(57)【要約】【課題】レジストパターンの寸法ばらつきを補正することができ、設計値通りのパターンを形成する。【解決手段】被処理基板１０上にレジスト膜を塗布した後に該レジスト膜に所望パターンを露光し、レジスト膜に対してＰＥＢ装置２５でＰＥＢ処理を施した後に現像装置２７で現像処理するレジストパターン形成方法において、レジスト膜に実際に形成される寸法を設計寸法に合わせるための寸法制御方法であって、基板１０上に形成された各種パターンの内、複数の寸法管理パターンの寸法を測定した後、測定された寸法と設計寸法とのずれ量を算出し、算出されたずれ量を補正するためのＰＥＢ温度補正量を算出し、算出されたＰＥＢ温度補正量を測定パターンの位置情報と共にＰＥＢ装置２５にフィードバックし、フィードバックされた補正量を基に基板表面内での温度分布を制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上にレジスト膜を塗布した後に該レジスト膜に所望パターンを露光し、次いでレジスト膜に対してＰＥＢ（露光後熱処理）を施した後に現像処理するレジストパターン形成方法において、レジスト膜に実際に形成される寸法を設計寸法に合わせるための寸法制御方法であって、
前記基板上に形成された各種パターンの内、複数の寸法管理パターンの寸法を測定する工程と、
前記測定された寸法と設計寸法とのずれ量を算出する工程と、
前記算出されたずれ量を補正するためのＰＥＢ温度補正量を算出する工程と、
前記算出されたＰＥＢ温度補正量を前記測定パターンの位置情報と共にフィードバックする工程と、
前記ＰＥＢ処理を施すに際して、前記フィードバックされた補正量を基に基板表面内での温度分布を制御する工程と、
を含むことを特徴とする寸法制御方法。
【請求項２】
前記寸法管理パターンは、リソグラフィマージン及び加工マージンが他のパターンに比して少ないパターンであることを特徴とする請求項１記載の寸法制御方法。
【請求項３】
前記ＰＥＢ処理を施すためのＰＥＢ装置、前記現像処理を施すための現像装置は複数個設けられてそれぞれ選択的に使用され、選択された装置の組み合わせ毎にＰＥＢ補正量を算出することを特徴とする請求項１記載の寸法制御方法。
【請求項４】
前記ＰＥＢ処理を施すためのＰＥＢ装置は、前記基板の面方向に分離された複数のヒータを備えており、前記ＰＥＢ温度補正量を基にこれらのヒータを独立に温度制御することを特徴とする請求項１記載の寸法制御方法。
【請求項５】
前記ＰＥＢ温度補正量を算出するために、前記測定された寸法とＰＥＢ温度の傾きの検量線を算出し、この検量線に基づいて前記ＰＥＢ温度補正量を算出することを特徴とする請求項１記載の寸法制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にレジストパターンを形成するためのリソグラフィ技術に係わり、特にレジストパターンの寸法を設計値に近付けるための寸法制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ工程及び加工工程の寸法制御方法において、デザインルールの微細化に伴い、ＯＰＥ，ＰＰＥを含めた寸法測定精度向上が非常に重要になっている。現在の寸法プロセスコントロールにおいては、特定の寸法測定箇所をＳＥＭ，寸法測定器，光学式寸法測定器（ＯＣＤ）で測定し、露光量を可変してロット間、ウェハー間の寸法コントロールを行っていた。
【０００３】
しかし、露光量で寸法制御した場合、ＰＰＥの影響が大きいことが判明している。即ち、露光量でリソグラフィ寸法、加工寸法ターゲットの寸法コントロールを行うと、ロット間のばらつき、ウェハー間のばらつき、ショット間のばらつき、ショット内のばらつき、チップ内のばらつきが全て悪化してしまうことが判明している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、レジストパターンの寸法ばらつきを補正することができ、設計値通りのパターンを形成することのできるリソグラフィの寸法制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、被処理基板上にレジスト膜を塗布した後に該レジスト膜に所望パターンを露光し、次いでレジスト膜に対してＰＥＢ（露光後熱処理）を施した後に現像処理するレジストパターン形成方法において、レジスト膜に実際に形成される寸法を設計寸法に合わせるための寸法制御方法であって、前記基板上に形成された各種パターンの内、複数の寸法管理パターンの寸法を測定する工程と、前記測定された寸法と設計寸法とのずれ量を算出する工程と、前記算出されたずれ量を補正するためのＰＥＢ温度補正量を算出する工程と、前記算出されたＰＥＢ温度補正量を前記測定パターンの位置情報と共にフィードバックする工程と、前記ＰＥＢ処理を施すに際して、前記フィードバックされた補正量を基に基板表面内での温度分布を制御する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、レジストパターンの寸法ばらつきを補正することができ、設計値通りのパターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、被処理基板上にＬＳＩ等のレジストパターンを形成するためのシステム構成を示す図である。
【０００９】
図示しないウェハカセットに収容された複数のウェハー１０の内の１枚がレジスト塗布装置２１に搬送され、この装置２１内でウェハー上にレジスト膜が塗布される。レジスト膜が塗布されたウェハーは、複数のプリベーク装置２２（２２−１，２２−２，２２−３）の何れかに搬送され、この装置２２内でプリベークされる。プリベークされたウェハーは、冷却装置２３で冷却された後に、露光装置２４内に搬送される。露光装置２４では、各種マスクを用いてＬＳＩパターンがレジスト膜に露光される。
【００１０】
ＬＳＩパターンが露光されたウェハーは、複数のＰＥＢ装置２５（２５−１，２５−２，２５−３）の何れかに搬送され、この装置２５内で露光後熱処理（ＰＥＢ）処理される。ＰＥＢ処理されたウェハーは、冷却装置２６で冷却された後に、複数の現像装置２７（２７−１，２７−２）の何れかに搬送され、この装置２７内で現像処理される。
【００１１】
現像処理されたウェハー３０は、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）などの検査装置４０によりパターンが検査される。ここで、検査されるパターンは、リソグラフィマージン及び加工マージン（ＤＯＦ、ドーズマージン、フォーカスマージン、エッチング変換差、膜の材質によるレジストすそ引き、限界解像度、光学照明条件（ＮＡ、σ、ε）、ＰＰＥ、ＯＰＥパターン、１次元及び２次元パターン（突当てパターン、囲まれパターン、背合せパターン、島パターン、狭スペースパターン、ショートニングパターン、内端差パターン、・プリィミィティブセルパターン（ランダムロジックパターン）、ＳＲＡＭパターン、ＤＲＡＭパターン、アナログパターン、ＩＯセルパターン、機能ＩＰブロックパターン（ＭＰＵ））が他のパターンに対して少ないである。
【００１２】
そして、実際に測定されたパターンと設計パターンとのずれが検出され、このずれ量を補正するためのＰＥＢ温度補正量が算出され、これがＰＥＢ装置２５にフィードバックされるようになっている。
【００１３】
ここで、ウェハー上に形成されるレジストパターンには、面内位置により実際に形成されたパターンと設計パターンとの寸法ずれが生じる。また、ＰＥＢ装置２５や現像装置２７が複数個あり、異なる経路を通して作成されたウェハー間では、ウェハー間での寸法ずれが生じる。
【００１４】
図２に、寸法ずれの様子を示す。この図は、フォトリソグフィ処理において、寸法バラツキの要因を分解したデータであり、データをロット間のバラツキ成分、ウェハー間のバラツキ成分、ショット間のバラツキ成分に分けている。ロット間、ウェハー間、ショット間の成分の二乗和がトータルバラツキになっている。また、各要因の棒グラフの打ち分けは、ＦＦ無し：Feed Forward 無し、バッチＦＦ：ロット内一律で Feed Forward 制御有り、枚葉ＦＦ：枚葉式でＦＦ有り、２次曲面：露光時間の制御補正、バジェット：ＳＰＥＣに分かれている。
【００１５】
従来、このような寸法ずれを補正するために、図３に示すように、ウェハー面内のＣＤ分布に応じて露光装置２４におけるドーズ量を変えるようにしていたが、ドーズ量による補正では寸法制御が難しくなっている。さらに、ドーズ量を補正することは露光装置２４のパラメータを変えることになり、望ましくない。
【００１６】
これに対して本実施形態では、ドーズ量を変えるのではなく、ＰＥＢ温度を変えることにより寸法ずれを補正することを特徴としている。
【００１７】
ウェハーに形成された各種パターンの内、プロセス裕度が少ないパターンの寸法を測定する。ここで、本システムにはプリベーク装置２２、ＰＥＢ装置２５、現像装置２７がそれぞれ複数個あり、ウェハーは異なるルートを通ることになる。例えば、プリベーク装置２２が３台、ＰＥＢ装置２５が３台、現像装置２７が２台とすると、３×３×２＝１８通りのルートが存在することになる。異なるルートを通るウェハー毎に寸法ずれは異なったものとなる。従って、異なるルート毎に寸法ずれの測定及びその後に続く処理を行う必要がある。
【００１８】
１つのルートに対して、測定された寸法と設計寸法とのずれ量を算出する。算出されたずれ量を補正するためのＰＥＢ温度補正量を算出する。算出されたＰＥＢ温度補正量を測定パターンの位置情報と共に、ＰＥＢ装置２５にフィードバックする。そして、他のルートに対しても同様に、寸法ずれの測定及びＰＥＢ温度補正量の算出を行い、ＰＥＢ装置２５にフィードバックする。
【００１９】
そして、次のレジストパターン形成プロセスでは、ウェハーがどのルートを通るのかを判断し、そのルートに対するＰＥＢ補正量を基に基板表面内での温度分布を制御する。これにより、寸法ばらつきを抑制することができる。
【００２０】
ＰＥＢにおけるウェハー面内の温度分布を制御するために、ＰＥＢ装置２５における加熱板は、図４に示すように、複数に分離されている。即ち、試料台４１上に、面内で加熱温度を変えられるように、例えば７つのヒータ４２（Ａ〜Ｇ）が互いに分離して設けられている。
【００２１】
次に、ドーズ量ではなくＰＥＢ温度で制御することによる効果について説明する。
【００２２】
図５は、ドーズ量は一定で、ＰＥＢ温度を変更した際のＣＤ値の変化を示す図である。即ち、ＰＥＢで補正を行う処理を示しており、横軸にピッチ、縦軸にＣＤバラツキをしており、ＰＥＢ温度を振った（１２９／１３０／１３１℃）際の各寸法値データ（Actual値）を示している。温度によってＣＤ値が変わるが、１３０℃に対し１２９℃及び１３１℃は１３０℃のデータを平行にシフトしたものと極めて近くなっている。
【００２３】
図６は、Ｘ軸のピッチ（１）を各温度共０にキャリブレーションした時のピッチ（２）〜（５）の残差（残留成分）を表した図である。即ち、ＰＥＢ温度振りを行った各データを全て９０ｎｍ（１：１）のリソグラフィターゲットを０基準とした際のデータを示している。
【００２４】
図７は、図５の生データの結果に対して、ドーズ量の補正を行い、Ｘ軸のピッチ（１）を略同一寸法に仕上げた時のピッチ（２）〜（５）の残差（残留成分）を表した図である。即ち、露光で補正を行う処理を示しており、図５のデータに対して、９０ｎｍのリソグラフィターゲット（１：１）に合うように露光量補正を行った後の残留成分を示している。
【００２５】
図８は、図７のデータのＸ軸のピッチのＰＥＢ条件：１２９℃、１３０℃、１３１℃の寸法値を０にキャリブレーションしたものである。即ち、図７の寸法データから各データを全て９０ｎｍ（１：１）のリソグラフィターゲットを０基準とした際のデータを示している。この際のピッチ（１）に対する、ピッチ（２）〜（５）の寸法残差がＰＥＢ補正に比べて非常に大きいことを示している。
【００２６】
このように、図５に示すような生データは、ドーズ量を補正せず、ＰＥＢ温度のみ±１℃振ってもピッチ（１）〜（５）に対する寸法値が余り変化しないのに対して、図７のように、ドーズ量でピッチ（１）を最適寸法になるようにドーズ量を補正するとピッチ（１）以外のピッチ（２）〜（５）が大きく変化する。
【００２７】
よって、逆にドーズ量を先に変更した状態から、ＰＥＢの温度の調整でピッチの各寸法を合わせ込んでもピッチ（２）〜（５）は、殆ど変化しないと考えられ、ＰＰＥ寸法制御効果が大きいので、ＰＥＢでＡＰＣ補正を行うことでトータル寸法バラツキが安定することになる。
【００２８】
今後、デザインルールが非常に厳しくなっていくため、露光量での寸法平均値補正を行わず、露光量以外の寸法補正平均値を行っていく方法（例えば、ＰＡＢ温度（塗布後の温度）、ＰＥＢ温度（露光後の温度）、現像時間（ＰＥＢ後の現像処理）、膜厚（ＢＡＲＣ、レジスト膜厚）、温度、湿度、気圧などを用いＡＰＣ補正を行う方法）は極めて有効である。露光量で寸法平均値補正を行うと、フォトリソグラフィ後の様々なパターンバリエーションパターン（Iso/Dense 等最初に報告したパターン）が大きく変化して寸法制御が厳しくなってしまうからである。
【００２９】
図９は、ＰＥＢ温度補正によるＰＰＥ影響度解析結果を示す図であり、図１０は、露光量補正によるＰＰＥ影響度解析結果を示す図である。図９に示すＰＥＢ温度補正では、１℃当たり（ＰＰＥ）温度補正が±０．０３で、最悪のＰＰＥは±０．０１であった。これに対して図１０に示す露光量補正では、１℃当たり（ＰＰＥ）温度補正が±１．９４で、最悪のＰＰＥは±０．０７であった。このように、ＰＥＢ温度補正によるＰＰＥ影響効果として、露光量補正の１／７０まで低減することができた。
【００３０】
本実施形態では、ＳＥＭで測定されたパターン寸法と設計パターン寸法とのずれ量を求め、このずれ量を補正するためのＰＥＢ温度補正量を算出し、ＰＥＢ装置で基板表面内での温度分布を制御することにより、ウェハー面内でのばらつきを補正することができる。即ち、ウェハー内ばらつき及びチップ内ばらつきを補正することができる。
【００３１】
また、異なるラインを通る複数のウェハーに対しては、各ライン毎にＰＥＢ温度補正量を算出してフィードバックすることにより、ウェハー間、ロット間のばらつきを補正することも可能となる。
【００３２】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。例えば、本発明方法に使用するレジストパターン形成システムの構成は前記図１に何ら限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。具体的には、プリベーク装置、ＰＥＢ装置、現像装置の台数等の条件は適宜変更可能である。また、実施形態では、ＰＥＢ温度でＡＰＣ補正を行ったが、ＰＥＢ温度に加えて露光量以外の要因を含めてＡＰＣ補正を行うようにしても良い。
【００３３】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施形態に係わるレジストパターン形成方法を実現するためのシステム構成を示す図。
【図２】ロット間、ウェハー間，ショット間での寸法ずれを示す図。
【図３】従来のレジストパターン形成方法を実現するためのシステム構成を示す図。
【図４】第１の実施形態に用いたＰＥＢ装置の加熱板の構成を示す図。
【図５】ドーズ量は一定で、ＰＥＢ温度を変更した際のＣＤ値の変化を示す図。
【図６】Ｘ軸のピッチ（１）を各温度共０にキャリブレーションした時のピッチ（２）〜（５）の残差（残留成分）を表した図。
【図７】図５の生データの結果に対して、ドーズ量の補正を行い、Ｘ軸のピッチ（１）を略同一寸法に仕上げた時のピッチ（２）〜（５）の残差（残留成分）を表した図。
【図８】図７のデータのＸ軸のピッチのＰＥＢ条件：１２９℃、１３０℃、１３１℃の寸法値を０にキャリブレーションした図。
【図９】ＰＥＢ温度補正によるＰＰＥ影響度解析結果を示す図。
【図１０】露光量補正によるＰＰＥ影響度解析結果を示す図。
【符号の説明】
【００３５】
１０，３０…ウェハー
２１…レジスト塗布装置
２２（２２−１，２２−２，２２−３）…プリベーク装置
２３…冷却装置
２４…露光装置
２５（２５−１，２５−２，２５−３）…ＰＥＢ装置
２６…冷却装置
２７（２７−１，２７−２）…現像装置
４１…試料台
４２…ヒータ
【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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