(57)【要約】【課題】パターン転写工程以降に実行されるパターン加工工程等における固有の影響が低減し、製品特性のばらつきが少なく、製品の歩留が向上する露光方法を提供する。【解決手段】光源５と縮小投影レンズ４の間にレチクル６を配し、縮小投影レンズ４を介しレチクル６の所定のパターンを、半導体ウェハ２上の異なる各カラムに露光を繰り返すことによってそれぞれ転写する方法で、予め所定条件で露光を行い、さらに露光後に所定の加工工程での加工を施した先行加工用半導体ウェハ２から、露光後の加工工程で該半導体ウェハ２に生じた特性変動結果を得、さらに得られた特性変動結果に基づいて、以後に加工する半導体ウェハ２における転写の際、該半導体ウェハ２の各カラムの露光時間を調整する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と光学系の間にレチクルを配し、前記光学系を介し前記レチクルの所定のパターンを、ウェハ上の異なる各区画領域に露光を繰り返すことによってそれぞれ転写する露光方法において、予め所定条件で露光を行い、さらに露光後に所定の加工工程での加工を施したウェハから、露光後の前記加工工程で該ウェハに生じた特性変動結果を得、さらに得られた前記特性変動結果に基づいて、以後に加工するウェハにおける転写の際、該ウェハの各区画領域の露光条件を調整することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
露光後の加工工程での特性変動結果に基づいて、前記ウェハの各区画領域毎に露光時間を調整することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
露光後の加工工程が、ゲート配線の加工工程であることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体装置を製造過程でのパターン転写工程における露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、半導体装置を製造する過程には、何回かのパターン転写工程があり、このパターン転写工程は、例えば縮小露光装置を用いて行われている。また、そのパターン転写は、所定のパターンを有するレチクルを、縮小露光装置の光源と縮小光学系の間に配し、相対するように設けられたフォトレジストが塗布された半導体ウェハ表面の異なる個所に、レチクルのパターンを縮小光学系により結像し、露光することによって行われる。
【０００３】
さらに露光は、例えば半導体ウェハ表面を格子状に区画し、その区画した各カラムに対しそれぞれ図５にパターン転写露光時間を示すように同一露光時間で行われ、またこうした露光が半導体ウェハ全面に対して行われる。その後、露光された半導体ウェハは、次のパターン加工工程に移され、エッチング、さらに不純物添加等の各工程を経て製品特性測定に掛けられる。そして、電気特性測定等のチェック工程を経て個々のチップに分離され、良品のみがパッケージングされて製品となる。
【０００４】
しかしながら上記のように、半導体ウェハ全面に対して同一露光時間での転写が行われたとしても、その後に実行されるパターン加工工程等における工程固有の影響によって、例えば図６にパターン加工後の半導体ウェハ上の各カラムにおけるパターン寸法を示すように、半導体ウェハ面の外周部のカラムでパターン寸法が太くなるといったことが生じる。このため、こうした工程固有の影響によって製品特性がばらつくなどの影響が生じてしまい、製品の歩留向上を困難にさせる要因となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは、パターン転写工程以降に実行されるパターン加工工程等における固有の影響を低減させ、製品特性のばらつきを少なくし、製品の歩留を向上させることができる露光方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の露光方法は、光源と光学系の間にレチクルを配し、前記光学系を介し前記レチクルの所定のパターンを、ウェハ上の異なる各区画領域に露光を繰り返すことによってそれぞれ転写する露光方法において、予め所定条件で露光を行い、さらに露光後に所定の加工工程での加工を施したウェハから、露光後の前記加工工程で該ウェハに生じた特性変動結果を得、さらに得られた前記特性変動結果に基づいて、以後に加工するウェハにおける転写の際、該ウェハの各区画領域の露光条件を調整することを特徴とする方法であり、
さらに、露光後の加工工程での特性変動結果に基づいて、前記ウェハの各区画領域毎に露光時間を調整すること特徴とする方法であり、
さらに、露光後の加工工程が、ゲート配線の加工工程であることを特徴とする方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を、図１乃至図４を参照して説明する。図１は露光装置の概略構成を示す図であり、図２は露光調整のフローチャートであり、図３は露光調整後のパターン転写露光時間を示す図であり、図４はパターン加工後のパターン寸法を示す図である。
【０００８】
図１乃至図４において、パターン転写工程は、図１に概略構成を示す縮小露光投影装置１を用いて行われる。そして縮小露光投影装置１は、半導体ウェハ２を載置するウェハステージ３と、ウェハステージ３の上方に配置された縮小光学系の縮小投影レンズ４と、この縮小投影レンズ４のウェハステージ３とは逆側となる光軸上に配置された光源５と、縮小投影レンズ４と光源５との間の所定位置にレチクル６を支持するレチクル支持部７を設けて概略構成される。また、８はウェハステージ３の駆動機構で、制御部９からの制御信号のもとに、ウェハステージ３をその平面内で直交するＸ−Ｙ方向に移動するよう駆動する。
【０００９】
また、レチクル支持部７に支持されたレチクル６には、図示しないクロム（Ｃｒ）等による所定のパターンが形成されており、ウェハステージ３の上に載置された半導体ウェハ２の上面には、フォトレジストを塗布してなる図示しないレジスト膜が設けられている。そして、レチクル６の所定のパターンが、図示しないオートフォーカス機構によってベストフォーカス位置にセットされた縮小投影レンズ４を介し、半導体ウェハ２のレジスト膜面に結像されるようになっていて、光源５から、例えばｇ線あるいはｉ線等を所定時間放射させることで、レチクル６の所定のパターンが縮小投影レンズ４によって半導体ウェハ２のレジスト膜に露光、転写される。
【００１０】
また制御部９は、駆動機構８を駆動制御してウェハステージ３をＸ−Ｙ方向に移動させ、縮小投影レンズ４の結像位置を適宜位置に移動させることができ、これによって、半導体ウェハ２のレジスト膜面を格子状に区画してなる各カラムに、レチクル６の所定のパターンを順次結像することができる。さらに制御部９は、光源５の点灯時間、すなわち放射光の放射時間を制御することができ、予め制御部９に、半導体ウェハ２のレジスト膜面のカラム毎に設定した放射光の放射時間をプログラムしておくことで、プログラム内容に応じて各カラムに適正な露光、転写が行えるようになっている。
【００１１】
そして、レチクル６の所定のパターンは、以下、図２のフローチャートを参照して説明するパターン転写工程において、半導体ウェハ２のレジスト膜面に露光、転写され、後にパターン加工がなされる。
【００１２】
先ず、前工程を経てレジスト膜面が設けられた少なくとも１枚の先行加工用半導体ウェハ２を、パターン転写工程の後に実行されるパターン加工工程等で生じる特有のウェハ面内影響を調査するために準備し、パターン転写工程に投入する。なお、以下のパターン転写工程は、例えば半導体装置形成の際、特に重点となるゲート配線を形成する際のパターン転写工程である。
【００１３】
そして、第１のステップＳ１において、先行加工用半導体ウェハ２の投入に際し、パターン加工工程特有のウェハ面内傾向情報が、縮小露光投影装置１の図示しない記憶部を有する制御部９にフィードバックされているか否かをチェックする。この時点ではウェハ面内傾向情報のフィードバックがなされていないため（Ｎｏ）、第２のステップＳ２に進む。
【００１４】
次に、第２のステップＳ２（第１のパターン転写工程）において、先行加工用半導体ウェハ２のレジスト膜面の各カラムに対し、光源５の点灯時間、すなわち露光時間（露光エネルギ）を調整せず、同一露光時間で全面に対し均等の露光を行い、現像し、レジスト膜をパターニングして所定のゲート配線パターンの転写を行う。
【００１５】
次に、第３のステップＳ３（パターン加工工程）において、パターン転写がなされた先行加工用半導体ウェハ２に対し、例えばドライエッチングによってゲート配線のパターン加工を実行する。
【００１６】
続いて、第４のステップＳ４において、パターン加工工程以降の各工程を実行する。
【００１７】
次に、第５のステップＳ５（ＱＣ工程）において、パターン加工工程以降の各工程を経て形成された先行加工用半導体ウェハ２の製品特性を測定する。
【００１８】
そして、第６のステップＳ６において、パターン転写工程以後に実施されたパターン加工工程等での固有のウェハ面内傾向が、例えばパターン寸法における傾向が製品特性の測定結果に現れていないかチェックする。ここでのチェックでウェハ面内傾向が現れていない場合（Ｎｏ）には、先行加工用半導体ウェハ２は製品として良品であるため、以降のダイソータ工程等に移送される。また、先行加工用半導体ウェハ２のパターン転写工程以降の工程条件に問題がないため、以後のロットについて、同条件で半導体ウェハ２の加工が実行される。
【００１９】
一方、第６のステップＳ６におけるチェックで、ウェハ面内傾向が現れている場合（Ｙｅｓ）、例えばゲート配線のパターン寸法がウェハ外周部にいくほど太くなるというウェハ面内傾向がある場合には、各カラムにおける寸法が所定の寸法よりもどれだけ大きいかカラム毎に測定して、結果を縮小露光投影装置１の制御部９に入力する。制御部９では、入力された結果に基づき、図示しない演算部でカラム毎の所定の寸法を得るための最適な露光時間を、予め試験して得ていた算式をもとに算出し、算出された露光時間への設定変更を行い、記憶部に記憶させる。
【００２０】
その後、正規のロットの製造に移り、先ず前工程を経てレジスト膜面が設けられた正規のロットの半導体ウェハ２を、パターン転写工程に投入する。
【００２１】
そして、第１のステップＳ１において、半導体ウェハ２の投入に際し、パターン加工工程特有のウェハ面内傾向情報が、縮小露光投影装置１の制御部９にフィードバックされているか否かをチェックする。この時点ではウェハ面内傾向情報のフィードバックがなされているため（Ｙｅｓ）、第７のステップＳ７に進む。
【００２２】
次に、第７のステップＳ７（第２のパターン転写工程）において、半導体ウェハ２のレジスト膜面の各カラムに対し、例えば図３に示すように、設定変更されて記憶部に記憶された各カラムの最適な露光時間、すなわち光源５の最適な点灯時間での露光を行う。その後、現像し、レジスト膜をパターニングして所定のゲート配線パターンの転写を行う。
【００２３】
続いて、第３のステップＳ３（パターン加工工程）において、パターン転写がなされた半導体ウェハ２に対し、例えばドライエッチングによってパターン加工を実行する。
【００２４】
次に、第４のステップＳ４において、パターン加工工程以降の各工程を実行する。
【００２５】
次に、第５のステップＳ５（ＱＣ工程）において、パターン加工工程以降の各工程を経て形成された半導体ウェハ２の製品特性を測定する。
【００２６】
そして、第６のステップＳ６において、パターン転写工程以後に実施されたパターン加工工程等での固有のウェハ面内傾向が、例えばパターン寸法における傾向が製品特性の測定結果に現れていないかチェックする。この時、カラム毎に最適の露光時間での露光、転写がなされているので、例えば図３に示すように、各カラムのパターン寸法は略等しくてウェハ面内傾向が現れていず（Ｎｏ）、半導体ウェハ２は製品として良品であると判定され、以降のダイソータ工程等に移送される。また、半導体ウェハ２のパターン転写工程等に問題がないことになるので、以後のロットについて、同条件で半導体ウェハ２の加工が実行される。
【００２７】
上記の通り構成し、半導体ウェハを先行加工してパターン転写工程以降のパターン加工工程等における工程固有の影響を見出し、これによって、各カラムの最適な露光時間を得、得られた最適露光時間で以後に加工される半導体ウェハの露光を行うことで、工程固有の影響によって生じていたウェハ面内でのパターン寸法のばらつきが少なくなり、製品特性のばらつき範囲が狭まり、製品の歩留が向上する。
【００２８】
なお、上記の実施形態においてはゲート配線のパターン転写工程について説明したが、他の部位のパターン転写工程であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、パターン転写工程以降に実行されるパターン加工工程等における固有の影響が低減し、製品特性のばらつきが少なくなり、製品の歩留が向上する等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における露光調整のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態における露光調整後のパターン転写露光時間を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるパターン加工後のパターン寸法を示す図である。
【図５】従来技術におけるパターン転写露光時間を示す図である。
【図６】従来技術におけるパターン加工後のパターン寸法を示す図である。
【符号の説明】
２…半導体ウェハ
４…縮小投影レンズ
５…光源
６…レチクル
９…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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