专利名称：曝光装置判定系统、判定方法、判定程序和半导体器件制造方法
技术领域：
本发明是关于一种半导体器件制造的技术，特别，关于光刻工序中所用曝光装置可判定是否具有能够用作产品开展装置的特性的曝光装置判定系统、曝光装置判定方法、曝光装置判定程序及其使用的半导体器件制造方法。
背景技术：
半导体器件的制造工序中，一般地说都进行光刻工序。光刻工序中使用的曝光装置由投影透镜象差不同引起的光学系统误差或照明光学系统不同引起的误差是曝光装置固有的值，即使同一机型对每台装置也有微妙差异。所以，使用特定曝光装置中优化后的新产品曝光条件在其它曝光装置中曝光的场合，出现器件图形的形状由各个曝光装置光学系统误差引起的装置间差别，有时不能把新产品应用于开展(产品开展)大量生产。因此，对于要将产品开展大量生产的各个曝光装置，需要判定是否具有可用作产品开展装置群的特性。
现有的器件图形模拟没有考虑到曝光装置的光学系统误差，因而对多数曝光装置来说，不能判定是否具有可用作新产品的产品开展装置群的特性。因此，从来，对光学特性微妙不同的每台曝光装置，需要各自优化曝光条件，在使用描绘产品器件图形用的掩模(原版)进行曝光后，通过测定显影所形成的图形形状，判定是否具有可用作各个产品开展装置群的特性。因此具有在产品开展上需要相当的时间和劳动力的缺点。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种迅速而容易判定多台曝光装置是否具有可用作产品开展装置群的特性，判定能应用于产品开展的曝光装置的曝光装置判定系统、曝光装置判定方法、曝光装置判定程序及其使用这些的半导体器件的制造方法。
为达到上述目的，本发明的第1特征，是以曝光装置判定系统具备计算多台曝光装置相互光学系统误差信息的光学系统误差计算单元；按照光学系统误差的信息，模拟每台曝光装置所描绘的器件图形的模拟单元；以及按照模拟的器件图形，分别对多台曝光装置，判定是否具有可用作产品开展装置群的特性的装置判定单元作为要旨。
按照本发明的第1特征，就能够对于多台曝光装置，迅速而容易地判定是否具有可用作产品开展装置群的特性，并应用于产品开展。
本发明的第2特征，是以曝光装置判定方法具备计算多台曝光装置相互光学系统误差信息的工序；按照光学系统误差信息，模拟由每台曝光装置描绘的器件图形的工序；以及按照模拟的器件图形，分别对多台曝光装置，判定是否具有可用作产品开展装置群特性的工序作为要旨。
按照本发明的第2特征，就能够对于多台曝光装置，迅速而容易地判定是否具有可用作产品开展装置群的特性，并应用于产品开展。
本发明的第3特征，是以曝光装置判定程序执行计算多台曝光装置相互的光学系统误差信息的指令；按照信息，模拟由每台曝光装置描绘的器件图形的指令；以及按照模拟的器件图形，分别对多台曝光装置，判定是否具有可用作产品开展装置群特性的指令作为要旨。
按照本发明的第3特征，就能够对于多台曝光装置，迅速而容易地判定是否具有可用作产品开展装置群的特性，并应用于产品开展。
本发明的第4特征，是以半导体器件制造方法具备(一)决定器件图形布局的工序；(二)按照决定的布局制作多个掩模的工序；(三)通过计算多台曝光装置相互的光学系统误差信息的步骤，按照光学系统误差信息，模拟由每台曝光装置描绘的器件图形的步骤，按照模拟的器件图形，分别对多台曝光装置，判定是否具有可用作产品开展装置群特性的步骤，借此，判定多台曝光装置是否具有可用作产品开展装置群的特性的工序；以及(四)分别把多个掩模用于判定为可应用的曝光装置内，对半导体晶片上的光刻胶膜进行曝光的工序作为要旨。
按照本发明的第4特征，就能够对于多台曝光装置，迅速而容易地判定是否具有可用作产品开展装置群的特性，并应用于产品开展。于是，作为整个半导体器件制造工序，可降低半导体器件的制造成本，能够回避成品率问题。
图1是表示本发明实施方案的曝光装置判定系统构成框图(之一)。
图2是表示本发明实施方案的曝光装置判定系统构成框图(之二)。
图3是表示本发明实施方案曝光装置判定系统的装置判定服务器2构成框图。
图4是表示本发明实施方案曝光装置判定系统的第1工厂构成框图。
图5是用于说明本发明实施方案的曝光装置判定方法流程图(之一)。
图6是用于说明本发明实施方案的曝光装置判定方法流程图(之二)。
图7是用于说明本发明实施方案的曝光装置判定方法流程图(之三)。
图8是表示投影透镜的调整例1的第1图形平面图。
图9是表示与投影透镜调整例1的查涅克系数对应的第1图形灵敏度曲线图。
图10是表示与投影透镜调整例1的查涅克系数对应的投影透镜调整前的波面象差曲线图。
图11是表示与投影透镜调整例1的查涅克系数对应的投影透镜调整后的波面象差曲线图。
图12是表示由投影透镜调整例1的投影透镜调整前(菱形)和调整后(四角)的曝光装置所描绘的第1图形左右差曲线图。
图13是表示投影透镜的调整例2的第2图形平面图。
图14是表示由投影透镜的调整例2的投影透镜调整前的曝光装置描绘的第2图形的Z9、Z12象高(象宽)曲线图。
图15是表示由投影透镜的调整例2的投影透镜调整后的曝光装置描绘的第2图形的Z9、Z12象高(象宽)曲线图。
图16是表示由投影透镜的调整例2的投影透镜调整前的曝光装置描绘的纵向图形22a的象宽w3和横向图形22b的象高h4尺寸(CD)曲线图。
图17是表示由投影透镜的调整例2的投影透镜调整后的曝光装置描绘的纵向图形22a的象宽w3和横向图形22b的象高h4尺寸(CD)曲线图。
图18是表示由投影透镜的调整例2的，将投影透镜调整后，进而调整照度不匀后的曝光装置描绘的纵向图形22a的象宽w3和横向图形22b的象高h4尺寸(CD)曲线图。
图19是用于说明本发明实施方案的半导体器件制造工序的流程图。
具体实施例方式
下面参照附图，说明本发明的实施方案。附图的记载中，在同一或类似的部分上附加同一或类似标号。但是，应该注意到附图是示意性图。
(曝光装置判定系统的构成)本发明实施方案的曝光装置判定系统，如图1所示，由总部1、通过通信网络3连接到总部1的多家工厂5a、5b、5c、…、5n构成。所谓通信网络3就是互连网和内连网等。
如图2所示，在总部1设置与通信网络3连接的装置判定服务器2。并且，工厂5a具有分别与通信网络3连接的多台曝光装置6a、6b、6c、…、6n和测定装置7a等。假设工厂5b、5c、…5n，与工厂5a同样，配备多台曝光装置和测定装置等。
装置判定服务器2是，通过通信网络3，对多家工厂5a～5n内设置的多台曝光装置和测定装置等，对由可扩展置标语言(XML)记述的信息等进行交换管理的管理装置。以下，为了说明简便起见，说明装置判定服务器2与设于第1工厂5a内的多台曝光装置6a～6n和测定装置7a进行信息交换的场合。装置判定服务器2，如图3所示，具备中央处理控制装置(CPU)10、分别连到CPU10的装置判定程序存储器12、装置管理数据库13、掩模设计信息数据库14、输入装置15、输出装置16、暂时存储装置17和通信接口(通信I/F)18等。
CPU10是本发明实施方案曝光装置判定系统执行处理的装置。CPU10具备光学系统误差计算单元10a、模拟单元10b、装置判定单元10c、曝光条件抽取单元10d、临界图形抽取单元10e、坐标值抽取单元10f、坐标系变换单元10g、坐标值发送单元10h、描绘临界图形接收单元10i、描绘临界图形确认单元10j、投影透镜调整值计算单元10k、投影透镜调整值发送单元10l、光邻近效应校正单元10m、器件图形虚拟单元10n以及替换图形抽取单元10o等。
光学系统误差计算单元10a，分别计算多台曝光装置6a～6n的相互光学系统误差信息。就光学系统误差信息来说，有各自由投影透镜象差不同引起的误差信息、照明光学系统不同引起的误差信息等。就投影透镜象差来说，是球面象差、彗形象差和非点象差等的波面象差。波面象差可用查涅克多项式表达。查涅克多项式是由第1项到第36项的查涅克系数构成，从第1项顺着半径方向的次数表示大的象差。换算成查涅克系数，求出投影透镜象差不同的误差。就照明光学系统不同引起的误差来说，有照度不匀、轴偏移以及照明光学系统的相干系数σ离散等，分别用定量的值计算出来。照明光学系统的相干系数σ是以σ＝NA1/NA2表示的值，是表示照明光学系统亮度的指标。这里，NA1是从掩模一侧看的照明光学系统(聚光透镜)的透镜数值孔径NA，NA2是从掩模一侧看的缩小投影透镜的透镜数值孔径NA。相干系数σ越大，对掩模倾斜入射的光越增强，使晶片上的光对比度变化。
模拟单元10b是，根据光学系统误差信息、装置质量管理信息(装置QC信息)、光刻条件和计算机辅助设计(CAD)数据等，在多台曝光装置6a～6n每台通过对掩模曝光，模拟晶片表面上描绘的器件图形的模拟器。对装置质量管理信息而言，有每台曝光装置6a～6n的投影透镜数值孔径NA、照明光学系统的相干系数σ、环带比、聚焦深度(聚焦值)等参数。对光刻条件而言，有基于装置质量管理信息等决定的曝光装置6a～6n每台曝光量(剂量)和掩模偏置(掩模图形离设计值的偏移量)等参数。模拟结果存入器件图形存储器13d。
装置判定单元10c根据存入器件图形存储器13d的模拟结果，分别判定多台曝光装置6a～6n是否具有可用作产品开展装置群的特性。具体点说，装置判定单元10c分别判定用模拟单元10b模拟的器件图形是否满足设计规格。而且，将判定为满足设计规格的曝光装置，例如曝光装置6a～6f判定为具有用作产品开展装置群的特性。这里，所谓「设计规格」就是器件每个层的最小图形尺寸、最小间距尺寸和层间图形位置关系等的规定。只要满足设计规格的基准值，就能够形成要求的器件。另外，设计规格的基准值，由新产品设计指标适当决定。
曝光条件抽取单元10d，根据存入器件图形存储器13d的模拟结果或存入装置质量管理信息存储器13l的装置质量管理信息等，分别抽取与各曝光装置6a～6n对应的器件图形中最佳的曝光光强度和曝光时间等的曝光条件。抽取的最佳曝光条件存入最佳曝光条件存储器13e。
临界图形抽取单元10e，根据存入器件图形存储器13d的模拟结果，把模拟的器件图形之中曝光裕度(光刻占空比)减小，不能获得要求形状的图形或难以获得图形抽取作为「临界图形」。抽取的临界图形，存入临界图形存储器13f。另外，作为临界图形抽取的基准值，由新产品每个设计指标适当决定。
坐标值抽取单元10f，从存入CAD数据存储器14a的CAD数据中，抽取对应于临界图形的掩模上掩模图形坐标值(以下叫做「临界图形坐标值」)。坐标系变换单元10g把由坐标值抽取单元10f抽取的临界图形坐标值，变换成适合于图2所示测定装置7a的坐标系值(以下，叫做「测定用坐标值」。测定装置7a是测定晶片上形成的光刻胶图形形状的装置。例如，使用扫描型电子显微镜(SEM)作为测定装置7a的场合，临界图形坐标值的坐标系被变换成扫描晶片表面的扫描面坐标系，成了测定用坐标值。测定用坐标值存入测定用坐标值存储器13h。图3中所示的坐标值发送单元10h，通过通信网络3，把存入测定用坐标值存储器13h的坐标值，发送给用通信I/F18连接的测定装置7a。
描绘临界图形接收单元10i，通过通信网络3，接收每台曝光装置6a～6n把临界图形投影到被曝光对象(光刻胶)上实际描绘的光刻胶图形(以下，叫做「描绘临界图形」)形状的测定结果。描绘临界图形确认单元10j比较描绘临界图形接收单元10i收到的光刻胶上描绘临界图形的形状与存入临界图形存储器13f的临界图形形状，确认描绘临界图形的形状是不是与临界图形的形状一致。
投影透镜调整值计算单元10k，根据由光学系统误差计算单元10a计算的光学系统误差信息等，分别计算为改善光刻胶上投影的器件图形需要的曝光装置6a～6n的投影透镜调整值。投影透镜调整值发送单元101，通过图2所示的通信网络3，把由投影透镜调整值计算单元10k计算的各个投影透镜调整值，发送给调整对应的各个曝光装置6a、6b、6c、…、6n的投影透镜的光学系统误差校正机构63a、63b、63c、…、63n。
光邻近效应校正单元10m根据存入光邻近效应校正量存储器13j的光邻近效应校正(OPC)量等，分别更新多台曝光装置6a～6n的各掩模图形的曝光量和掩模偏置等参数，进行光邻近效应校正。所谓光邻近效应校正是，用于校正互相接近的图形周边部分曝光条件偏离最佳值的光邻近效应(OPE)的方法。
器件图形虚拟单元10n是，模拟跟用模拟单元10b所模拟的器件图形形状不同的多个虚拟器件图形的模拟器。替换图形抽取单元10o，从由器件图形虚拟单元10n模拟的虚拟器件图形中，抽取与该临界图形形状不同而具有同一功能的替换图形，来替代临界图形。
进而，CPU10还具备装置判定程序存储器12、装置管理数据库13、掩模设计信息数据库14、输入装置15、输出装置16、暂时存储装置17和通信I/F18、分别控制图3所示的曝光装置6a～6n和测定装置7a等输入输出的控制单元(图示省略)。
并且，考虑到CPU负载等，也可以用多台计算机分散实现用CPU10实现的功能，即，光学系统误差计算单元10a、模拟单元10b、装置判定单元10c、曝光条件抽取单元10d、临界图形抽取单元10e、坐标值抽取单元10f、坐标系变换单元10g、坐标值发送单元10h、描绘临界图形接收单元10i、描绘临界图形确认单元10j、投影透镜调整值计算单元10k、投影透镜调整值发送单元10l、光邻近效应校正单元10m、器件图形虚拟单元10n和替换图形抽取单元10o等。当这些功能分散给多台计算机的场合，要构成计算机相互间用局域网(LAN)或电话线路等通信单元连接起来，进行信息输入输出。
装置判定程序存储器12存储CPU10中执行的程序(以后详细表示程序)。就装置判定程序存储器12来说，可使用例如半导体存储器、磁盘、光盘、光磁盘和磁带等能记录程序这样的记录媒体。具体点说，有软盘、CD-ROM、MO盘、盒式磁带和开卷磁带等。
装置管理数据库13具备存储光学系统误差信息的光学系统误差信息存储器13a、存储光刻条件的光刻条件存储器13b、存储光邻近效应特性的光邻近效应特性信息存储器13c、存储由模拟单元10b产生的模拟结果的器件图形存储器13d、存储对临界图形最佳的曝光条件的最佳曝光条件存储器13e、存储借助于临界图形抽取单元10e抽取临界图形的临界图形存储器13f、存储临界图形坐标值的坐标值存储器13g、存储测定用坐标值的测定用坐标值存储器13h、存储投影透镜调整值的投影透镜调整值存储器13i、存储光邻近效应校正量的光邻近效应校正量存储器13j、存储虚拟器件图形的虚拟器件图形存储器13k、以及存储装置质量管理信息的装置质量管理信息存储器13l等。并且，存入光邻近效应校正量存储器13j的光邻近效应校正量可通过掩模设计时的器件模拟等办法来获得。
掩模设计信息数据库14具有CAD数据存储器14a，存储设计掩模时使用的CAD数据。暂时存储装置17装有读写兼用存储器(RAM)等。RAM存储CPU10的曝光装置判定程序等程序执行中利用的信息等，起作为工作区利用的信息存储器等作用。就输入装置15而言，例如由键盘、鼠标器、音频设备之类等构成。就输出装置16而言，可使用液晶显示器(LCD)、CRT显示器、打印机之类等。
如图4所示，第1工厂6a的多台曝光装置6a、6b、6c、…、6n，分别由连到通信网络3的通信接口(通信I/F)61a、61b、61c、…、61n；对装置判定服务器2收发信息的收发信单元62a、62b、62c、…、62n；从装置判定服务器2接收信号的光学系统误差校正机构63a、63b、63c、…、63n；以及用掩模曝光的曝光部分64a、64b、64c、…、64n等构成。就曝光装置6a～6n而言，可使用步进器、扫描器之类缩小投影曝光装置等。
第1工厂5a的测定装置7a，由连到通信网络3的通信接口(通信I/F)71a；对装置判定服务器2通过通信I/F71a接收测定指示信息，发送测定结果的收发单元72a；以及测定连到收发单元72a的图形形状等的测定部73a等构成。作为测定装置7a，例如SEM或激光显微镜等。
图1和图2所示的第2～第n的工厂5b～5n，与第1工厂5a同样，具备多台曝光装置(图中省略)和测定装置(图中省略)。该多台曝光装置，与曝光装置6a～6n同样，各自具备通信I/F、收发单元、光学系统误差校正机构以及曝光部等。并且，测定装置也与测定装置7a同样，具备通信接口(I/F)、收发单元和测定部等。
(曝光装置判定系统的处理)其次，按照图5～图7，说明本发明实施方案的曝光装置判定方法。为了简化，以图1所示第1工厂5a的多台曝光装置6a～6n和测定装置7a为例进行说明，但是当然，实际上包括第2工厂5b、第3工厂5c、…、第n工厂5n的曝光装置和测定装置，就是包括更多装置群的全系统，也进行同样的处理。
(一)在步骤S110，使用产品开展预定的多台曝光装置6a～6n，使用具有象差测定用检测图形的掩模，使晶片表面上涂布的光刻胶曝光后，进行显影，在晶片表面上分别形成象差测定用的光刻胶评价图形。而且，利用SEM等测定装置7a，分别实际测定由每台曝光装置6a～6n实现的光刻胶评价图形形状。而后，由测定装置7a得出的评价图形形状的测定结果，通过通信网络3，发送给装置判定服务器2的光学系统误差计算单元10a。
(二)其次，在步骤S120，按以下顺序(a)～(d)进行装置判定处理，判定多台曝光装置6a～6n是否具有可用作产品开展装置群的特性(a)在步骤S121，用光学系统误差计算单元10a，根据从测定装置7a接到的光刻胶评价图形的测定结果，分别计算由投影透镜象差不同引起误差的信息、和由照明光学系统不同引起误差的信息等，作为多台曝光装置6a～6n相互的光学系统误差信息。将投影透镜象差不同引起误差的信息计算换算为查涅克系数等。并且，将照明光学系统不同引起误差的信息定量计算，作为照度不匀、轴偏移和照明光学系统的相干系数σ的离散等值。计算出的光学系统误差信息，存入光学系统误差信息存储器13a内。
(b)在步骤S122，用模拟单元10b，从光学系统误差信息存储器13a、光刻条件存储器13b、装置质量管理信息存储器13l和CAD数据存储器14a，读出光学系统误差信息、曝光条件、装置质量管理信息和CAD数据等。作为装置质量管理信息，读取每台曝光装置6a～6n的投影透镜数值孔径NA、照明光学系统的相干系数σ、环带比以及聚焦深度等。并且，作为光刻条件，读取曝光量和掩模偏置量等。而且，利用模拟单元10b，模拟被每台曝光装置6a～6n描绘的器件图形。将模拟结果输送到器件图形存储器13d。
(c)在步骤S123，用装置判定单元10c，根据存入器件图形存储器13d的模拟结果，关于多台曝光装置6a～6n，分别判定是否具有可用作产品开展装置群的特性。具体点说，分别判定用模拟单元10b模拟的器件图形是否满足设计规格。而且，将判定为满足设计规格的曝光装置，例如曝光装置6a～6f判定为具有可用作产品开展装置群的特性。在步骤S123，用装置判定单元10c，对于判定为具有可用作产品开展装置群的特性的曝光装置6a～6f，进入步骤S130，进行描绘临界图形确认处理。另一方面，对于判定为不具有可用作产品开展装置群的特性的曝光装置，例如曝光装置6g～6n，进入步骤S150，进行投影透镜调整处理。
(d)并且，用曝光条件抽取单元10d，根据存入器件图形存储器13d的模拟结果和存入装置质量管理信息存储器13l的装置质量管理信息等，分别抽取对各曝光装置6a～6n对应的器件图形最佳的曝光条件。作为抽取的最佳曝光条件，有曝光量、掩模偏置量等参数。将抽取的最佳曝光条件，存入最佳曝光条件存储器13e。
(三)其次，在步骤S130，通过在步骤S120的装置判定处理，对判定为具有可用作产品开展装置群的特性的曝光装置6a～6f，按以下的顺序(a)～(d)进行描绘临界图形确认处理，确认描绘临界图形的形状是不是与临界图形的形状一致。
(a)在步骤S131，用图3中所示的临界图形抽取单元10e，根据存入器件图形存储器13d的模拟结果，从模拟的器件图形中抽取临界图形，送给临界图形存储器13f。
(b)用坐标值抽取单元10f，从存入CAD数据存储器14a的CAD数据中抽取临界图形坐标值。将抽取的临界图形坐标值存入到坐标值存储器13g内。另外，临界图形坐标值是CAD坐标系的值。在步骤S132，用坐标系变换单元10g，将存入坐标值存储器13g的临界图形坐标值的坐标系变换成适合测定装置7a的坐标系，并存入测定用坐标值存储器13h作为测定用坐标值。接着，用坐标值发送单元10h，通过图2所示通信网络3，给测定装置7a发送存入测定用坐标值存储器13h内的测定用坐标值。
(c)其次，使用曝光装置6a～6f，用对每台曝光装置6a～6f最佳的曝光条件投影临界图形，使晶片上的被曝光对象(光刻胶)曝光后，使其显影，形成光刻胶的描绘临界图形。另外，以光刻胶为掩蔽，有选择地蚀刻其下层的薄膜，利用下层的薄膜图形作为描绘临界图形也行。但是，以下的说明中，说明有关利用光刻胶像作为描绘临界图形的情况。而且，在步骤S133，将形成描绘临界图形后的晶片设置在测定装置7a上。然后，使用测定装置7a，将从坐标值发送单元10h接收到的测定用坐标值作为测定位置，实际测定描绘临界图形的形状。描绘临界图形形状的测定结果，通过通信网络3，由收发单元72a发送给描绘临界图形接收单元10i。
(d)用描绘临界图形确认单元10j，比较描绘临界图形接收单元10i收到的描绘临界图形的形状与存入临界图形存储器13f的临界图形的形状，并对每台曝光装置6a～6f，确认描绘临界图形形状是不是与临界图形形状一致。在步骤S134，曝光装置6a～6f之中，描绘确定为与临界图形形状一致的描绘临界图形形状的曝光装置，例如曝光装置6a～6c，进入步骤S140，用作产品开展装置群。另一方面，在步骤S134因为受光学系统误差影响发生偏移等，描绘与临界图形形状不一致的描绘临界图形形状的曝光装置，例如曝光装置6d～6f，进入图7所示的步骤S150，进行投影透镜调整处理。
(四)在步骤S150，通过以下的步骤S151和S152，进行投影透镜调整处理，分别调整曝光装置6d～6n的投影透镜。首先，在步骤S151，用投影透镜调整值计算单元10k，根据存入光学系统误差信息存储器13a的光学系统误差信息等，为每台曝光装置6d～6n计算改善投影到光刻胶上器件图形方面需要的投影透镜调整值。在步骤S152，用投影透镜调整值发送单元10l，通过通信网络3，将投影透镜调整值，分别发送给对应的曝光装置6d～6n的光学系统误差校正机构63d～63n。而且，光学系统误差校正机构63d～63n根据收到的投影透镜调整值，分别调整曝光装置6d～6n的投影透镜。
(五)在步骤S160，对调整投影透镜后的曝光装置6d～6n再次进行装置判定处理。在步骤S161，用模拟单元10b，按照存入光学系统误差信息存储器13a的光学系统误差信息和存入投影透镜调整值存储器13i的投影透镜调整值等，模拟由完成投影透镜调整的每台曝光装置6d～6n描绘的器件图形。将模拟结果送到器件图形存储器13d，更新模拟结果。在步骤S162，用装置判定单元10c，根据存入器件图形存储器13d的模拟结果，对调整投影透镜后的曝光装置6d～6n，分别判定器件图形是否满足设计规格。而且，根据该判定，判定各曝光装置6d～6n是否具有可用作产品开展装置群的特性。在步骤S162，关于装置6d～6n之中，判定为具有特性的曝光装置，例如曝光装置6d～6i，就进入步骤S170，进行描绘临界图形确认处理。另一方面，判定为不具有特性的曝光装置，例如曝光装置6j～6n，则进入在步骤S180。
(六)在步骤S170，对调整投影透镜后的曝光装置6d～6i，通过以下的步骤S171～S174，再次进行描绘临界图形确认处理。在步骤S171，用临界图形抽取单元10e，根据存入器件图形存储器13d的模拟结果等，从模拟的器件图形中抽取临界图形。并且，用坐标值抽取单元10f，抽取临界图形坐标值。在步骤S172，用坐标系变换单元10g把临界图形坐标值的坐标系变换成适合测定装置7a的坐标系，成为测定用坐标值。用坐标值发送单元10h，将测定用坐标值发送给测定装置7a。在步骤S173，利用测定装置7a，把测定用坐标值作为测定位置，用调整投影透镜后的曝光装置6d～6i，使临界图形投影到被曝光对象上，测定实际描绘的描绘临界图形形状。与步骤S133相比，在使用投影透镜调整后的曝光装置6d～6i这方面不同。把由测定装置7a得到描绘临界图形形状的测定结果，通过通信网络3发送给描绘临界图形接收单元10i。用描绘临界图形确认单元10j，比较存入临界图形存储器13f的临界图形形状与描绘临界图形接收单元10i收到的描绘临界图形形状，确认描绘临界图形形状是不是与临界图形形状一致。在步骤S174，曝光装置6d～6i之中，描绘被确认为与临界图形一致的描绘临界图形形状的曝光装置，例如曝光装置6d～6f进入步骤S140，用作产品开展装置群。另一方面，关于描绘不一致的描绘临界图形形状的曝光装置，例如曝光装置6g～6n，就进入步骤S180。
(七)在步骤S180，执行光邻近效应校正处理，进行曝光装置6g～6n的光邻近效应校正。用光邻近效应校正单元10m，根据存入光邻近效应校正量存储器13j的光邻近效应校正量，采用更新存入最佳曝光条件存储器13e的曝光条件之中的曝光量和掩模偏置量等参数的办法，执行光邻近效应校正，以便改善描绘临界图形的形状。并且，也可以校正曝光装置6g～6n的投影透镜数值孔径NA、照明光学系统的相干系数σ等。
(八)在步骤S190，通过以下的步骤S191和S192，再次执行描绘临界图形确认处理。首先，利用曝光装置6g～6n，按光邻近效应校正后的曝光条件，将晶片上的光刻胶曝光后，使其显影，形成器件图形。而且，在步骤S191，利用测定装置7a等，实际测定形成后的器件图形之中描绘临界图形形状。用描绘临界图形确认单元10j，确认描绘临界图形的形状是不是与临界图形的形状一致。在步骤S192，曝光装置6g～6n之中，描绘确认为与临界图形形状一致的描绘临界图形形状的曝光装置，例如曝光装置6g～6i进入步骤S140，适用作为产品开展装置群。另一方面，关于描绘与临界图形形状不一致的描绘临界图形形状的曝光装置，例如曝光装置6j～6n，则进入步骤S210。
(九)在步骤S210，对掩模进行光邻近效应校正。即，要订购、制作掩模上的掩模图形尺寸变更后的「光邻近效应校正掩模」，使其具有各自适合曝光装置6j～6n的光邻近效应量。光邻近效应校正掩模，也可以从外部订购，在其订处购制作，也可以由各工厂5a～5n等制作。而且，将新制作的光邻近效应校正掩模安装到曝光装置6j～6n内。
(十)在步骤S220，用以下的步骤S221和S222，再次进行描绘临界图形确认处理。首先，利用曝光装置6j～6n的光邻近效应校正掩模进行曝光后，使其显影形成器件图形。利用测定装置7a等，实际测定形成后的器件图形之中描绘临界图形形状。在步骤S221，用描绘临界图形确认单元10j等，确认描绘临界图形的形状是不是与临界图形的形状一致。在步骤S222，曝光装置6j～6n之中，描绘确认为与临界图形形状一致的描绘临界图形形状的曝光装置6j～6l进入步骤S140，适用作为各自安装适合光邻近效应校正掩模时的产品开展装置群。另一方面，关于描绘与临界图形形状不一致的描绘临界图形形状的曝光装置，例如曝光装置6m～6n，则进入步骤S230。
(十一)在步骤S230，用以下的步骤S231和S232，执行研究变更掩模设计规则本身的替换图形采用处理。
在步骤S231，借助于器件图形虚拟单元10n，模拟出跟用模拟单元10b模拟的器件图形不同的多个虚拟器件图形。在步骤S232，用替换图形抽取单元10o，抽取形状与步骤S220中描绘临界图形形状不一致的临界图形不同的具有同一功能的图形作为「替换图形」。抽取后的替换图形，存入虚拟器件图形存储器13k。例如，用替换图形抽取单元10o，在步骤S220，2条线的描绘临界图形形状与临界图形形状不一致的场合，抽取具有与该2条线的临界图形同样功能的3条线的图形作为替换图形。而且，使用电子束(EB)曝光装置等的图形发生器等，采用抽取的替换图形而不用2条线的临界图形，制作与初始掩模形状不同而具有同一功能的「替换掩模」。替换掩模不管是工厂5a～5n等制作或者是订购处制作都行。而且，返回步骤S120的装置判定处理顺序，对各自安装适合替换掩模的曝光装置6m～6n，重复作为产品开展装置的装置判定处理、描绘临界图形确认处理、…的一连串处理。进入步骤S140的场合，将安装适合替换掩模的曝光装置，例如曝光装置6m，用作产品开展装置群。另一方面，关于再次进入S142的曝光装置，例如曝光装置6n，再次重复替换图形的采用处理、装置判定处理、…。
按照本发明实施方案的曝光装置判定方法，迅速而且容易地，一并判定光学特性微妙差别的多台曝光装置6a～6n是否具有可用作产品开展装置群的特性，可应用于产品开展(大量生产)。
另外，通过任意时间和处理重复次数，结束该曝光装置判定工序，在该时刻判定为不能应用的曝光装置，例如曝光装置6n不用作产品开展装置群也行。
(投影透镜的调整处理例1)以下，说明在步骤S150的投影透镜调整处理一例。首先，掩模具有描绘图8所示第1图形21的掩蔽图形，表示调整曝光装置6a的投影透镜的场合。第1图形21是互相同一形状的左侧图形21L，右侧图形21R的一种配置。2个图形21L、21R分别具有互相同一尺寸的像宽w1、w2和像高h1、h2，分别配置在互相间隔r分离的位置。在步骤S121用光学系统误差计算单元10a，作为光学系统误差信息，计算第1图形21对图9所示查涅克系数的灵敏度。图9的横轴表示查涅克系数，纵轴表示第1图形的灵敏度。如图9所示，第1图形21是查涅克多项式之中，表示波面象差对查涅克系数的第7项(Z7)、第14项(Z14)和第23项(Z23)的灵敏度。
用投影透镜调整值计算单元10k，根据光学系统误差信息，计算减少对应查涅克系数的第7项、第14项和第23项象差这样的投影透镜调整值。而且，用投影透镜调整值发送单元10l，把投影透镜调整值发送给图1所示曝光装置6a的光学系统误差校正机构63a。光学系统误差校正机构63a按照收到的投影透镜调整值，调整曝光装置6a的投影透镜。
图10的横轴表示查涅克系数，纵轴表示调整前的投影透镜象差。图11的横轴表示查涅克系数，纵轴表示调整后的投影透镜象差。如图10和图11所示，通过调整投影透镜，能够减少投影透镜象差与查涅克系数对应的量。图12的横轴表示狭缝像高，纵轴表示用调整投影透镜前后的曝光装置描绘第1图形21的曝光狭缝内左右差。第1图形21的曝光狭缝内像高h1、h2的左右差，在投影透镜调整前(菱形块)最大值d1处为大约20nm，但是在投影透镜调整后(四方形块)最大值d2处减少为大约10nm。
(投影透镜调整处理例2)接着，作为投影透镜调整处理的另一例，掩模具有形成第2图形的掩蔽图形，说明调整曝光装置6b的投影透镜的场合。第2图形是图13(a)所示孤立的纵向图形22a和跟图13(b)所示纵向图形22a同一形状，互相垂直的横向图形22b的一种配置。纵向图形22a的像宽w3和横向图形22b的像高h4互相为同一尺寸。并且，纵向图形22a的像高h3和横向图形22b的像宽w4互为同一尺寸约0.2μm。用光学系统误差计算单元10a，如图14所示，计算每个纵向图形22a的狭缝像高(横向图形22b的狭缝像宽)的投影透镜波面象差。图14的横轴表示纵向图形22a的狭缝像高(横向图形22b的狭缝像宽)，纵轴表示调整投影透镜前的投影透镜波面象差。如图14所示，可以知道第2图形22a、22b是敏感于跟查涅克系数的第9项(Z9)与第12项(Z12)交互作用因子(Z9×Z12)对应的投影透镜象差。
用投影透镜调整值计算单元10k，计算例如优化查涅克系数的第9项(Z9)与第12项(Z12)之比的光学系统误差值，作为投影透镜的调整值。而且，用投影透镜调整值发送单元10l，将计算出的投影透镜调整值发送给图1所示曝光装置6b的光学系统误差校正机构63b。光学系统误差校正机构63b，按照投影透镜调整值，调整投影透镜。
图15的横轴表示纵向图形22a的狭缝像高(横向图形22b的狭缝像宽)，表示纵轴调整后的投影透镜波面象差。调整投影透镜，如图15所示，可以减少投影透镜的象差。图16的横轴表示纵向图形22a的狭缝像高(横向图形22b的狭缝像宽)，纵轴表示调整投影透镜前的纵向图形22a的像宽w3及图形22b的像高h4的尺寸。图17的横轴表示纵向图形22a的狭缝像高(横向图形22b的狭缝像宽)，纵轴表示用调整投影透镜后的曝光装置6b描绘的纵向图形22a的像宽w3和横向图形22b的像高h4的尺寸。如图16所示，在投影透镜调整前，最大值d3处是大约20nm，但是通过投影透镜调整，如图17所示在最大值d4处减少到大约5nm。图18的横轴表示纵向图形22a的狭缝像高(横向图形22b的狭缝像宽)，横轴表示调整投影透镜，进而用调整照明不匀后的曝光装置6b描绘的纵向图形22a的像宽w3和横向图形22b的像高h4的尺寸。如图18所示，调整投影透镜以后，进而通过调整照明不匀，进一步减少纵向图形22a的像宽w3和横向图形22b的像高h4的尺寸差。另外，投影透镜的调整值就是由每种新产品设计指标决定的，并没有特别限定。
(半导体器件的制造方法)接着，参照图19，说明上述的曝光装置判定系统、曝光装置判定方法和使用曝光装置判定程序的半导体器件(LSI)制造方法。
本发明实施方案的半导体器件制造方法，如图19所示，包括步骤S100的设计工序、步骤S200的掩模制造和曝光装置判定工序、以及步骤S300的芯片制造工序。步骤S200的掩模制造和曝光装置判定工序，除掩模制造工序外，包括本发明实施方案的曝光装置判定系统、曝光装置判定方法和使用曝光装置判定程序的曝光装置判定工序。步骤S300的芯片制造工序包括在步骤S310的硅晶片上制作集成电路的前工序(晶片工序)，和从步骤S320的划片起到检测的后工序(组装工序)。以下，详细说明各工序。
(一)首先，在步骤S100，实施工艺、掩模模拟。并且，给工艺、掩模模拟的结果和各电极输入电流或电压的各个值后，进行器件模拟。利用通过该器件模拟而得到的电特性，进行LSI的电路模拟，决定电路布局。
(二)另一方面，在步骤S110，光刻工序中使用预定的多台曝光装置，例如使用图2所示的曝光装置6a～6n，利用具有象差测定用检测图形的掩模，使晶片表面上涂布的光刻胶曝光后，使其显影，在晶片表面上分别形成象差测定用光刻胶的评价图形。而且，使用SEM等测定装置7a，分别实际测定每台曝光装置6a～6n实现的光刻胶的评价图形形状。而后，把用测定装置7a获得的评价图形形状的测定结果，通过通信网络3，送到装置判定服务器2的光学系统误差信息计算单元10a。
(三)在步骤S200，用以下的顺序(a)～(d)进行掩模制造和曝光装置判定工序。
(a)首先，以步骤S100的设计工序决定的电路布局等表面图形为基础使用CAD系统，分别决定各自与半导体芯片的各层或内部构造对应的掩模图形数据(描绘掩模数据)。进而利用该掩模图形数据，利用电子束(EB)曝光装置等的图形发生器，在石英玻璃等的掩模基板上描绘与各工序对应的掩模图形，并制作掩模。
(b)其次，用图3所示的光学系统误差计算单元10a，利用由步骤S110得到的测定结果，计算多台曝光装置6a～6n相互间的光学系统误差信息。而且，用模拟单元10b，根据计算出的光学系统误差信息，模拟每台曝光装置描绘的器件图形(参照图5的步骤S122)。用装置判定单元10c，根据模拟后的器件图形，判定多台曝光装置6a～6n是否具有可用作产品开展装置群的特性。将判定为具有可用作产品开展装置群的特性的曝光装置，例如曝光装置6a～6c使用在步骤S313a和S313b的光刻工序。
(c)一方面，对判定为不具有可用作产品开展装置群的特性的曝光装置6d～6n，实行投影透镜调整处理(图6的步骤S150)和光邻近效应校正处理等(图7的步骤S180)以后，重复是否具有可用作产品开展装置群的特性的判定等。在步骤S313a和S313b的光刻工序，使用判定为具有可用作产品开展装置群的特性的曝光装置，例如曝光装置6d～6f。
(d)另一方面，对于通过投影透镜调整和光邻近效应校正也判定为不能用作产品开展的曝光装置6g～6n，制作光邻近效应校正掩模、或制作采用替换图形的替换掩模的要求出现的场合，分别制作适合光邻近效应校正掩模或替换掩模(参照图7的步骤S230)。而后，对安装了光邻近效应校正掩模或替换掩模的曝光装置6d～6n，按图5～图7的流程所示的顺序，判定是否具有可用作产品开展装置群的特性。在步骤S313a和S313b的光刻工序中，使用判定为具有可用特性的曝光装置，例如曝光装置6d～6f。
(四)接着，在步骤S310a的前端工序(衬底工序)，重复实施在步骤S311a的氧化工序、在步骤S312a的光刻胶涂布工序、在步骤S313a的光刻工序、在步骤S314a的离子注入工序和在步骤S315a的热处理工序等。在步骤S313a，使用步骤S200中图形发生器制作的掩模及可由装置判定单元10c判定为可用作产品开展装置群的曝光装置，例如曝光装置6a～6f，以步骤、结束、重复方式使半导体晶片上的光刻胶膜曝光，制成图形。使用安装了替换掩模或光邻近效应校正掩模的曝光装置6g～6n而不用掩模也行。一连串工序一旦结束，就进入步骤S310b。
(五)接着，在步骤S310b，对衬底表面实施布线处理的后端工序(表面布线工序)，对后端工序而言，重复实施在步骤S311b的CVD工序、在步骤S312b的光刻胶涂布工序、在步骤S313b的光刻工序、在步骤S314b的蚀刻工序和在步骤S315b的金属淀积工序等。在步骤S313b，使用步骤S200中图形发生器制作的掩模，和由装置判定单元10c判定为可用作产品开展装置群的曝光装置6a～6f进行曝光，形成由光刻胶构成的蚀刻掩模。使用安装了替换掩模或光邻近效应校正掩模的曝光装置6g～6n而不用掩模也行。一连串工序结束后，就进入步骤S320。
(六)完成多层布线构造，前工序就结束，在步骤S320，借助于金刚石刀等划片装置，分割成规定的芯片尺寸。而且，将其安装到金属或陶瓷等的封装材料上，用金丝连接芯片上的电极焊盘和引线架的引线以后，实施树脂密封等要求的封装工序。
(七)在步骤S400，经过有关半导体器件的性能和功能特性检测、引线形状和尺寸状态、可靠性试验等规定的检测，完成半导体器件。在步骤S500，为了避免受水分、静电等的影响对通过以上工序后的半导体器件加以包装出厂。
倘若采用本发明实施方案的半导体器件制造方法，在步骤S313a和S313b的光刻工序中，采用能够迅速选择产品开展可能的曝光装置6a～6n的办法，避免成品率下降，降低生产成本，同时能够短时间大量生产。
(曝光装置判定程序)接着，详细说明本发明实施方案曝光装置判定程序的执行指令。
本发明实施方案的曝光装置判定程序由(一)分别计算多台曝光装置6a～6n的相互光学系统误差信息的指令；(二)根据分别存入光学系统误差信息存储器13a、光刻条件存储器13b、装置质量管理信息存储器13l、以及CAD数据存储器14a的光学系统误差信息、光刻条件、装置质量管理信息以及CAD数据等，模拟由多台曝光装置6a～6n的每台描绘的器件图形的指令；(三)按照用模拟单元10b模拟的器件图形等，分别关于多台曝光装置6a～6n，判定是不是具有可用作产品开展装置群特性的指令；(四)在用模拟单元10b模拟的器件图形中抽取最佳的曝光条件的指令；(五)从用模拟单元10b模拟的器件图形之中，抽取临界图形的指令；(六)从存入CAD数据存储器14a的CAD数据中，抽取临界图形坐标值的指令；(七)把用临界图形抽取单元10e抽取的临界图形坐标值坐标系变换为测定用坐标值的指令；(八)通过通信网络3，把用坐标系变换单元10g求出的测定用坐标值发送给用通信I/F18连接起来的测定装置7a的指令；(九)通过通信网络3，接收测定装置7a测定的描绘临界图形形状的测定结果的指令；(十)比较描绘临界图形接收单元10i收到的描绘临界图形形状与存入临界图形存储器13f的临界图形形状，确认描绘临界图形形状是不是跟临界图形形状一致的指令；(十一)根据用光学系统误差计算单元10a计算的光学系统误差信息，分别计算曝光装置6a～6n的投影透镜调整值的指令；(十二)通过图2所示的通信网络3，把用投影透镜调整值计算单元10k计算的投影透镜调整值，发送给对应的各自曝光装置6a、6b、6c、…、6n的光学系统误差校正机构63a、63b、63c、…、63n的指令；(十三)按照临界图形形状和光邻近效应校正量，进行光邻近效应校正的指令；(十四)模拟跟用模拟单元10b模拟的器件图形形状不同的多个虚拟器件图形的指令；(十五)从虚拟器件图形中，抽取形状与临界图形不同的具有同一功能的图形作为替换图形的指令等组成。
以上这样的曝光装置判定程序，可以存入装置判定程序存储器12等可由计算机读取的存储媒体。采用由图3中所示CPU10这样的计算机系统读取该存储媒体，执行曝光装置判定程序控制计算机的办法，就能够实现上述的曝光装置判定系统。
(其它实施方案)如上述一样，本发明虽然按照实施方案加以记述，但是作为该揭示一部分的论述和附图，不应理解为限定本发明。从该揭示出发，对本领域的技术人员来说，各种各样的替代实施方案、实施例和判定技术就显而易见了。
已说过的本发明实施方案中，示出第1～第n(多家)工厂5a～5n，然而连到通信网络3的工厂数没有特别限定。并且，设于各工厂5a～5n内的曝光装置台数和配置关系没有特别限定。并且，设于各工厂5a～5n内的测定装置台数和配置关系也没有特别限定。
并且，本发明实施方案中，虽然在总部1设置装置判定服务器2，但是只要连到通信网络3上，设置场所没有特别限定，例如就是第1工厂5a或第2工厂5b内等也无妨。
这样，不用说，本发明包括这里没有记载的各种实施方案等。所以，本发明的技术范围仅由根据上述说明到适当技术方案范围的发明特定事项决定。
如以上说明的那样，按照本发明，可提供一种对多台曝光装置，迅速且容易地判定是否具有可用作产品开展装置群的特性，判定可应用于产品开展的曝光装置的曝光装置判定系统、曝光装置判定方法、曝光装置判定程序及使用这些的半导体器件制造方法。
权利要求
1.一种曝光装置判定系统，其特征是具备计算多台曝光装置相互的光学系统误差信息的光学系统误差计算单元；按照所述信息，模拟每台所述曝光装置描绘的器件图形的模拟单元；以及按照所述模拟的器件图形，对所述多台曝光装置的每台，判定是否具有可用作产品开展装置群的特性的装置判定单元。
2.按照权利要求1所述的曝光装置判定系统，其特征是还具备抽取所述模拟的器件图形之中，对所述多台曝光装置每台曝光裕度小的图形作为临界图形的临界图形抽取单元，以及对每台所述曝光装置，比较所述临界图形形状与将所述临界图形投影到被曝光对象上并实际描绘的描绘临界图形的形状的描绘临界图形确认单元。
3.按照权利要求1所述的曝光装置判定系统，其特征是还具备根据所述信息，对每台所述曝光装置计算投影透镜的调整值的投影透镜调整值计算单元。
4.按照权利要求2所述的曝光装置判定系统，其特征是还具备根据所述临界图形形状，进行光邻近效应校正的光邻近效应校正单元。
5.按照权利要求2所述的曝光装置判定系统，其特征是还具备模拟形状与所述器件图形不同的多个虚拟器件图形的器件图形虚拟单元，以及抽取所述虚拟器件图形之中，形状与所述临界图形不同而且具有同一功能的替换图形的替换图形抽取单元。
6.按照权利要求2所述的曝光装置判定系统，其特征是所述信息是因所述多台曝光装置的所述投影透镜象差不同引起的误差和因照明光学系统不同引起的误差的信息。
7.一种曝光装置判定方法，其特征是具备计算多台曝光装置相互光学系统误差信息的工序；按照所述信息，模拟由每台所述曝光装置描绘的器件图形的工序；以及按照所述模拟的器件图形，对所述多台曝光装置的每台，判定是否具有可用作产品开展装置群的特性的工序。
8.按照权利要求7所述的曝光装置判定方法，其特征是还具备抽取所述模拟的器件图形之中，曝光裕度小的图形作为临界图形的工序；由每台所述曝光装置把所述临界图形投影描绘于被曝光对象上，获得描绘临界图形的工序；测定所述描绘临界图形形状的工序；以及比较所述临界图形形状与所述描绘临界图形形状的工序。
9.按照权利要求7所述的曝光装置判定方法，其特征是还具备根据所述信息，对每台所述曝光装置计算投影透镜调整值的工序。
10.按照权利要求8所述的曝光装置判定方法，其特征是还具备根据所述临界图形，对每台所述曝光装置进行光邻近效应校正的工序。
11.按照权利要求8所述的曝光装置判定方法，其特征是还具备模拟形状与所述器件图形不同的多个虚拟器件图形的工序，以及抽取所述虚拟器件图形之中，形状与所述临界图形不同而且具有同一功能的替换图形的工序。
12.按照权利要求7所述的曝光装置判定方法，其特征是所述信息是因所述多台曝光装置的所述投影透镜象差不同引起的误差和因照明光学系统不同引起的误差的信息。
13.一种曝光装置判定程序，其特征是使计算机执行计算多台曝光装置相互的光学系统误差信息的指令；按照所述信息，模拟由每台所述曝光装置描绘的器件图形的指令；以及按照所述模拟的器件图形，对所述多台曝光装置的每台，判定是否具有可用作产品开展装置群的特性的指令。
14.一种半导体器件制造方法，其特征是具备决定器件图形布局的工序；按照所述决定的布局，制作多个掩模的工序；通过计算多台曝光装置相互的光学系统误差信息的步骤，按照所述信息，模拟由每台所述曝光装置描绘的器件图形的步骤，按照所述模拟的器件图形，对所述多台曝光装置的每台，判定是否具有可用作产品开展装置群的特性的步骤，借此对所述多台曝光装置，判定是否具有可用作产品开展装置群的特性的工序；以及把所述多个掩模的每个用于被判定为具有所述特性的曝光装置，对半导体晶片上的光刻胶膜进行曝光的工序。
全文摘要
本发明迅速而且容易判定多台曝光装置是否可应用作为产品开展装置群，提供一种能应用于产品开展的曝光装置判定系统。本曝光装置判定系统具备计算多台曝光装置相互光学系统误差信息的光学系统误差计算单元10a；按照计算的光学系统误差信息，模拟每台曝光装置所描绘的器件图形的模拟单元10b；以及按照模拟的器件图形，分别对多台曝光装置，判定是否具有可用作产品开展装置群的特性的装置判定单元10c。
文档编号F04C29/00GK1480788SQ0315320
公开日2004年3月10日 申请日期2003年8月5日 优先权日2002年8月9日
发明者河野拓也, 树, 野岛茂树, 东木达彦, 彦 申请人:株式会社东芝