在半导体集成电路的制造中的光刻法工序中，使用用于进行图形曝光的装 置，被称为曝光装置。而且，作为曝光装置的一种，具有缩小投影曝光装置(逐 次移动式曝光装置)。在该逐次移动式曝光装置中，来自光源的光透过描绘曝光 图形的掩模，在被光学系统缩小后，投影到半导体晶片上。
在把掩模上的描绘图形转印到晶片上的图形形成中，要求能够转印的图形的 细微化。根据光学成象理论，当投影光学系统的孔径数为NA，曝光波长为λ时， 分辨率(线宽)R、焦点深度DOF由公知的下式而提供：
$R=k_1\frac{\lambda }{\mathrm{NA}}---\left(1\right)$
$\mathrm{DOF}=k_2\frac{\lambda }{{\mathrm{NA}}^2}---\left(2\right)$
k1、k2是过程系数。
这两式被称为瑞利式，能够作为评价缩小投影曝光装置的成象性能的尺度来 使用。根据图形的细微化的要求，曝光波长的短波化以及投影镜头的高NA化被 要求，与此同时，过程的改善同时完成。但是，近年来的器件图形的细微化要求 更加严格，难于足够地获得曝光量裕度和焦点深度的过程裕量，而引起成品率的 下降。
为了以较小的过程裕量来进行光刻，需更重视耗费过程裕量的误差的精密的 分析和误差分配(误差预算)。例如，即使想要以相同的设定曝光量来在晶片上 对多个芯片进行曝光，但由于PEB(Post Exposure Bake)、显影的晶片表面内 的不均匀性、抗蚀剂的晶片本发明内膜厚变动等，则实际的适当曝光量出现偏差， 因此，引起成品率降低。为此，为了有效使用过程裕量，防止成品率降低，要求 监视更高精度的曝光量和聚焦，对曝光量及聚焦进行反馈或前馈的控制方法，同 时，必须对每个过程单元，进行消耗过程裕量的误差因素的精密的分析，根据该 分析结果来进行主要的误差因素的改善。
对于曝光量的控制方法，两种措施已经被报告。第一种措施是：以抗蚀剂图 形线宽或者潜影图形线宽的测定结果为基础来求出曝光量。第二种措施是：以在 抗蚀剂图形线宽或者潜影图形线宽上照射被瞄准的光所得到的衍射光强度的测 定数据为基础，来求出实际的曝光量。
但是，图形的线宽的变动要素随曝光量和聚焦而变化，因此，不能从由通常 的上述措施所产生的测定结果来判定由曝光量值的变动或者聚焦的变动或者双 方的变动所产生的影响。
另一方面，作为聚焦的监视方法，大致具有以下两种类型：(1)使用由散 焦所产生的曝光后的监视标记的尺寸变动来计量聚焦；(2)通过使用相位移掩 模类型的标记，作为图形的位置偏差来计量聚焦的变动。
在现有的聚焦监视中，即使求出聚焦的偏差量，能够对聚焦设定值进行反馈， 但仅使用这些标记，不能考虑适当曝光量值的变动，因此，不能抑制过程的变动 因素而有效使用曝光裕量。
这就产生了这样的问题：曝光量裕度以及聚焦裕量小的更细微的图形和更细 微的独立图形所引起的程度是显著的，监视曝光量以及聚焦的哪一方，以由此而 得到的测定结果为基础，不能提供给曝光装置的设定曝光量、PEB温度、显影 时间等等以及压低过程的变动因素。

(1)本发明的一例所涉及的半导体器件的制造方法，通过曝光装置把掩模上 的电路图形转印到形成在晶片上的抗蚀剂膜上形成图形时，对曝光量及聚焦进行 设定，其特征在于，包括以下工序：在上述掩模上配置包含用于检测上述晶片上 的实际曝光量的曝光量监视标记和用于检测上述晶片上的实际聚焦的聚焦监视 标记中的至少一方的监视标记，在上述晶片上涂敷抗蚀剂膜的工序；对上述抗蚀 剂膜进行第一加热处理的工序；对进行了第一加热处理的抗蚀剂膜进行第一冷却 处理的工序；把曝光量及聚焦位置设定为预定值，使用上述掩模对进行了第一冷 却处理的上述抗蚀剂膜进行曝光处理，在上述抗蚀剂膜上形成与上述监视标记相 对应的潜影的工序；对形成了潜影的抗蚀剂膜进行第二加热处理的工序；对进行 了第二加热处理的抗蚀剂膜进行冷却处理的工序；对进行了第二加热处理的抗蚀 剂膜进行显影处理，来形成与上述潜影相对应的监视图形的工序；在曝光处理后、 第二加热处理后、第二冷却处理中、第二冷却处理后、显影处理中以及显影处理 后的至少一处，测定上述监视图形的状态的计量工序；根据所测定的监视图形的 状态，来求出对上述抗蚀剂膜进行的曝光处理中的实际的曝光量及聚焦位置的至 少一方的工序；从所求出的实际的曝光量及聚焦位置的任一方来算出使用上述掩 模进行曝光时的最佳曝光量值与上述设定值之差以及最佳聚焦值与设定值之差 的至少一方的预算工序；根据所算出的差，来变更聚焦位置的设定值、曝光量的 设定值、第一加热处理的加热条件、显影处理中的显影条件、从曝光处理结束后 到第二加热处理被进行的过渡时间、从第二加热处理结束后到第二冷却处理被进 行的过渡时间、从笫二冷却处理结束后到显影处理开始的过渡时间、从抗蚀剂膜 的涂敷结束后到第一加热处理开始的过渡时间、从笫一加热处理结束后到第一冷 却处理被进行的过渡时间以及从第一冷却处理结束后到曝光开始的过渡时间的 至少一个的工序。
附图说明
图1表示第一实施例所涉及的半导体制造工序的控制方法的流程图；
图2表示第一实施例所涉及的掩模的简要构成的平面图；
图3表示第一实施例所涉及的曝光量监视标记的简要构成的平面图；
图4表示把图3所示的曝光量监视标记转印到晶片上而得到的光象强度分布 的特性图；
图5A，图5B是表示使用图3所示的曝光量监视标记而在抗蚀剂膜上所形 成的曝光量监视标记的形状的平面图；
图6表示用于从曝光量监视标记的图形长而得到曝光量的校正曲线的图；
图7表示第一实施例所涉及的聚焦监视标记的简要构成的平面图；
图8表示由曝光量校正曲线所校正的实际的曝光量中的聚焦监视标记的图 形长W的聚焦依赖性的图；
图9表示一批量内的实际的曝光量的变动分布的图；
图10表示一批量内的实际的聚焦值的变动分布的图；
图11表示一批量内的实际的曝光量的变动分布的图；
图12表示聚焦的偏差方向能够判断的聚焦监视标记的简更构成的图；
图13表示对图12的聚焦监视标记进行曝光的结果的，与实际的曝光量相对 应的2方向的聚焦监视标记的曝光后的图形长Wv及Wh依赖性的图；
图14表示图形长Wv同Wh之差与聚焦的偏差量的关系的图；
图15表示用于作为图形的位置偏差来计量聚焦的变动的聚焦监视标记的简 要构成的图；
图16A，16B是用于不受曝光量的影响来计量聚焦位置的偏差量的聚焦监视 标记的简要构成的图；
图17是表示使用图16A，16B所示的聚焦监视标记所形成的抗蚀剂图形尺 寸与聚焦位置的偏差的关系的图；
图18表示使用图16A，16B所示的聚焦监视标记中的两种标记所形成的抗 蚀剂图形尺寸与聚焦的关系的校正曲线的图；
图19表示图16A，16B所示的聚焦监视标记的半透明膜部同透过部分的相 位差与聚焦的检测灵敏度的关系的图；
图20表示为了求出不依赖于聚焦位置的实际的曝光量而使用的曝光量监视 图形的简要构成的平面图；
图21表示图20所示的曝光量监视标记的曝光量监视部的简要构成的图；
图22表示图20所示的与曝光量监视标记的A-A’部相对应的抗蚀剂上的光 强度分布的图；
图23表示对图20所示的曝光量监视标记进行曝光、显影而最终得到的抗蚀 剂图形的A-A’断面形状的断面图；
图24表示用于从对图20所示的曝光量监视标记进行曝光、显影而最终得到 的抗蚀剂图形来得到实际的曝光量的校正曲线的图；
图25A，25B是表示图20所示的曝光量监视标记的变形例的简要构成的平 面图；
图26A～26D是表示图20所示的曝光量监视标记的变形例的简要构成的平 面图；
图27表示第一实施例所涉及的半导体制造工序的控制方法的变形例的流程 图；
图28表示第一实施例所涉及的半导体制造工序的控制方法的变形例的流程 图；
图29表示第二实施例所涉及的半导体制造工序的控制方法的流程图；
图30表示第二实施例所涉及的半导体制造工序的控制方法的流程图；
图31表示与曝光前加热单元中的待机时间相对应的实际的曝光量变动的 图；
图32表示第二实施例所涉及的半导体制造工序的控制方法的变形例的流程 图；
图33表示第三实施例A所涉及的批量内的各晶片的实际的曝光量变动的 图；
图34表示第三实施例A所涉及的批量内的各晶片的各处理的后待机时间的 图；
图35表示实际的曝光量变动的显影时间依赖性的图；
图36表示第三实施例A所涉及的半导体制造工序的控制方法的流程图；
图37表示批量内的各晶片的尺寸变动的图；
图38表示第三实施例B所涉及的批量内的各晶片的实际的曝光量变动的 图；
图39表示第三实施例B所涉及的批量内的各加热处理的实际温度的图；
图40表示第三实施例B所涉及的半导体制造工序的控制方法的流程图；
图41表示批量内的各晶片的尺寸变动的图。
最佳实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。
[第一实施例]
在第一实施例中，表示了对抑制批量内的图形的尺寸变动特别有效的实施 例。
图1是表示第一实施例所涉及的半导体制造工序的控制方法的流程图。 而且，图2是用于半导体器件制造工序的掩模的平面图。
如图2所示的那样，在用于曝光的掩模200上，在不包含器件图形201的划 线区域202中配置用于监视实际的曝光量的曝光量监视标记203和聚焦监视标记 204双方。
聚焦监视标记204是不依赖于曝光量而仅依赖于聚焦位置并形成为抗蚀剂 的图形的标记，是用于求出不依赖于曝光量的聚焦位置的标记。
曝光量监视标记203是不依赖于聚焦位置而仅依赖于曝光量并形成为抗蚀 剂的图形的标记。
在本实施例中，在本批量(第二晶片群)投入之前，对前一批量(第一晶片 群)，在进行抗蚀剂膜的涂敷(步骤S101)、曝光前的加热(步骤S102)、冷 却(步骤S103)、曝光(步骤S104)、曝光后的加热(步骤S105)、冷却(步 骤S106)、显影(步骤S107)的抗蚀剂膜上形成图形。步骤S101～S107的工 序与现有技术中进行的工序相同，因此省略详细的说明。
接着，为了监视批量内实际的曝光量变动及聚焦变动，从形成了抗蚀剂图形 的晶片中抽出足够量的晶片(步骤S108)。测定把双方的监视标记进行曝光的 图形(步骤S109)。从这些结果来求出批量内的不依赖于各晶片的聚焦位置的 实际的曝光量以及不依赖于曝光量的实际的聚焦位置(步骤S110)。使用所求 出的实际的曝光量以及聚焦位置的至少一方，对下一批量以后的批量进行反馈来 进行曝光(步骤S111)。
首先对使用曝光量监视标记的不依赖于聚焦位置的曝光量的测定进行说 明。
对于形成在掩模上的曝光量监视标记，在此使用由Exposure Monitor Structure(Alexander Staikov，SPIE vol.1261 p.315-324)所提示的类型。该曝光 量监视标记的特征在于：使掩模图形的透过部与遮光部的尺寸比(占空比)，配 置在使用的投影曝光装置中不能分辨的范围内连续变化的图形，由此，在晶片上 形成具有不依赖于聚焦的位置的照射量的倾斜分布的图形。
在图3中表示了上述类型的曝光量监视标记。在图3中，301表示遮光部， 302表示透过部。曝光量监视标记随着从标记的中央向横向展宽，间距P是固定 的，而遮光部的尺寸增加。间距P是在使用的曝光条件下不能分辨的间距。
本发明人考虑到：使用的曝光条件为：曝光波长λ＝248mm，曝光装置的投 影光学系统的射出侧的孔径数NA＝0.68，曝光装置的照明光学系统的相干因数 σ＝0.75，遮蔽率2/3的轮带照明，掩模图形中的衍射光(一次以上的衍射光)不 进入投影镜头的瞳孔，仅直射光(0次衍射光)进入瞳孔的条件满足：
P/M≤λ/(1+σ)NA(3)
(M是掩模的倍率)
为此，按晶片换算尺寸，使用曝光量监视标记的间距P为0.19μm。
在图4中表示了在把图3所示的曝光量监视标记转印到抗蚀剂膜上时所得到 的晶片表面上的A-A’部所对应的光象强度分布。在晶片表面上仅照射由监视标 记所衍射的0次衍射光，因此，象强度分布成为与透过部的面积的平方成比例的 分布。使用该标记，使曝光装置的曝光量设定值变化来进行曝光，由此，按图 5A，5B所示的那样，对于曝光量，曝光量监视图形501的长度D变化而形成。 图5A是表示曝光量较小时形成为抗蚀剂的曝光量监视图形的平面图，图5B是 表示曝光量较大时形成为抗蚀剂的曝光量监视图形的平面图。通过用光学式的线 宽测长装置来测定形成在抗蚀剂膜上的图形的长度，能够得到不依赖于聚焦位置 的用于得到实际的曝光量的校正曲线。
曝光是在Si晶片上旋涂药液后，进行加热处理来形成涂敷型的防反射膜(膜 厚60nm)，接着通过旋涂来形成化学放大系正片型抗蚀剂(膜厚0.4μm)。然 后，在100℃下进行90秒的预弯曲(プリベ-タ)处理。这一连串的处理在与 处理本批量的曝光装置相联结的运载架内进行。把这些处理结束后的晶片运送到 曝光装置中，进行曝光，来转印上述曝光量监视标记。然后，依次进行曝光后加 热(PEB)、冷却、显影，在抗蚀剂膜上形成曝光量监视图形。
为了进行曝光量监视图形的校正，曝光装置的曝光量设定值在使用抗蚀剂时 的器件图形上以作为最佳的曝光量设定值的15mJ/cm2为中心的±20％范围内使 曝光量值变化，来进行曝光。
在图6中表示了作为校正曲线所得到的图形测长值与曝光装置的曝光量设 定值的关系。得到评价用于计量的光学测长装置的再现性的结果，90nm的再现 性。由此，曝光量监视图形能够检测出0.6％的曝光量变动。由此，能够以曝光 量监视图形501的长度D为基准来记述实际的曝光量。而且，在图6中，使横 轴所设定的曝光量值为100％。
下面对使用聚焦监视标记及曝光量监视标记的不依赖于曝光量的聚焦的测 定进行说明。
作为聚焦监视标记，使用从由散焦所产生的曝光后的监视图形的尺寸变动来 计量聚焦位置的类型。在图7中表示了为了形成在本实施例中使用的聚焦监视图 形而使用的形成在掩模上的聚焦监视标记(尺寸是晶片换算尺寸)。构成聚焦监 视标记的图形701形成为：中央部的宽度为0.25μm，顶端部的宽度为0.1μm， 并且，从中央部向顶端部宽度变窄。5个图形701以0.25μm的间隔配置，来形 成聚焦监视标记。
在此，本发明人着眼于：对于从上述曝光量监视图形的计量所得到的实际的 曝光量(在此为曝光量监视图形的长度D)，通过预先校正使用图7所示的聚焦 监视标记所形成的聚焦监视图形的图形长的转印后的尺寸W的振荡，作为曝光 量和聚焦独立的参数，来分别求出。
该聚焦的校正曲线，预先振荡曝光装置的设定曝光量和聚焦位置来进行曝 光，对于曝光量，把使用上述不依赖于聚焦的曝光量监视标记所形成的图形的测 长结果变换为实际的曝光量，最终求出实际的曝光量和散焦以及图形长W三者 的关系。
在图8中表示了使用由图6所示的曝光量校正曲线所校正的实际的曝光量中 的聚焦监视标记(图7)而在抗蚀剂膜上所形成的图形长W的聚焦依赖性。
而且，在求出上述校正曲线时，满足所希望的聚焦裕度以及曝光量裕度双方 的最佳曝光值是15mJ/cm2，作为此时的实际的曝光量，用曝光量监视图形的长 度D进行换算，为13.747μm，聚焦位置的偏置为0μm。
下面按照图1来详细说明曝光顺序。
(步骤S101～S107)。
把一批量的晶片在上述处理条件下投入，形成进行了抗蚀剂膜的涂敷(步骤 S101)、曝光前的加热(步骤S102)、冷却(步骤S103)、曝光(步骤S104)、 曝光后的加热(步骤S105)、冷却(步骤S106)、显影(步骤S107)的抗蚀剂 图形。而且，一批量由24个晶片所组成。
(步骤S108，S109)
抽出显影结束而形成了抗蚀剂图形的全部晶片(步骤S108)，在一批量(24 个)中的各个晶片中，用光学测长装置来计量由5发曝光量监视标记及聚焦监视 标记所形成的抗蚀剂图形的长度(步骤S109)。
(步骤S110)
从步骤S109的计量结果，算出一批量内的各晶片的实际的曝光量Dε(i) (i＝1～24)及聚焦位置Fε(i)(i＝1～24)。在图9中表示了一批量内的实际的 曝光量变动分布。而且，在图10中表示了一批量内的聚焦位置变动分布。
一批量内的曝光量变动及聚焦位置变动由于在每个晶片上由于处理单元间 的等待时间和单元内的气氛的不同、曝光量误差、聚焦误差等影响而产生。发明 人着眼于：在比较小规模的批量处理的情况下，特别是，一次投入的批量的规模 为一批量单位这样的单发的批量处理的情况下，批量内的晶片的各处理单元条件 在系统上相一致。即，批量内的相同槽位置的晶片，处理单元的等待时间等条件 在哪批量中呈现比较相似的倾向。
(步骤S111)
因此，接着在同一批量内晶片流动时，考虑在上述S110中所得到的批量内 的曝光量变动分布、聚焦变动分布，对一批量内的各晶片分别设定曝光量。
在此，对于所设定的曝光量D0及聚焦位置F0，使第一次进行曝光的晶片的 曝光量D(i)及聚焦位置F(i)分别为：
Di＝D0+D(i)＝D0+(D0-Dε(i))
Fi＝F0+F(i)＝F0+(F0-Fε(i))
而且，如图10所示的那样，对于聚焦位置，在此变动量较少，对于聚焦不 特别附加调制。其结果，在下一批量中，分别得到图11所示的曝光量变动分布， 前一批量中所见到的批量内的曝光量变动被抑制，能够使实际的曝光量在批量内 均匀地形成。
而且，在上述实施例中，聚焦的偏差量较小，是没有问题的量，因此，不附 加调制。在偏差量较大的情况下，在使用图7所示的聚焦监视标记所形成的标记 中，不知道聚焦的偏差方向。因此，不能判断应当给聚焦位置附加正还是负的偏 置来进行曝光。因此，在图7所示的类型的聚焦监视标记中，利用现场所得到的 QC数据等，从聚焦的偏差的倾向来判断聚焦位置的偏置的方向。
因此，发明人与把图7所示的聚焦监视标记旋转90度的标记一起进行配置， 通过利用使用的曝光装置的象散，来监视聚焦的偏差量。在此使用的装置，90 度方向和0度方向的图形中的焦点位置之差存在0.15μm是已知的。通过用这 样的象散，能够对聚焦位置的偏差方向进行监视。
在图12中表示了能够聚焦的偏差方向能够判断的类型的聚焦监视标记。如 图12所示的那样，与图7所示的聚焦监视标记相同的聚焦监视标记1201、1202 配置成相互正交。
对于从使用上述曝光量监视标记来形成在抗蚀剂膜上的曝光量监视图形的 计量而得到的实际的曝光量，通过预先校正图12所示的聚焦监视标记1201、1202 的尺寸Lv及Lh部分、曝光、显影后的图形长Wv，Wh的振荡，能够分别求出 使曝光量和聚焦独立的参数。以下更详细地表示了具体的聚焦的偏差量的监视方 法。
在图13中表示了与把图12的聚焦监视标记1201、1202进行曝光而得到的 实际的曝光量相对应的2方向的聚焦监视图形的曝光后的图形长Wv及Wh依 存性。本发明人着眼于这样的特征：通过曝光量图形长Wv及Wh本身变化的， 在最佳聚焦附近双方之差相对于曝光量的变动不怎么变化。因此，接着，从图 13来求出实际的曝光量变化时的图形长Wv同Wh之差与聚焦的偏差量的关系， 而得到图14所示的校正曲线。通过利用图14所示的聚焦的校正曲线，聚焦的偏 差量(包含方向)能够从图形长Wv与Wh之差而求出，能够反馈给曝光装置 的聚焦设定值。
而且，在此，对于0度方向和90度方向，虽然是象散之外的象差不显著的 情况，但是，在其他的象差显著的情况下以及在掩模制作等中产生的0度方向和 90度方向的形状不同显著的情况下或者聚焦的偏差量较大的情况下以及提高聚 焦监视的精度的情况下，不仅可以使用从聚焦监视图形所得到的图形长Wv与 Wh之差，而且可以使用从曝光量监视图形所得到的实际的曝光量进行了考虑的 校正曲线。
而且，在此，使用了0度和90度方向的标记，但是，也可以是最佳聚焦位 置相互不同的方向的标记，并不仅限于该方向。
通过以上结果，对聚焦的偏差方向也能监视，而且，能够高精度地校正聚焦 的偏差量，始终以得到最大曝光裕量的状态来完成本批量内的晶片的曝光，能够 抑制成品率的降低。
而且，作为不受其他曝光量的变动的影响来监视聚焦位置的偏差量的方法， 可以使用通过采用相位移掩模类型的标记来计量聚焦变动作为抗蚀剂图形的位 置偏差的技术。例如，作为计量聚焦的变动来作为抗蚀剂图形的位置偏差的类型 的聚焦监视标记，可以使用图15所示的那样的在Phase shift focus monitor application to Lithhography tool control(D.Wheeler et.al.SPIE vol.5051 p.225-223) 中所记载的掩模。在图15中，1501是相位变位玻璃，1502是相位无变位玻璃， 1503是遮光膜。使用该标记的校正方法是：使散焦位置相对于聚焦监视标记变 化来进行曝光，求出通过配合偏差检查装置所得到的位置偏差量与聚焦的偏差量 的关系来作为聚焦的校正曲线，从该校正曲线可以向曝光装置的聚焦设定值进行 反馈。
而且，作为不受其他曝光量的变动的影响来监视聚焦位置的偏差量的方法， 对于能够用于上述聚焦监视标记之外的聚焦监视标记进行说明。图16A，16B是 用于说明聚焦监视标记的简要构成的图，图16A是聚焦监视标记的断面图，图 16B是聚焦监视标记的平面图。
监视标记形成在掩模的没有器件图形的区域(划线)的遮光部中。在图16A， 16B中，1611表示玻璃等的透明基板，1612表示半透明膜，1613表示遮光膜。 而且，1601表示形成在遮光膜1613上的菱形标记(第一开口部)，1602表示形 成在半透明膜1612上的菱形标记(第二开口部)。而且，半透明膜1612相对于 曝光光具有透过率6％并使相位偏移180度的作用。
在形成菱形标记1601的第一图形区域及形成菱形标记1602的第二图形区域 中，以一定间距配置5个标记。而且，菱形标记1601、1602通过晶片换算，x 轴方向的长度为12μm，Y轴方向的宽度为0.18μm，而且，间距为0.36μm。而且， 在作为第二开口部的菱形标记1602的部分中，挖出使通过半透明膜1612的曝光 光和通过菱形标记1602的曝光光产生90度相位差的基板。由此，在通过半透明 膜部的菱形标记1602在晶片上所形成的菱形图形的聚焦点与通过遮光膜部的菱 形标记1601在晶片上所形成的菱形图形的聚焦点之间产生偏差，如图17所示的 那样，表示了相对于聚焦位置不同的图形尺寸特性。而且，当监视这两个标记的 曝光、显影后的图形尺寸之差时，利用相对于散焦单调减少或单调增加的特性， 求出相对于散焦的图形尺寸差来作为图18所示的校正曲线。利用该结果，来测 定曝光、显影后的晶片上的图形尺寸之差(L-L’)，由此，能够包含方向地监 视聚焦的偏差量。该聚焦监视标记与上述标记相同具有这样的特征：随曝光量， 相互的图形长度发生变化，在最佳聚焦附近，双方之差在曝光量上几乎不怎么变 化。
而且，为了进一步提高灵敏度，对精度高于图16A，16B所示的聚焦监视标 记的标记进行说明。在曝光用掩模上，作为用于测定聚焦点的监视标记来配置由 半透明膜形成的菱形标记。与前面说明的标记不同之处是：在第一及第二图形区 域中都设置半透明膜，在菱形标记的第一图形区域中具有+90度相位差，在第 二图形区域中具有-90度相位差。在第一图形区域中，使透过半透明膜的曝光 光的相位相对于通过开口部的曝光光错开大致+90度，在第二图形区域中，使透 过半透明膜的曝光光的相位相对于通过开口部的曝光光错开大致-90度。使相 位相对于通过开口部的曝光光而错开大致+90度的半透明膜部的菱形标记的聚 焦点同形成在遮光膜部中的菱形标记的聚焦点的偏差量变化了与上述标记相同 的量。与此相对，使相位相对于通过开口部的曝光光而错开大致-90度的半透 明膜部的菱形标记的聚焦点，相对于形成在遮光膜部中的菱形标记的聚焦点，呈 现出上述偏差量的绝对值相等而符号相反的特性。其结果，对于前面记载的标记， 能够实现2倍的聚焦偏差量的检测灵敏度。
而且，在本实施例中，使用与曝光装置相独立的光学式的线宽测定器来测定 聚焦监视图形，但是，也可以使用内置在曝光装置本体中的线宽测定功能和SEM 等光学式之外的测定装置。而且，监视标记在形成在抗蚀剂上的图形能够用线宽 测定装置进行测定的情况下可以是楔形的。菱形或楔形的形状并不一定使顶端形 成为锐利的，如果顶端部形成为比中央部细，也能作为聚焦监视标记来起作用。 而且，通过根据使用的曝光条件来进行各种变更，能够进一步提高聚焦检测性能。
而且，在图16A，16B所示的聚焦监视标记中，第一图形区域中的遮光部与 开口部的关系可以是相反的。即，可以具有用开口部围绕而由菱形或楔形的遮光 膜所形成的监视标记。同样，第二图形区域中的半透明膜部与开口部的关系可以 是相反的。即，具有用开口部围绕而由菱形或楔形的半透明膜所形成的聚焦监视 标记。而且，使用它们的组合也能得到与本实施例相同的效果。
在本实施例中，为了使通过其周边的曝光光相对于在第二图形区域中通过菱 形标记1602的曝光光具有相位差，而使用具有90度的相位差的半透明膜1612， 但是，该相位差并不仅限于90度，也可以用使遮光部的菱形标记1601和半透明 膜部的菱形标记1602的最佳聚焦位置变化产生的部件。而且，作为半透明膜， 可以使用SiO2、氮氧化钼硅化物(MoSiON)、氮化钼硅(MoSiN)、氟化铬(CrF)、 锆硅化物(GrSiO)等。
在图19中表示了图16A，16B所示的聚焦监视标记的半透明膜部与透过部 分的相位差同聚焦的检测灵敏度的关系。根据该图，当作为所需要的聚焦偏差量 的检测精度，为0.05μm程度，线宽测定器的测定精度为0.02μm时，在聚焦监 视中所需要的检测灵敏度的界限为：

0.8以上是必要的。由此，希望相位差设定在从45度到150度之间的范围内。 而且，作为能够用于图3所示的标记之外的曝光监视标记，可以使用作为利 用抗蚀剂膜厚的膜厚计量的类型的特开2000-12425号公报所记载的标记。
而且，作为另一个类型，可以用于以使用配合偏差检查装置的配合偏差测长 功能的简便方法来高速并且高精度地监视曝光量的曝光量监视标记。下面详细说 明使用例。
把用于现有的配合位置偏差检查装置的标记的一部分变更为能够作为图形 的位置偏差来检测出曝光量的变动量的标记。而且，若使该标记为：使用的曝光 波长λ、孔径数NA、掩模的倍率M、相干因数σ、间距P(晶片上换算尺寸)，如 果满足上述(3)式的条件，就能在晶片上形成具有不依赖于聚焦的状态的照射 量的倾斜分布的抗蚀剂图形。而且，用配合偏差检查装置来监视曝光量的变动， 作为曝光后的抗蚀剂图形的外侧图形与内侧图形的相对位置偏差量。
在图20中表示了监视标记2000。在图20所示的监视标记2000中，在x轴 方向(一个方向)上排列形成一对相对位置检测用标记2004(2004a，b)和夹 在这些相对位置检测用标记中的曝光量监视标记2001。而且，形成一对y轴方 向位置偏差量检测用标记2005(2005a，b)，以便于相对于与x轴方向正交的y 轴夹住曝光量监视标记2001。曝光量监视标记2001由开口部2002和相对于该 图形在x轴方向上连接的透过的曝光光的照射强度分布在x轴方向上单调变化的 曝光量监视部2003所形成。
在图21中表示了配置在曝光量监视标记2001中的曝光量监视部2103的简 要构成。图21所示的曝光量监视部2103与使用的曝光装置(曝光波长248nm， NA＝0.68，σ＝0.75，轮带遮蔽率2/3)相配合，使间距P(晶片上)为分辨极限以 下的0.19μm，排列配置每隔透过部为0.625nm而增加透过部与遮光部的占空比 的图形，在晶片表面上实现不依赖于聚焦的象强度从0到1的连续的分布。
在图22中表示了与曝光量监视标记2000的A-A’部相对应的抗蚀剂上的光 强度分布。在图22中，2200表示在抗蚀剂上形成边缘的边缘光强度。而且，在 图22中，2212表示透过开口图形2002的曝光光与边缘光强度2200的交点，2213 表示透过曝光量监视部2003的曝光光强度与边缘光强度2200的交点。而且， 2204a，2202，2203，2204b表示与形成在监视标记2000上的标记2004a，2002， 2003，2004b相对应的位置。
图23表示对图20的曝光量监视标记进行曝光、显影而最终得到的抗蚀剂图 形的A-A’断面形状，2301是与曝光量监视标记2001相对应而形成的曝光量监 视图形，2302，2303是与开口图形2002和曝光量监视部2003相对应而形成的 边缘形成位置，2304a，2304b是与相对位置检测用标记2004相对应而形成的相 对位置检测用图形。
在曝光量值变动的情况下，作为边缘光强度2200的变动而出现，由曝光量 监视部2003所产生的边缘形成位置2213变动，因此，与此对应的曝光量监视图 形的边缘2313的位置移动。
其结果，适当曝光量值的变动可以通过配合偏差检查装置作为x轴方向的曝 光量监视图形2301的中心位置M’与装置位置检测用图形2304a，b的中心位置 M的相对位置偏差量Δ而检测出。
为了使用上述曝光量监视图形来监视实际的曝光量，可以预先求出与来自适 当曝光量的变动相对应的相对位置偏差量来作为图24所示那样的校正曲线。由 此，通过与上述相同的方法能够监视实际的曝光量的变动。
而且，该类型的曝光量监视标记并不仅限于图20所示的那样，配合位置偏 差检查标记的至少一部分使用配置被变更为在晶片表面上照射量分布连续变化 这样的图形的曝光量监视部的曝光量监视标记，来求出配合位置偏差量，使用该 值来求出实际的曝光量值的变动，施加反馈。
为了提高检测灵敏度，如在图25A，25B和图26A～26D所示的那样，使曝 光量监视部为2个或4个是有效的。而且，通过附加在y轴方向上，进一步提高 了检测灵敏度。图25A是表示曝光量监视标记的简要构成的平面图，图25B是 表示图25A所示的曝光量监视标记中的曝光量监视图形2011的简要构成的平面 图。图26A是表示曝光量监视标记的简要构成的平面图。图26B是表示图26A 所示的曝光量监视标记中的曝光量监视图形2003c的简要构成的平面图。图26C 是表示图26A所示的曝光量监视标记中的曝光量监视图形2021的简要构成的平 面图。图26D是表示图26A所示的曝光量监视标记中的曝光量监视图形2003d 的简更构成的平面图。
虽然表示了为了监视实际的曝光量而使用各种曝光量监视标记以及聚焦监 视标记的使用例，但是，并不仅限于上述曝光量监视标记、聚焦监视标记，聚焦 监视标记不依赖于曝光量而仅依赖于聚焦，是形成抗蚀剂图形的标记，或者通过 使用不依赖于聚焦位置的实际的曝光量来求出不依赖于曝光量的聚焦位置的标 记，另一方面，曝光量监视标记使用不依赖于聚焦位置而仅依赖于曝光量来在抗 蚀剂上形成图形的标记，分离曝光量和聚焦来求出，对下一批量进行反馈。
而且，在上述实施例中，作为反馈去向，对下一批量的各个晶片调制曝光装 置的曝光量设定值，但是，也能调制曝光量设定值之外。
如图27所示的那样，在测定了曝光量监视图形、聚焦监视图形的长度之后 (步骤S109)，算出不依赖于聚焦位置的实际的曝光量、实际的聚焦位置(步骤 S110a，S110b)。接着，根据所求出的实际的曝光量来设定下一批量内的各晶 片的曝光后加热的时间或者PEB温度等的加热条件(步骤S113)，同时，根据所 求出的实际的聚焦位置来求出下一批量内的各晶片的聚焦位置的设定值(步骤 S114)。或者，如图28所示的那样，根据所算出的实际的曝光量来求出下一批 量内的各晶片的显影时间的调制值(步骤S115)。而且，在图27，28中，所图 示的工序取代图1的夹在A-B间的工序来进行。
而且，除了曝光量设定值及显影时间之外，可以是聚焦位置的设定值、曝光 量的设定值、笫一加热处理的加热条件、显影处理中的显影条件、从曝光处理结 束后到第二加热处理被进行的过渡时间、从第二加热处理结束后到第二冷却处理 被进行的过渡时间、从第二冷却处理结束后到显影处理开始的过渡时间、从抗蚀 剂膜的涂敷结束后到第一加热处理开始的过渡时间、从第一加热处理结束后到第 一冷却处理被进行的过渡时间以及从第一冷却处理结束后到曝光开始的过渡时 间的至少一个。而且，可以是对实际的曝光量及聚焦没有影响的参数，但并不仅 限于上述处理条件。
而且，可以不进行曝光量监视图形及聚焦监视图形的测定，通过曝光量监视 标记及聚焦监视标记的曝光来测定在抗蚀剂上所形成的潜影，求出曝光量、聚焦 位置。
(第二实施例)
在第二实施例中，对于多个批量被连续处理的情况，表示了特别是在抑制批 量内的图形的尺寸变动上有效的实施例。在第一实施例中，是着眼于这样的情况 的使用例：对比较小的批量处理的情况是有效的，特别是，在一次投入的批量的 规模为1批量单位的曝光这样的情况下，批量内的晶片的各处理单元条件系统上 是一致的。
即，批量内的相同槽位置的晶片，在处理单元的等待时间等条件在任一批量 中呈现比较类似的倾向的情况下，是有效的。但是，当批量的规模变大，一次连 续地投入多个批量时，即使是批量间的同一批量内的晶片，处理条件不会始终相 同，由于与以前的批量的投入间隔和在以前批量的影响下单元的状态不同，即使 是第一实施例所示的控制方法，多半不能进行有效的控制。
因此，对于实施第一实施例而得到的批量内的实际的曝光量变动分布以及聚 焦变动分布，附加与对上述批量的各个晶片所施加的各单元处理的履历数据进行 比较的工序。
而且，新附加下列工序：从该比较的数据进行判断，抽出哪个单元的哪个处 理条件最先对这些变动产生影响的工序，即，抽出相关度高的单元处理条件的工 序；解析该相关关系，算出双方的关系的工序。而且，根据该数据来预先进行控 制，以使处理条件的不同在以后的单元处理中相抵消。
按照图29，30来说明具体的程序。而且，曝光条件等与第一实施例相同。
(步骤S210)
按照上述第一实施例的程序(步骤S201～S210)，实施一个批量的曝光的 结果，得到批量内的实际的曝光量变动分布(图9)及聚焦变动分布(图10)。
(步骤S211)
比较图9所示的实际的曝光量变动分布、涂敷显影装置的每个单元中处理的 批量内的各个处理条件(曝光处理后待机时间、曝光后的加热处理后待机时间、 曝光后的冷却处理后待机时间、抗蚀剂涂敷处理后待机时间、曝光前的加热处理 后待机时间、曝光前的冷却处理后待机时间)的履历，来解析各个处理与曝光量 变动的相关关系。
在本实施例中，如在第一实施例中所述的那样，批量内的聚焦位置变动较少， 因此，仅对曝光量变动来求相关关系，但是，也可以对聚焦位置变动来求相关关 系。
(步骤S212)
在所求出的相关关系中求出相关关系高的。在本实施例中，是曝光前加热单 元的后待机时间。
(步骤S213)
解析所抽出的曝光前加热单元的后待机时间的结果，曝光前加热单元的后待 机时间对于实际的曝光量变动具有图31所示的关系。
(步骤S214)
因此，在本批量或者大规模地流过批量的情况下，使对实际的曝光量变动最 有影响的每个晶片的曝光前加热单元中的后待机时间为一定的。
(步骤S301～S307)
在本批量或者大规模地流过批量的情况下，使每个晶片的曝光前加热单元中 的后待机时间为一定的，来进行曝光显影。其结果，即使在连续地处理批量的 情况下，在图9中所见到的批量内的实际的曝光量变动被抑制，即使在任一个批 量中，在批量内的晶片上能够得到均匀的实际的曝光量分布(图11这样的分布)。
而且，作为另一种控制方法，以下所示的控制方法是有效的。图32是表示 第二实施例所涉及的半导体器件的制造工序的控制方法的变形例的流程图。而 且，图32所示的一连串的工序是接着图30所示的一连串的工序后进行的。
在此，对于实际的曝光量变动分布，对每个晶片计量保存相关度高的处理 条件，根据保存的结果，对每个晶片来变更后面的处理条件。
(步骤S410)
在步骤212中，由于实际的曝光量变动分布与曝光前加热单元的后待机时间 的相关度最高，则测定曝光前加热单元的后待机时间，并进行测定结果的保存。
(步骤S411)
根据所保存的各晶片的后待机时间，从用步骤S213的解析所求出的图31 所示的后待机时间与实际的曝光量变动的关系，来求出每个晶片的实际的曝光量 变动量。
(步骤S412、S413、S414)
根据所求出的每个晶片的实际的曝光量变动量，对曝光装置的设定曝光量、 曝光后的加热处理条件(时间及温度的至少一方)以及显影时间进行反馈控制， 并进行处理。
其结果，即使在连续地处理批量的情况下，在图9中所见到的批量内的实际 的曝光量变动被抑制，即使在任一个批量内，也能在批量内的晶片上得到均匀的 曝光量分布(图10所示的分布)。
而且，根据需要具有有效的措施，用于抽出批量内的晶片，更新相关关系信 息，来进行高精度的控制。
在本实施例中，与聚焦变动相关，与每个单元的处理的批量内履历分布数据 的显著的相关没有见到，因此，虽然没有特别进行控制，如果是相关度高的单元 处理条件，同样能够使用。
而且，虽然上述的得到高相关度的单元处理条件是爆光前加热单元的后待机 时间，但是，通过使用的抗蚀剂处理，对于其他影响高的单元处理条件也同样可 以控制。
(第三实施例)
在第二实施例中，抽出对实际曝光量的变动产生影响的处理、处理的后待机 时间，根据所抽出的处理、处理的后待机时间来变更处理条件、后待机时间，而 得到预定的尺寸。在本实施例中，对根据所抽出的处理、处理的后待机时间来变 更显影条件的方法进行说明。
如上述那样，在流程内的各处理中的各种处理条件成为参数，对最后尺寸产 生影响。即，最后尺寸W能够记述为：
W＝f(X1，X2，...Xn)                       (4)
其中，Xk(k＝1，2，...，n)是烘烤温度和烘烤时间等的各处理中的参数。 如果预先知道该关系式，就能在晶片处理中使用从晶片处理装置所抽出的各参数 来预定抗蚀剂最后尺寸。
该关系式可以是根据预备实验等从一般的多变量解析来估计制作对抗蚀剂 最后尺寸产生影响的参数的重回归式。在重回归式的情况下，用下式记述：
W＝A0+A1×X1+A2×X2+...+An×Xn             (5)
而且，即使不知道式(5)表示的关系式，根据与各参数相对应的最后尺寸 变化的表，也能预测最后尺寸。
在本实施例中，在显影处理前的阶段中，使用1式或表，按预定条件(例如， 238％TMAH水溶液中60秒)来完成显影处理，由此来预测最后尺寸。
各参数的实测值(例如，相对于设定温度而实际所处理的温度)用设在晶片 处理装置中的传感器等进行监视，并取入晶片处理装置的内部计算机或外部的计 算机。
当各处理中的参数变动时，在最后尺寸We与目标最后尺寸Wt之间产生差 ΔW。
ΔW＝Wt-We
其中的ΔW是在以预定条件进行显影时所得到的预测值。即，如果变更显 影液的规定度和显影时间等的显影条件，就没有该限制。这样，通过知道与规定 度和显影时间相对应的尺寸变化，则通过选择适当的显影条件，最后尺寸就成为 目标最后尺寸。
下面使用更具体的例子来进行说明。
(第三实施例A)
作为预备实验，按照图29所示的流程图的步骤S201～207，来对由9个晶 片所构成的一个批量进行连续曝光，接着，按照S208～S210，分析抗蚀剂的实 际曝光量变动和各处理的后待机时间。而且，后待机时间通过解析在晶片处理装 置的计算机中所保存的处理日志来求出。而且，在形成抗蚀剂膜之前，依次进行 冷却处理(S221)、防反射膜涂敷(S222)、加热处理(S223)、冷却处理(S224)。
在图33中表示了各晶片的实际曝光量变动，在图34中表示了各处理的后待 机时间。当分析两者的相关时(S211)，就知道冷却处理(S203)、曝光后加热 (S205)、冷却处理(S206)的后待机时间对实际曝光量产生影响的情况 (S212)。因此，进行回归分析，得到下列重回归式(S213)：
预测实际曝光量
＝-1.0787+0.0304×(冷却处理(S203)之后的等待时间)
+0.0066×(曝光后加热处理(S205)之后的等待时间)
+0.00110×(冷却处理(S206)之后的等待时间)    (4)
不用最后尺寸来预测实际曝光量。待机时间的变化使实际的曝光量发生变 动，随实际曝光量的变动，最后尺寸发生变化。这样，预测实际曝光量就意味着 与最后尺寸的预测相同。这样，根据实际曝光量的数据来进行校正，而能够充分 校正尺寸变动。
另一方面，进行其他的预备实验来求出实际曝光量变动的显影时间依存性。 在图35中表示了所求出的实际曝光量变动的显影时间依存性。根据该预备实验， 在标准显影时间(60秒)附近的与显影时间相对应的实际曝光量变动(dE/dt) 被求出为：
$\frac{\mathrm{dE}}{\mathrm{dt}}=0.0966[\%/\sec ]---\left(5\right)$
接着，作为算出校正显影时间的式，来制作下式：
(校正显影时间)

按照图36所示的流程图，来进行本批量的抗蚀剂膜的曝光显影。图36是表 示第三实施例所涉及的半导体器件的制造工序的流程图。而且，图36所示的一 连串的工序在接在图29所示的一连串的工序之后来进行的。
在与本批量相对应的曝光中，对由24个晶片组成的一个批量进行曝光·显影 处理(S501～S507)。在处理中，实时取得冷却处理(S502)、曝光后加热处 理(S505)、冷却处理(S506)的后待机时间(S510～512)，立即使用式(4)、 (6)来对各自的晶片计算校正显影时间(S513)。
接着，对各晶片，根据分别计算的校正显影时间来进行显影(S507)。而且， 作为比较例，制作用全部相同的显影时间来处理一个批量中的晶片的样品。
在图37中表示了校正显影时间来进行显影处理的批量内的尺寸变动和不校 正显影时间的批量内的尺寸变动。如图37所示的那样，通过校正显影时间，来 使批量内的晶片间的尺寸变动被抑制。
而且，不必使用上述式(4)、(6)来求出校正显影时间，也可以准备表1 所示的表，根据从用(4)式求出的实际曝光量所得到的最后尺寸与目标尺寸的 差ΔW，来选择处方1～处方5的显影条件。
【表1】   尺寸差ΔW   显影条件   +5.0～+7.5％   处方1   +2.5～+5.0％   处方2   -2.5～+2.5％   处方3   -5.0～-2.5％   处方4   -7.5～-5.0％   处方5
(第三实施例B)
作为预备实验，按照图29所示的流程图的步骤S201～207，来对由5个晶 片所构成的一个批量进行连续曝光，接着，按照S208～S210，分析抗蚀剂的实 际曝光量变动和加热晶片时的实际温度。而且，实际温度通过配置在热板上的传 感器进行监视。
在图38中表示了各晶片的实际曝光量变动，在图39中表示了各加热处理的 实际温度。如图39所示的那样，可以看出：对于曝光前加热处理(S202)的设 定值120℃、曝光后加热(S205)的设定值105℃，与各自的加热处理相对应的 实际温度出现较大偏差，对最后尺寸(实际曝光量)产生较大的影响。
对于与加热处理S202、S205的实际温度相对应的实际曝光量的变动，进行 回归分析而得到下面的重回归式。而且，由于知道曝光量变动受到第一加热处理 和第二加热处理的交替作用，而设置记述交替作用的项。
(预测实际曝光量)
＝-2.472+0.22×(加热处理(S202)的实际温度)
-0.294×(加热处理(S205)的实际温度)
+0.003×(加热处理(S202)的实际温度)×(加热处理(S205)的实际温度)
使用该式，与第三实施例A一样来制作计算校正显影时间的式。
按照图40所示的流程图，来进行本批量的抗蚀剂膜的曝光显影。图40是表 示第三实施例B所涉及的半导体器件的制造工序的流程图。而且，图40所示的 一连串的工序在接在图29所示的一连串的工序之后来进行的。
在本批量的曝光中，对由24个晶片组成的一个批量进行曝光·显影处理。在 处理中，实时取得第一加热处理、第二加热处理的实际温度，来计算与各个晶片 相对应的校正显影时间。接着，对各晶片，根据分别计算的校正显影时间来进行 显影。而且，作为比较例，制作用全部相同的显影时间来处理一个批量中的晶片 的样品。
在图41中表示了校正显影时间来进行显影处理的批量内的尺寸变动和不校 正显影时间的批量内的尺寸变动。如图41所示的那样，通过校正显影时间，来 使批量内的晶片间的尺寸变动被抑制。
虽然前面表示了监视显影后的实际的曝光量变动以及聚焦变动的情况，但 是，除此之外，也可以对曝光后和曝光后的加热处理后的潜影进行计量，使用它 们来得到相同的效果。
而且，不必使用上述式(4)、(6)来求出校正显影时间，也可以准备表2 所示的表，根据从用(4)式求出的实际曝光量所得到的最后尺寸与目标尺寸的 差ΔW，来选择处方1～处方5的显影条件。
【表2】   尺寸差ΔW   显影条件   +5.0～+7.5％   处方1   +2.5～+5.0％   处方2   -2.5～+2.5％   处方3   -5.0～-2.5％   处方4   -7.5～-5.0％   处方5
虽然本发明的优选实施例已经进行了表示和说明，但是，应当知道，本领域 的技术人员可以在不背离本发明的精神的条件下进行变化和变型，本发明的范围 由权利要求书限定。