apparatus,更に詳細には、形成線幅がウエハ面内で均一になるようにパターンを露光できるようにした露光装置に関するものである。[0002]【従来の技術】半導体装置の製造において、フォトリソグラフィによりパターニングする際、フォトレジスト膜上に露光して形成したパターン線幅は、半導体装置の動作特性を左右する極めて重要な因子である。MOSトランジスタのゲート長は、半導体装置の動作速度を決定する重要な因子の一つであるので、半導体装置の設計では、トランジスタ能力とゲート長との関係から十分に吟味されて設定される。半導体装置の高集積化及び動作高速化の要求に伴い、ゲート長はデザインルールの微細化に従って微細化されると共に、フォトリソグラフィ技術の適用に当たり、ゲート長のばらつき割合が大きくなる一方、ゲート長のばらつきを抑制することが益々難しくなっている。ゲート長の寸法精度のばらつきが大きいと、半導体装置の高速化が実現せず、製品歩留りが低下するので、ゲート長のばらつきを抑制することが、半導体装置の高速化を図る上で、益々、重要になっている。設けたりてゲート長のばらつきを軽減したり、或いは光の近接効果コントロール技術を用いてゲート長のばらつきを軽減したりして来た。[0003]【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の方法では、ゲート長のばらつきを抑制するのに限界があり、そのため製品のMOSトランジスタの性能、特に動作速度や消費電力にばらつきが生じ、製品歩留りを向上させることが難しかった。ゲート長等の線幅のばらつきは、3種類に大別でき、それぞれ以下の原因に起因すると考えられている。この種類のばらつきは、最適露光条件の経時的変化及びフォトレジスト膜厚の面内変動及びロット間変動によるものと推定されている。この種類のばらつきは、フォトレジスト膜厚の面内変動及び現像液の供給量の変動によるもの、更にはウエハのフォトレジスト膜表面の高低差によるものと推定されている。露光フィールド内の光の明暗、レンズ歪み及びパターン歪みによるものと推定されている。これらの3種類の線幅のばらつきの中で、フォトレジスト膜厚の変動によるウエハ面内の線幅変動が、ばらつきとして最も顕著なものの一つであり、しかも従来の技術では克服することが難しいものである。intended.【0004】そこで、本発明の目的は、ウエハ面内のフォトレジスト膜厚の差に起因するウエハ面内の線幅のばらつきの発生を防止するようにした露光装置と、半導体ウエハの露光方法とを提供することである。[0005]【課題を解決するための手段】本発明者は、線幅のばらつきの原因を調査する過程で、ウエハ上のフォトレジスト膜の膜厚が、ウエハ面内で一様でなく、ウエハの中央部で薄く、周辺部に行くにつれて徐々に厚くなっているにもかかわらず、従来の露光方法では、各ショットについて、ウエハ面内のショット位置に関係なく同じ露光時間で露光しているから、周辺部のチップの線幅長が中央部より太くなることに注目し、露光量をフォトレジスト膜の膜厚に応じて変化させることを研究した。amount,例えば露光時間と線幅とは一定の相関関係にあることに気が付き、確認実験を重ねて、本発明を完成するに到った。本明細書で、線幅とは、ポジ型フォトレジスト膜を使用して配線形成する場合、露光、現像した後に残留したフォトレジスト膜のパターン幅を言い、コンタクト形成の場合、露光、現像した後に下地層を露出させた溝幅を言う。1の算出手段と、第1の算出手段で算出した予測線幅に基づいて線幅と露光量との相関関係に従って、選定位置で設定線幅を得るような、選定位置での所要露光量を算出する第2の算出手段とを備えていることを特徴としている。for.【0008】本発明では、試料ウエハの線幅を測定する測定位置が等間隔になるように測定位置を設定することは必ずしも必要でなく、後述するように、間隔が異なっていても良い。使用する線幅と露光量と相関関係は、予め実験等で求められている関係である。第1及び第2の算出手段には、既知の演算装置、例えば小型コンピュータを使用できる。apparatus,所要露光量が露光時間及び/又は露光エネルギーで規定される。energy.【0009】フォトレジスト膜を塗布する際に同じロットに属したウエハは、通常、同じフォトレジスト膜の膜厚分布を有する。本発明者は、この経験則に基づき、上述の露光装置を使用した露光方法を開発した。is,試料ウエハ選定位置と同じ位置に算出した所要露光量でパターンを露光する工程とを備えていることを特徴としている。in.【0010】本発明の露光方法は、その適用に制限はないが、特に、フォトリソグラフィによりパターニングしてMOSトランジスタのゲートを形成する際に好適に適用できる。[0011]【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。invention,本発明を縮小投影露光装置に適用した例である。図1は本実施例の露光装置の構成を示すブロック図である。本実施例の露光装置10は、従来と同じ構成の縮小投影露光装置12(以下、簡単にステッパ12と言う)と、第1算出手段14と、第2算出手段16とを備えている。16.【0012】形成されたパターンの予測線幅偏差と設定線幅とが判れば、パターンの予測線幅を求めることができる。そこで、第1算出手段14は、ウエハ面内での設定線幅と形成線幅との差、即ち線幅偏差は、ウエハ中心からの距離に対して正規分布曲線に従って分布するという経験則と、及び、所定の露光、現像条件で露光し、現像した試料ウエハの一の直径方向及びその直径方向に直交する方向に沿ってほぼ等間隔に設定した複数の測定位置で測定した線幅測定値とに基づき、試料ウエハの任意に選定した位置での予測線幅を算出する。図2は、試料ウエハ上に実際に形成されたパターンの形成線幅をオリエンテーション・フラットに平行な直径に沿った測定位置P1からP5で測定した線幅測定値の分布を示す。́で測定した線幅測定値の分布を示す。図2及び図3で、18は試料ウエハを示す。wafer.【0013】露光量、例えば露光時間と線幅とは、一定の相関関係を有し、例えば、図4に示すようなグラフで表される。第2算出手段16は、図4に示すような線幅と露光時間と相関関係に従って、第1算出手段14で求めた予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得るような、選定位置での所要露光量を算出する。算出でき、従って、図4から所要露光時間は380msecになる。400msecと算出できる。+(400msec−380msec)=420msecと算出できる。420msec.【0014】本実施例では、露光装置本体は、ステッパであったが、ステッパに代えて直接描画法を使用した電子ビーム露光装置を使用することもできる。time,露光時間(スキャン速度)及び/又は露光エネルギーを使用する。露光方法の実施例上述の露光装置10を使用して、MOSトランジスタのゲート電極パターンを形成するためにポジ型フォトレジスト・パターンを形成する場合を例にして、本露光方法の実施を説明する。1)先ず、フォトレジスト膜を塗布した同じロットに属する複数枚のウエハから一枚のウエハを選定して試料ウエハとし、試料ウエハ上に所定の露光、及び現像条件でパターンを露光し、現像する。́でパターンの形成線幅を測定する。in.【0016】3)ウエハ面内での設定線幅と形成線幅との差、即ち線幅偏差がウエハ中心からの距離に対して正規分布曲線に従って分布するという関係に従って、線幅測定値に基づき試料ウエハの任意に選定した位置、例えば星印位置での予測線幅偏差を算出し、設定線幅と予測線幅偏差から予測線幅を求める。4)次いで、図4に示すような線幅と露光量と相関関係に従って、予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得るような、選定位置での所要露光量、例えば所要露光時間を前述のように算出する。続いて、例えば、図5に示すように、各選定位置に対して所要露光時間をそれぞれ算出する。m,最適露光時間は400msecとなる。するには、露光位置に応じて420msecから450msecの露光時間が必要となる。図5中、20はパターニングを施すウエハ、22はウエハ20上の各チップを意味する。msecを省略している。5)続いて、試料ウエハ以外のウエハ上であって、試料ウエハ選定位置と同じ位置に算出した所要露光量でパターンを露光する。position.【0017】尚、上述の実施例では、測定位置P1からP5を等間隔に設定しているが、必ずしも等間隔に設定する必要はない。P2をP1とP3との間の任意の位置に、またP4をP3とP5の間の任意の位置に設けても良い。フォトレジスト膜の膜厚分布は、ウエハ上に形成したデバイスチップの表面パターンにも多少依存するが、寧ろ、フォトレジスト液を塗布するスピンコータの型式及び回転数に依存していることが多い。従って、工程で使用するスピンコータを設定回転数で運転して、試料ウエハ上にフォトレジスト液を塗布し、図6に示す下のグラフのように、予め、線幅分布についてデータを取っておく。すれば、試料ウエハと同じウエハに対しては、実工程でP1、P2、P3のいずれか一つの測定位置で線幅を測定し、下のグラフと同じ波形で測定値を通るグラフを図6に示す上のグラフのように描くことにより、全てのウエハ領域の線幅分布を推定することができる。[0018]【発明の効果】本発明の構成によれば、線幅偏差がウエハ中心からの距離に対して正規分布曲線に従って分布するという経験則に従って、露光、現像した試料ウエハの線幅測定値に基づき、試料ウエハの任意に選定した位置での予測線幅を算出し、線幅と露光量と相関関係に従って、予測線幅に基づき、選定位置で設定線幅を得るような、選定位置での所要露光量を算出し、その露光量でウエハの選定位置にパターンを露光する。本発明を適用することにより、ウエハ面内で均一な線幅のパターンをウエハ上に形成することができるので、高速で動作する高密度の半導体装置を高い製品歩留りで製造することができる。DRAWINGS【図1】本発明に係る露光装置の実施例の構成を示すブロック図である。invention.【図2】オリエンテーション・フラットに平行な方向の直径に沿った測定位置での線幅測定値を示すグラフである。flat.【図3】オリエンテーション・フラットに直交する方向の直径に沿った測定位置での線幅測定値を示すグラフである。flat.【図4】露光時間と線幅との関係を示すグラフである。width.【図5】ウエハ上の各チップの露光時間の分布を示す図である。wafer.【図6】線幅分布を示すグラフである。22......チップ。第1の算出手段で算出した予測線幅に基づいて線幅と露光量との相関関係に従って、選定位置で設定線幅を得るような、選定位置での所要露光量を算出する第2の算出手段とを備えていることを特徴とする露光装置。場合には、所要露光量が露光時間で規定され、直接描画法による電子ビーム露光装置の場合には、所要露光量が露光時間及び/又は露光エネルギーで規定されることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。試料ウエハ以外のウエハのフォトレジスト膜上であって、試料ウエハ選定位置と同じ位置に算出した所要露光量でパターンを露光する工程とを備えていることを特徴とする露光方法。MOSトランジスタのゲートを形成する際に適用することを特徴とする請求項3に記載の露光方法。