(57)【要約】【課題】複数の搬送経路から選択された１つ経路を搬送することにより基板を加熱する露光装置において、ロット内の寸法ばらつきを低減することができる露光方法および露光装置を提供する。【解決手段】これから処理すべきロットに属する各ウエハの露光量を以下のようにして決定する。まず、露光装置の複数の搬送経路の中から、露光前加熱処理および露光後加熱処理を実施するための搬送経路が決定される。次いで、搬送経路ごとに、露光補正量が算出される。当該露光補正量に基づいて、各搬送経路を搬送される基板に対する露光量が算出される。決定された搬送経路を搬送することにより露光前加熱処理が実施された基板は、その搬送経路に対して算出された露光量で露光される。露光が実施された基板は、上記決定された経路を搬送することで露光後加熱処理が実施される。【選択図】図３
2008235602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性樹脂膜が形成された基板を露光するとともに、露光前加熱処理および露光後加熱処理を実施するための、複数の搬送経路から選択された１つ経路を搬送することにより前記基板を処理して、前記感光性樹脂膜にパターンを転写する露光方法であって、
前記複数の搬送経路の中から、露光前加熱処理および露光後加熱処理を実施するための経路を決定する工程と、
感光性樹脂が塗布された基板を、前記決定された経路を搬送することにより露光前加熱処理を実施する工程と、
前記決定された経路ごとに、各経路を搬送される基板に対する露光補正量を算出する工程と、
前記算出された露光補正量に基づいて、前記基板の露光量を算出する工程と、
前記算出された露光量により、前記露光前加熱処理が実施された基板上の感光性樹脂を露光し、パターンを転写する工程と、
前記露光が実施された基板を、前記決定された経路を搬送することにより露光後加熱処理を実施する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記各搬送経路は、前記露光後加熱処理をそれぞれ実施する複数の加熱ユニットのいずれか１つを経由する請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記各搬送経路は、前記露光前加熱処理をそれぞれ実施する複数の加熱ユニットのいずれか１つを経由する請求項１または２記載の露光方法。
【請求項４】
前記露光後加熱処理が実施された基板上の感光性樹脂を、複数の現像ユニットのいずれか１つを経由することで現像する工程をさらに有し、
前記露光補正量が、基板が経由する現像ユニットを含めた搬送経路に基づいて算出される請求項１から３のいずれかに記載の露光方法。
【請求項５】
前記露光補正量が、同一経路を搬送することにより、先行してパターンが転写された感光性樹脂を現像することにより形成された感光性樹脂パターンの寸法に基づいて算出される請求項１から４のいずれかに記載の露光方法。
【請求項６】
前記搬送経路が、複数の基板から構成されるロットごとに、各基板の処理順に応じて決定されるとともに、前記露光補正量が、基板の処理順に基づいて算出される請求項１から５のいずれかに記載の露光方法。
【請求項７】
基板上の感光性樹脂膜にパターンを転写する露光装置であって、
基板上に感光性樹脂を塗布する塗布部と、
感光性樹脂が塗布された基板の露光前加熱処理をそれぞれ実施する複数の加熱ユニットを有する露光前加熱部と、
前記露光前加熱処理が実施された基板上の感光性樹脂にパターンを転写する露光部と、
前記露光された基板の露光後加熱処理をそれぞれ実施する複数の加熱ユニットを有する露光後加熱部と、
前記基板が経由する前記露光前加熱部の加熱ユニットと、前記基板が経由する前記露光後加熱部の加熱ユニットとの組み合わせにより構成される搬送経路を決定する経路決定部と、
前記決定された搬送経路ごとに露光補正量を算出する露光補正量算出部と、
前記露光補正量により補正された露光量を算出し、当該露光量を露光実施前に前記露光部に通知する露光量算出部と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記露光後加熱処理が実施された基板上の感光性樹脂を現像する現像部をさらに備えた請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記現像部が、前記現像をそれぞれ実施する複数の現像ユニットを有し、
前記経路決定部が、前記基板が経由する現像ユニットを含めた搬送経路を決定するとともに、前記露光補正量算出部が、当該基板が経由する現像ユニットを含めた搬送経路に基づいて前記露光補正量を算出する請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
形成された感光性樹脂パターンの寸法を測定する寸法測定部をさらに備え、
前記露光補正量算出部が、同一経路を搬送することにより、先行してパターンが転写された感光性樹脂を現像することにより形成された感光性樹脂パターンの寸法に基づいて前記露光補正量を算出する請求項８または９記載の露光装置。
【請求項１１】
前記経路決定部が、前記搬送経路を、複数の基板から構成されるロットごとに、各基板の処理順に応じて決定するとともに、前記露光補正量算出部が、基板の処理順に基づいて各基板の露光補正量を算出する請求項７から１０のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１２】
前記加熱ユニットが、基板を加熱する加熱手段と、加熱中の基板を収容する容器と、加熱処理中に容器内の気体をパージする手段とを備え、
前記露光補正量算出部が、前記搬送経路において露光後加熱処理を実施する加熱ユニットの、基板加熱温度と前記パージにより容器外へ排出される気体の流量とに基づいて、加熱ユニット別露光補正量をさらに算出する請求項７から１１のいずれかに記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置等の製造工程において用いられる露光方法および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置等の製造工程では、基板上に各種薄膜のパターンを形成するために、リソグラフィ技術が広く使用されている。リソグラフィ工程では、基板上に形成されたフォトレジスト膜に、転写すべきパターンが形成されたマスクを通じて露光を行うことで、マスク上のパターンを転写する。また、リソグラフィ工程では、欠陥密度の低減や汚染の防止を目的として、レジスト膜の形成および露光後のレジスト膜の現像を行うコータデベロッパーと、パターン露光を行う露光機とがインライン接続された露光装置が多用されている。
【０００３】
このような露光装置では、装置のスループットを向上させるため、レジスト塗布後の加熱処理や露光後の加熱処理が、複数の加熱ユニットを使用して並列で実施されている。また、露光されたレジスト膜の現像も、複数の現像ユニットを使用して並列で実施されている。複数のユニットを並列に使用する露光装置では、各ユニットは同一の仕様になっている。
【０００４】
図１０は、１つのロットに対する従来の露光処理を示すフローチャートである。図１０に示すように、まず、ロット内の各半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に対する露光量ＥＸＰを求めるために、１枚のウエハがロット内で先行して基準露光量Ｅ０で露光される（ステップＳ１００１）。ここで、基準露光量Ｅ０とは、ウエハの所定領域に形成される測長パターンがターゲット寸法になると予想される露光量である。基準露光量Ｅ０は、予め実験的に求められている。
【０００５】
次いで、当該ウエハを現像し、形成された測長パターンの寸法Ｘ１とターゲット寸法Ｙ０との寸法差Ａが算出される（ステップＳ１００２）。当該寸法差Ａに基づいて、以下の式１により露光量ＥＸＰが算出される（ステップＳ１００３）。
【０００６】
ＥＸＰ＝Ｅ０＋ｋ×Ａ  ・・・(1)
【０００７】
ここで、係数ｋは、寸法差Ａと露光補正量とを関連づける露光量係数である。露光量係数ｋは、露光量とパターン寸法との関係に基づいて決定される。露光量とパターン寸法との関係は、実験等により予め取得される。
【０００８】
続いて、同一ロット内の後続の他ウエハが、算出された露光量ＥＸＰで露光される（ステップＳ１００４）。このように、ロット内の１枚目のウエハの露光結果から、後続のウエハの露光値ＥＸＰを求めることにより、当該ロットを適切な露光量で露光することができる。
【０００９】
しかしながら、上述のような複数のユニットを並列に使用する露光装置では、以上のようにして求めた露光量ＥＸＰを使用しても、各ウエハの測長パターンの寸法にばらつきが発生する。図１１は、このような露光装置で連続的に処理された同一ロットに属するウエハの測長パターン寸法（以下、パターン寸法という。）を示す図である。図１１において、横軸がウエハの処理順に対応し、縦軸がパターン寸法に対応する。
【００１０】
図１１に示すように、各ウエハのパターン寸法は、ウエハの処理順に対して規則的に変動している。このような処理順に依存するパターン寸法の変動は、使用するユニットの個体差に起因している。すなわち、同一仕様のユニットであっても、各ユニットの加熱特性や現像特性に、経時的な変化や外乱による変化によりばらつきが生じ、各ユニットに個体差が発生するのである。近年の半導体装置の微細化に伴い、特に、化学増幅型レジストを使用するリソグラフィ工程では、露光前の加熱処理や、露光後の加熱処理に使用する加熱ユニットの個体差に起因する寸法ばらつきが、半導体装置の製造歩留りを低下させる一因になっている。このユニットの固体差に起因する寸法ばらつきが抑制するため、例えば、加熱ユニットでは、外部温度計等を使用して、各加熱ユニットの加熱特性が同一になる状態に校正されている。
【００１１】
図１０に示す手順では、このようなユニットの校正の要否を判定するために、ロット内の全ウエハの露光および現像が完了すると、各ウエハのパターン寸法Ｘｎ（ｎ＝１、２、・・・）の最大値とパターン寸法Ｘｎの最小値との差分（レンジＲ）が算出され（ステップＳ１００５）、レンジＲが、予め設定されている規格を満たしているか否かが判定される（ステップＳ１００６）。そして、レンジＲが規格を満たしていない場合、露光装置の各ユニットの校正が行われる（ステップＳ１００６Ｎｏ→Ｓ１００７）。
【００１２】
しかしながら、複数のユニットの処理特性を一様に校正するには、多大な時間を要する。このため、後掲の特許文献１では、露光量モニタマークを使用して各加熱ユニットおよび現像ユニットを一括に補正する手法が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２６３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においても、露光量モニタマークが配置されたマスクを用いて露光を行い、形成されたパターンの残膜寸法やパターン寸法の測定結果に基づいて、各加熱ユニットおよび各現像ユニットを一括に校正している。したがって、並列にユニットを使用する処理が複数存在する（露光前加熱、露光後加熱、現像等）場合、各処理で使用するユニットの組み合わせ経路の数だけ、ウエハ上にパターンを形成する必要がある。このため、多数のパターン寸法の測定と測定結果の解析を行わなければならない。また、その解析結果から各ユニットを校正し、校正後にパターン寸法を確認しなければならい。したがって、露光装置の稼動ロスが大きくなってしまう。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題に鑑みて提案されたものであって、複数の搬送経路から選択された１つ経路を搬送することにより前記基板を処理する露光装置において、スループットを低下させることなく、ロット内の寸法ばらつきを低減することができる露光方法および露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、本発明は、以下の技術的手段を採用している。まず、本発明に係る露光方法は、感光性樹脂膜が形成された基板を露光するとともに、露光前加熱処理および露光後加熱処理を実施するための、複数の搬送経路から選択された１つ経路を搬送することにより前記基板を処理して、前記感光性樹脂膜にパターンを転写する露光方法を前提としている。そして、本発明に係る露光方法は、まず、上記複数の搬送経路の中から、露光前加熱処理および露光後加熱処理を実施するための経路が決定される。次いで、感光性樹脂が塗布された基板を、決定された経路を搬送することにより露光前加熱処理が実施される。また、決定された経路ごとに、各経路を搬送される基板に対する露光補正量を算出する。算出された露光補正量に基づいて、基板の露光量が算出される。その算出された露光量により、露光前加熱処理が実施された基板上の感光性樹脂を露光し、パターンが転写される。露光が実施された基板は、上記決定された経路を搬送することで露光後加熱処理が実施される。
【００１６】
本構成によれば、基板の搬送経路ごとに適切な露光量が算出される。このため、搬送経路の差異に起因して発生するパターン寸法のばらつきを低減することができる。
【００１７】
上記構成において、各搬送経路は、例えば、露光後加熱処理をそれぞれ実施する複数の加熱ユニットのいずれか１つを経由することができる。また、各搬送経路は、露光前加熱処理をそれぞれ実施する複数の加熱ユニットのいずれか１つを経由してもよい。さらに、露光後加熱処理が実施された基板上の感光性樹脂を、複数の現像ユニットのいずれか１つを経由することで現像する場合、上記露光補正量は、基板が経由する現像ユニットを含めた搬送経路に基づいて算出することもできる。
【００１８】
また、上記露光補正量は、同一経路を搬送することにより、先行してパターンが転写された感光性樹脂を現像することにより形成された感光性樹脂パターンの寸法に基づいて算出することができる。
【００１９】
さらに、上記搬送経路が、複数の基板から構成されるロットごとに、各基板の処理順に応じて決定されるとともに、上記露光補正量が、基板の処理順に基づいて算出される構成を採用することもできる。
【００２０】
一方、他の観点では、本発明は、基板上の感光性樹脂膜にパターンを転写する露光装置を提供することもできる。すなわち、本発明に係る露光装置は、塗布部、露光前加熱部、
露光部、露光後加熱部、経路決定部、露光補正量算出部、および露光量算出部を備える。塗布部は、基板上に感光性樹脂を塗布する。露光前加熱部は、感光性樹脂が塗布された基板の露光前加熱処理をそれぞれ実施する複数の加熱ユニットを有する。露光部は、露光前加熱処理が実施された基板上の感光性樹脂パターンを転写する。露光後加熱部は、露光された基板の露光後加熱処理をそれぞれ実施する複数の加熱ユニットを有する。経路決定部は、基板が経由する露光前加熱部の加熱ユニットと、基板が経由する露光後加熱部の加熱ユニットとの組み合わせにより構成される搬送経路を決定する。露光補正量算出部は、決定された搬送経路ごとに露光補正量を算出する。露光量算出部は、算出された露光補正量により補正された露光量を算出し、当該露光量を露光実施前に露光部に通知する。
【００２１】
この露光装置では、基板の搬送経路ごとに適切な露光量が算出される。このため、搬送経路の差異に起因して発生するパターン寸法のばらつきを低減することができる。
【００２２】
上記露光装置は、露光後加熱処理が実施された基板上の感光性樹脂を現像する現像部をさらに備えてもよい。現像部が、上記現像をそれぞれ実施する複数の現像ユニットを有する場合、上記経路決定部が、基板が経由する現像ユニットを含めた搬送経路を決定するとともに、露光補正量算出部が、当該基板が経由する現像ユニットを含めた搬送経路に基づいて露光補正量を算出する構成を採用することができる。
【００２３】
また、上記露光装置は、形成された感光性樹脂パターンの寸法を測定する寸法測定部をさらに備え、露光補正量算出が、同一経路を搬送することにより、先行してパターンが転写された感光性樹脂を現像することにより形成された感光性樹脂パターンの寸法に基づいて露光補正量を算出する構成を採用することもできる。
【００２４】
さらに、上記経路決定部が、上記搬送経路を、複数の基板から構成されるロットごとに、各基板の処理順に応じて決定するとともに、露光補正量算出部が、基板の処理順に基づいて各基板の露光補正量を算出する構成を採用することもできる。
【００２５】
加えて、上記加熱ユニットが、基板を加熱する加熱手段と、加熱中の基板を収容する容器と、加熱処理中に容器内の気体をパージする手段とを備える場合、露光補正量算出部が、上記搬送経路において露光後加熱処理を実施する加熱ユニットの、基板加熱温度と前記パージにより容器外へ排出される気体の流量とに基づいて、加熱ユニット別露光補正量をさらに算出してもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、複数の搬送経路のいずれかを搬送されることにより処理されるウエハに対して、搬送経路ごとに適切な露光量を算出する。このため、搬送経路の差異に起因するパターン寸法ばらつきの発生を抑制することができる。したがって、安定したパターン形成を行うことができる。また、この結果、半導体装置の製造歩留りや品質を向上させることができる。
【００２７】
また、各加熱ユニットに経時的な変化が発生している場合でも、加熱ユニットごとに露光量を補正することができるため、精度よく補正を行うことができる。さらに、ユニットの処理特性を校正するのではなく、製造ロットの寸法データに基づいて処理特性の変化に応じた露光量補正を実施する構成であるため、各ユニットの校正のために露光装置を停止する回数を低減することができる。したがって、従来に比べて、露光装置のスループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、半導体基板上に感光性樹脂膜として化学増幅型のポジ型フォトレジスト膜を形成し、当該フォトレジスト膜を露光することにより、フォトレジスト膜からなるパターンを形成する露光装置として本発明を具体化している。
【００２９】
図１は、露光装置の全体構成を示す概略構成図である。図１に示すように、露光装置１００は、コータデベロッパー部１、露光部２、露光量決定部３、および寸法測定部４がインライン接続された構成を有している。
【００３０】
露光装置１００の搬入ポート５には、処理対象のウエハを複数枚収容したキャリアがセットされる。キャリアがセットされると、キャリアに収容されているウエハが順にコータデベロッパー部１に搬入され、ウエハ上にフォトレジスト膜が形成される。フォトレジスト膜が形成されたウエハは露光部２に搬入されて露光される。これにより、ウエハ上のフォトレジスト膜に所望のパターンが転写される。露光が完了したウエハは、再び、コータデベロッパー部１に搬入されて現像される。これにより、ウエハ上にフォトレジスト膜のパターンが形成される。現像が完了したウエハは寸法測定部４に搬入され、ウエハ上に形成されている所定の測長パターンの寸法が測定される。寸法測定が完了したウエハは、出力ポート６にセットされているキャリアに収容される。なお、寸法測定部４は、測定結果を露光量決定部３の寸法データ記憶部３３（後述する）に格納する。
【００３１】
コータデベロッパー部１は、コータ部１１、露光前熱処理部１２、露光後熱処理部１３、現像処理部１４、および搬入ポート１６、１７を備える。搬入ポート５からコータデベロッパー部１に搬入されたウエハは、まず、搬入ポート１６に配置され、その後、コータ部１１に搬入される。コータ部１１は、ウエハに剥がれ防止剤塗布等の前処理を行った後、フォトレジスト溶液を塗布する。フォトレジスト溶液が塗布されたウエハは、露光前熱処理部１２に搬入される。
【００３２】
露光前熱処理部１２は、塗布後加熱部１２１、塗布後冷却部１２２、ＴＡＲＣ（Top Anti-Reflective Coating）塗布部１２３、露光前加熱部１２４、および露光前冷却部１２５を有している。フォトレジスト溶液が塗布されたウエハは、まず、塗布後加熱部１２１において加熱される。これにより、フォトレジスト溶液の溶媒が揮発して固化され、フォトレジスト膜となる。塗布後加熱部１２１での加熱処理が完了したウエハは、塗布後冷却部１２２において冷却された後、ＴＡＲＣ塗布部１２３に搬入される。ＴＡＲＣ塗布部１２３は、フォトレジスト膜上にＴＡＲＣ溶液を塗布する。ＴＡＲＣ溶液が塗布されたウエハは、露光前加熱部１２４に搬入され、加熱される。当該加熱により、ＴＡＲＣ溶液の溶媒が揮発して固化され、ＴＡＲＣ膜となる。露光前加熱部１２４での加熱処理が完了したウエハは、露光前冷却部１２５において冷却された後、露光部２に搬入され露光される。なお、露光部２は、露光量決定部３から各ウエハに対する露光量を受信し、当該露光量により各ウエハを露光する。
【００３３】
露光部２からコータデベロッパー部１に搬入されたウエハは、まず、搬入ポート１７に配置され、その後、露光後熱処理部１３に搬入される。露光後熱処理部１３は、露光後加熱部１３１と露光後冷却部１３２とを有している。露光が完了したウエハは、まず、露光後加熱部１３１において加熱される。例えば、化学増幅型のポジ型フォトレジスト膜を露光すると、露光領域に酸が発生する。酸が存在する領域のフォトレジスト膜は、酸を触媒とする化学反応により現像液に可溶な物質に変化する。当該化学反応は、露光後加熱部１３１での加熱処理により促進される。
【００３４】
露光後加熱部１３１での加熱処理が完了したウエハは、露光後冷却部１３２において冷却された後、現像処理部１４に搬入される。現像処理部１４は、現像部１４１、現像後加熱部１４２、および現像後冷却部１４３を有している。露光後加熱処理が完了したウエハは、現像部１４１においてフォトレジスト膜の現像が行われる。これにより、露光によりフォトレジスト膜に転写されたパターンが形成される。現像されたウエハは、現像後加熱部１４２に搬入され加熱される。当該加熱により、基板上に残存するリンス液（現像液除去液）が乾燥除去される。現像後加熱部１４２での加熱処理が完了したウエハは、現像後冷却部１４３において冷却された後、寸法測定部４に搬入される。
【００３５】
なお、露光装置１００の各部の間におけるウエハの搬送は、図示しない公知のウエハ搬送機構により行われる。
【００３６】
また、露光装置１００では、塗布後加熱部１２１、露光前加熱部１２４、および露光後加熱部１３１が、複数の加熱ユニットを備えている。図１の例では、塗布後加熱部１２１は３台の加熱ユニットＡ１、Ａ２、Ａ３により構成されている。露光前加熱部１２４は２台の加熱ユニットＢ１、Ｂ２により構成されている。露光後加熱ユニット１３１は３台の加熱ユニットＣ１、Ｃ２、Ｃ３により構成されている。同様に、露光装置１００では、現像部１４１が２台の現像ユニットＤ１、Ｄ２により構成されている。塗布後加熱部１２１、露光前加熱部１２４、露光後加熱部１３１を構成する各ユニットは、ウエハの加熱処理を並列で実施する。また、現像部１４１を構成する各ユニットは、ウエハの現像処理を並列で実施する。
【００３７】
図２は、露光量決定部３の構成を示す概略機能ブロック図である。露光量決定部３は、経路決定部３１、露光補正量算出部３２、寸法データ記憶部３３、および露光量算出部３４により構成されている。寸法データ記憶部３３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置等により構成され、寸法測定部４が計測した測長パターンの寸法データを格納する。また、経路決定部３１、露光補正量算出部３２、および露光量算出部３４は、例えば、専用の演算回路や、プロセッサとＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリとを備えたハードウェア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェア等として実現することができる。経路決定部３１、露光量補正値算出部３２、補正量算出部３４の機能については以下で詳述する。
【００３８】
図３は、上述の露光装置１００が、各ウエハの露光量を決定する手順を示すフローチャートである。図３に示すように、露光装置１００は、まず、搬入ポート５にセットされる各ウエハの搬送経路を決定する（図３  ステップＳ３０１）。当該搬送経路の決定は、露光量決定部３の経路決定部３１が行う。
【００３９】
上述のように、露光装置１００は、加熱ユニットＡ１〜Ａ３（塗布後加熱部１２１）、加熱ユニットＢ１、Ｂ２（露光前加熱部１２４）、加熱ユニットＣ１〜Ｃ３（露光後加熱部１３１）、および現像ユニットＤ１、Ｄ２（現像部１４１）を備えている。したがって、搬入ポート５にセットされる各ウエハは、加熱ユニットＡ１〜Ａ３のいずれか１つ、加熱ユニットＢ１、Ｂ２のいずれか１つ、露光ユニットＥ１（露光部２）、加熱ユニットＣ１〜Ｃ３のいずれか１つ、および現像ユニットＤ１、Ｄ２のいずれか１つを経由して、パターンが形成されることになる。同一の処理を行うユニット群（塗布後加熱部１２１、露光前加熱部１２４、露光後加熱部１３１、現像部１４１をそれぞれ構成する各ユニット）は、ウエハを並列で処理するため、搬入ポート５にセットされるキャリアに収容されたウエハは、３×２×３×２＝３６通りの搬送経路から選択される１つの搬送経路で処理されることになる。
【００４０】
図４は、露光装置１００におけるウエハの搬送経路の一例を示す模式図である。図４において実線矢印がウエハの搬送経路を示している。図４の例では、ウエハは、加熱ユニットＡ２、加熱ユニットＢ１、露光ユニットＥ１、加熱ユニットＣ２、現像ユニットＤ１を経由する搬送経路で処理される。
【００４１】
本実施形態では、経路決定部３１は、以下のようにして、各ウエハの搬送経路を決定する。まず、経路決定部３１は、コータデベロッパー部１へのウエハの搬入順にしたがって、塗布後加熱部１２１を構成する加熱ユニットＡ１〜Ａ３を各ウエハに順に割り当てる。すなわち、経路決定部３１は、１枚目のウエハには加熱ユニットＡ１を割り当てる。２枚目のウエハには加熱ユニットＡ２を割り当てる。３枚目のウエハには加熱ユニットＡ３を割り当てる。そして、経路決定部３１は、４枚目のウエハには加熱ユニットＡ１を割り当てる。経路決定部３１は、露光前加熱部１２４を構成する加熱ユニットＢ１、Ｂ２、露光後加熱部１３１を構成する加熱ユニットＣ１〜Ｃ３、現像部１４１を構成する現像ユニットＤ１、Ｄ２についても、同様に、コータデベロッパー部１へのウエハの搬入順にしたがって各ウエハに各ユニットを順に割り当てる。
【００４２】
図５は、以上のようにして各ウエハに割り当てられたユニットを示す図である。図５では、ウエハの投入順をウエハＮｏ．として示している。図５に示すように、１枚目のウエハには、搬送経路として、ユニットＡ１、Ｂ１、Ｅ１、Ｃ１、Ｄ１が割り当てられる。２枚目のウエハには、搬送経路として、ユニットＡ２、Ｂ２、Ｅ１、Ｃ２、Ｄ２が割り当てられる。３枚目のウエハには、搬送経路として、ユニットＡ３、Ｂ１、Ｅ１、Ｃ３、Ｄ１が割り当てられる。４枚目のウエハには、搬送経路として、ユニットＡ１、Ｂ２、Ｅ１、Ｃ１、Ｄ２が割り当てられる。５枚目のウエハには、搬送経路として、ユニットＡ２、Ｂ１、Ｅ１、Ｃ２、Ｄ１が割り当てられる。６枚目のウエハには、搬送経路として、ユニットＡ３、Ｂ２、Ｅ１、Ｃ３、Ｄ２が割り当てられる。そして、７枚目のウエハには、１枚目のウエハと同一の搬送経路、ユニットＡ１、Ｂ１、Ｅ１、Ｃ１、Ｄ１が割り当てられる。したがって、１０枚目のウエハは、４枚目のウエハと同一の搬送経路となり、１１枚目のウエハは、５枚目のウエハと同一の搬送経路となる。すなわち、本実施形態では、各ウエハは、６種類の搬送経路のいずれかを搬送されることになる。なお、図５では、搬送経路の種別を経路パターン１〜６として、数字で示している。
【００４３】
なお、上記搬送経路の決定は、ロット単位で適用される。したがって、ロット内でのウエハの処理順と、搬送経路が対応づけられる。このため、ロット内でのウエハの処理順により、そのウエハの処理に使用されるユニットを知ることもできる。
【００４４】
また、以上のような搬送経路の決定は、露光装置１００に投入されるロットが確定した時点で、経路決定部３１が製造工程に投入されている全ロットのロット情報を管理する製造管理装置１０１（図１、図２参照）から、ロットに属するウエハの数、処理順を取得することにより実施される。ここで、ロット情報とは、ロットに属するウエハの数、各ウエハの処理順、各工程でのウエハ処理条件等を含む情報である。また、露光装置１００のコントローラ（図示せず）は、露光装置１００に投入されるロットが確定した時点で、製造管理装置１０１からそのロットの露光処理条件（レジスト種、加熱条件、露光条件、現像条件等）を取得し、そのロットを処理するときに、露光装置１００の各部の処理条件を取得した露光処理条件に設定する。
【００４５】
以上のようにして、同一ロットに属する各ウエハの搬送経路を決定すると、経路決定部３１は、ウエハの処理順と搬送経路（経路パターン）とを関連づけたデータを、露光補正量算出部３２に通知する。露光補正量算出部３２は、経路決定部３１から受信したデータと、寸法データ記憶部３３に格納されているデータとに基づいて、処理対象ロットの各ウエハに対する露光補正量を算出する。ここで、露光補正量とは、上述の基準露光量Ｅ０に対する露光量の補正量である。また、ここでは、寸法データ記憶部３３には、露光装置１００において既に処理されたウエハに対して寸法測定部４が取得した寸法測定結果が、そのウエハの搬送経路を特定するデータと関連づけて格納されているものとする。
【００４６】
露光補正量算出部３２は、まず、ウエハの搬送経路ごとに露光補正量値を算出する（図３  ステップＳ３０２）。
【００４７】
図６は、図１の露光装置１００において、異なる搬送経路で処理されたウエハのパターン寸法と露光量との関係を示す図である。図６において、横軸は露光量に対応し、縦軸はパターン寸法に対応する。また、図６では、パターン寸法のターゲット寸法が１８０ｎｍである。
【００４８】
図６から、パターン寸法と露光量とは、特定の範囲内において比例関係にあることが理解できる。また、搬送経路が異なると、その比例係数が微妙に異なることも理解できる。すなわち、全ての搬送経路に対して同一の露光量でウエハを露光すると、図１１に示したように、搬送経路に依存した寸法ばらつきが発生する。このため、搬送経路ごとに露光補正量を算出することで、搬送経路に依存する寸法ばらつきを低減することができる。
【００４９】
露光補正量算出部３２は、寸法データ記憶部３３から、露光装置１００の各部において、これから処理すべきロットと同一の処理条件で処理が行われた直前のロット（以下、直前の同種ロットという。）に属するウエハのパターン寸法測定結果を、搬送経路を特定するデータとともに抽出する。そして、以下に示す式２により、搬送経路Ｎ（Ｎ＝１〜ｎ、ｎは経路パターンの総数）ごとの露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）を算出する。
【００５０】
ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）＝（ＣＤ（Ｎ）−Ｂ）×ｋ（Ｎ）  ・・・(2)
【００５１】
式２において、寸法ＣＤ（Ｎ）は搬送経路Ｎを搬送された直前の同種ロットのウエハにおいて測定されたパターン寸法であり、寸法Ｂはパターン寸法のターゲット寸法である。また、係数ｋ（Ｎ）は、背景技術で述べた、寸法差と露光補正量とを関連づける露光量係数である。本実施形態では、従来とは異なり、係数ｋ（Ｎ）は、処理経路Ｎごとに求められている（以下、経路別露光量係数ｋ（Ｎ）という。）。経路別露光量係数ｋ（Ｎ）は、各搬送経路における露光量とパターン寸法との関係に基づいて予め求められる。なお、本実施形態では、各搬送経路に対応する経路別露光量係数ｋ（Ｎ）は、０．０６〜０．０７ｍＪ／ｎｍ程度の値になっている。
【００５２】
このように、経路別露光量係数ｋ（Ｎ）を使用することにより、直前の同種ロットにおいて得られたパターン寸法から、これから処理すべきロットの搬送経路ごとの露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）（以下、経路別露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）という。）を求めることができる。
【００５３】
以上のように、搬送経路ごとに、経路別露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）を求めることにより、搬送経路ごとに寸法補正を実施できる。すなわち、基準露光量Ｅ０に、経路別露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）を加えた露光量で、その搬送経路Ｎを搬送されるウエハを露光することで、搬送経路に起因するパターン寸法ばらつきを低減することができる。なお、先行して処理された同種のロットが存在しない場合は、露光補正量算出部３２は、全経路別露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）をゼロとする。
【００５４】
ところで、以上のようにして求めた経路別露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）を適用した場合であっても、直前の同種ロットが処理されてから、ある程度の時間が経過していた場合、各ユニットの経時変化がさらに進行している可能性がある。各ユニットの経時変化が進行していた場合、経路別露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）だけでは、当該経時変化によるパターン寸法ばらつきを十分に抑制できない可能性がある。特に、化学増幅型のフォトレジスト膜を使用する場合、露光後加熱部１３１の各加熱ユニットＣ１〜Ｃ３の経時変化が進行すると、パターン寸法が大きく変動してしまう。このため、各搬送経路において使用される加熱ユニットＣ１〜Ｃ３の経時変化に起因する露光補正量を算出することが、より好ましい。そこで、本実施形態では、露光補正量算出部３２は、さらに、直前の同種ロットが処理された以降に生じた、各搬送経路において使用される加熱ユニットＣ１〜Ｃ３の経時変化に起因する露光補正量を算出している（図３  ステップＳ３０３）。
【００５５】
図７は、加熱ユニットＣ１を示す概略構成図である。なお、本実施形態では、加熱ユニットＣ１〜Ｃ３は全て同一の構造を有している。図７に示すように加熱ユニットＣ１は、ウエハ７０４を加熱する加熱プレート７０２を備える。加熱プレート７０２上には、ウエハ７０４を支持するガイドリング７０５が設けられている。ガイドリング７０５は、その断面が上部よりも下部の方が広い台形状になっており、ウエハ７０４と加熱プレート７０２との間に隙間を設けた状態でウエハ７０４を支持する構成になっている。また、加熱プレート７０２のウエハ７０４と対向する面には、温度センサ７０３が設けられている。
【００５６】
ガイドリング７０５上にウエハ７０４が載置されると、加熱プレートカバー７０６により、加熱プレート７０２およびウエハ７０４が覆われる。加熱プレートカバー７０６のウエハ７０４と対向する面には、多数の開口が設けられている。加熱プレートカバー７０６に覆われた加熱プレート７０２の上部は、容器７０１内に収容されており、容器７０１内には、下方から上方に向かってポンプ７０７によりパージガスが供給されている。ポンプ７０７と容器７０１との間には、パージガスの流量を計測する流量計７０８と、パージガスをろ過するフィルタ７０９とが介在されている。また、容器７０１の上面には、容器７０１内の気体を外部に排出する排気口が設けられており、排気口の下流側に、排気される気体の流量を設定するダンパー７１０と、排気される気体の流量を測定する排気流量計７１１とが順に配置されている。
【００５７】
本構成の加熱ユニットＣ１によれば、ウエハ７０４の加熱処理中にウエハ７０４の周囲の気体がパージガスにより吸引排気することができる。これにより、ウエハ７０４の処理温度が安定して制御できるようになる。
【００５８】
なお、温度センサ７０３により取得される加熱プレート７０２の温度と排気流量計７１１により取得される排気流量は、数秒間隔でリアルタイムにデータロガ装置７１２に保存される。なお、本実施形態では、各加熱ユニットＣ１〜Ｃ３のデータロガ装置７１２は、加熱プレートの温度および排気流量を、そのウエハの搬送経路を特定するデータと関連づけて格納している。
【００５９】
上記構成を有する加熱ユニットＣ１〜Ｃ３を用いて、露光された化学増幅型フォトレジスト膜の露光後熱処理を実施した場合、現像後に形成されるパターンの寸法が、加熱プレート温度と、排気流量とに依存して変動する。図８に実線で示すデータは、加熱プレート温度とパターン寸法の関係を示す図である。また、図９に実線で示すデータは、排気流量とパターン寸法の関係を示す図である。図８では、横軸が加熱プレート温度に対応し、左縦軸がパターン寸法に対応している。また、図９では、横軸が排気流量に対応し左縦軸がパターン寸法に対応する。
【００６０】
図８から、加熱ユニットＣ１〜Ｃ３の加熱プレート温度とパターン寸法は、加熱プレート温度が１１０℃の近傍では、比例関係にあることが理解できる。また、図６に示したように、パターン寸法と露光量は比例関係にある。このため、加熱ユニットＣ１〜Ｃ３において、加熱プレートの加熱特性が経時変化等によって変動した場合、当該加熱プレートの加熱特性変動によって発生する寸法の変動を、加熱プレートの温度を調整することに代えて、露光量を補正することで修正することができる。
【００６１】
例えば、図８において、測長パターンのターゲット寸法が１８０ｎｍであり、加熱プレート温度の設定温度が１１０℃であるとする。このとき、現実の加熱プレート温度が１１０℃と異なった場合の露光補正量は、図８に破線で示すデータになる。なお、図８において露光補正量は右縦軸に対応する。図８に破線で示すデータでは、加熱プレート温度に対する露光補正量の傾きは、−０．５ｍＪ／℃（１１０℃近傍）である。
【００６２】
また、図９から、加熱ユニットＣ１〜Ｃ３の排気流量とパターン寸法は、排気流量が２Ｌ／ｍｉｎの近傍では、比例関係にあることが理解できる。また、図６に示したように、パターン寸法と露光量は比例関係にある。このため、加熱ユニットＣ１〜Ｃ３において、排気流量が経時変化等によって変動した場合、当該排気流量の変動によって発生する寸法の変動を、加熱ユニットの排気流量を調整することに代えて、露光量を補正することで修正することができる。
【００６３】
例えば、図９において、測長パターンのターゲット寸法が１８０ｎｍであり、排気流量の設定流量が２Ｌ／ｍｉｎであるとする。このとき、現実の排気流量が２Ｌ／ｍｉｎと異なった場合の露光補正量は、図９に破線で示すデータになる。なお、図９において露光補正量は右縦軸に対応する。図９に破線で示すデータでは、排気流量に対する露光補正量の傾きは、０．０７ｍＪ／（Ｌ／ｍｉｎ）（２Ｌ／ｍｉｎ近傍）である。
【００６４】
以上の結果に基づき、本実施形態の露光補正量算出部３２は、直前の同種ロットの処理以降に発生した経時変化に起因する露光補正量（以下、加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）という。）を以下のようにして求める。露光補正量算出部３２は、まず、各加熱ユニットＣ１〜Ｃ３の各データロガ装置７１２から、直前の同種ロットに属するウエハを処理したときの、加熱プレート温度および排気流量を、搬送経路Ｎを特定する情報とともに取得する。そして、以下に示す式３により、搬送経路Ｎごとの加熱ユニットＣ１〜Ｃ３に起因する露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）を算出する。
【００６５】
ΔＥＸＰPEB（Ｎ）＝Ｋ1×（Ｔ（Ｎ）−Ｔ０）＋Ｋ2×（Ｐ（Ｎ）−Ｐ０）  ・・・(3)
【００６６】
式３において、加熱プレート温度Ｔ（Ｎ）は搬送経路Ｎを搬送された直前の同種ロットのウエハが使用した加熱ユニットの加熱プレート温度であり、温度Ｔ０は加熱プレート温度のターゲット温度である。また、係数Ｋ1は、図８に例示した関係に基づいて決定される温度差と露光補正量とを関連づける露光量係数（ここでは、Ｋ1＝−０．５ｍＪ／℃）である。また、排気流量Ｐ（Ｎ）は搬送経路Ｎを搬送された直前の同種ロットのウエハが使用した加熱ユニットの排気流量であり、流量Ｐ０は排気流量のターゲット流量である。また、係数Ｋ2は、図９に例示した関係に基づいて決定される流量差と露光補正量とを関連づける露光量係数である（ここでは、Ｋ2＝０．０７ｍＪ／（Ｌ／ｍｉｎ））。
【００６７】
このように、露光量係数Ｋ1、Ｋ2を使用することにより、直前の同種ロットにおいて得られたパターン寸法から、これから処理すべきロットの加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）を求めることができる。
【００６８】
以上のように、搬送経路ごとに、加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）を求めることにより、直前の同種ロットが処理された以降に、各搬送経路において使用される加熱ユニットＣ１〜Ｃ３で生じた経時変化に起因する寸法ずれを補正することができる。すなわち、基準露光量Ｅ０に、式２により求めた経路別露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）、および加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）を加えた露光量で、その搬送経路Ｎを搬送されるウエハを露光することで、寸法ばらつきを低減することができる。なお、先行して処理された同種のロットが存在しない場合は、露光補正量算出部３２は、全加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）をゼロとする。なお、上述のように、加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）は、直前の同種ロットが処理されてから加熱ユニットの加熱特性が変化した場合の寸法ばらつきの低減に有効である。したがって、直前の同種ロットが処理されてから加熱ユニットの加熱特性が変化していない場合には、加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）を求める必要はない。このため、加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）は、必要に応じて求める構成としてもよい。この場合、加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）を算出するか否かの判断は、例えば、直前の同種ロットが処理されてからの経過時間等により行えばよい。なお、本実施形態は、加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）を求めない構成を採用することを妨げるものではない。
【００６９】
以上のようにして、経路別露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）、および加熱ユニット別露光補正量ΔＥＸＰPEB（Ｎ）を算出した露光補正量算出部３２は、露光補正量ΔＥＸＰROUTE（Ｎ）、ΔＥＸＰPEB（Ｎ）を露光量算出部３４に送信する。
【００７０】
露光補正量を受信した露光量算出部３４は、これから処理すべきロットの属する各ウエハの搬送経路Ｎごとの露光量ＥＸＰ（Ｎ）を、基準露光量Ｅ０を用いて、以下の式４により算出する（図３  ステップＳ３０４）。
【００７１】
ＥＸＰ（Ｎ)＝Ｅ０＋ΔＥＸＰROUTE（Ｎ)＋ΔＥＸＰPEB（Ｎ）  ・・・(4)
【００７２】
以上のようにして、搬送経路Ｎごとの露光量ＥＸＰ（Ｎ）を算出した露光量算出部３４は、経路決定部３１から取得した、ウエハの処理順と搬送経路Ｎとの対応関係（図５参照。）に基づいて、当該露光量ＥＸＰ（Ｎ）を、これから処理すべきロットの各ウエハの処理順と対応づけて露光部２に送信する。露光部２は、各ウエハを受信した露光量にしたがって露光する。これにより、各ウエハ上に、寸法ばらつきを抑制した状態でパターンを形成することができる。
【００７３】
なお、上述のように、上述の各露光量係数ｋ（Ｎ）、Ｋ1、Ｋ2は、寸法差と露光量とが比例関係にあることが前提である。したがって、各ユニットの経時変化等の蓄積により、寸法差と露光量とが比例関係と看做せなくなった場合は、各ユニットの校正を行う必要がある。しかしながら、本実施形態によれば、各ユニットの経時変化に起因する寸法ずれを露光量により補正するため、各ユニットの校正を行うメンテナンス間隔を、従来に比べて著しく大きくすることができる。また、各ユニットに対して校正を実施した場合には、校正により各露光量係数ｋ（Ｎ）が変化する可能性がある（ｋ（Ｎ）の変化により、Ｋ1、Ｋ2も変化する）。このため、従来と同様にユニット校正後に各露光量係数ｋ（Ｎ）は、再取得される。
【００７４】
以上説明したように、本発明によれば、複数のユニットで並列に処理されるウエハに対して、各ユニットの処理特性が変動した場合でも、露光量を補正することにより、パターン寸法ばらつきを抑制することができる。このため、安定したパターン形成を行うことができる。したがって、半導体装置の製造歩留りや品質を向上させることができる。
【００７５】
また、直前の同種ロットが処理された以降に、各加熱ユニットに経時的な変化が発生した場合であっても、加熱ユニットごとに、変化に応じて露光量を補正するため、精度よく補正を行うことができる。さらに、加熱ユニットの加熱特性を校正するのではなく、露光量を補正するため、パターン寸法ばらつきを抑制するために露光装置を停止する必要がない。したがって、従来に比べて、露光装置のスループットを向上させることができる。
【００７６】
なお、本発明は以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。例えば、上記実施形態では、搬送経路決定部が、搬送経路の数を少なくすることができる手順で、ウエハの搬送経路を決定する事例を説明した。しかしながら、本発明は、露光前にウエハの搬送経路が特定されていれば、搬送経路が他の任意の手順で決定された場合であっても、効果を奏することができる。
【００７７】
また、上記では、複数の加熱ユニットを有する塗布後加熱部、複数の加熱ユニットを有する露光前加熱部、複数の加熱ユニットを有する露光後加熱部、および複数の現像ユニットを有する現像部を備えた露光装置に本発明を適用した事例を説明した。しかしながら、本発明は、複数の搬送経路から選択された１つ経路を搬送することにより基板を加熱処理するいかなる露光装置にも適用することができる。すなわち、塗布後加熱部、露光前加熱部、露光後加熱部の少なくとも１つが複数の加熱ユニットを備えていればよい。さらに、塗布後加熱部、露光前加熱部、露光後加熱部、および現像部がそれぞれ複数のユニットを有する場合であっても、ユニット間の個体差が、フォトレジスト膜パターンの形状に作用しない場合は、複数のユニットを１つのユニットと看做して、本発明を適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、複数の搬送経路から選択された１つ経路を搬送することにより基板を加熱する露光装置において、ロット内の寸法ばらつきを低減することができるという効果を有し、露光方法および露光装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態における露光装置を示す概略構成図
【図２】本発明の一実施形態における露光量決定部を示す概略機能ブロック図
【図３】本発明の一実施形態における露光量決定手順を示すフローチャート
【図４】本発明の一実施形態におけるウエハ搬送経路の一例を示す模式図
【図５】本発明の一実施形態における各ウエハの搬送経路の一例を示す図
【図６】本発明の一実施形態におけるパターン寸法と露光量との関係を示す図
【図７】本発明の一実施形態における露光後加熱ユニットを示す概略構成図
【図８】本発明の一実施形態における露光後加熱ユニットの加熱プレート温度とパターン寸法および露光補正量の関係を示す図
【図９】本発明の一実施形態における露光後加熱ユニットの排気流量とパターン寸法および露光補正量の関係を示す図
【図１０】従来の露光方法を示すフローチャート
【図１１】従来の露光方法における同一ロット内パターン寸法のばらつきを示す図
【符号の説明】
【００８０】
１  コータデベロッパー部
２  露光部
３  露光量決定部
４  寸法測定部
１１  コータ部
１２  露光前熱処理部
１３  露光後熱処理部
１４  現像処理部
３１  経路決定部
３２  露光補正量算出部
３３  寸法データ記憶部
３４  露光量算出部
１２１  塗布後加熱部
１２４  露光前加熱部
１３１  露光後加熱部
１４１  現像部
Ａ１、Ａ２、Ａ３  塗布後加熱ユニット
Ｂ１、Ｂ２  露光前加熱ユニット
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  露光後加熱ユニット
Ｄ１、Ｄ２  現像ユニット
Ｅ１  露光ユニット
【図１】
2008235602.tif 000003
【図２】
2008235602.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008235602.tif 000011
【図１０】
2008235602.tif 000012
【図１１】
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