JPH10135099A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents
露光装置及び露光方法Info
- Publication number
- JPH10135099A JPH10135099A JP8283678A JP28367896A JPH10135099A JP H10135099 A JPH10135099 A JP H10135099A JP 8283678 A JP8283678 A JP 8283678A JP 28367896 A JP28367896 A JP 28367896A JP H10135099 A JPH10135099 A JP H10135099A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- line width
- wafer
- exposure
- photoresist film
- pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハ面内のフォトレジスト膜厚の差に起因
するウエハ面内の線幅のばらつきの発生を防止するよう
にした露光装置と、半導体ウエハの露光方法とを提供す
る。 【解決手段】 本露光装置１０は、従来の露光装置１２
と、第１の算出手段１４と、第２の算出手段１６とから
構成されている。第１の算出手段は、ウエハ面内での設
定線幅と形成線幅との差、即ち線幅偏差がウエハ中心か
らの距離に対して正規分布曲線に従って分布するという
関係と、及び、試料ウエハの一の直径方向及びその直径
方向に直交する方向に沿って任意に設定した複数の測定
位置で測定した線幅測定値とに基づき、試料ウエハの任
意に選定した位置での予測線幅を算出する。第２の算出
手段は、線幅と露光量との相関関係に従って、予測線幅
に基づき、選定位置で設定線幅を得るような、選定位置
での所要露光量を算出する。
するウエハ面内の線幅のばらつきの発生を防止するよう
にした露光装置と、半導体ウエハの露光方法とを提供す
る。 【解決手段】 本露光装置１０は、従来の露光装置１２
と、第１の算出手段１４と、第２の算出手段１６とから
構成されている。第１の算出手段は、ウエハ面内での設
定線幅と形成線幅との差、即ち線幅偏差がウエハ中心か
らの距離に対して正規分布曲線に従って分布するという
関係と、及び、試料ウエハの一の直径方向及びその直径
方向に直交する方向に沿って任意に設定した複数の測定
位置で測定した線幅測定値とに基づき、試料ウエハの任
意に選定した位置での予測線幅を算出する。第２の算出
手段は、線幅と露光量との相関関係に従って、予測線幅
に基づき、選定位置で設定線幅を得るような、選定位置
での所要露光量を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に関し、
更に詳細には、形成線幅がウエハ面内で均一になるよう
にパターンを露光できるようにした露光装置に関するも
のである。
更に詳細には、形成線幅がウエハ面内で均一になるよう
にパターンを露光できるようにした露光装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造において、フォトリソ
グラフィによりパターニングする際、フォトレジスト膜
上に露光して形成したパターン線幅は、半導体装置の動
作特性を左右する極めて重要な因子である。特に、ＭＯ
Ｓトランジスタのゲート長は、半導体装置の動作速度を
決定する重要な因子の一つであるので、半導体装置の設
計では、トランジスタ能力とゲート長との関係から十分
に吟味されて設定される。半導体装置の高集積化及び動
作高速化の要求に伴い、ゲート長はデザインルールの微
細化に従って微細化されると共に、フォトリソグラフィ
技術の適用に当たり、ゲート長のばらつき割合が大きく
なる一方、ゲート長のばらつきを抑制することが益々難
しくなっている。ゲート長の寸法精度のばらつきが大き
いと、半導体装置の高速化が実現せず、製品歩留りが低
下するので、ゲート長のばらつきを抑制することが、半
導体装置の高速化を図る上で、益々、重要になってい
る。そこで、従来、反射防止膜を設けたりてゲート長の
ばらつきを軽減したり、或いは光の近接効果コントロー
ル技術を用いてゲート長のばらつきを軽減したりして来
た。
グラフィによりパターニングする際、フォトレジスト膜
上に露光して形成したパターン線幅は、半導体装置の動
作特性を左右する極めて重要な因子である。特に、ＭＯ
Ｓトランジスタのゲート長は、半導体装置の動作速度を
決定する重要な因子の一つであるので、半導体装置の設
計では、トランジスタ能力とゲート長との関係から十分
に吟味されて設定される。半導体装置の高集積化及び動
作高速化の要求に伴い、ゲート長はデザインルールの微
細化に従って微細化されると共に、フォトリソグラフィ
技術の適用に当たり、ゲート長のばらつき割合が大きく
なる一方、ゲート長のばらつきを抑制することが益々難
しくなっている。ゲート長の寸法精度のばらつきが大き
いと、半導体装置の高速化が実現せず、製品歩留りが低
下するので、ゲート長のばらつきを抑制することが、半
導体装置の高速化を図る上で、益々、重要になってい
る。そこで、従来、反射防止膜を設けたりてゲート長の
ばらつきを軽減したり、或いは光の近接効果コントロー
ル技術を用いてゲート長のばらつきを軽減したりして来
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
方法では、ゲート長のばらつきを抑制するのに限界があ
り、そのため製品のＭＯＳトランジスタの性能、特に動
作速度や消費電力にばらつきが生じ、製品歩留りを向上
させることが難しかった。ゲート長等の線幅のばらつき
は、３種類に大別でき、それぞれ以下の原因に起因する
と考えられている。 １）ウエハ間、ウエハロット間のばらつき この種類のばらつきは、最適露光条件の経時的変化及び
フォトレジスト膜厚の面内変動及びロット間変動による
ものと推定されている。 ２）ウエハ面内のばらつき この種類のばらつきは、フォトレジスト膜厚の面内変動
及び現像液の供給量の変動によるもの、更にはウエハの
フォトレジスト膜表面の高低差によるものと推定されて
いる。 ３）ショット内のばらつき 露光フィールド内の光の明暗、レンズ歪み及びパターン
歪みによるものと推定されている。これらの３種類の線
幅のばらつきの中で、フォトレジスト膜厚の変動による
ウエハ面内の線幅変動が、ばらつきとして最も顕著なも
のの一つであり、しかも従来の技術では克服することが
難しいものである。
方法では、ゲート長のばらつきを抑制するのに限界があ
り、そのため製品のＭＯＳトランジスタの性能、特に動
作速度や消費電力にばらつきが生じ、製品歩留りを向上
させることが難しかった。ゲート長等の線幅のばらつき
は、３種類に大別でき、それぞれ以下の原因に起因する
と考えられている。 １）ウエハ間、ウエハロット間のばらつき この種類のばらつきは、最適露光条件の経時的変化及び
フォトレジスト膜厚の面内変動及びロット間変動による
ものと推定されている。 ２）ウエハ面内のばらつき この種類のばらつきは、フォトレジスト膜厚の面内変動
及び現像液の供給量の変動によるもの、更にはウエハの
フォトレジスト膜表面の高低差によるものと推定されて
いる。 ３）ショット内のばらつき 露光フィールド内の光の明暗、レンズ歪み及びパターン
歪みによるものと推定されている。これらの３種類の線
幅のばらつきの中で、フォトレジスト膜厚の変動による
ウエハ面内の線幅変動が、ばらつきとして最も顕著なも
のの一つであり、しかも従来の技術では克服することが
難しいものである。
【０００４】そこで、本発明の目的は、ウエハ面内のフ
ォトレジスト膜厚の差に起因するウエハ面内の線幅のば
らつきの発生を防止するようにした露光装置と、半導体
ウエハの露光方法とを提供することである。
ォトレジスト膜厚の差に起因するウエハ面内の線幅のば
らつきの発生を防止するようにした露光装置と、半導体
ウエハの露光方法とを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、線幅のばら
つきの原因を調査する過程で、ウエハ上のフォトレジス
ト膜の膜厚が、ウエハ面内で一様でなく、ウエハの中央
部で薄く、周辺部に行くにつれて徐々に厚くなっている
にもかかわらず、従来の露光方法では、各ショットにつ
いて、ウエハ面内のショット位置に関係なく同じ露光時
間で露光しているから、周辺部のチップの線幅長が中央
部より太くなることに注目し、露光量をフォトレジスト
膜の膜厚に応じて変化させることを研究した。
つきの原因を調査する過程で、ウエハ上のフォトレジス
ト膜の膜厚が、ウエハ面内で一様でなく、ウエハの中央
部で薄く、周辺部に行くにつれて徐々に厚くなっている
にもかかわらず、従来の露光方法では、各ショットにつ
いて、ウエハ面内のショット位置に関係なく同じ露光時
間で露光しているから、周辺部のチップの線幅長が中央
部より太くなることに注目し、露光量をフォトレジスト
膜の膜厚に応じて変化させることを研究した。
【０００６】そして、フォトレジスト膜の膜厚に従って
線幅長が異なることから、ウエハ面内での設定線幅と形
成線幅との差、即ち線幅偏差がウエハ中心からの距離に
対して正規分布曲線に従って分布するという経験則が成
立すること、及び、他の条件が同じであれば、露光量、
例えば露光時間と線幅とは一定の相関関係にあることに
気が付き、確認実験を重ねて、本発明を完成するに到っ
た。尚、本明細書で、線幅とは、ポジ型フォトレジスト
膜を使用して配線形成する場合、露光、現像した後に残
留したフォトレジスト膜のパターン幅を言い、コンタク
ト形成の場合、露光、現像した後に下地層を露出させた
溝幅を言う。
線幅長が異なることから、ウエハ面内での設定線幅と形
成線幅との差、即ち線幅偏差がウエハ中心からの距離に
対して正規分布曲線に従って分布するという経験則が成
立すること、及び、他の条件が同じであれば、露光量、
例えば露光時間と線幅とは一定の相関関係にあることに
気が付き、確認実験を重ねて、本発明を完成するに到っ
た。尚、本明細書で、線幅とは、ポジ型フォトレジスト
膜を使用して配線形成する場合、露光、現像した後に残
留したフォトレジスト膜のパターン幅を言い、コンタク
ト形成の場合、露光、現像した後に下地層を露出させた
溝幅を言う。
【０００７】上記目的を達成するために、以上の知見に
基づき、本発明に係る露光装置は、ウエハ上のフォトレ
ジスト膜にパターンを露光する露光装置において、ウエ
ハ面内での設定線幅と形成線幅との差、即ち線幅偏差が
ウエハ中心からの距離に対して正規分布曲線に従って分
布するという関係と、及び、所定の露光、及び現像条件
で露光し、現像した試料ウエハの一の直径方向及びその
直径方向に直交する方向に沿って設定した複数の測定位
置で測定したパターンの線幅測定値とに基づき、試料ウ
エハの任意に選定した位置での予測線幅を算出する第１
の算出手段と、第１の算出手段で算出した予測線幅に基
づいて線幅と露光量との相関関係に従って、選定位置で
設定線幅を得るような、選定位置での所要露光量を算出
する第２の算出手段とを備えていることを特徴としてい
る。
基づき、本発明に係る露光装置は、ウエハ上のフォトレ
ジスト膜にパターンを露光する露光装置において、ウエ
ハ面内での設定線幅と形成線幅との差、即ち線幅偏差が
ウエハ中心からの距離に対して正規分布曲線に従って分
布するという関係と、及び、所定の露光、及び現像条件
で露光し、現像した試料ウエハの一の直径方向及びその
直径方向に直交する方向に沿って設定した複数の測定位
置で測定したパターンの線幅測定値とに基づき、試料ウ
エハの任意に選定した位置での予測線幅を算出する第１
の算出手段と、第１の算出手段で算出した予測線幅に基
づいて線幅と露光量との相関関係に従って、選定位置で
設定線幅を得るような、選定位置での所要露光量を算出
する第２の算出手段とを備えていることを特徴としてい
る。
【０００８】本発明では、試料ウエハの線幅を測定する
測定位置が等間隔になるように測定位置を設定すること
は必ずしも必要でなく、後述するように、間隔が異なっ
ていても良い。また、使用する線幅と露光量と相関関係
は、予め実験等で求められている関係である。第１及び
第２の算出手段には、既知の演算装置、例えば小型コン
ピュータを使用できる。露光量は、線幅長と一対一の関
係にある物理量であって、例えば、露光装置が、縮小投
影露光装置の場合には、所要露光量が露光時間で規定さ
れ、直接描画法による電子ビーム露光装置の場合には、
所要露光量が露光時間及び／又は露光エネルギーで規定
される。
測定位置が等間隔になるように測定位置を設定すること
は必ずしも必要でなく、後述するように、間隔が異なっ
ていても良い。また、使用する線幅と露光量と相関関係
は、予め実験等で求められている関係である。第１及び
第２の算出手段には、既知の演算装置、例えば小型コン
ピュータを使用できる。露光量は、線幅長と一対一の関
係にある物理量であって、例えば、露光装置が、縮小投
影露光装置の場合には、所要露光量が露光時間で規定さ
れ、直接描画法による電子ビーム露光装置の場合には、
所要露光量が露光時間及び／又は露光エネルギーで規定
される。
【０００９】フォトレジスト膜を塗布する際に同じロッ
トに属したウエハは、通常、同じフォトレジスト膜の膜
厚分布を有する。本発明者は、この経験則に基づき、上
述の露光装置を使用した露光方法を開発した。本発明に
係る露光方法は、上述の露光装置を使用して、ウエハ上
のフォトレジスト膜にパターンを露光する露光方法にお
いて、フォトレジスト膜を塗布した同じロットに属する
複数枚のウエハから一枚のウエハを選定して試料ウエハ
とし、試料ウエハ上のフォトレジスト膜に所定の露光条
件でパターンを露光し、現像する工程と、試料ウエハの
一の直径方向及びその直径方向に直交する方向に沿って
設定した複数の測定位置でパターンの形成線幅を測定す
る工程と、ウエハ面内での設定線幅と形成線幅との差、
即ち線幅偏差がウエハ中心からの距離に対して正規分布
曲線に従って分布するという関係に従って、線幅測定値
に基づき、試料ウエハの任意に選定した位置での予測線
幅を算出する工程と、次いで、線幅と露光量と相関関係
に従って予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得る
ような、選定位置での所要露光量を算出する工程と、試
料ウエハ以外のウエハのフォトレジスト膜上であって、
試料ウエハ選定位置と同じ位置に算出した所要露光量で
パターンを露光する工程とを備えていることを特徴とし
ている。
トに属したウエハは、通常、同じフォトレジスト膜の膜
厚分布を有する。本発明者は、この経験則に基づき、上
述の露光装置を使用した露光方法を開発した。本発明に
係る露光方法は、上述の露光装置を使用して、ウエハ上
のフォトレジスト膜にパターンを露光する露光方法にお
いて、フォトレジスト膜を塗布した同じロットに属する
複数枚のウエハから一枚のウエハを選定して試料ウエハ
とし、試料ウエハ上のフォトレジスト膜に所定の露光条
件でパターンを露光し、現像する工程と、試料ウエハの
一の直径方向及びその直径方向に直交する方向に沿って
設定した複数の測定位置でパターンの形成線幅を測定す
る工程と、ウエハ面内での設定線幅と形成線幅との差、
即ち線幅偏差がウエハ中心からの距離に対して正規分布
曲線に従って分布するという関係に従って、線幅測定値
に基づき、試料ウエハの任意に選定した位置での予測線
幅を算出する工程と、次いで、線幅と露光量と相関関係
に従って予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得る
ような、選定位置での所要露光量を算出する工程と、試
料ウエハ以外のウエハのフォトレジスト膜上であって、
試料ウエハ選定位置と同じ位置に算出した所要露光量で
パターンを露光する工程とを備えていることを特徴とし
ている。
【００１０】本発明の露光方法は、その適用に制限はな
いが、特に、フォトリソグラフィによりパターニングし
てＭＯＳトランジスタのゲートを形成する際に好適に適
用できる。
いが、特に、フォトリソグラフィによりパターニングし
てＭＯＳトランジスタのゲートを形成する際に好適に適
用できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明
する。露光装置の実施例 本実施例は、本発明に係る露光装置の実施例であって、
本発明を縮小投影露光装置に適用した例である。図１は
本実施例の露光装置の構成を示すブロック図である。本
実施例の露光装置１０は、従来と同じ構成の縮小投影露
光装置１２（以下、簡単にステッパ１２と言う）と、第
１算出手段１４と、第２算出手段１６とを備えている。
例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明
する。露光装置の実施例 本実施例は、本発明に係る露光装置の実施例であって、
本発明を縮小投影露光装置に適用した例である。図１は
本実施例の露光装置の構成を示すブロック図である。本
実施例の露光装置１０は、従来と同じ構成の縮小投影露
光装置１２（以下、簡単にステッパ１２と言う）と、第
１算出手段１４と、第２算出手段１６とを備えている。
【００１２】形成されたパターンの予測線幅偏差と設定
線幅とが判れば、パターンの予測線幅を求めることがで
きる。そこで、第１算出手段１４は、ウエハ面内での設
定線幅と形成線幅との差、即ち線幅偏差は、ウエハ中心
からの距離に対して正規分布曲線に従って分布するとい
う経験則と、及び、所定の露光、現像条件で露光し、現
像した試料ウエハの一の直径方向及びその直径方向に直
交する方向に沿ってほぼ等間隔に設定した複数の測定位
置で測定した線幅測定値とに基づき、試料ウエハの任意
に選定した位置での予測線幅を算出する。図２は、試料
ウエハ上に実際に形成されたパターンの形成線幅をオリ
エンテーション・フラットに平行な直径に沿った測定位
置Ｐ１からＰ５で測定した線幅測定値の分布を示す。図
３は、試料ウエハ上に実際に形成されたパターンの形成
線幅をオリエンテーション・フラットに直交する直径に
沿った測定位置Ｐ１´からＰ５´で測定した線幅測定値
の分布を示す。図２及び図３で、１８は試料ウエハを示
す。
線幅とが判れば、パターンの予測線幅を求めることがで
きる。そこで、第１算出手段１４は、ウエハ面内での設
定線幅と形成線幅との差、即ち線幅偏差は、ウエハ中心
からの距離に対して正規分布曲線に従って分布するとい
う経験則と、及び、所定の露光、現像条件で露光し、現
像した試料ウエハの一の直径方向及びその直径方向に直
交する方向に沿ってほぼ等間隔に設定した複数の測定位
置で測定した線幅測定値とに基づき、試料ウエハの任意
に選定した位置での予測線幅を算出する。図２は、試料
ウエハ上に実際に形成されたパターンの形成線幅をオリ
エンテーション・フラットに平行な直径に沿った測定位
置Ｐ１からＰ５で測定した線幅測定値の分布を示す。図
３は、試料ウエハ上に実際に形成されたパターンの形成
線幅をオリエンテーション・フラットに直交する直径に
沿った測定位置Ｐ１´からＰ５´で測定した線幅測定値
の分布を示す。図２及び図３で、１８は試料ウエハを示
す。
【００１３】露光量、例えば露光時間と線幅とは、一定
の相関関係を有し、例えば、図４に示すようなグラフで
表される。第２算出手段１６は、図４に示すような線幅
と露光時間と相関関係に従って、第１算出手段１４で求
めた予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得るよう
な、選定位置での所要露光量を算出する。例えば、図３
の星印の位置では、第２算出手段１４により予測線幅が
０．３８μm と算出でき、従って、図４から所要露光時
間は３８０msecになる。一方、図３の中央部Ｐ３の線幅
は０．３５μm で、図４からその所要露光時間は４００
msecと算出できる。よって、星印の位置で線幅を０．３
５μm にするのに必要な所要露光時間は、４００msec＋
（４００msec−３８０msec）＝４２０msecと算出でき
る。
の相関関係を有し、例えば、図４に示すようなグラフで
表される。第２算出手段１６は、図４に示すような線幅
と露光時間と相関関係に従って、第１算出手段１４で求
めた予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得るよう
な、選定位置での所要露光量を算出する。例えば、図３
の星印の位置では、第２算出手段１４により予測線幅が
０．３８μm と算出でき、従って、図４から所要露光時
間は３８０msecになる。一方、図３の中央部Ｐ３の線幅
は０．３５μm で、図４からその所要露光時間は４００
msecと算出できる。よって、星印の位置で線幅を０．３
５μm にするのに必要な所要露光時間は、４００msec＋
（４００msec−３８０msec）＝４２０msecと算出でき
る。
【００１４】本実施例では、露光装置本体は、ステッパ
であったが、ステッパに代えて直接描画法を使用した電
子ビーム露光装置を使用することもできる。その場合に
は、露光量を規定するものとして、露光時間に代えて、
露光時間（スキャン速度）及び／又は露光エネルギーを
使用する。
であったが、ステッパに代えて直接描画法を使用した電
子ビーム露光装置を使用することもできる。その場合に
は、露光量を規定するものとして、露光時間に代えて、
露光時間（スキャン速度）及び／又は露光エネルギーを
使用する。
【００１５】露光方法の実施例 上述の露光装置１０を使用して、ＭＯＳトランジスタの
ゲート電極パターンを形成するためにポジ型フォトレジ
スト・パターンを形成する場合を例にして、本露光方法
の実施を説明する。 １）先ず、フォトレジスト膜を塗布した同じロットに属
する複数枚のウエハから一枚のウエハを選定して試料ウ
エハとし、試料ウエハ上に所定の露光、及び現像条件で
パターンを露光し、現像する。 ２）次いで、図２及び図３に示すように、試料ウエハの
一の直径方向及びその直径方向に直交する方向に沿って
ほぼ等間隔に設定した複数の測定位置Ｐ１からＰ５及び
Ｐ１´からＰ５´でパターンの形成線幅を測定する。
ゲート電極パターンを形成するためにポジ型フォトレジ
スト・パターンを形成する場合を例にして、本露光方法
の実施を説明する。 １）先ず、フォトレジスト膜を塗布した同じロットに属
する複数枚のウエハから一枚のウエハを選定して試料ウ
エハとし、試料ウエハ上に所定の露光、及び現像条件で
パターンを露光し、現像する。 ２）次いで、図２及び図３に示すように、試料ウエハの
一の直径方向及びその直径方向に直交する方向に沿って
ほぼ等間隔に設定した複数の測定位置Ｐ１からＰ５及び
Ｐ１´からＰ５´でパターンの形成線幅を測定する。
【００１６】３）ウエハ面内での設定線幅と形成線幅と
の差、即ち線幅偏差がウエハ中心からの距離に対して正
規分布曲線に従って分布するという関係に従って、線幅
測定値に基づき試料ウエハの任意に選定した位置、例え
ば星印位置での予測線幅偏差を算出し、設定線幅と予測
線幅偏差から予測線幅を求める。 ４）次いで、図４に示すような線幅と露光量と相関関係
に従って、予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得
るような、選定位置での所要露光量、例えば所要露光時
間を前述のように算出する。続いて、例えば、図５に示
すように、各選定位置に対して所要露光時間をそれぞれ
算出する。本実施例の場合、ウエハの中心部は、ポジ型
フォトレジスト膜が周辺に比べて比較的薄くしかも均一
に形成されるので、例えば線幅長０．３２μm の場合、
最適露光時間は４００msecとなる。一方、ウエハ周辺部
では、フォトレジスト膜の膜厚が比較的厚くなるため
に、線幅を同じ０．３２μm にするには、露光位置に応
じて４２０msecから４５０msecの露光時間が必要とな
る。図５中、２０はパターニングを施すウエハ、２２は
ウエハ２０上の各チップを意味する。尚、図５中、各選
定位置に示した数値は、露光時間であって、単位のmsec
を省略している。 ５）続いて、試料ウエハ以外のウエハ上であって、試料
ウエハ選定位置と同じ位置に算出した所要露光量でパタ
ーンを露光する。
の差、即ち線幅偏差がウエハ中心からの距離に対して正
規分布曲線に従って分布するという関係に従って、線幅
測定値に基づき試料ウエハの任意に選定した位置、例え
ば星印位置での予測線幅偏差を算出し、設定線幅と予測
線幅偏差から予測線幅を求める。 ４）次いで、図４に示すような線幅と露光量と相関関係
に従って、予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得
るような、選定位置での所要露光量、例えば所要露光時
間を前述のように算出する。続いて、例えば、図５に示
すように、各選定位置に対して所要露光時間をそれぞれ
算出する。本実施例の場合、ウエハの中心部は、ポジ型
フォトレジスト膜が周辺に比べて比較的薄くしかも均一
に形成されるので、例えば線幅長０．３２μm の場合、
最適露光時間は４００msecとなる。一方、ウエハ周辺部
では、フォトレジスト膜の膜厚が比較的厚くなるため
に、線幅を同じ０．３２μm にするには、露光位置に応
じて４２０msecから４５０msecの露光時間が必要とな
る。図５中、２０はパターニングを施すウエハ、２２は
ウエハ２０上の各チップを意味する。尚、図５中、各選
定位置に示した数値は、露光時間であって、単位のmsec
を省略している。 ５）続いて、試料ウエハ以外のウエハ上であって、試料
ウエハ選定位置と同じ位置に算出した所要露光量でパタ
ーンを露光する。
【００１７】尚、上述の実施例では、測定位置Ｐ１から
Ｐ５を等間隔に設定しているが、必ずしも等間隔に設定
する必要はない。例えば、Ｐ１とＰ５をウエハ周辺部に
設け、Ｐ１とＰ５の間の任意の位置にＰ３を設け、Ｐ２
をＰ１とＰ３との間の任意の位置に、またＰ４をＰ３と
Ｐ５の間の任意の位置に設けても良い。また、フォトレ
ジスト膜の膜厚分布は、ウエハ上に形成したデバイスチ
ップの表面パターンにも多少依存するが、寧ろ、フォト
レジスト液を塗布するスピンコータの型式及び回転数に
依存していることが多い。従って、工程で使用するスピ
ンコータを設定回転数で運転して、試料ウエハ上にフォ
トレジスト液を塗布し、図６に示す下のグラフのよう
に、予め、線幅分布についてデータを取っておく。そう
すれば、試料ウエハと同じウエハに対しては、実工程で
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のいずれか一つの測定位置で線幅を測
定し、下のグラフと同じ波形で測定値を通るグラフを図
６に示す上のグラフのように描くことにより、全てのウ
エハ領域の線幅分布を推定することができる。
Ｐ５を等間隔に設定しているが、必ずしも等間隔に設定
する必要はない。例えば、Ｐ１とＰ５をウエハ周辺部に
設け、Ｐ１とＰ５の間の任意の位置にＰ３を設け、Ｐ２
をＰ１とＰ３との間の任意の位置に、またＰ４をＰ３と
Ｐ５の間の任意の位置に設けても良い。また、フォトレ
ジスト膜の膜厚分布は、ウエハ上に形成したデバイスチ
ップの表面パターンにも多少依存するが、寧ろ、フォト
レジスト液を塗布するスピンコータの型式及び回転数に
依存していることが多い。従って、工程で使用するスピ
ンコータを設定回転数で運転して、試料ウエハ上にフォ
トレジスト液を塗布し、図６に示す下のグラフのよう
に、予め、線幅分布についてデータを取っておく。そう
すれば、試料ウエハと同じウエハに対しては、実工程で
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のいずれか一つの測定位置で線幅を測
定し、下のグラフと同じ波形で測定値を通るグラフを図
６に示す上のグラフのように描くことにより、全てのウ
エハ領域の線幅分布を推定することができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明の構成によれば、線幅偏差がウエ
ハ中心からの距離に対して正規分布曲線に従って分布す
るという経験則に従って、露光、現像した試料ウエハの
線幅測定値に基づき、試料ウエハの任意に選定した位置
での予測線幅を算出し、線幅と露光量と相関関係に従っ
て、予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得るよう
な、選定位置での所要露光量を算出し、その露光量でウ
エハの選定位置にパターンを露光する。本発明を適用す
ることにより、ウエハ面内で均一な線幅のパターンをウ
エハ上に形成することができるので、高速で動作する高
密度の半導体装置を高い製品歩留りで製造することがで
きる。
ハ中心からの距離に対して正規分布曲線に従って分布す
るという経験則に従って、露光、現像した試料ウエハの
線幅測定値に基づき、試料ウエハの任意に選定した位置
での予測線幅を算出し、線幅と露光量と相関関係に従っ
て、予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得るよう
な、選定位置での所要露光量を算出し、その露光量でウ
エハの選定位置にパターンを露光する。本発明を適用す
ることにより、ウエハ面内で均一な線幅のパターンをウ
エハ上に形成することができるので、高速で動作する高
密度の半導体装置を高い製品歩留りで製造することがで
きる。
【図１】本発明に係る露光装置の実施例の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】オリエンテーション・フラットに平行な方向の
直径に沿った測定位置での線幅測定値を示すグラフであ
る。
直径に沿った測定位置での線幅測定値を示すグラフであ
る。
【図３】オリエンテーション・フラットに直交する方向
の直径に沿った測定位置での線幅測定値を示すグラフで
ある。
の直径に沿った測定位置での線幅測定値を示すグラフで
ある。
【図４】露光時間と線幅との関係を示すグラフである。
【図５】ウエハ上の各チップの露光時間の分布を示す図
である。
である。
【図６】線幅分布を示すグラフである。
１０……本発明に係る露光装置の実施例、１２……ステ
ッパ、１４……第１算出手段、１６……第２算出手段、
１８……ウエハ、２０……パターニングするチップ、２
２……チップ。
ッパ、１４……第１算出手段、１６……第２算出手段、
１８……ウエハ、２０……パターニングするチップ、２
２……チップ。
Claims (4)
- 【請求項１】 ウエハ上のフォトレジスト膜にパターン
を露光する露光装置において、 ウエハ面内での設定線幅と形成線幅との差、即ち線幅偏
差がウエハ中心からの距離に対して正規分布曲線に従っ
て分布するという関係と、及び、所定の露光、及び現像
条件で露光し、現像した試料ウエハの一の直径方向及び
その直径方向に直交する方向に沿って設定した複数の測
定位置で測定したパターンの線幅測定値とに基づき、試
料ウエハの任意に選定した位置での予測線幅を算出する
第１の算出手段と、 第１の算出手段で算出した予測線幅に基づいて線幅と露
光量との相関関係に従って、選定位置で設定線幅を得る
ような、選定位置での所要露光量を算出する第２の算出
手段とを備えていることを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】 露光装置が、縮小投影露光装置の場合に
は、所要露光量が露光時間で規定され、直接描画法によ
る電子ビーム露光装置の場合には、所要露光量が露光時
間及び／又は露光エネルギーで規定されることを特徴と
する請求項１に記載の露光装置。 - 【請求項３】 ウエハ上のフォトレジスト膜にパターン
を露光する露光方法において、 フォトレジスト膜を塗布した同じロットに属する複数枚
のウエハから一枚のウエハを選定して試料ウエハとし、
試料ウエハ上のフォトレジスト膜に所定の露光条件でパ
ターンを露光し、現像する工程と、 試料ウエハの一の直径方向及びその直径方向に直交する
方向に沿って設定した複数の測定位置でパターンの形成
線幅を測定する工程と、 ウエハ面内での設定線幅と形成線幅との差、即ち線幅偏
差がウエハ中心からの距離に対して正規分布曲線に従っ
て分布するという関係に従って、線幅測定値に基づき、
試料ウエハの任意に選定した位置での予測線幅を算出す
る工程と、 次いで、線幅と露光量と相関関係に従って予測線幅に基
づき、選定位置で設定線幅を得るような、選定位置での
所要露光量を算出する工程と、 試料ウエハ以外のウエハのフォトレジスト膜上であっ
て、試料ウエハ選定位置と同じ位置に算出した所要露光
量でパターンを露光する工程とを備えていることを特徴
とする露光方法。 - 【請求項４】 ウエハが、ゲート層として成膜されたポ
リシリコン層上にフォトレジスト膜を成膜したものであ
って、フォトリソグラフィによりパターニングしてＭＯ
Ｓトランジスタのゲートを形成する際に適用することを
特徴とする請求項３に記載の露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8283678A JPH10135099A (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 露光装置及び露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8283678A JPH10135099A (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 露光装置及び露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10135099A true JPH10135099A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=17668659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8283678A Pending JPH10135099A (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 露光装置及び露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10135099A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003532306A (ja) * | 2000-05-04 | 2003-10-28 | ケーエルエー・テンコール・テクノロジーズ・コーポレーション | リソグラフィ・プロセス制御のための方法およびシステム |
| US6730925B1 (en) | 1999-11-16 | 2004-05-04 | Nikon Corporation | Method and apparatus for projection exposure and device manufacturing method |
| US20130271945A1 (en) | 2004-02-06 | 2013-10-17 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US9341954B2 (en) | 2007-10-24 | 2016-05-17 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9423698B2 (en) | 2003-10-28 | 2016-08-23 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
| US9678332B2 (en) | 2007-11-06 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9678437B2 (en) | 2003-04-09 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction |
| US9885872B2 (en) | 2003-11-20 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light |
| US9891539B2 (en) | 2005-05-12 | 2018-02-13 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method |
| US10101666B2 (en) | 2007-10-12 | 2018-10-16 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
-
1996
- 1996-10-25 JP JP8283678A patent/JPH10135099A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6730925B1 (en) | 1999-11-16 | 2004-05-04 | Nikon Corporation | Method and apparatus for projection exposure and device manufacturing method |
| JP2012009890A (ja) * | 2000-05-04 | 2012-01-12 | Kla-Encor Corp | リソグラフィ・プロセス制御のための方法およびシステム |
| JP2003532306A (ja) * | 2000-05-04 | 2003-10-28 | ケーエルエー・テンコール・テクノロジーズ・コーポレーション | リソグラフィ・プロセス制御のための方法およびシステム |
| US9885959B2 (en) | 2003-04-09 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having deflecting member, lens, polarization member to set polarization in circumference direction, and optical integrator |
| US9678437B2 (en) | 2003-04-09 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus having distribution changing member to change light amount and polarization member to set polarization in circumference direction |
| US9423698B2 (en) | 2003-10-28 | 2016-08-23 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
| US9760014B2 (en) | 2003-10-28 | 2017-09-12 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus and projection exposure apparatus |
| US10281632B2 (en) | 2003-11-20 | 2019-05-07 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical member with optical rotatory power to rotate linear polarization direction |
| US9885872B2 (en) | 2003-11-20 | 2018-02-06 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method with optical integrator and polarization member that changes polarization state of light |
| US10241417B2 (en) | 2004-02-06 | 2019-03-26 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US10234770B2 (en) | 2004-02-06 | 2019-03-19 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US10007194B2 (en) | 2004-02-06 | 2018-06-26 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US20130271945A1 (en) | 2004-02-06 | 2013-10-17 | Nikon Corporation | Polarization-modulating element, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method |
| US9891539B2 (en) | 2005-05-12 | 2018-02-13 | Nikon Corporation | Projection optical system, exposure apparatus, and exposure method |
| US10101666B2 (en) | 2007-10-12 | 2018-10-16 | Nikon Corporation | Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9857599B2 (en) | 2007-10-24 | 2018-01-02 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9341954B2 (en) | 2007-10-24 | 2016-05-17 | Nikon Corporation | Optical unit, illumination optical apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| US9678332B2 (en) | 2007-11-06 | 2017-06-13 | Nikon Corporation | Illumination apparatus, illumination method, exposure apparatus, and device manufacturing method |
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