(57)【要約】【課題】  製造物の寸法ばらつきを抑制可能な製造装置調整システムを提供する。【解決手段】  製造物の平面上の複数の部分の寸法を測定する測定装置332、複数の寸法の平面分布を、平面の座標の関数として直交多項式で近似する近似モジュール121、直交多項式の複数の項に、製造物を製造した製造装置20の複数の装置パラメータをそれぞれ関連付ける関連付けモジュール123、及び直交多項式で表現された平面分布を構成する複数の分布成分のそれぞれが減少するように、関連付けられた複数の装置パラメータを調整する調整モジュール352を備える。【選択図】    図1
2007227570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造物の平面上の複数の部分の寸法を測定する測定装置と、
前記複数の寸法の平面分布を、前記平面の座標の関数として直交多項式で近似する近似モジュールと、
前記直交多項式の複数の項に、前記製造物を製造した製造装置の複数の装置パラメータをそれぞれ関連付ける関連付けモジュールと、
前記直交多項式で表現された前記平面分布を構成する複数の分布成分のそれぞれが減少するように、前記関連付けられた複数の装置パラメータを調整する調整モジュール
とを備えることを特徴とする製造装置調整システム。
【請求項２】
前記製造装置は、
ウェハにレジスト膜を塗布する塗布装置と、
前記レジスト膜を露光する露光装置と、
前記レジスト膜を現像し、前記ウェハ上に前記製造物としてレジストパターンを形成する現像装置
とを含むことを特徴とする請求項１に記載の製造装置調整システム。
【請求項３】
製造物の平面上の複数の部分の寸法を測定するステップと、
前記複数の寸法の平面分布を、前記平面の座標の関数として直交多項式で近似するステップと、
前記直交多項式の複数の項に、前記製造物を製造した製造装置の複数の装置パラメータをそれぞれ関連付けるステップと、
前記直交多項式で表現された前記平面分布を構成する複数の分布成分のそれぞれが減少するように、前記関連付けられた複数の装置パラメータを調整するステップ
とを含むことを特徴とする製造装置調整方法。
【請求項４】
前記関連付けるステップは、前記複数の項のそれぞれに含まれる展開係数の大きさによって前記複数の項を序列化するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の製造装置調整方法。
【請求項５】
前記関連付けるステップは、設定可能範囲の大きさによって前記複数の装置パラメータを序列化するステップを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の製造装置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造技術に係り、特に製造装置調整システム及び製造装置調整方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際、半導体ウェハ上に形成される回路パターンの寸法は、様々な要因により不均一となることがある（例えば、特許文献１参照。）。特に300mmウェハのように面積の大きな半導体ウェハを用いると、形成される回路パターンの寸法にばらつきが生じやすくなる。結果として半導体装置の製造歩留まりが低下し、製造時間が長期化する。そのため、半導体ウェハ上に形成される回路パターンの寸法を測定し、寸法の平面分布の均一化を図る対策をとることが必要となる。しかし従来においては、寸法の平面分布を複数の分布成分に分解し、各分布成分毎に要因を調整することにより、寸法ばらつきを抑制することはされていなかった。
【特許文献１】特開２００４−１７９６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、製造物の寸法ばらつきの複数の要因を調整して寸法ばらつきを抑制可能な製造装置調整システム及び製造装置調整方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の態様によれば、製造物の平面上の複数の部分の寸法を測定する測定装置と、複数の寸法の平面分布を、平面の座標の関数として直交多項式で近似する近似モジュールと、直交多項式の複数の項に、製造物を製造した製造装置の複数の装置パラメータをそれぞれ関連付ける関連付けモジュールと、直交多項式で表現された平面分布を構成する複数の分布成分のそれぞれが減少するように、関連付けられた複数の装置パラメータを調整する調整モジュールとを備える製造装置調整システムが提供される。
【０００５】
本発明の他の態様によれば、製造物の平面上の複数の部分の寸法を測定するステップと、複数の寸法の平面分布を、平面の座標の関数として直交多項式で近似するステップと、直交多項式の複数の項に、製造物を製造した製造装置の複数の装置パラメータをそれぞれ関連付けるステップと、直交多項式で表現された平面分布を構成する複数の分布成分のそれぞれが減少するように、関連付けられた複数の装置パラメータを調整するステップとを含む製造装置調整方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、製造物の寸法ばらつきの複数の要因を調節して寸法ばらつきを抑制可能な製造装置調整システム及び製造装置調整方法を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。なお以下の示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【０００８】
（第1の実施の形態）
第1の実施の形態に係る製造装置調整システムは、図1に示すように、製造物の平面上の複数の部分の寸法を測定する測定装置332、及び中央演算処理装置(CPU)300を有する。ここで製造物の複数の部分の寸法とは、半導体基板等のウェハに設けられた複数のトレンチの深さ、半導体基板上のレジスト膜、絶縁膜、導電膜等の複数の部分の厚さ、及び半導体基板上に設けられたレジストパターンの複数の部分の線幅等を指す。なお、第1の実施の形態においては、製造物の複数の部分の寸法として半導体基板上に設けられたレジストパターンの複数の部分の線幅をとりあげる。製造装置調整システムのCPU300は、平面上に製造物を製造する製造装置20に接続されている。製造装置20は、ウェハ上にレジスト膜を塗布する塗布装置2、レジスト膜を露光する露光装置3、レジスト膜を加熱する加熱装置4、及びレジスト膜を現像し、製造物としてレジストパターンをウェハ上に形成する現像装置5を備える。
【０００９】
CPU300は、複数の寸法の平面分布を、平面分布を構成する複数の分布成分にそれぞれ対応する複数の項からなる直交多項式で近似する近似モジュール121を備える。直交多項式は平面の座標の関数である。また、複数の分布成分はそれぞれ態様が異なる。さらにCPU300は、複数の項に、製造物を製造した製造装置20の複数の装置パラメータをそれぞれ関連付ける関連付けモジュール123、及び複数の分布成分のそれぞれが減少するように、関連付けられた複数の装置パラメータを調整する調整モジュール352を備える。
【００１０】
塗布装置2は、ウェハ上に反射防止膜及びレジスト膜を塗布するための装置である。塗布装置2にはスピンコータ等が使用可能である。露光装置3は、図2に示すように、ArFレーザ等の照射光を照射する照明光源41、照明光源41の出射側に配置される開口絞りホルダ58、照明光源41より照射された照射光を偏光にする偏光子59、照射光を集光する集光光学系43、集光光学系43の出射側に配置されるスリットホルダ54、スリットホルダ54の下方に配置されるレチクルステージ15、レチクルステージ15の下方に配置される投影光学系42、及び投影光学系42の下方に配置されるウェハステージ32を備える。
【００１１】
偏光子59は、例えば図3に示すように、遮光板44A、及び遮光板44Aに設けられた2つの円形の偏光窓46a, 46bを有する。偏光窓46a, 46bのそれぞれを透過した照射光は、偏光方向が矢印で示したように光軸を挟んで平行方向に揃えられる。あるいは図2に示す偏光子59は、例えば図4に示すように、遮光板44B、及び遮光板44Bに設けられた4つの円形の偏光窓47a, 47b, 47c, 47dを有する。偏光窓47a, 47b, 47c, 47dのそれぞれを透過した照射光は、偏光方向が矢印で示したように光軸に対して円周方向に揃えられる。このように、偏光子59の形状により、二重極照明及び四重極照明等の多重極照明が設定される。
【００１２】
図2に示すレチクルステージ15にはフォトマスクが配置される。レチクルステージ15は、レチクル用XYステージ81、レチクル用XYステージ81上方に配置されたレチクル用可動軸83a, 83b、及びレチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれでレチクル用XYステージ81に接続されるレチクル用Z傾斜ステージ82を備える。レチクルステージ15にはレチクルステージ駆動部97が接続される。レチクルステージ駆動部97はレチクル用XYステージ81を水平方向に走査する。またレチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれを垂直方向に駆動する。よって、レチクル用Z傾斜ステージ82はレチクル用XYステージ81によって水平方向に位置決めされ、かつレチクル用可動軸83a, 83bのそれぞれにより水平面に対して傾斜をつけて配置することができる。レチクル用Z傾斜ステージ82端部にはレチクル用移動鏡98が配置される。レチクル用Z傾斜ステージ82の配置位置はレチクル用移動鏡98に対向して配置されたレチクル用レーザ干渉計99で計測される。
【００１３】
投影光学系42の開口数（NA）は例えば1.3であり、投影倍率は1/4である。ウェハステージ32には、フォトマスクに設けられたパターンが投影されるレジスト膜が塗布されたウェハが配置される。ウェハステージ32は、ウェハ用XYステージ91、ウェハ用XYステージ91上方に配置されたウェハ用可動軸93a, 93b、ウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれでウェハ用XYステージ91に接続されるウェハ用Z傾斜ステージ92を備える。ウェハステージ32にはウェハステージ駆動部94が接続される。ウェハステージ駆動部94はウェハ用XYステージ91を水平方向に走査する。またウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれを垂直方向に駆動する。よって、ウェハ用Z傾斜ステージ92はウェハ用XYステージ91によって水平方向に位置決めされ、かつウェハ用可動軸93a, 93bのそれぞれにより水平面に対して傾斜をつけて配置することができる。ウェハ用Z傾斜ステージ92端部にはウェハ用移動鏡96が配置される。ウェハ用Z傾斜ステージ92の配置位置はウェハ用移動鏡96に対向して配置されたウェハ用レーザ干渉計95で計測される。
【００１４】
図1に示す加熱装置4は、露光装置3で露光されたウェハ上のレジスト膜を露光後加熱(PEB : Post Exposure Bake)処理するための装置である。加熱装置4には、加熱温度及び加熱時間等の加熱条件を管理可能な装置が使用可能である。現像装置5はレジスト膜を現像するための装置である。現像装置5には、現像液濃度、温度、及び現像時間等の現像条件を管理可能な装置が使用可能である。
【００１５】
測定装置332は、ウェハ上に例えばx-y座標系を定義する。さらに測定装置332は、ウェハ上の複数の測定座標のそれぞれにおいて、レジストパターン等の製造物の寸法を測定する。ここでウェハ上の複数のレジストパターンのそれぞれの寸法は、塗布装置2、露光装置3、加熱装置4、及び現像装置5のそれぞれの装置パラメータが最適化されていないと、ばらつく場合がある。例えば、レジストパターンの線幅の設計値は65nmであるにも拘わらず、図5に示すウェハ上の第1領域71a, 71bにおいては、製造されたレジストパターンの線幅は61.7nmから62.7nmである。第2領域72においては、製造されたレジストパターンの線幅は62.7nmから63.7nmである。第3領域73においては、製造されたレジストパターンの線幅は64.7nmから65.7nmである。第4領域74においては、製造されたレジストパターンの線幅は65.7nmから66.7nmである。第5領域75a, 75bにおいては、製造されたレジストパターンの線幅は66.7nmから67.7nmである。図1に示す測定装置332には原子間力顕微鏡(AFM)や走査型電子顕微鏡(SEM)等が使用可能である。
【００１６】
近似モジュール121は、ウェハ上における製造物の寸法の平面分布をゼルニケ(Zernike)多項式等の直交多項式で近似する。ゼルニケ多項式は下記(1)式で表される。
【数１】
2007227570.tif 000003
(1)式において、rはウェハ上に定義されたx-y座標系の原点Oと製造物の寸法が測定された測定座標との距離を示す。φは、原点Oと測定座標を結ぶ直線がx軸となす角度を示す。W(r, φ)はウェハ上の任意の測定座標における製造物の寸法である。また、ゼルニケ多項式の第1項乃至第6項は下記(2)乃至(7)式で与えられる。
【００１７】
Z1(r, φ) = 1 …(2)
Z2(r, φ) = r cosφ  …(3)
Z3(r, φ) = r sinφ  …(4)
Z4(r, φ) = 2r2 - 1   …(5)
Z5(r, φ) = r2cos2φ  …(6)
Z6(r, φ) = r2sin2φ  …(7)
(2)式で与えられるように、ゼルニケ多項式の第1項は定数項である。(3)式で与えられる第2項は、平面分布に含まれる図6に示すx方向の分布成分を表す。(4)式で与えられる第3項は、平面分布に含まれる図7に示すy方向の分布成分を表す。(5)式で与えられる第4項は、平面分布に含まれる図8に示す同心円方向の分布成分を表す。(6)式で与えられる第5項は、平面分布に含まれる図9に示す0度方向及び90度方向の分布成分を示す。(7)式で与えられる第6項は、平面分布に含まれる図10に示す±45度方向の分布成分を示す。
【００１８】
例えば、第1の測定座標(r1, φ1)における製造物の寸法W(r1, φ1)が61nmである場合、ゼルニケ多項式は下記(8)式で与えられる。
【００１９】
61 = a1 + a2r1cosφ1 + a3r1sinφ1 + a4(2r12 - 1) + a5r12cos2φ1+ a6r12sin2φ1…(8)
第2の測定座標(r2, φ2)における製造物の寸法W(r2, φ2)が62nmである場合、ゼルニケ多項式は下記(9)式で与えられる。
【００２０】
62 = a1 + a2r2cosφ2 + a3r2sinφ2 + a4(2r22 - 1) + a5r22cos2φ2+ a6r22sin2φ2…(9)
第3の測定座標(r3, φ3)における製造物の寸法W(r3, φ3)が59nmである場合、ゼルニケ多項式は下記(10)式で与えられる。
【００２１】
59 = a1 + a2r3cosφ3 + a3r3sinφ3 + a4(2r32 - 1)+ a5r32cos2φ3+ a6r32sin2φ3…(10)
第4の測定座標(r4, φ4)における製造物の寸法W(r4, φ4)が66nmである場合、ゼルニケ多項式は下記(11)式で与えられる。
【００２２】
66 = a1 + a2r4cosφ4 + a3r4sinφ4 + a4(2r42 - 1)+ a5r42cos2φ4+ a6r42sin2φ4…(11)
第5の測定座標(r5, φ5)における製造物の寸法W(r5, φ5)が58nmである場合、ゼルニケ多項式は下記(12)式で与えられる。
【００２３】
58 = a1 + a2r5cosφ5 + a3r5sinφ5 + a4(2r52 - 1)+ a5r52cos2φ5+ a6r52sin2φ5…(12)
第6の測定座標(r6, φ6)における製造物の寸法W(r6, φ6)が60nmである場合、ゼルニケ多項式は下記(13)式で与えられる。
【００２４】
60 = a1 + a2r6cosφ6 + a3r6sinφ6 + a4(2r62 - 1)+ a5r62cos2φ6+ a6r62sin2φ6…(13)
近似モジュール121は、上記(8)式から(12)式の連立方程式を解くことによって、ゼルニケ多項式の第1乃至第6項のそれぞれの展開係数a1, a2, a3, a4, a5, a6を算出する。第2項の展開係数である第2展開係数a2は、図6に示すx方向の分布成分の強度を示している。第2展開係数a2が大きければ、製造物の寸法はx方向において連続的に大きく変化している。反対に第2展開係数a2が小さければ、製造物の寸法はx方向において連続的に小さく変化している。第3項の展開係数である第3展開係数a3は、図7に示すy方向の分布成分の強度を示している。第3展開係数a3が大きければ、製造物の寸法はy方向において連続的に大きく変化している。反対に第3展開係数a3が小さければ、製造物の寸法はy方向において連続的に小さく変化している。
【００２５】
第4項の展開係数である第4展開係数a4は、図8に示す同心円方向の分布成分の強度を示している。第4展開係数a4が大きければ、製造物の寸法は同心円方向において連続的に大きく変化している。反対に第4展開係数a4が小さければ、製造物の寸法は同心円方向において連続的に小さく変化している。第5項の展開係数である第5展開係数a5は、図9に示す0度方向及び90度方向の分布成分の強度を示している。第5展開係数a5が大きければ、製造物の寸法は0度方向及び90度方向において連続的に大きく変化している。反対に第5展開係数a5が小さければ、製造物の寸法は0度方向及び90度方向において連続的に小さく変化している。第6項の展開係数である第6展開係数a6は、図10に示す±45度方向の分布成分の強度を示している。第6展開係数a6が大きければ、製造物の寸法は±45度方向において連続的に大きく変化している。反対に第6展開係数a6が小さければ、製造物の寸法は±45度方向において連続的に小さく変化している。
【００２６】
図5に示したようにウェハ上の複数のレジストパターンの寸法がランダムに平面分布していても、平面分布をゼルニケ多項式で近似すれば、ランダムな平面分布をそれぞれ一定の態様を表す複数の分布成分に分解することが可能となる。図1に示す項選択モジュール21は、近似モジュール121が近似するゼルニケ多項式に含める項を選択する。ゼルニケ多項式には、理論的には無限に項を含めうるが、CPU300の処理能力からゼルニケ多項式に含める項の数には限度がある。そのため項選択モジュール21は、CPU300の処理能力やオペレータからの指示等に従って、ゼルニケ多項式に含める項を選択する。
【００２７】
図1に示す判定モジュール122は、第2展開係数a2、第3展開係数a3、第4展開係数a4、第5展開係数a5、及び第6展開係数a6のそれぞれの値が許容範囲内か否かを判定する。上述したように、第2乃至第6展開係数a2〜a6のそれぞれの大きさは、第2乃至第6項の各項が示す分布成分の強度を示している。したがって判定モジュール122は、第2乃至第6展開係数a2〜a6のそれぞれの大きさが製造される半導体装置に誤差をもたらす値である場合、第2乃至第6展開係数a2〜a6のそれぞれは許容範囲外と判定する。
【００２８】
関連付けモジュール123は、ゼルニケ多項式の複数の項を、許容範囲外であった第2乃至第6展開係数a2〜a6のそれぞれの大きさに従って降順で序列化する。また関連付けモジュール123は、塗布装置2、露光装置3、加熱装置4、及び現像装置5のそれぞれの装置パラメータを、設定可能範囲の大きさに従って降順で序列化する。ここで塗布装置2の「装置パラメータ」には、スピンコータ等の設定可能な回転加速度、回転速度、回転時間、ウェハ固定角度、レジスト液の塗布量、及びウェハの真空空着力等がある。露光装置3の「装置パラメータ」には、設定可能な照明条件、照射光の偏光方向、コヒーレンスファクタσ、開口数NA、焦点距離、焦点深度、収差、及びウェハステージ32の傾斜角度等がある。加熱装置4の「装置パラメータ」には、設定可能な温度、加熱位置、湿度、加熱速度、加熱時間、及び風速等がある。現像装置5の「装置パラメータ」には、設定可能な現像液量、温度、現像液スプレー条件、及び現像時間等がある。
【００２９】
さらに関連付けモジュール123は、序列が1位の項に、序列が1位の項に対応する分布成分の調整が可能で、序列が上位の装置パラメータを関連付ける。例えば、序列が1位の項が第2項又は第3項である場合、塗布装置2におけるウェハ固定角度、露光装置3のウェハステージ32の傾斜角度、加熱装置4におけるウェハの加熱位置、及び現像装置5の現像液スプレー条件等のx方向又はy方向の分布成分の調整が可能な装置パラメータのうち序列が上位のものを、第2項又は第3項に関連付ける。
【００３０】
また関連付けモジュール123は、序列が2位の項に、序列が2位の項に対応する分布成分の調整が可能で、序列が上位の装置パラメータを関連付ける。なお、序列が1位の項に関連付けられた装置パラメータは、序列が2位の項に関連付けられない。例えば、序列が2位の項が第4項である場合、塗布装置2のスピンコータの回転加速度、露光装置3の投影光学系42の収差、加熱装置4におけるウェハの加熱位置、及び現像液スプレー条件等の同心円方向の分布成分の調整が可能な装置パラメータのうち序列が上位のものを、第4項に関連付ける。
【００３１】
また関連付けモジュール123は、序列が3位の項に、序列が3位の項に対応する分布成分の調整が可能で、序列が上位の装置パラメータを関連付ける。なお、序列が1位及び2位の項にそれぞれ関連付けられた装置パラメータは、序列が3位の項に関連付けられない。例えば、序列が3位の項が第5項である場合、塗布装置2におけるウェハの真空吸着力、露光装置3の図4に示す偏光子の偏向窓47a, 47cの偏光方向、及び加熱装置4におけるウェハの加熱位置等の0度方向及び90度方向の分布成分の調整が可能な装置パラメータのうち序列が上位のものを、第5項に関連付ける。
【００３２】
また関連付けモジュール123は、序列が4位の項に、序列が4位の項に対応する分布成分の調整が可能で、序列が上位の装置パラメータを関連付ける。なお、序列が1位、2位、及び3位の項にそれぞれ関連付けられた装置パラメータは、序列が4位の項に関連付けられない。例えば、序列が4位の項が第6項である場合、塗布装置2におけるウェハの真空吸着力、露光装置3の図4に示す偏光子の偏向窓47a, 47cの偏光方向、及び加熱装置4におけるウェハの加熱位置等の±45度方向の分布成分の調整が可能な装置パラメータのうち序列が上位のものを、第6項に関連付ける。
【００３３】
調整モジュール352は、塗布制御モジュール252、露光制御モジュール253、加熱制御モジュール254、及び現像制御モジュール255を有する。塗布制御モジュール252は、関連付けモジュール123によって塗布装置2の装置パラメータに関連付けられたゼルニケ多項式の項が示す分布成分を低減させるよう、塗布装置2の装置パラメータを調整する。例えば、塗布装置2のウェハ固定角度にx方向又はy方向の分布成分を表す第2項又は第3項が関連付けられた場合、x方向又はy方向の分布成分が低減するよう、塗布制御モジュール252は塗布装置2におけるウェハ固定角度を調整する。固定角度は、第2展開係数又は第3展開係数の大きさによって調節する。塗布装置2の回転加速度に同心円方向の分布成分を表す第4項が関連付けられた場合、同心円方向の分布成分が低減するよう、塗布制御モジュール252は塗布装置2のスピンコータの回転加速度を早める調整をする。回転加速度を早める度合いは、第4項の第4展開係数の大きさによって調節する。
【００３４】
塗布装置2におけるウェハの真空吸着力に0度方向及び90度方向の分布成分を表す第5項が関連付けられた場合、0度方向及び90度方向の分布成分が低減するよう、塗布制御モジュール252は塗布装置2におけるウェハの真空吸着力を調整する。真空吸着力は、第4項の第4展開係数の大きさによって調節する。塗布装置2におけるウェハの真空吸着力に±45度方向の分布成分を表す第6項が関連付けられた場合も、±45度方向の分布成分が低減するよう、塗布制御モジュール252は塗布装置2におけるウェハの真空吸着力を調整する。
【００３５】
露光制御モジュール253は、関連付けモジュール123によって露光装置3の装置パラメータに関連付けられたゼルニケ多項式の項が示す分布成分を低減させるよう、露光装置3の装置パラメータを制御する。例えば、露光装置3のウェハステージ32の傾斜角度にx方向又はy方向の分布成分を表す第2項又は第3項が関連付けられた場合、x方向又はy方向の分布成分が低減するよう、露光制御モジュール253は露光装置3のウェハステージ32の傾斜角度を調整する。ウェハステージ32の傾斜角度は、第2展開係数又は第3展開係数の大きさによって調整する。あるいは露光装置3の照射光の偏光方向に第2項又は第3項が関連付けられた場合、x方向又はy方向の分布成分が低減するよう、露光制御モジュール253は図3に示す偏光子59の偏光窓46aを透過した照射光の偏光方向を90度ずらす調整をする。
【００３６】
露光装置3の収差に同心円方向の分布成分を表す第4項が関連付けられた場合、同心円方向の分布成分が低減するよう、露光制御モジュール253は露光装置3の投影光学系42の収差を調整する。収差は、第4展開係数の大きさによって調節する。露光装置3の照射光の偏光方向に0度方向及び90度方向の分布成分を表す第5項が関連付けられた場合、0度方向及び90度方向の分布成分が低減するよう、露光制御モジュール253は露光装置3の図4に示す偏光子の偏向窓47a, 47cの偏光方向を調整する。偏光方向は、第5展開係数の大きさによって調節する。露光装置3の照射光の偏光方向に±45度方向の分布成分を表す第6項が関連付けられた場合、±45度方向の分布成分が低減するよう、露光制御モジュール253は露光装置3の図4に示す偏光子の偏向窓47a, 47cの偏光方向を調整する。偏光方向は、第6展開係数の大きさによって調節する。
【００３７】
加熱制御モジュール254は、関連付けモジュール123によって加熱装置4の装置パラメータに関連付けられたゼルニケ多項式の項が示す分布成分を低減させるよう、加熱装置4の装置パラメータを制御する。例えば、加熱装置4の加熱位置及び加熱温度に±45度方向の分布成分を表す第6項が関連付けられた場合、±45度方向の分布成分が低減するよう、加熱制御モジュール254は加熱装置4の加熱位置及び加熱温度の調整をする。加熱位置及び加熱温度は、第6項の第6展開係数の大きさによって調節する。
【００３８】
現像制御モジュール255は、関連付けモジュール123によって現像装置5の装置パラメータに関連付けられたゼルニケ多項式の項が示す分布成分を低減させるよう、現像装置5の装置パラメータを制御する。例えば、現像装置5の現像液スプレー条件にx方向の分布成分を表す第2項が関連付けられた場合、x方向の分布成分が低減するよう、現像制御モジュール255は現像装置5の現像液スプレー条件の調整をする。現像液スプレー条件は、第2項の第2展開係数の大きさによって調節する。
【００３９】
CPU300には、データ記憶装置335が接続されている。データ記憶装置335は、装置情報記憶モジュール336、寸法記憶モジュール338、選択項記憶モジュール339、近似式記憶モジュール340、係数記憶モジュール341、及び関連記憶モジュール342を有する。装置情報記憶モジュール336は、塗布装置2、露光装置3、加熱装置4、及び現像装置5のそれぞれの装置パラメータの設定可能範囲を保存する。寸法記憶モジュール338は、測定装置332が測定した複数のレジストパターンのそれぞれの寸法を保存する。選択項記憶モジュール339は、項選択モジュール21が選択したゼルニケ多項式の項を保存する。近似式記憶モジュール340は、近似モジュール121が近似したゼルニケ多項式を保存する。係数記憶モジュール341は、判定モジュール122によって許容範囲外と判定された展開係数を有するゼルニケ多項式の項を保存する。関連記憶モジュール342は、関連付けモジュール123によって関連付けられた項と装置パラメータとを保存する。
【００４０】
図1に示すCPU300には、さらに入力装置312、出力装置313、プログラム記憶装置330、及び一時記憶装置331が接続される。入力装置312としては、キーボード、マウス等が使用可能である。出力装置313としては液晶表示装置(LCD)、発光ダイオード(LED)等によるモニタ画面等が使用可能である。プログラム記憶装置330は、CPU300に接続された装置間のデータ送受信等をCPU300に実行させるためのプログラムを保存している。一時記憶装置331は、CPU300の演算過程でのデータを一時的に保存する。
【００４１】
次に第1の実施の形態に係る製造装置調整方法を、図11に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図1に示したCPU300による演算結果は、一時記憶装置331に逐次格納される。
【００４２】
(a) ステップS101で、図1に示す塗布装置2を用いてウェハ上にフォトレジストをスピン塗布し、ウェハ上にレジスト膜を形成する。その後、加熱装置4を用いてレジスト膜をプリベークする。ステップS102でウェハを図2に示す露光装置3のウェハステージ32に配置する。次に照明光源41から照射光を照射し、レチクルステージ15上に配置されたフォトマスクのマスクパターンの像をレジスト膜上に転写する。さらにステップアンドスキャンを繰り返し、レジスト膜上にマスクパターンの複数の像を転写する。
【００４３】
(b) ステップS103で、図1に示す加熱装置4を用いてレジスト膜をPEB処理する。次に、現像装置5を用いてレジスト膜を現像し、ウェハ上にマスクパターンの複数の像に対応する複数のレジストパターンを形成する。ステップS104で測定装置332を用いて複数のレジストパターンの複数の線幅の寸法をそれぞれ計測する。測定された複数の寸法は、それぞれの測定座標と共に、図1に示す寸法記憶モジュール338に保存される。
【００４４】
(c) ステップS105で、項選択モジュール21は複数の寸法の平面分布を近似する(1)式で与えられるゼルニケ多項式で使用する項を選択する。項選択モジュール21は選択した項の情報を選択項記憶モジュール339に保存する。ここでは例として、項選択モジュールはゼルニケ多項式の第1項、第2項、第3項、第4項、第5項、及び第6項を選択したものとする。
【００４５】
(d) ステップS106で近似モジュール121は、寸法記憶モジュール338から複数の寸法及びそれぞれの測定座標を読み出す。また近似モジュール121は、選択項記憶モジュール339から項選択モジュール21が選択した項の情報を読み出す。ステップS107で近似モジュール121は、寸法と測定座標との関係を第1項乃至第6項を用いてゼルニケ多項式で近似する。近似モジュール121は、ゼルニケ多項式を近似式記憶モジュール340に保存する。
【００４６】
(e) ステップS108で判定モジュール122は、近似式記憶モジュール340に保存されているゼルニケ多項式の第2項を図6に示すx方向の分布成分として読み出し、第3項を図7に示すy方向の分布成分として読み出し、第4項を図8に示す同心円方向の分布成分として読み出し、第5項を図9に示す0度方向及び90度方向の分布成分として読み出し、第6項を図10に示す±45度方向の分布成分として読み出す。
【００４７】
(f) ステップS109で図1に示す判定モジュール122は、第2乃至第6展開係数a2〜a6のそれぞれが許容範囲内の値であるか否かを判定する。第2乃至第6展開係数a2〜a6のそれぞれは、第2乃至第6項のそれぞれが示す分布成分の強度を表している。そのため展開係数が許容範囲外の値である項は、対応する分布成分の強度が強いため、対応する分布成分の要因を補正する必要がある。判定モジュール122は、許容範囲外の展開係数を含む項を係数記憶モジュール341に保存する。ここでは、第2乃至第5展開係数a2〜a5が許容範囲外であったとする。
【００４８】
(g) ステップS110で関連付けモジュール123は、係数記憶モジュール341からそれぞれ許容範囲外であった第2乃至第5展開係数a2〜a5を含む複数の項を読み出す。次に関連付けモジュール123は、第2乃至第5展開係数a2〜a5の大きさに従って複数の項を降順で序列化する。例えば、第5項、第4項、第2項、第3項の順に序列化されたとする。
【００４９】
(h) ステップS111で関連付けモジュール123は、装置情報記憶モジュール336から塗布装置2、露光装置3、加熱装置4、及び現像装置5のそれぞれの装置パラメータの設定可能範囲を読み出す。その後、関連付けモジュール123は装置パラメータの設定可能範囲の大きさに従って、塗布装置2、露光装置3、加熱装置4、及び現像装置5のそれぞれの装置パラメータを降順で序列化する。例えば、加熱装置4のウェハの加熱位置、塗布装置2の回転加速度、現像装置5のスプレー条件、露光装置3のウェハステージ32の傾斜角度の順に序列化されたとする。
【００５０】
(i) ステップS112で関連付けモジュール123は、展開係数の大きさの序列が1位の第5項に、設定可能範囲の大きさの序列が1位である加熱装置4の加熱位置を関連付けて関連記憶モジュール342に保存する。次に関連付けモジュール123は、展開係数の序列が2位の第4項に、装置パラメータの序列が2位である塗布装置2の回転加速度を関連付けて関連記憶モジュール342に保存する。次に関連付けモジュール123は、展開係数の序列が3位の第2項に、装置パラメータの序列が3位である現像装置5のスプレー条件を関連付けて関連記憶モジュール342に保存する。次に関連付けモジュール123は、展開係数の序列が4位の第3項に、装置パラメータの序列が4位である露光装置3のウェハステージ32の傾斜角度を関連付けて関連記憶モジュール342に保存する。
【００５１】
(j) ステップS113で加熱制御モジュール254は、加熱装置4の装置パラメータに関連付けられた第5項を関連記憶モジュール342から読み出す。第5項に含まれる第5展開係数a5が大きいことは、図9に示すように、0度方向及び90度方向の分布成分の強度が強いことを意味する。したがって図1に示す加熱制御モジュール254は、0度方向及び90度方向の分布成分の強度が弱くなるよう、加熱装置4のウェハの加熱位置を調整する。
【００５２】
(k) ステップS114で塗布制御モジュール252は、塗布装置2の装置パラメータに関連付けられた第4項を関連記憶モジュール342から読み出す。第4項に含まれる第4展開係数a4が大きいことは、図8に示すように、同心円方向の分布成分の強度が強いことを意味する。したがって図1に示す塗布制御モジュール252は、同心円方向の分布成分の強度が弱くなるよう、スピンコータ等の塗布装置2の回転加速度等のスピン塗布条件を調整する。
【００５３】
(l) ステップS115で現像制御モジュール255は、現像装置5の装置パラメータに関連付けられた第2項を関連記憶モジュール342から読み出す。第2項に含まれる第2展開係数a2が大きいことは、図6に示すように、x方向の強度が強いことを意味する。したがって図1に示す現像制御モジュール255は、x方向の分布成分の強度が弱くなるよう、現像装置5におけるウェハへの現像液のスプレー条件を調整する。
【００５４】
(m) ステップS116で露光制御モジュール253は、露光装置3の装置パラメータに関連付けられた第3項を関連記憶モジュール342から読み出す。第3項に含まれる第3展開係数a3が大きいことは、図7に示すように、y方向の強度が強いことを意味する。したがって図1に示す露光制御モジュール253は、y方向の分布成分の強度が弱くなるよう、図2に示す露光装置3におけるウェハステージ32の傾斜角度を調整し、第1の実施の形態に係る製造装置調整方法を終了する。
【００５５】
以上示した第1の実施の形態に係る製造装置調整システム及び製造装置調整方法によれば、製造物の寸法の平面分布を複数の分布成分に分解し、各分布成分毎に製造装置20の装置パラメータが補正される。したがって、装置パラメータが補正された製造装置20を用いれば、寸法の平面分布が均一な複数のレジストパターンを製造することが可能となる。
【００５６】
（第2の実施の形態）
第2の実施の形態に係る製造装置調整システムに接続された製造装置20は、図12に示すように、蒸着装置1及びエッチング装置6をさらに含む。蒸着装置1は、ウェハの上方に絶縁膜を蒸着する。蒸着装置1の「装置パラメータ」としては、蒸着物質の濃度、蒸着時間、蒸着温度、蒸着物質の吐出ノズルの形状、及び蒸着物質の吐出ノズルとウェハの位置関係等がある。蒸着装置1には、CVD（化学蒸着）装置等が使用可能である。エッチング装置6は、塗布装置2、露光装置3、加熱装置4、及び現像装置5によって絶縁膜上に形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして用いて、絶縁膜を選択的に除去する。エッチング装置6の「装置パラメータ」としては、エッチングガスの濃度、エッチング時間、エッチング温度、エッチングガスの吐出ノズルの形状、及びエッチングガスの吐出ノズルとウェハの位置関係等がある。
【００５７】
第2の実施の形態において測定装置332は、例えば製造装置20によって絶縁膜に設けられた複数のビアホール等の複数の深さを、それぞれ製造物の複数の部分の寸法として測定する。関連付けモジュール123は、蒸着装置1及びエッチング装置6の装置パラメータを、ゼルニケ多項式の項に関連付ける。また調整モジュール352は、蒸着制御モジュール251及びエッチング制御モジュール256をさらに含む。
【００５８】
蒸着制御モジュール251は、関連付けモジュール123によって蒸着装置1の装置パラメータに関連付けられたゼルニケ多項式の項が示す分布成分を低減させるよう、蒸着装置1の装置パラメータを制御する。例えば、蒸着装置1の吐出ノズルに対するウェハの角度にx方向又はy方向の分布成分を表す第2項又は第3項が関連付けられた場合、x方向又はy方向の分布成分が低減するよう、蒸着制御モジュール251は蒸着装置1の吐出ノズルに対するウェハの角度を調整する。蒸着装置1の吐出ノズルの形状に同心円方向の分布成分を表す第4項が関連付けられた場合、同心円方向の分布成分が低減するよう、蒸着制御モジュール251は蒸着装置1の吐出ノズルの形状を調節する。蒸着装置1の吐出ノズルの形状あるいはウェハの加熱位置に0度方向及び90度方向の分布成分を表す第5項が関連付けられた場合、0度方向及び90度方向の分布成分が低減するよう、蒸着制御モジュール251は蒸着装置1の吐出ノズルの形状やウェハの加熱位置を調節する。蒸着装置1の吐出ノズルの形状あるいはウェハの加熱位置に±45度方向の分布成分を表す第6項が関連付けられた場合、±45度方向度方向の分布成分が低減するよう、蒸着制御モジュール251は蒸着装置1の吐出ノズルの形状やウェハの加熱位置を調節する。
【００５９】
エッチング制御モジュール256は、関連付けモジュール123によってエッチング装置6に関連付けられたゼルニケ多項式の項が示す分布成分を低減させるよう、エッチング装置6の装置パラメータを制御する。例えば、エッチング装置6の吐出ノズルに対するウェハの角度にx方向又はy方向の分布成分を表す第2項又は第3項が関連付けられた場合、x方向又はy方向の分布成分が低減するよう、エッチング制御モジュール256はエッチング装置6の吐出ノズルに対するウェハの角度を調整する。エッチング装置6の吐出ノズルの形状に同心円方向の分布成分を表す第4項が関連付けられた場合、同心円方向の分布成分が低減するよう、エッチング制御モジュール256はエッチング装置6の吐出ノズルの形状を調節する。エッチング装置6の吐出ノズルの形状あるいはウェハの加熱位置に0度方向及び90度方向の分布成分を表す第5項が関連付けられた場合、0度方向及び90度方向の分布成分が低減するよう、エッチング制御モジュール256はエッチング装置6の吐出ノズルの形状やウェハの加熱位置を調節する。エッチング装置6の吐出ノズルの形状あるいはウェハの加熱位置に±45度方向の分布成分を表す第6項が関連付けられた場合、±45度方向の分布成分が低減するよう、エッチング制御モジュール256はエッチング装置6の吐出ノズルの形状やウェハの加熱位置を調節する。第2の実施の形態に係る装置情報記憶モジュール336は、蒸着装置1及びエッチング装置6のそれぞれの装置パラメータの設定可能範囲も保存する。
【００６０】
第2の実施の形態に係る製造装置調整システムのその他の構成要素は、図1と同様であるので説明は省略する。次に第2の実施の形態に係る製造装置調整方法を、図13に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６１】
(a) ステップS200で図12に示す蒸着装置1は、ウェハの上方に絶縁膜を蒸着する。ステップS201で、塗布装置2を用いて絶縁膜上にフォトレジストをスピン塗布し、絶縁膜上にレジスト膜を形成する。次に、ステップS202及びステップS203を図11のステップS102及びステップS103と同様に実施する。図13に示すステップS204で図12に示すエッチング装置6は、絶縁膜上に形成されたレジストパターンをエッチングマスクとして用いて絶縁膜を選択的に除去し、絶縁膜に複数のビアホールを形成する。
【００６２】
(b) ステップS205で測定装置332は、複数のビアホールの複数の深さを、それぞれ製造物の複数の部分の寸法として計測する。測定された複数の寸法は、それぞれの測定座標と共に、図12に示す寸法記憶モジュール338に保存される。次に図11のステップS105乃至ステップS110と同様に、図13に示すステップS206乃至ステップS211を実施する。
【００６３】
(c) ステップS212で関連付けモジュール123は、装置情報記憶モジュール336から蒸着装置1、塗布装置2、露光装置3、加熱装置4、現像装置5、及びエッチング装置6のそれぞれの装置パラメータの設定可能範囲を読み出す。その後、関連付けモジュール123は装置パラメータの設定可能範囲の大きさに従って、蒸着装置1、塗布装置2、露光装置3、加熱装置4、現像装置5、及びエッチング装置6を降順で序列化する。例えば、蒸着装置1、エッチング装置6、加熱装置4、塗布装置2、現像装置5、露光装置3の順に序列化されたとする。
【００６４】
(d) ステップS213で関連付けモジュール123は、展開係数の大きさの序列が1位の第5項に、装置パラメータの設定可能範囲の大きさの序列が1位である蒸着装置1を関連付けて関連記憶モジュール342に保存する。次に関連付けモジュール123は、展開係数の序列が2位の第4項に、装置パラメータの序列が2位であるエッチング装置6を関連付けて関連記憶モジュール342に保存する。次に関連付けモジュール123は、展開係数の序列が3位の第2項に、装置パラメータの序列が3位である加熱装置4を関連付けて関連記憶モジュール342に保存する。次に関連付けモジュール123は、展開係数の序列が4位の第3項に、装置パラメータの序列が4位である塗布装置2を関連付けて関連記憶モジュール342に保存する。
【００６５】
(e) ステップS214で蒸着制御モジュール251は、蒸着装置1の装置パラメータに関連付けられた第5項を関連記憶モジュール342から読み出す。次に蒸着制御モジュール251は、0度方向及び90度方向の分布成分の強度が弱くなるよう、蒸着装置1の吐出ノズルの形状やウェハの加熱位置を調節する。ステップS215でエッチング制御モジュール256は、エッチング装置6の装置パラメータに関連付けられた第4項を関連記憶モジュール342から読み出す。次にエッチング制御モジュール256は、同心円方向の分布成分の強度が弱くなるよう、エッチング装置6の吐出ノズルの形状を調節する。
【００６６】
(f) ステップS216で加熱制御モジュール254は、加熱装置4の装置パラメータに関連付けられた第2項を関連記憶モジュール342から読み出す。次に現像制御モジュール255は、x方向の分布成分の強度が弱くなるよう、加熱装置4におけるウェハの加熱位置を調整する。ステップS217で塗布制御モジュール252は、塗布装置2の装置パラメータに関連付けられた第3項を関連記憶モジュール342から読み出す。次に塗布制御モジュール252は、y方向の分布成分の強度が弱くなるよう、塗布装置2におけるウェハの傾斜角度等を調整し、第2の実施の形態に係る製造装置調整方法を終了する。
【００６７】
以上示した第2の実施の形態に係る製造装置調整システム及び製造装置調整方法により装置パラメータが補正された製造装置20を用いれば、深さの平面分布が均一な複数のビアホールを形成することが可能となる。
【００６８】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば実施の形態においては、製造物の複数の部分のそれぞれの寸法の例として、複数のレジストパターンのそれぞれの線幅、あるいは複数のビアホールのそれぞれの深さを示した。これに対し、ウェハ上に絶縁膜の複数の部分のそれぞれの厚みを製造物の複数の部分のそれぞれの寸法として測定してよい。さらに製造装置20の複数の装置パラメータを調整することにより、絶縁膜の厚みのばらつきを抑制することが可能となる。また、図6乃至図10に示した分布成分のいずれかを減少させるために、レジストを露光する際に各ショット領域の露光量を変化させてもよい。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明からは妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る製造装置調整システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る露光装置を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る偏光子の第１の上面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る偏光子の第２の上面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るウェハ上の製造物の寸法ばらつきの模式図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る製造物の寸法の平面分布を構成する分布成分の第１の模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る製造物の寸法の平面分布を構成する分布成分の第２の模式図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る製造物の寸法の平面分布を構成する分布成分の第３の模式図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る製造物の寸法の平面分布を構成する分布成分の第４の模式図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る製造物の寸法の平面分布を構成する分布成分の第５の模式図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る製造装置調整方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る製造装置調整システムを示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る製造装置調整方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
1…蒸着装置
2…塗布装置
3…露光装置
4…加熱装置
5…現像装置
6…エッチング装置
20…製造装置
121…近似モジュール
123…関連付けモジュール
251…蒸着制御モジュール
252…塗布制御モジュール
253…露光制御モジュール
254…加熱制御モジュール
255…現像制御モジュール
256…エッチング制御モジュール
332…測定装置
352…調整モジュール
【図１】
2007227570.tif 000004
【図２】
2007227570.tif 000005
【図３】
2007227570.tif 000006
【図４】
2007227570.tif 000007
【図５】
2007227570.tif 000008
【図１１】
2007227570.tif 000009
【図１２】
2007227570.tif 000010
【図１３】
2007227570.tif 000011
【図６】
2007227570.tif 000012
【図７】
2007227570.tif 000013
【図８】
2007227570.tif 000014
【図９】
2007227570.tif 000015
【図１０】
2007227570.tif 000016