JP2003114708A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造設備、検査設備の各装置個別のデータ収
集とデータ解析を下位のネットワーク上で可能とし、有
用と判断される情報を上位のネットワークを通じてホス
ト装置で管理することで、情報量の増加に対応すること
ができる半導体装置の製造技術を提供する。 【解決手段】 半導体装置の製造における前工程に適用
されるＣＩＭシステムであって、ホスト装置１と、この
ホスト装置１に接続される工場ＬＡＮ２と、この工場Ｌ
ＡＮ２に接続されるデータサーバ３と、このデータサー
バ３に接続される専用ＬＡＮ４と、この専用ＬＡＮ４に
接続される製造設備５および検査設備６などから構成さ
れ、ホスト装置１が接続された工場ＬＡＮ２の下位に位
置する専用ＬＡＮ４上に、製造設備５および検査設備６
の各装置とデータサーバ３とが接続されてシステムが構
築されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
技術に関し、特に半導体装置の製造におけるウェハ処理
工程（前工程）のＣＩＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システム
に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、半
導体装置の製造における前工程のＣＩＭシステムに関し
ては、以下のような技術が考えられる。

【０００３】たとえば、半導体装置の製造における前工
程のＣＩＭシステムとしては、各製造設備、各検査設備
が工場ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒ
ｋ）に接続され、この工場ＬＡＮを通じてホスト装置と
通信可能に構成されたシステムがある。このホスト装置
は、独自のデータベースを持ち、スケジューリングやロ
ットトレースが可能となっている。

【０００４】なお、このような半導体装置の製造におけ
る前工程に関する技術としては、たとえば昭和５９年１
１月３０日、株式会社オーム社発行、社団法人電子通信
学会編の「ＬＳＩハンドブック」Ｐ２５３〜Ｐ３６４に
記載される技術などが挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な半導体装置の製造における前工程のＣＩＭシステムに
ついて、本発明者が検討した結果、以下のようなことが
明らかとなった。

【０００６】たとえば、前記のようなＣＩＭシステム
は、図５に一例を示すように、工場ＬＡＮ２に接続され
た製造設備５（露光装置５ａ、塗布現像装置５ｂ、ドラ
イエッチング装置５ｃ、イオン注入装置５ｄ、熱処理装
置５ｅ、ＣＭＰ装置５ｆなど）、検査設備６（膜厚測定
装置６ａ、寸法測定装置６ｂ、異物測定装置６ｃ、外観
検査装置６ｄなど）がホスト装置１と通信可能に構成さ
れ、前工程全般の製造設備５、検査設備６を広く、薄く
制御するシステムとなっている。

【０００７】そのため、製造設備５、検査設備６が本来
持っている情報は、ＣＩＭシステムが各設備当たりに扱
う情報に比べて桁違いに多く、従来のＣＩＭシステムで
は対応できない。すなわち、従来のＣＩＭシステムは、
工場のライン全体の運営管理を実行するため、製造設備
５、検査設備６の個々の詳細な着工情報を収集すること
ができない。

【０００８】そこで、本発明者は、従来のＣＩＭシステ
ムに対応し、技術的な発展を見込んだ構成として、ホス
ト装置に接続された工場ＬＡＮの下位に、製造設備、検
査設備を接続した専用のネットワークを設け、あたかも
製造設備、検査設備がＣＩＭシステムに対して直接接続
されているようにシステムを構成することで、技術的な
発展に伴う情報量の増加に対応可能となることを考え付
いた。

【０００９】そこで、本発明の目的は、製造設備、検査
設備の各装置個別のデータ収集とデータ解析を下位のネ
ットワーク上で可能とし、有用と判断される情報を上位
のネットワークを通じてホスト装置で管理することで、
情報量の増加に対応することができる半導体装置の製造
技術を提供するものである。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。

【００１２】すなわち、本発明による半導体装置の製造
方法は、ホスト装置が接続された第１ネットワークの下
位に位置する第２ネットワーク上に製造設備および検査
設備の各装置とデータベースとを接続したシステムを構
築することにより実現され、製造設備および検査設備の
各装置個別のデータ収集とデータ解析を第２ネットワー
ク上で行い、第２ネットワーク上で行われたデータ収集
とデータ解析の結果、有用と判断される情報を第１ネッ
トワークを通じてホスト装置に転送し、このホスト装置
において、有用と判断された情報に基づいて半導体装置
の製造を管理するものである。

【００１３】さらに、前記半導体装置の製造方法におい
て、有用と判断された情報は、製造設備の各装置におけ
る複数のプロセスパラメータからなり、この複数のプロ
セスパラメータによって半導体装置の製造における着工
状態をリアルタイムに管理し、ウェハ毎の着工状態を評
価・監視するようにしたものである。

【００１４】また、前記半導体装置の製造方法におい
て、半導体装置の製造は、製造設備の各装置による製造
工程と、検査設備の各装置による検査工程とからなり、
製造設備の各装置による製造工程をリアルタイムに監視
して制御し、検査設備の各装置による検査工程の検査結
果を製造工程にフィードバックするようにしたものであ
る。

【００１５】さらに、前記半導体装置の製造方法におい
て、製造設備の各装置による製造工程の前に着工前の検
査工程を有し、この着工前の検査工程の検査結果を製造
設備の各装置による製造工程にフィードフォワードする
ようにしたものである。

【００１６】また、前記半導体装置の製造方法におい
て、製造設備および検査設備の各装置は、半導体装置の
製造におけるウェハ処理工程に用いられる装置に適用し
たものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形
態の半導体装置の製造方法を実現するためのＣＩＭシス
テムを示す概略構成図、図２は本実施の形態のＣＩＭシ
ステムにおいて、ＣＭＰ装置を示す構成図、図３はＣＭ
Ｐ工程を示すフロー図、図４は本発明と本発明の前提技
術との作業時間の比較を示す説明図である。

【００１８】まず、図１により、本実施の形態のＣＩＭ
システムの構成の一例を説明する。本実施の形態のＣＩ
Ｍシステムは、たとえば半導体装置の製造における前工
程に適用されるＣＩＭシステムとされ、ホスト装置１
と、このホスト装置１に接続される工場ＬＡＮ２と、こ
の工場ＬＡＮ２に接続されるデータサーバ３と、このデ
ータサーバ３に接続される専用ＬＡＮ４と、この専用Ｌ
ＡＮ４に接続される製造設備５および検査設備６などか
ら構成され、ホスト装置１が接続された工場ＬＡＮ２の
下位に位置する専用ＬＡＮ４上に、製造設備５および検
査設備６の各装置とデータサーバ３とが接続されてシス
テムが構築されている。

【００１９】ホスト装置１は、工場ＬＡＮ２を通じて各
種機能を実行し、主な機能の一例として、製品仕掛かり
トラッキング、進度管理、レシピダウンロード（セミオ
ート）、ログデータ管理、エンジニアリングデータ管
理、搬送ロボット管理、ストッカ管理などの各種機能を
有している。また、このホスト装置１は、各種機能を実
行するための各種データを保存するデータベース１ａを
持っている。

【００２０】たとえば、ホスト装置１と工場ＬＡＮ２、
専用ＬＡＮ４を通じて接続された製造設備５との間にお
いて、製造設備５が、これから着工しようとしているロ
ット情報をホスト装置１に伝えると、ホスト装置１はデ
ータベース１ａから対応するレシピを製造設備５に返
し、これを使って着工が実行される。また、製造設備５
は、着工中あるいは着工完了したときにその状況や結果
をホスト装置１に通信し、ホスト装置１はそれらをデー
タベース１ａに格納して管理する。なお、製造設備５が
着工中あるいは着工完了後に送る情報には、たとえばウ
ェハの動作順序やコメントやトラブルの状況、さらに着
工中のレシピに関わる情報、たとえば着工時刻、着工時
間、平均圧力、平均ガス流量などがある。

【００２１】データサーバ３は、専用ＬＡＮ４を通じて
製造設備５、検査設備６との間で各種機能を実行し、特
定の情報のみを工場ＬＡＮ２を通じてホスト装置１に転
送する機能を有している。また、このデータサーバ３
は、各種機能を実行するための各種データを保存するデ
ータベース３ａを持っている。

【００２２】製造設備５は、半導体装置の製造における
前工程において、各種ウェハ処理によって所定の回路を
形成するための製造装置を備え、たとえば一例として、
ウェハ上にパターンを投影露光するための露光装置５
ａ、レジストを塗布して露光後に現像を行うための塗布
現像装置５ｂ、気相中でウェハをエッチングするための
ドライエッチング装置５ｃ、イオンを注入するためのイ
オン注入装置５ｄ、ウェハを熱処理するための熱処理装
置５ｅ、化学研磨剤によって機械的に研磨するためのＣ
ＭＰ装置５ｆなどがある。なお、この製造設備５の各装
置において、＃ａ，＃ｂ，＃ｃ，＃ｄ，＃ｅ，＃ｆ＝
１，２，・・であり、製造ライン内に同様の装置が複数
台存在している。

【００２３】検査設備６は、半導体装置の製造における
前工程において、ウェハ処理後の結果を検査するための
検査装置を備え、たとえば一例として、パターンの膜厚
を測定するための膜厚測定装置６ａ、パターンの幅・長
さを測定するための寸法測定装置６ｂ、パターンの異物
を測定するための異物測定装置６ｃ、パターンの形状を
検査するための外観検査装置６ｄなどがある。なお、こ
の検査設備６の各装置において、＃ｇ，＃ｈ，＃ｉ，＃
ｊ＝１，２，・・であり、製造ライン内に同様の装置が
複数台存在している。

【００２４】以上のように構成されるＣＩＭシステムで
は、特に製造設備５の着工中のパラメータを詳細にデー
タサーバ３のデータベース３ａに記録し、データベース
化することによってエンジニアリングスタッフによる解
析が可能となっている。さらに、新規に管理が有効であ
ると確認されたパラメータを、通信システムや通信仕様
を大きく変更することなく、ホスト装置１に対して通信
を可能とする手段、ここではデータサーバ３を有する。
すなわち、製造設備５とホスト装置１の間にルータ機能
を持った高性能なデータサーバ３を設置し、必要に応じ
て通信内容を一部書き換えて（付加して）ホスト装置１
に上げる機能を持っている。

【００２５】次に、図２により、本実施の形態のＣＩＭ
システムに用いられるＣＭＰ装置の構成の一例を説明す
る。

【００２６】ＣＭＰ装置５ｆは、図示しないが、ウェハ
を平滑・平坦化加工するための加工ユニット、ウェハの
加工面を洗浄するための洗浄ユニット、ウェハを搬送す
るための搬送ユニット、これらの各ユニットを制御する
ための制御ユニットなどから構成されている。加工ユニ
ットには、上側にウェハを保持しながら回転と加圧を与
えるポリシングヘッドとその駆動機構、それに対向する
形式でポリシングパッドが貼付されたプラテンとその駆
動機構、ポリシングパッドのドレッシング機構、スラリ
ー供給機構などがある。

【００２７】このＣＭＰ装置５ｆは、専用ＬＡＮ４に接
続され、スラリーの粒径を測定する砥粒測定装置１１、
ポリシングパッドの温度を測定する放射温度計１２、プ
ラテンに対するポリシングヘッドのトルクをモニタする
トルクモニタ１３などが備えられ、砥粒測定装置１１お
よび放射温度計１２の測定データはデータロガー１４に
記録され、またトルクモニタ１３の出力はＡ／Ｄコンバ
ータ１５を介してデータロガー１４に記録される。たと
えば、砥粒測定装置１１、放射温度計１２の測定データ
はＲＳ２３２Ｃの仕様で、またトルクモニタ１３の出力
は電流信号４−２０ｍＡの仕様でそれぞれデータロガー
１４に取り込まれる。

【００２８】また、ＣＭＰ装置５ｆが接続された専用Ｌ
ＡＮ４には、ＣＭＰ装置５ｆの製造設備データを記録す
るデータロガー１４の他に、膜厚測定装置６ａ、外観検
査装置６ｄなどの検査設備６が接続され、ＣＭＰ工程に
よる処理結果が検査されるようになっている。

【００２９】以上のように構成されるＣＭＰ装置５ｆで
は、ホスト装置１に対してデータサーバ３がＩＰアドレ
スを持ち、このデータサーバ３の下位のＣＭＰ装置５ｆ
と膜厚測定装置６ａ、外観検査装置６ｄなどはローカル
ＩＰアドレスを持つシステムの構成となっており、ＣＭ
Ｐ装置５ｆに対してＧＥＭ通信仕様にない複数のデータ
をロギングし、新たに有効なパラメータを検討後に抽出
し、ホスト装置１との通信内容に付加できるようになっ
ている。よって、ホスト装置１は、あたかもＣＭＰ装置
５ｆと通信しているかのように機能しており、ＣＩＭシ
ステム全体に悪影響を及ぼすことはない。

【００３０】次に、図３により、図４を参照しながら、
本実施の形態のＣＩＭシステムにおいて、ＣＭＰ装置に
よるＣＭＰ工程のフローの一例を説明する。

【００３１】ＣＭＰ工程は、まずＣＭＰ処理の着工前に
検査を行い（ステップＳ１）、この検査結果をフィード
フォワードして着工（製造）を実施する（ステップＳ
２）。この着工時には、ＣＭＰ装置をリアルタイムにモ
ニタし、このモニタ結果に基づいて制御を行う（ステッ
プＳ３）。

【００３２】そして、着工後の検査を行い（ステップＳ
４）、この結果、たとえばＮＧの場合はウェハを取り出
し、救済処理を行った後に（ステップＳ５）、再び着工
に戻る。このように検査結果がＮＧの場合は、原因を調
査し、この対策を着工にフィードバックする。また、検
査結果がＯＫの場合は、ＣＭＰ工程の次工程の着工（製
造）に移行する。

【００３３】このように、ＣＭＰ工程の着工時に、ＣＭ
Ｐ装置５ｆのリアルタイムモニタと制御により、たとえ
ば図４のように検査工程の作業時間を大幅に削減するこ
とができる。この検査工程における作業時間の削減は、
ＣＭＰ装置５ｆの設備投資の削減にもつながり、さらに
は製造設備５や検査設備６への投資を低減することがで
きる。

【００３４】すなわち、ＣＭＰ工程などでは、半導体装
置を本来製造するための製造以外に、目的通りに製造さ
れたか、あるいは目的通りに製造するための検査工程が
必要である。この検査工程は、一定の品質を確保するた
めに必須であるが、製造工程の枚葉化や不良率の低減の
ためにロット抜き取り検査ではなく、全数検査が必要と
なり、従来は検査工程の作業時間の増加を招いていた
が、本実施の形態のようにリアルタイムモニタと制御に
よって作業時間を削減でき、設備費用も低減することが
できる。

【００３５】また、ＣＭＰ工程の着工時におけるリアル
タイムモニタ・制御は、製造工程の性能を向上させるこ
とにも寄与できる。つまり、従来、着工の結果をスペッ
クと呼ばれる目標値内に納めるように工程を制御してい
るが、この制御を高精度に実施するための支援を行うこ
とができる。

【００３６】さらに、このＣＭＰ工程では、着工したウ
ェハ毎に当該工程におけるウェハの完成度を評価でき
る。つまり、モニタ数値を使ってウェハが通常状態で着
工されたか否か、通常通り着工されなかったときにはど
れほど通常からずれているかを記録できる。この方法に
より、ウェハ毎に歩留まりの予想を実施し、完成チップ
の数を見積もることができる。

【００３７】以上においては、ＣＩＭシステムに用いら
れるＣＭＰ装置５ｆを例に説明したが、露光装置５ａ、
塗布現像装置５ｂ、ドライエッチング装置５ｃ、イオン
注入装置５ｄ、熱処理装置５ｅなどの各製造設備５にお
いても同様に、露光工程、塗布現像工程、ドライエッチ
ング工程、イオン注入工程、熱処理工程などの着工時
に、各装置をリアルタイムにモニタし、このモニタ結果
に基づいて制御を行うことにより、検査工程の作業時間
を大幅に削減することができる。

【００３８】従って、本実施の形態によれば、ホスト装
置１に接続された工場ＬＡＮ２の下位に、データサーバ
３を介して、製造設備５および検査設備６の各装置を接
続した専用ＬＡＮ４を設け、あたかも製造設備５および
検査設備６の各装置がＣＩＭシステムに対して直接接続
されているように構成することにより、技術的な発展に
伴う情報量の増加に対応できる。

【００３９】また、専用ＬＡＮ４に、製造設備５および
検査設備６の各装置の他に、データロガー１４などのデ
ータロギングシステムを接続することにより、製造設備
５および検査設備６の各装置個別のデータ収集とデータ
解析を行うことができる。よって、スタッフベースによ
るデータ解析を可能とし、有用と判断される情報をホス
ト装置１に送り管理することができる。

【００４０】これにより、検査工程（工数と時間）を大
幅に短縮できる。その理由は、着工状態を複数のプロセ
スパラメータによってリアルタイムで管理することで、
ウェハ毎の着工状態を詳細に評価・監視できるようにな
るからである。

【００４１】この結果、ＴＡＴ短縮と歩留まりの向上と
在庫の削減を実現できる。すなわち、検査工程が短縮で
きるので、ＴＡＴの短縮につながる。また、実施プロセ
ス制御を高精度に行えるようになるので、歩留まりが向
上する。さらに、ウェハ毎にプロセス実施状況を評価で
きるようになるので、ウェハ毎の歩留まりの予想がある
程度可能となり、入庫数管理をフィードフォワード管理
でき、従って在庫を削減できる。

【００４２】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の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更可能であることはいうまでもな
い。

【００４３】たとえば、前記実施の形態においては、半
導体装置の製造における前工程に適用されるＣＩＭシス
テムを例に説明したが、半導体装置の製造における後工
程や、その他全ての製造システムに適用することができ
る。

【００４４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４５】（１）ホスト装置が接続された第１ネット
ワークの下位に位置する第２ネットワークに製造設備お
よび検査設備の各装置とデータベースとを接続したシス
テムを構築することで、製造設備、検査設備の各装置個
別のデータ収集とデータ解析を下位のネットワーク上で
行い、有用と判断される情報を上位のネットワークを通
じてホスト装置で管理することができるので、情報量の
増加に対応することが可能となる。

【００４６】（２）前記（１）により、半導体装置の製
造における着工状態を複数のプロセスパラメータによっ
てリアルタイムで管理することで、ウェハ毎の着工状態
を詳細に評価・監視することができるので、検査工程を
大幅に短縮することが可能となる。

【００４７】（３）前記（２）により、半導体装置の製
造において、検査工程を短縮することができるので、Ｔ
ＡＴを短縮することが可能となる。

【００４８】（４）前記（２）により、半導体装置の製
造において、実施プロセス制御を高精度に行えるように
なるので、歩留まりを向上することが可能となる。

【００４９】（５）前記（２）により、半導体装置の製
造において、ウェハ毎にプロセス実施状況を評価できる
ようになるので、ウェハ毎の歩留まりの予想が可能とな
り、よって入庫数管理をフィードフォワード管理するこ
とができるので、在庫を削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法
を実現するためのＣＩＭシステムを示す概略構成図であ
る。

【図２】本発明の一実施の形態のＣＩＭシステムにおい
て、ＣＭＰ装置を示す構成図である。

【図３】本発明の一実施の形態のＣＩＭシステムにおい
て、ＣＭＰ工程を示すフロー図である。

【図４】本発明の一実施の形態のＣＩＭシステムにおい
て、本発明と本発明の前提技術との作業時間の比較を示
す説明図である。

【図５】本発明の前提となる半導体装置の製造方法にお
けるＣＩＭシステムを示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ ホスト装置 １ａ データベース ２ 工場ＬＡＮ ３ データサーバ ３ａ データベース ４ 専用ＬＡＮ ５ 製造設備 ５ａ 露光装置 ５ｂ 塗布現像装置 ５ｃ ドライエッチング装置 ５ｄ イオン注入装置 ５ｅ 熱処理装置 ５ｆ ＣＭＰ装置 ６ 検査設備 ６ａ 膜厚測定装置 ６ｂ 寸法測定装置 ６ｃ 異物測定装置 ６ｄ 外観検査装置 １１ 砥粒測定装置 １２ 放射温度計 １３ トルクモニタ １４ データロガー １５ Ａ／Ｄコンバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹沢 有備 群馬県高崎市西横手町１番地１ 日立東部 セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 五十嵐 崇 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 市川 久 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Ｆターム(参考） 3C100 AA68 BB21 BB31 BB33 CC02 CC08 EE06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホスト装置が接続された第１ネットワー
   クの下位に位置する第２ネットワーク上に製造設備およ
   び検査設備の各装置とデータベースとを接続したシステ
   ムを構築し、 前記製造設備および前記検査設備の各装置個別のデータ
   収集とデータ解析を前記第２ネットワーク上で行い、 前記第２ネットワーク上で行われたデータ収集とデータ
   解析の結果、有用と判断される情報を前記第１ネットワ
   ークを通じて前記ホスト装置に転送し、 前記ホスト装置において、前記有用と判断された情報に
   基づいて半導体装置の製造を管理することを特徴とする
   半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記有用と判断された情報は、前記製造設備の各装置に
   おける複数のプロセスパラメータからなり、 前記複数のプロセスパラメータによって前記半導体装置
   の製造における着工状態をリアルタイムに管理し、ウェ
   ハ毎の着工状態を評価・監視することを特徴とする半導
   体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記半導体装置の製造は、前記製造設備の各装置による
   製造工程と、前記検査設備の各装置による検査工程とか
   らなり、 前記製造設備の各装置による製造工程をリアルタイムに
   監視して制御し、前記検査設備の各装置による検査工程
   の検査結果を前記製造工程にフィードバックすることを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記製造設備の各装置による製造工程の前に着工前の検
   査工程を有し、 前記着工前の検査工程の検査結果を前記製造設備の各装
   置による製造工程にフィードフォワードすることを特徴
   とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 前記製造設備および前記検査設備の各装置は、前記半導
   体装置の製造におけるウェハ処理工程に用いられる装置
   であることを特徴とする半導体装置の製造方法。