(57)【要約】【課題】半導体製品の製造方法に関し、製品が新規品種であるなど過去に処理結果データがない条件での露光処理に於いて、先行パイロット処理を行うことなく、ショット歪みの補正値を設定してロット本体の処理を実施可能にする。【解決手段】基板上に塗布したレジストに半導体製品形成の為の形状パターンを投影光学系に依って露光転写するリソグラフィ工程に於いて、該工程で処理対象となる半導体製品の露光条件並びにその半導体製品のショットサイズに関する情報を取得する工程と、該半導体製品の処理に先立ち既に得られているショット歪みに関するデータとショットサイズとが関連付けられた履歴情報を参照する工程とを備え、処理対象半導体製品のショットサイズに適したショット歪み補正値を設定して露光を行うことが基本になっている。【選択図】        図１
2004221152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に塗布したレジストに半導体製品形成の為の形状パターンを投影光学系に依って露光転写するリソグラフィ工程に於いて、
該工程で処理対象となる半導体製品の露光条件並びにその半導体製品のショットサイズに関する情報を取得する工程と、
該半導体製品の処理に先立ち既に得られているショット歪みに関するデータとショットサイズとが関連付けられた履歴情報を参照する工程と、
処理対象半導体製品のショットサイズに適したショット歪み補正値を設定して露光を行う工程と
が含まれてなることを特徴とする半導体製品の製造方法。
【請求項２】
ショット歪み補正値が設定されて一群の処理対象半導体製品に対する露光が終わった段階で新たに得られた処理結果データを用い補正値テーブルの更新を行う工程が前記段階ごとに逐次実施されること
を特徴とする請求項１記載の半導体製品の製造方法。
【請求項３】
基板上に塗布したレジストに半導体製品形成の為の形状パターンを投影光学系に依って露光転写するリソグラフィ工程に於いて、
該工程で処理対象となる半導体製品の露光条件並びにその半導体製品のショットサイズに関する情報を取得する工程と、
該半導体製品の処理に先立ち既に得られているショット歪みに関するデータとショットサイズとが関連付けられている履歴情報で処理対象半導体製品に適合する履歴情報が存在しない場合に於いて、
該処理対象半導体製品のショットサイズに最も近いショットサイズに係わる履歴情報を参照して該処理対象半導体製品のショットサイズに適したショット歪み補正値を設定して露光を行う工程と
が含まれてなることを特徴とする半導体製品の製造方法。
【請求項４】
基板上に塗布したレジストに半導体製品形成の為の形状パターンを投影光学系に依って露光転写するリソグラフィ工程に於いて、
該工程で処理対象となる半導体製品の露光条件並びにその半導体製品のショットサイズに関する情報を取得する工程と、
半導体製品の処理に先立ち既に得られているショット歪みに関するデータとショットサイズとが関連付けられている履歴情報で処理対象半導体製品に適合する履歴情報が存在しない場合に於いて、
露光装置と光学条件とをキーにして検索された様々なショットサイズのものが含まれた処理結果データから近似式を用いてショット歪み補正値をショットサイズの関数として表現し、その関数式から所望のショットサイズに於けるショット歪みの補正値を設定して露光を行う工程と
が含まれてなることを特徴とする半導体製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に形成したレジスト膜に投影光学系を用いてパターンを露光転写するリソグラフィ工程に改善を加えた半導体製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置や液晶装置などの製品を製造する工程では、製品基板上に既に形成されているパターンに対して重ね合わせるように所望のパターンを形成しなければならない場合が多い。
【０００３】
パターンの形成には、通常、レチクルやマスクなど、予め所望のパターンを形成した原版を用意しておき、そのパターンを投影光学系に依って基板上に転写する方法をとるが、その際、下地のパターンと転写パターンとの重ね合わせ精度は製品の性能や製造歩留りを左右する重要な要素となる。
【０００４】
前記パターンの重ね合わせは、下地パターンと転写パターンとの並行位置のみでなく、転写するショットの歪みについても可能な限り合わせ込み行うことで精度の向上を図ることができる。
【０００５】
パターンに生成される歪みとしては、レチクルがもつパターンの歪みの他、露光装置個々がもつ投影光学系（レンズ）の特性としてショットの歪みが発生し、その歪みは露光装置毎に異なり、しかも、単体の露光装置に於いても、露光時の光学条件に依って異なるのが普通である。
【０００６】
複数の品種の製品を処理する工場での露光処理に於いては、それら複数の品種それぞれが持つショット・サイズも異なるのが一般的である。
【０００７】
製品処理に於いては、パターンの重ね合わせの精度を計測する為のパターンがショットの四隅近傍などに配置されていて、露光及び現像後にそのパターンを計測することで、各ショットの下地パターンに対する重ね合わせ精度を知ることができ、同時にショットの歪みのずれについても知ることができるようになっている。
【０００８】
本発明者等の実験に依る経験では、同一露光装置、同一光学特性の場合であっても、ショットサイズが異なることに依って、重ね合わせ精度検査パターンで計測されるショット歪みずれの傾向は異なることが知得されている。
【０００９】
図４はリソグラフィ工程に於ける従来の製品処理の流れを例示するフローチャートであり、Ｓ及びそれに連なる２桁の数字記号はステップを示している。
【００１０】
実際の製品の処理に於いては、これまでに得られている同じ品種の同じ層のパターンを同じ露光装置で露光した時の過去の処理結果としての重ね合わせ測定結果からショットの歪みを傾向を算出し、その傾向から適切であると予測される歪み補正値を露光装置にセットして次の製品の露光を行う。
【００１１】
過去の処理結果のデータが存在しない場合には、例えば同じ品種、同じ層のパターンの露光は過去にも行ったのであるが、これから露光に用いようとしている露光装置には、その履歴がない場合、或いは、全く新規に新しい品種の製品が仕掛かった場合などに於いては、過去に参照するデータが無い為、適切なショット歪み補正のパラメータを設定することができないので、ロットから一部の基板を抜き取り、その一部の基板について先行して試験的に処理した結果を確認する必要が生じ、これを先行パイロットと呼んでいる。尚、補正値が適切でないまま、製品ロットの処理を行う場合もある。
【００１２】
前記したように、従来の方法に於いては、過去に露光した情報がない条件の場合、即ち、品種、工程、露光装置のそれぞれが一致する処理結果データが存在しない場合、その製品を露光処理する為には、先行パイロットを処理した結果からショット歪みの補正値を決定しなければならず、それには、製品ロットから一部の基板材料の抜き出し、露光処理、現像、重ね合わせ精度の測定を実施する必要があり、製品ロットそのものの処理に先立って同じ処理を先行して実施する作業及びその為の時間を必要とするので、製品処理の効率を低下させることになる。
【００１３】
この場合の工数を単純に削減しようとして、先行パイロットの処理を行わないようにした場合、製品へのパターン転写の重ね合わせ精度が悪くなり、製品の品質や歩留りを悪くすることに結び付くことになる。
【００１４】
また、前記したように、過去に同一条件の露光結果データが存在しない場合、異なる品種や異なる層の露光結果データに依る過去のショット歪みの傾向から、当該製品のショット歪み補正値を設定したとしても、実際には一致しないことの方が多く、場合に依っては、製品製造上の規格を逸脱する重ね合わせずれを生ずることもある。
【００１５】
更にまた、同一品種、同一層の露光であっても、露光装置が異なる条件での過去の処理結果データが存在しない場合、そのショット歪み傾向から当該製品のショット歪み補正値を設定しても、露光装置毎の歪み特性の相違などに依って、やはりパターンの重ね合わせで歪みずれを生ずることがある。
【００１６】
ところで、従来、ショット歪み情報を求める場合の計算過程に於いて、ショットサイズをパラメータの１つとして加えることが行われている（例えば、特許文献１を参照。）。
【００１７】
然しながら、特許文献１に見られる発明では、その場合のショットサイズは、あくまでショット歪みを算出する為のパラメータとして用いていて、参照しようとする過去の処理結果データを抽出するに際し、ショットサイズを検索キーに用いるようなことは行っていない。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００１−８５３２１号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、製品が新規品種であるなど過去に処理結果データがない条件での露光処理に於いて、先行パイロット処理を行うことなく、ショット歪みの補正値を設定してロット本体の処理を実施できるようにしようとする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に依る半導体製品の製造方法に於いては、基板上に塗布したレジストに半導体製品形成の為の形状パターンを投影光学系に依って露光転写するリソグラフィ工程に於いて、該工程で処理対象となる半導体製品の露光条件並びにその半導体製品のショットサイズに関する情報を取得する工程と、該半導体製品の処理に先立ち既に得られているショット歪みに関するデータとショットサイズとが関連付けられた履歴情報を参照する工程とを備え、処理対象半導体製品のショットサイズに適したショット歪み補正値を設定して露光を行うことが基本になっている。
【００２１】
前記手段を採ることに依り、製品について、過去に処理結果データがない場合の露光処理であっても、先行パイロット処理を行うことなく、ショット歪みの補正値を設定してロット本体の処理を実施することができるので、製品処理の効率を向上することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に於いては、リソグラフィ工程を実施するに際し、過去の処理結果データ中に同一露光装置での同一品種、同一層の露光結果データが全く存在しない場合のショット歪みの補正値設定を行う。
【００２３】
過去の処理結果データ中に当該データが全く存在しない場合、用いようとしている露光装置に於ける処理結果データの中から他の品種、或いは、他の層での処理結果データを検索する。この際、検索のキーとしては露光装置と光学条件が同一であることとし、また、各品種、層毎にショット・サイズの情報も同時に取得するものとする。
【００２４】
このようにして得られたデータの中から、現在、仕掛かっている、即ち、補正値を設定する対象である製品のショットサイズと比較し、先ず、ショットサイズが同一であるもののデータを検索する。
【００２５】
同一のもののデータが見つかれば、その品種、層についての過去のデータのトレンドから補正値を設定するものである。
【００２６】
ショットサイズが同一であるものが見つからなかった場合、現在仕掛かっている製品とショットサイズが最も近いもののデータを選択し、その品種、層についての過去のデータのトレンドから補正値を設定するものとする。
【００２７】
実施例１
図１は本発明に於けるリソグラフィ工程の製品処理の流れを例示するフローチャートであり、また、図２は図１のフローチャートの流れで製品処理が行われる場合の製品と処理結果データの流れを例示する説明図である。
【００２８】
図２に於いて、１はデータベース管理サーバ、２Ａ，２Ｂは露光装置、３は補正値演算計算機、４は位置ずれ検査装置、５はこの場合の製品である半導体ウエハをそれぞれ示している。
【００２９】
図示のシステムは、例えば工場内の各露光装置２Ａ，２Ｂ・・・・及び各位置ずれ検査装置４から処理時のデータや測定結果データが収集されてデータベース管理サーバ１に蓄積され、そのデータベースから過去の製品処理結果データを集計処理し、そのトレンドデータから各種処理条件に対して適切と思われる補正値を算出する機能を備えた補正値演算計算機３とが用意されている環境にある。
【００３０】
補正値演算計算機３に於いては、既に実績がある処理条件に対しては、蓄積されたトレンドデータから、その同じ条件の製品に対して、次からは適切な補正値を計算することができる機能を備えているものとする。
【００３１】
補正値演算計算機３の前記機能では、既に実績がある処理条件に対して補正値を演算するのみであるから、新規品種やこれまでに処理履歴がない露光装置に新たに製品が仕掛かった場合には、その製品に対して設定すべき適当な補正値を回答することはできない。
【００３２】
前記したシステムに対し、処理結果データのデータベースに各製品ロット毎にショットサイズ情報を追加する。但し、ショットサイズの情報は、他の処理結果データと有機的に関連付けられていることが前提である。
【００３３】
そこで、補正値演算計算機３には、これから露光処理される製品のショットサイズを取得する機能と、過去の製品処理結果データの集計に於いて、それ等の集計されたデータの中からショットサイズが同一、或いは、最も近いものを探し出す検索機能とを新たに付加する。
【００３４】
前記説明したシステムに実際に製品が仕掛かった場合には、図１に見られるフローチャートに従って流れ、先ず、最初に仕掛かった製品の品種、層、露光装置などの処理条件となる情報と、その他に、この露光に於けるショットサイズの情報も取得する。
【００３５】
取得した処理条件と一致する処理結果データが既に存在する場合、そのトレンドデータから従来の方法と同じ方法で補正値を算出し、露光装置に当該補正値を設定して露光を行う。
【００３６】
取得した処理条件と一致する処理結果データが未だ存在しない場合、品種、層の両キー項目は除外し、代わりに光学条件をキー項目に追加して過去の製品処理データを検索する。
【００３７】
検索条件に該当した製品処理データのうち、更に各ショットサイズに着目し、現在、仕掛かっている製品のショットサイズと比較し、同一のデータがあれば、その品種、層、露光装置の処理結果データからトレンドに従って補正値を算出して、その補正値を露光装置に設定する。尚、処理結果のトレンドデータから補正値を算出する方法については、従来の方法と同じ方法を利用する。
【００３８】
また、現在、仕掛かっている製品のショットサイズと同一のショットサイズの処理結果データが存在しない場合、ショットサイズが最も近いものを検索し、同様なものがあれば、その品種、層、露光装置の処理結果データからトレンドに従って補正値を算出し、その補正値を露光装置に設定する。
【００３９】
図３は複数品種の製品に関する実績データ（トレンドデータ）が存在する場合に於ける新規品種製品のロットを露光処理する場合の説明図である。
【００４０】
図示されているように、これまで、同一露光条件となる処理結果の履歴情報に品種Ａ，Ｂ，Ｃの３種の品種のトレンドデータが存在するものとし、新規品種Ｎのロットを新たに露光処理する場合について説明する。
【００４１】
既存品種それぞれのショットサイズは、
品種Ａ：１７〔ｍｍ〕×１８〔ｍｍ〕
品種Ｂ：２０〔ｍｍ〕×２０〔ｍｍ〕
品種Ｃ：１９〔ｍｍ〕×２１〔ｍｍ〕
であるのに対し、新規品種Ｄのショットサイズは１９〔ｍｍ〕×１９〔ｍｍ〕であって、既存品種にショットサイズが同一のものは存在しないので、最もショットサイズが近い品種を選択する。
【００４２】
ショットサイズが近い品種を選択する方法の一例として、Ｘ及びＹの各寸法差の二乗和を採る方法がある。即ち、歪み補正値を設定しようとしている新規品種のショットサイズをＸＮ  ×ＹＮ  とし、そして、各既存品種ｉのショットサイズをＸｉ  ×Ｙｉ  として、それ等の差の二乗和である
（ＸＮ  −Ｘｉ  ）２  ＋（ＹＮ  −Ｙｉ  ）２  
を計算し、その最も小さいものをショットサイズが近いものとして採用する。
【００４３】
図３に示す例では、新規品種Ｎに対する各既存品種Ａ、Ｂ、Ｃのショットサイズ差の二乗和を計算すると、品種Ａが
（１９−１７）２  ＋（１９−１８）２  ＝５
品種Ｂが
（１９−２０）２  ＋（１９−２０）２  ＝２
品種Ｃが
（１９−１９）２  ＋（１９−２１）２  ＝４
となり、品種Ｂのショットサイズが最も近いと判断される。
【００４４】
品種Ｎが新規に、即ち、同じ露光条件となる処理結果が履歴データに存在しない状況に於いて露光処理される場合、前記したようにして検索された既存品種の履歴データからショット歪みの補正を設定する。
【００４５】
ここに言うショット歪みの補正とは、ショットの縮率及び回転の各補正値を指していて、露光装置の種類に依って、例えばスキャナ等では、更にショット縮率が縦横２方向個別の補正値を設定することが可能であったり、また、ショット回転補正の他に直交度補正が設定できるものもあるが、それ等ショット単位での補正値の一部、或いは、全てに適用することができる。
【００４６】
実施例２
実施例１に於いては、仕掛かっている製品のショットサイズと同一のショットサイズの処理結果データが見つからない場合、ショットサイズが最も近いものを検索し、そのデータを用いて補正値を算出するようにした。
【００４７】
このような実施例１に対し、ショットサイズは様々なものを含むが、露光装置と光学条件とをキーにして検索された処理結果データから、近似式を用いてショット歪みの補正値をショットサイズの関数として表現し、その関数式から所望のショットサイズに於けるショット歪みの補正値を求めることもできる。
【００４８】
例えばショット歪みの補正値としてショット縮率ＧＳ  とショット回転ＲＳ  が設定される場合に於いて、これ等各補正値をショットサイズ（ＸＳ  ，ＹＳ  ）の関数として定義しておき、ロット処理などで得られる履歴データから最小二乗法などに依って予めＧＳ  、ＲＳ  の関数を求め、その上で同一条件での処理履歴がない新規品種のロットを露光処理する際、この新規品種のショットサイズを前記関数に適用し、目的の補正値を算出してショット歪み補正値を算出する。
【００４９】
実施例３
実施例１及び実施例２では、露光を行う場合の種々な問題についても説明したが、実際には、現在処理しようとしている露光装置の他に、重ね合わせる相手の層を露光した露光装置やその光学条件が一致しているか否か、或いは、その製品の一番目の層である初期層を露光した露光装置やその光学条件などが一致しているか否か、などのことも重ね合わせの精度やショット歪みの傾向に大きく影響を与えることが判っている。
【００５０】
従って、前記した情報、即ち、他の露光を行った露光装置やその光学条件に関する情報について過去の製品処理結果データを検索するキー項目に加えることも大変有効である。
【００５１】
ところで、前記説明した何れの実施例に於いても、過去の履歴情報（データベース）に基づいて作成した補正値のデータテーブルを参照し、ショットサイズをキーにした検索からショット歪み補正値を引き出すようにしている。
【００５２】
その補正値のデータテーブルは予め作成しておくものであり、適当なタイミングで過去の履歴情報を集計して補正値を算出し、他の露光条件及びショットサイズをキーに検索できるテーブルを作成しておく方法を採用する。そして、データテーブルの内容は再計算されるまで固定にするか、或いは、１／週、１／月のように定期的に更新しても良い。
【００５３】また、前記とは別に、例えば１ロットの処理対象半導体製品の露光処理を行って、その測定結果が得られる度に補正値テーブルを更新することも可能であり、そのようにすれば、最新のデータに基づく補正値を設定することができるから、露光装置に於ける特性変動などについてもタイムリーに対応することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に依る半導体製品の製造方法に於いては、基板上に塗布したレジストに半導体製品形成の為の形状パターンを投影光学系に依って露光転写するリソグラフィ工程に於いて、該工程で処理対象となる半導体製品の露光条件並びにその半導体製品のショットサイズに関する情報を取得する工程と、該半導体製品の処理に先立ち既に得られているショット歪みに関するデータとショットサイズとが関連付けられた履歴情報を参照する工程とを備え、処理対象半導体製品のショットサイズに適したショット歪み補正値を設定して露光を行うことが基本になっている。
【００５５】
前記構成を採ることに依り、処理対象半導体製品について、過去に処理結果データがない場合の露光処理であっても、先行パイロット処理を行うことなく、ショット歪みの補正値を設定してロット本体の処理を実施することができるので、製品処理の効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に於けるリソグラフィ工程の製品処理の流れを例示するフローチャートである。
【図２】図１のフローチャートの流れで製品処理が行われる場合の製品と処理結果データの流れを例示する説明図である。
【図３】複数品種の製品に関する実績データ（トレンドデータ）が存在する場合に於ける新規品種製品のロットを露光処理する場合の説明図である。
【図４】リソグラフィ工程に於ける従来の製品処理の流れを例示するフローチャートである。
【符号の説明】
１  データベース管理サーバ
２Ａ，２Ｂ  露光装置
３  補正値演算計算機
４  位置ずれ検査装置
５  製品である半導体ウエハ
【図１】
2004221152.tif 000003
【図２】
2004221152.tif 000004
【図３】
2004221152.tif 000005
【図４】
2004221152.tif 000006