(57)【要約】【課題】他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚に合わせて最適な露光量を設定することにより、特性劣化や歩留りの低減を防止することができる露光方法および露光システムを提供する。【解決手段】基板Ｗ内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域Ａｒ１のレジスト膜厚ｄを求め、求められたレジスト膜厚ｄに合わせた露光量を決定する。そして、レジスト膜Ｒ２に露光すべきマスクパターンが形成されたマスクを用いて、基板Ｗに形成されたレジスト膜Ｒ２を決定された露光量により露光する。【選択図】図７
2005175166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚を求める工程と、
求められた前記レジスト膜厚に合わせた露光量を決定する工程と、
前記レジスト膜に露光すべきマスクパターンが形成されたマスクを用いて、前記基板に形成された前記レジスト膜を前記露光量により露光する工程と
を有する露光方法。
【請求項２】
前記レジスト膜厚を求める工程は、
レジスト形成前の前記基板の下地層の膜厚を複数点測定する工程と、
前記下地層の膜厚に基づいて、前記基板の面内における段差をシミュレーションする工程と、
前記基板の段差に基づいて、前記基板上に前記レジスト膜を形成した場合の前記特定領域におけるレジスト膜厚をシミュレーションする工程と
を有する請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記レジスト膜厚を求める工程は、
前記基板にレジスト膜を形成する工程と、
前記基板の特定領域に形成された前記レジスト膜の膜厚を測定する工程と
を有する請求項１記載の露光方法。
【請求項４】
前記特定領域が複数ある場合に、
前記露光する工程において、前記マスクを用いて一部の特定領域を除いた領域における前記レジスト膜を前記露光量により露光し、
前記露光する工程の前あるいは後に、前記一部の特定領域における前記レジスト膜に対し、電子線直接描画により当該一部の特定領域におけるレジスト膜厚に合わせた露光量で露光する工程をさらに有する
請求項１記載の露光方法。
【請求項５】
前記基板を露光する工程において、前記基板に荷電粒子線を照射する
請求項１記載の露光方法。
【請求項６】
下地層が形成された基板の前記下地層の膜厚を複数点測定する膜厚測定手段と、
前記下地層の膜厚に基づいて、前記基板の段差をシミュレーションする段差シミュレーション手段と、
前記基板の段差に基づいて、前記基板上に前記レジスト膜を形成した場合において、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域におけるレジスト膜厚をシミュレーションするレジスト膜厚シミュレーション手段と、
前記レジスト膜厚に合わせた露光量を決定する露光量決定手段と、
前記レジスト膜に露光すべきマスクパターンが形成されたマスクを用いて、前記基板に形成された前記レジスト膜を前記露光量により露光する露光手段と
を有する露光システム。
【請求項７】
基板に形成されたレジスト膜のうち、他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚を測定するレジスト膜厚測定手段と、
前記特定領域の前記レジスト膜厚に合わせた露光量を決定する露光量決定手段と、
前記レジスト膜に露光すべきマスクパターンが形成されたマスクを用いて、前記基板に形成された前記レジスト膜を前記露光量により露光する露光手段と
を有する露光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法および露光システムに関し、特に、半導体装置の製造における露光工程に使用される露光方法および露光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体技術の高集積化、チップサイズの縮小化に伴い、パターンのさらなる微細化が重要になってきている。露光方式に関しても現在、ＫｒＦ、ＡｒＦ等の光リソグラフィが中心であるが、１００ｎｍ以下の線幅に対しては光リソグラフィとしてＦ2 リソグラフィ、その他に電子線露光技術、Ｘ線露光技術、ＥＵＶ等様々な露光方式が提案されている。
【０００３】
本来であれば光技術の延長ということでＦ2 リソグラフィが本命になりそうであるが、装置の硝剤の問題や、１５７ｎｍという短波長がゆえ空気中での吸収により、今までと同様な光学系を構成することが難しく、次世代の技術の１候補としての位置付けで現在開発が進められている。
【０００４】
また、電子線露光技術としては現在開発が進められている直接描画方式に加えて、低エネルギー電子ビームを用いたＬＥＥＰＬ技術の開発も始まっている（特許文献１参照）。本方式は、２ｋＶ程度の加速電圧を用いて、等倍のステンシルマスクで近接露光するという方式で１００ｎｍ以降の半導体の有力な方式として開発されている。また、１／４に縮小させる電子光学系を利用し、１００ｋＶの加速電圧を用いて露光するＥＰＬ技術等も開発されている。
【特許文献１】特許第２９５１９４７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＥＥＰＬ技術では、電子ビームのエネルギーが２ｋｅＶ程度であるため、パターンの形成に用いるレジスト膜厚を１００ｎｍ程度以下にする必要がある。これは、このような低エネルギーの電子ビームは、１００ｎｍ以上の深さにまでは到達しないからである。
【０００６】
従来のようにレジスト膜厚が２００ｎｍ程度ある場合には、基板の段差の影響で、基板面内においてレジスト膜厚の差が１０ｎｍ程度あったとしても露光および現像後のパターン線幅に与える影響は少ない。しかしながら、例えばＬＥＥＰＬ技術のように、１００ｎｍ以下の膜厚のレジスト膜を形成する必要がある場合において、基板面内で１０ｎｍのレジスト膜厚の差がある場合には、線幅に与える影響が大きくなる。
【０００７】
図１０は、ＬＥＥＰＬに使用される薄膜のレジスト膜を形成した場合において、レジスト膜厚の差が露光および現像後のパターン線幅に与える影響を示す図である。図１０において、横軸がレジスト膜厚の差であり、縦軸が露光および現像後のパターン線幅の差である。図中、ＣＶ１は、コンタクトホール径と隣接するコンタクトホールとの間のスペースの比が１：９となるように、コンタクトホールパターンを露光した場合の測定結果を示す。また、ＣＶ２は、コンタクトホール径と隣接するコンタクトホールとの間のスペースの比が１：１となるように、コンタクトホールパターンを露光した場合の測定結果を示す。図１０に示すように、１００ｎｍ以下の薄膜のレジストでは、レジスト膜厚が線幅に与える影響が大きいことがわかる。
【０００８】
このように基板に段差が存在する場合には、仮にレジスト膜厚を測定して露光量を決定していても、測定点における１つの目安としてのレジスト膜厚しか得ていないことから、測定点からずれた位置にある、線幅精度が要求される領域における露光後のパターン線幅が設計値よりずれてしまうこともあり、回路特性の悪化、最悪の場合には不良品となってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚に合わせて最適な露光量を設定することにより、特性劣化や歩留りの低減を防止することができる露光方法および露光システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の露光方法は、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚を求める工程と、求められた前記レジスト膜厚に合わせた露光量を決定する工程と、前記レジスト膜に露光すべきマスクパターンが形成されたマスクを用いて、前記基板に形成された前記レジスト膜を前記露光量により露光する工程とを有する。
【００１１】
上記の本発明の露光方法では、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚に合わせた露光量を決定し、当該露光量をもってマスクを用いて基板に形成されたレジスト膜を露光していることから、線幅精度が要求される特定領域に露光されるパターンの線幅精度が向上する。
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明の露光システムは、下地層が形成された基板の前記下地層の膜厚を複数点測定する膜厚測定手段と、前記下地層の膜厚に基づいて、前記基板の段差をシミュレーションする段差シミュレーション手段と、前記基板の段差に基づいて、前記基板上に前記レジスト膜を形成した場合において、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域におけるレジスト膜厚をシミュレーションするレジスト膜厚シミュレーション手段と、前記レジスト膜厚に合わせた露光量を決定する露光量決定手段と、前記レジスト膜に露光すべきマスクパターンが形成されたマスクを用いて、前記基板に形成された前記レジスト膜を前記露光量により露光する露光手段とを有する。
【００１３】
上記の本発明の露光システムでは、膜厚測定手段により下地層が形成された基板の下地層の膜厚が複数点測定され、下地層の膜厚測定結果に基づいて、段差シミュレーション手段により、基板の段差がシミュレーションされる。基板の段差に基づいて、レジスト膜厚シミュレーション手段により、基板上にレジスト膜を形成した場合において、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域におけるレジスト膜厚がシミュレーションによって求められる。そして、露光量決定手段によりレジスト膜厚に合わせた露光量が決定され、露光手段により、決定された露光量をもって基板に形成されたレジスト膜が露光される。
このように、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚に合わせた露光量を決定し、当該露光量をもってマスクを用いて基板に形成されたレジスト膜を露光していることから、線幅精度が要求される特定領域に露光されるパターンの線幅精度が向上する。
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の露光システムは、基板に形成されたレジスト膜のうち、他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚を測定するレジスト膜厚測定手段と、前記特定領域の前記レジスト膜厚に合わせた露光量を決定する露光量決定手段と、前記レジスト膜に露光すべきマスクパターンが形成されたマスクを用いて、前記基板に形成された前記レジスト膜を前記露光量により露光する露光手段とを有する。
【００１５】
上記の本発明の露光システムでは、レジスト膜厚測定手段により、基板に形成されたレジスト膜のうち、他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚が測定され、露光量決定手段により、特定領域のレジスト膜厚に合わせた露光量が決定され、露光手段により、決定された露光量をもって基板に形成されたレジスト膜が露光される。
このように、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚に合わせた露光量を決定し、当該露光量をもってマスクを用いて基板に形成されたレジスト膜を露光していることから、線幅精度が要求される特定領域に露光されるパターンの線幅精度が向上する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚に合わせて最適な露光量を設定することにより、特性劣化や歩留りの低減を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の露光システムおよび露光方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る露光システムの概略構成図である。
本実施形態に係る露光システムは、膜厚測定装置１と、露光装置２と、露光装置３と、管理装置４とを有する。
【００１９】
膜厚測定装置１は、基板に形成された層間絶縁膜等の下地層の膜厚を測定する。膜厚測定装置１は、エリプソメトリー（偏光解析）の原理により膜の屈折率と膜厚を求める光学式のエリプソメータや、光の干渉を利用して膜の厚さを測定する光干渉式膜厚測定装置等により構成される。基板の数点の下地層の膜厚を測定することにより、基板の段差情報が得られる。膜厚測定装置１は、本発明の膜厚測定手段に相当する。
【００２０】
露光装置２は、基板にレジスト膜を塗布し、露光し、現像する、いわゆるコーターデベロッパにより構成される。露光装置２は、例えば、ＬＥＥＰＬ（low energy electron beam proximity projection lithography)に用いられる等倍近接露光装置により構成される。等倍近接露光装置の構成については、後述する。
【００２１】
露光装置３は、例えば、電子線直接描画装置により構成される。電子線直接描画装置では、露光すべき座標のみに順次ビーム偏向を行うベクター走査方式の他、成形アパーチャでビーム成形し、アパーチャ形状を切り換えることによって様々なビーム形状を作りだす可変成形方式を採用する。
【００２２】
管理装置４は、ＬＡＮやＳＥＣＳ等のネットワークを介して膜厚測定装置１、露光装置２，３に接続されており、段差シミュレーション手段４１と、レジスト膜厚シミュレーション手段４２と、露光量決定手段４３とを有する。
【００２３】
段差シミュレーション手段４１は、形状シミュレータにより構成され、膜厚測定装置１で測定された数点の下地層の膜厚分布と、回路パターンの密度情報に基づいて、基板面内に発生している段差をシミュレーションする。
【００２４】
レジスト膜厚シミュレーション手段４２は、形状シミュレータにより構成され、基板の段差情報に基づいて、当該下地層上にレジストを塗布した場合における、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域のレジスト膜厚をシミュレーションする。
【００２５】
露光量決定手段４３は、前もって測定したレジスト膜厚に対する最適露光量のデータを備えており、当該データに基づいて特定領域のレジスト膜厚に合わせた露光量を決定する。レジスト膜厚が小さければ小さいほど、最適な露光量は少なくなる。
【００２６】
図２は、露光装置２の概略構成図である。
【００２７】
図２に示す露光装置は、露光光として電子ビームＥＢを出射する電子銃１１を備えており、この電子銃１１から出射された電子ビームＥＢの経路を法線とする状態で、マスクＭが配置され、このマスクＭとの間に間隔を保って、ｘｙ方向に移動可能なステージ１６にウエハ等の基板Ｗが配置されている。基板Ｗの表面とマスクＭの表面との間に約５０μｍの間隔が設けられるように基板Ｗが配置される。
【００２８】
電子銃１１とマスクＭとの間には、電子ビームＥＢの経路を囲む状態で、電子銃１１側から順に、電子ビームＥＢを制限するアパーチャ１２と、電子ビームＥＢを平行化するコンデンサレンズ１３と、電子ビームＥＢが平行なままでラスターまたはベクトル走査モードの何れかで且つマスクＭに垂直に入射するように偏向させる一対の主偏向器１４ａ，１４ｂと、電子ビームの照射位置の微調整を行うために電子ビームを偏向させる一対の副偏向器１５ａ，１５ｂとを有する。
【００２９】
制御部１７は、主偏向器１４ａ，１４ｂ、副偏向器１５ａ，１５ｂ等に接続されており、露光装置の全体の動作を制御する。制御部１７は、マスクＭに対して基板Ｗが適切な位置にくるようステージ駆動部１８に制御信号を出力する。
【００３０】
ステージ駆動部１８は、制御部１７に接続されており、制御部１７からの制御信号に基づいて、ステージ１６の位置を制御し、基板ＷとマスクＭとの相対位置を調整する。
【００３１】
以上のような構成の露光装置を用いて露光を行う場合には、まず、ステージ１６上に、表面にレジストＲを塗布してなる基板Ｗを載置する。次に、電子銃１１から出射された電子ビームＥＢを、アパーチャ１２、コンデンサレンズ１３で成形しつつ、上述した偏向器１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂで電子ビームＥＢの照射位置を調整しつつ走査させながらマスクＭに照射する。そして、このマスクＭのマスクパターンを通過した電子ビームが、基板Ｗ表面のレジストＲに照射されることにより、レジストＲに対してパターン露光が行われる。露光量は、電子ビームをレジストＲに照射する時間が長ければ長いほど増加することから、制御部１７によりステージ駆動部１８による基板Ｗの移動速度を調整することによって制御される。
【００３２】
図３は、本実施形態に係る露光システムによる露光方法のフローチャートである。本例では、例えば、下地層上にレジスト膜を形成し、レジスト膜に回路パターンに接続されるコンタクトホールパターンを露光する例について説明する。
【００３３】
まず、露光装置２に基板Ｗが搬入される前に、膜厚測定装置１により基板の下地層の膜厚を数点測定する（ステップＳＴ１）。例えば、図４に示すように、基板Ｗに単位露光対象領域であるチップＣｈが複数配列している場合には、チップＣｈの４隅と中心の５点の膜厚を測定する（図中、測定例として一つのチップの測定点を×印で示す）。膜厚測定装置１による測定点を増加させることは、シミュレーションの精度を向上させることになるが、基板Ｗの処理速度を減少させることにもなるため、本例では、基板Ｗについて各チップ領域毎に５点の膜厚を測定する。
【００３４】
図５は、基板Ｗの要部断面図である。例えば、基板Ｗには、回路パターン１０１が形成されており、回路パターン１０１を被覆する層間絶縁膜等の下地層１０２が既に形成されている。基板Ｗの段差は、回路パターン１０１の密度に影響する。すなわち、回路パターン１０１は膜厚をもつことから、回路パターン１０１の密度が大きい部分では、その上に形成される下地層１０２の膜厚Ｌ１は大きくなり、回路パターン１０１の密度が小さい部部では、その上に形成される下地層１０２の膜厚Ｌ２が小さくなる。
【００３５】
従って、管理装置４の段差シミュレーション手段４１により、膜厚測定装置１による各測定点の膜厚と当該測定点における回路パターンの密度情報から、基板面内における段差をシミュレーションによって求める（ステップＳＴ２）。
【００３６】
一方で、レジスト膜厚シミュレーション手段４２には、予めデータとして、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域に関する情報が備えられている。コンタクトホールの露光工程では、パターン密度が大きい領域の線幅制御が重要であるため、コンタクトホールパターンの配置情報から、パターン密度が大きい部分を抽出する。例えば、パターン密度が５％以上の領域を抽出する。
【００３７】
例えば、図６に示すように、１つのチップＣｈに着目した場合に、コンタクトホールパターンの密度が５％以上と大きい特定領域Ａｒ１が図示する位置に存在するとする。この場合には、レジスト膜厚シミュレーション手段４２により、図６の特定領域Ａｒ１を含む要部断面図である図７に示すように、先に求められた基板Ｗの下地層１０２の段差に基づいて、下地層１０２上にレジスト膜Ｒ１，Ｒ２を形成した場合の特定領域Ａｒ１におけるレジスト膜厚ｄをシミュレーションによって求める（ステップＳＴ３）。
【００３８】
なお、ＬＥＥＰＬ技術では、通常多層レジストを使用するため、図７では下層レジスト膜Ｒ１と、上層レジスト膜Ｒ２の２層を積層した場合における特定領域Ａｒ１の上層レジスト膜Ｒ２の膜厚ｄをシミュレーションによって求める。露光工程では、８０ｎｍ程度の上層レジスト膜Ｒ２のみが露光されることから、上層レジスト膜Ｒ２の膜厚に合わせた露光量を決定する必要があるからである。
【００３９】
露光量決定手段４３には、前もって測定したレジスト膜厚に対する最適露光量のデータが備えられていることから、当該データに基づいて特定領域Ａｒ１のレジスト膜厚ｄに合わせた露光量が決定される（ステップＳＴ４）。
【００４０】
基板Ｗが露光装置２に搬入された後、露光装置２によりレジスト塗布、露光、現像が行われる（ステップＳＴ５，ＳＴ６，ＳＴ７）。この露光装置２による露光工程においては、管理装置４により当該基板Ｗを露光するのに必要な露光量のデータが露光装置２に送られて、当該露光量をもって基板Ｗが露光される。なお、基板Ｗの各チップＣｈは、通常同じ回路パターンが形成されているため、選択した１つのチップＣｈにより求められた露光量をもって全てのチップを同じ露光量で露光しても良いし、各チップ毎に最適な露光量を求めて各チップ毎に露光量を変えてもよい。
【００４１】
露光工程の後には、上層レジスト膜Ｒ２をエッチングマスクとして、下層レジスト膜Ｒ１をエッチングした後、下層レジスト膜Ｒ１と上層レジスト膜Ｒ２をエッチングマスクとして、下地層１０２をエッチングすることにより、回路パターンに達するコンタクトホールが下地層１０２に形成される（ステップＳＴ８）。なお、コンタクトホール内には、後に導電層が埋め込まれることにより、回路パターンに接続するコンタクトプラグが形成される。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態に係る露光システムおよび露光方法によれば、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域Ａｒ１のレジスト膜厚ｄを求め，レジスト膜厚ｄに合わせた露光量を決定し、マスクＭを用いて、基板Ｗに形成されたレジスト膜を決定された露光量により露光することにより、線幅制御がきびしい高性能な回路を含む半導体装置（チップＣｈ）の形成が実現できる。
【００４３】
特に、１００ｎｍ以下の薄膜レジストを用いる露光では、基板の段差に伴うレジスト膜厚のばらつきが、線幅に与える影響が大きいことから、上記のように特定領域のレジスト膜厚に合わせて最適な露光量を求めて露光することにより、歩留りを向上することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、特定領域が１つの場合について説明したが、例えばパターン密度が５％以上の特定領域が複数ある場合には、パターン密度の大きさに応じて重み付けを行い、１つの露光量を決定すればよい。
【００４５】
また、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域が複数あり、かつ、特定領域間でパターン密度が大きく異なり最適な露光量を一義的に求めることができない場合には、露光装置２による露光の前あるいは後に、パターン密度が大きく異なる一部の特定領域のみを、電子線直接描画装置等の露光装置３により、当該一部の特定領域におけるレジスト膜厚に合わせた露光量で露光すればよい。この場合には、パターン密度が大きく異なる一部の特定領域を除いた領域の中から、特定領域を抽出し、当該特徴領域におけるレジスト膜厚に合わせた露光量を管理装置４によって求めて、露光装置２により一部の特定領域を除いた領域のみを露光するようにすればよい。これにより、スループットの低減は最小限にとどめて、線幅精度の向上を図ることができる。
【００４６】
（第２実施形態）
図８は、本実施形態に係る露光システムの概略構成図である。
本実施形態に係る露光システムは、膜厚測定手段２１と露光手段２２とを有する露光装置２ａと、露光装置３と、管理装置４ａとを有する。
【００４７】
露光装置２ａは、基板にレジスト膜を塗布し、露光し、現像する、いわゆるコーターデベロッパである。露光装置２ａは、膜厚測定手段２１と、露光手段２２とを有する。
【００４８】
膜厚測定手段２１は、基板に形成されたレジスト膜の膜厚を測定する。膜厚測定手段２１は、エリプソメトリー（偏光解析）の原理により膜の屈折率と膜厚を求める光学式のエリプソメータや、光の干渉を利用して膜の厚さを測定する光干渉式膜厚測定器等により構成される。膜厚測定手段は、いわゆるコーターデベロッパの露光装置２ａ内にインラインの装置として設けられる。
【００４９】
露光手段２２は、例えば、ＬＥＥＰＬ（low energy electron beam proximity projection lithography)に用いられる等倍近接露光装置により構成される。等倍近接露光装置の構成については、図２を参照して説明した通りである。
【００５０】
露光装置３は、例えば、電子線直接描画装置により構成される。電子線直接描画装置では、露光すべき座標のみに順次ビーム偏向を行うベクター走査方式の他、成形アパーチャでビーム成形し、アパーチャ形状を切り換えることによって様々なビーム形状を作りだす可変成形方式を採用する。
【００５１】
管理装置４ａは、ＬＡＮやＳＥＣＳ等のネットワークを介して露光装置２ａ，３に接続されており、露光量決定手段４３を有する。
【００５２】
露光量決定手段４３は、前もって測定したレジスト膜厚に対する最適露光量のデータを備えており、膜厚測定手段２１から送信される特定領域のレジスト膜の膜厚を受けて、当該データに基づいて、特定領域のレジスト膜厚に合わせた露光量を決定する。レジスト膜厚が小さければ小さいほど、最適な露光量は少なくなる。
【００５３】
図９は、本実施形態に係る露光システムによる露光方法のフローチャートである。本例では、例えば、下地層上にレジスト膜を形成し、レジスト膜に回路パターンに接続されるコンタクトホールパターンを露光する例について説明する。
【００５４】
露光装置２ａに基板Ｗが搬入されると、露光装置２ａ内でレジストが塗布される（ステップＳＴ１１）。図５の要部断面図に示すように、基板Ｗに形成された回路パターン１０１を被覆する層間絶縁膜等の下地層１０２が既に形成されており、レジスト塗布により、図７に示すように、下地層上に下層レジスト膜Ｒ１と上層レジスト膜Ｒ２が形成される。
【００５５】
一方で、管理装置４ａには、予めデータとして、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域に関する情報が備えられている。コンタクトホールの露光工程では、パターン密度が大きい領域の線幅制御が重要であるため、コンタクトホールパターンの配置情報から、パターン密度が大きい部分を抽出する。例えば、パターン密度が５％以上の領域を抽出する。
【００５６】
例えば、図６に示すように、１つのチップＣｈに着目した場合に、コンタクトホールパターンの密度が５％以上と大きい特定領域Ａｒ１が図示する位置に存在するとする。この場合には、管理装置４ａから特定領域Ａｒ１の位置を示す情報を受けて、露光装置２ａの膜厚測定手段２１は、図６の特定領域Ａｒ１を含む要部断面図である図７に示すように、特定領域Ａｒ１におけるレジスト膜厚ｄを直接測定することによって求める（ステップＳＴ１２）。
【００５７】
なお、ＬＥＥＰＬ技術では、通常多層レジストを使用することと、露光工程では、８０ｎｍ程度の上層レジスト膜Ｒ２のみが露光されることについては、第１実施形態で説明した通りである。このため、膜厚測定手段２１による膜厚測定では、上層レジスト膜Ｒ２の膜厚を測定する。
【００５８】
特定領域の上層レジスト膜Ｒ２の膜厚が管理装置４ａに送信されると、管理装置４ａの露光量決定手段４３により、前もって測定したレジスト膜厚に対する最適露光量のデータに基づいて特定領域Ａｒ１のレジスト膜厚ｄに合わせた露光量を決定する（ステップＳＴ１３）。
【００５９】
露光量決定後、露光手段２２により露光が行われ（ステップＳＴ１４）、露光装置２ａ内でさらに現像が行われる（ステップＳＴ１５）。この露光手段２２による露光工程においては、管理装置４により当該基板Ｗを露光するのに必要な露光量のデータが露光手段２２に送られて、当該露光量をもって基板Ｗが露光される。なお、基板Ｗの各チップＣｈは、通常同じ回路パターンが形成されているため、選択した１つのチップＣｈにより求められた露光量をもって全てのチップを同じ露光量で露光しても良いし、各チップ毎に最適な露光量を求めて各チップ毎に露光量を変えてもよい。
【００６０】
露光工程の後には、上層レジスト膜Ｒ２をエッチングマスクとして、下層レジスト膜Ｒ１をエッチングした後、下層レジスト膜Ｒ１と上層レジスト膜Ｒ２をエッチングマスクとして、下地層１０２をエッチングすることにより、回路パターンに達するコンタクトホールが下地層１０２に形成される（ステップＳＴ１６）。なお、コンタクトホール内には、後に導電層が埋め込まれることにより、回路パターンに接続するコンタクトプラグが形成される。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態に係る露光システムおよび露光方法によれば、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域Ａｒ１のレジスト膜厚ｄを直接測定することによって求め、レジスト膜厚ｄに合わせた露光量を決定し、マスクＭを用いて、基板Ｗに形成されたレジスト膜を決定された露光量により露光することにより、線幅制御がきびしい高性能な回路を含む半導体装置（チップＣｈ）の形成が実現できる。
【００６２】
特に、１００ｎｍ以下の薄膜レジストを用いる露光では、基板の段差に伴うレジスト膜厚のばらつきが、線幅に与える影響が大きいことから、上記のように特定領域のレジスト膜厚に合わせて最適な露光量を求めて露光することにより、歩留りを向上することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、特定領域が１つの場合について説明したが、例えばパターン密度が５％以上の特定領域が複数ある場合には、各特定領域におけるレジスト膜厚を直接測定し、測定したレジスト膜厚に対してパターン密度の大きさに応じた重み付けを行い、１つの露光量を決定すればよい。
【００６４】
また、基板内の他の領域に比して線幅精度が要求される特定領域が複数あり、かつ、特定領域間でパターン密度が大きく異なり最適な露光量を一義的に求めることができない場合には、露光装置２ａによる露光の前あるいは後に、パターン密度が大きく異なる一部の特定領域のみを、電子線直接描画装置等の露光装置３により、当該一部の特定領域におけるレジスト膜厚に合わせた露光量で露光すればよい。この場合には、パターン密度が大きく異なる一部の特定領域を除いた領域の中から、特定領域を抽出し、当該特徴領域におけるレジスト膜厚を膜厚測定手段２１により測定し、当該レジスト膜厚に合わせた露光量を管理装置４ａによって求めて、露光装置２ａにより一部の特定領域を除いた領域のみを露光するようにすればよい。これにより、スループットの低減は最小限にとどめて、線幅精度の向上を図ることができる。
【００６５】
本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
例えば、本実施形態では、コンタクトホールパターンを露光する例について説明したが、他のパターンの露光にも同様に適用可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】第１実施形態に係る露光システムの概略構成図である。
【図２】露光装置あるいは露光手段の概略構成図である。
【図３】第１実施形態に係る露光システムによる露光方法のフローチャートである。
【図４】露光対象となる基板の概略平面図である。
【図５】レジスト塗布前の基板の要部断面図である。
【図６】基板の一つのチップの概略平面図である。
【図７】レジスト塗布後の基板の要部断面図である。
【図８】第２実施形態に係る露光システムの概略構成図である。
【図９】第２実施形態に係る露光システムによる露光方法のフローチャートである。
【図１０】薄膜のレジスト膜を形成した場合において、レジスト膜厚の差が露光および現像後のパターン線幅に与える影響を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…膜厚測定装置、２，２ａ…露光装置、３…露光装置、４，４ａ…管理装置、１１…電子銃、１２…アパーチャ、１３…コンデンサレンズ、１４ａ，１４ｂ…主偏向器、１５ａ，１５ｂ…副偏向器、１６…ステージ、１７…制御部、１８…ステージ駆動部、４１…段差シミュレーション手段、４２…レジスト膜厚シミュレーション手段、４３…露光量決定手段、ＥＢ…電子ビーム、Ｍ…マスク、Ｒ…レジスト、Ｗ…基板、Ｃｈ…チップ、１０１…回路パターン、１０２…下地層、Ｒ１…下層レジスト膜、Ｒ２…上層レジスト膜
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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