤが大きい方を補正対象とする場合、両方の露光ショットを補正対象とする場合等が考えられる。

寸法差ΔＣＤが大きい方を補正対象とする場合は、図１０（ｂ）に示すように、寸法差ΔＣＤ２の方が、寸法差ΔＣＤ１よりも大きいので、寸法差ΔＣＤ２を有する露光ショットを補正対象とする。

さらに隣接する露光ショットとの寸法差ΔＣＤが大きい方を補正対象とする場合は、寸法差ΔＣＤ２を有する露光ショットの隣接する露光ショットの寸法差ΔＣＤ４の方が、寸法差ΔＣＤ１を有する露光ショットの隣接する露光ショットの寸法差ΔＣＤ３よりも大きいので、寸法差ΔＣＤ２を有する露光ショットを補正対象とする。

両方の露光ショットを補正対象とする場合は、寸法差ΔＣＤ１を有する露光ショット、及び寸法差ΔＣＤ２を有する露光ショットの両方を補正対象とする。

次に、算出部５３は、補正対象となる露光ショット（例えばΔＣＤ１を有する露光ショット。）の露光パラメータ５１０を算出する（Ｓ３２）。具体的には、算出部５３は、ΔＣＤ１を有する露光ショットの目標寸法を算出し、第１の実施の形態におけるステップ６の工程を行って露光パラメータ５１０を算出する。この目標寸法は、例えば、ウエハ全体の仕上り寸法の平均でも良いし、設計寸法としても良いし、補正対象の露光ショットに隣接する露光ショットの仕上り寸法の平均でも良く、これに限定されない。

次に、第１の実施の形態のステップ７及びステップ８の工程を行い、露光装置２は、ウエハを交換し、新たなウエハをセットする。

次に、制御部５０は、制御情報５１１を記憶部５１から読み出し、露光を行う（Ｓ３３）。具体的には、制御部５０は、交換する前の露光パラメータによって新たなウエハの露光を行い、交換されたウエハにおいて、補正対象となる露光ショットに対応する露光ショットに対して、ステップ３２で算出された露光パラメータ５１０に基づいて露光を行う。

（第３の実施の形態の効果）
本実施の形態における半導体装置の製造方法及び露光装置によれば、補正対象の露光ショットに対してのみ、露光パラメータ５１０を算出して露光を行うので、露光ショット毎に、露光パラメータを変更して露光を行う場合に比べて、スループットが向上する。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々の変形および組み合わせが可能である。

例えば、上記の各実施の形態においては、シミュレーション部５２によって、露光パラメータ５１０を算出したが、実験によって露光パラメータ５１０を決定しても良い。

５…制御装置、７…ウエハ、８…レジスト膜、５０…制御部、５２…シミュレーション部、５３…算出部、７０…露光ショット、７２…微細パターン領域、７３…周辺回路パターン領域、８０…第１のレジストパターン、５１０…露光パラメータ、５１２…寸法分布情報、７２０…第１の投影パターン、７３０…第２の投影パターン

Claims (5)

1. ウエハ上に形成されたレジスト膜に対し、第１のパターンと前記第１のパターンよりも寸法の大きい第２のパターンを１ショットの露光対象として、第１の露光パラメータを用いて複数回ショットする工程と、
   前記レジスト膜を加工した際に前記第１のパターンに基づいて形成されるレジストパターンが所望の寸法となるような加工条件を用いて前記レジスト膜の加工処理を行って、第１のレジストパターンを形成する工程と、
   前記第１のレジストパターンのうち前記第２のパターンに基づいて形成されるレジストパターンの寸法を測定して前記ウエハ面内の寸法分布情報を作成する工程と、
   ウエハ面内の複数の被ショット領域において、前記第１のレジストパターンのうち前記第２のパターンに基づいて形成されるレジストパターンの寸法が所望の寸法となるように、前記寸法分布情報から、露光量以外の露光パラメータを含む第２の露光パラメータを決定する工程と、
   ウエハ上に形成されたレジスト膜に、前記第１及び第２のパターンを１ショットの露光対象として、前記第２の露光パラメータを用いて複数回ショットする工程と、
   前記加工条件で前記レジスト膜を加工して第２のレジストパターンを形成する工程と、
   を含む半導体装置の製造方法。
2. 第２の露光パラメータを決定する工程では、前記第１のレジストパターンのうち前記第２のパターンに基づいて形成されるレジストパターンの寸法と設計値の誤差が所望値以上となった前記被ショット領域にショットする場合にのみ、前記第２の露光パラメータを決定し、前記第２の露光パラメータを用いてショットする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第１のパターンは、メモリセルを構成する微細パターンであり、
   前記第２のパターンは、前記メモリセルの周辺に形成された周辺回路パターンである請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記第２の露光パラメータは、デフォーカス量、デフォーカス範囲、照明形状、照明輝度分布、照明偏光状態、レンズ開口数、レンズ収差、レンズ瞳面透過率分布、露光レーザ波長バンド幅のいずれかについて、前記第１の露光パラメータから変更したものである請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 第１のパターンと前記第１のパターンよりも寸法の大きい第２のパターンを１ショットの露光対象として、第１の露光パラメータを用いて複数回ショットされたウエハ上のレジスト膜を、前記第１のパターンに基づいて加工形成されるレジストパターンが所望の寸法となるような加工条件を用いて加工形成される前記第２のパターンに基づくレジストパターンの前記ウエハ面内での寸法分布情報に基づいて、ウエハ面内の複数の被ショット領域において、前記第２のパターンに基づき前記加工条件を用いて形成されるレジストパターンの寸法が所望の寸法となるように、露光量以外の露光パラメータを含む第２の露光パラメータを決定する露光パラメータ決定手段を備えた露光装置。

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