JP2003142362A

JP2003142362A - 半導体製造システムの情報処理装置

Info

Publication number: JP2003142362A
Application number: JP2001340763A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Morita; 敬之森田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2003-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体製造システム内の製造装置の稼働状況
の経時変化を、製造装置の稼動率を低下させることな
く、しかも系統的に求める。【解決手段】製造装置における製造条件の変化を参照
すると共に、測定装置が取得した測定データの変化を参
照する情報取得手段と、前記参照された製造条件の変化
と前記測定データの変化とを互いに関連づけて、前記半
導体製造システムの保守管理用データベースを構築する
データベース構築手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造システ
ムに適用される半導体製造システムの情報処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造システムにおいては、製造装
置の保守及び管理のために、その稼働状況の良否が定期
的又は必要に応じて検査される。この検査の結果、稼動
状況の不良が認められると、管理者は、製造装置の不具
合箇所を推定するなどして、修理体制を整える。

【０００３】現在、製造装置の稼働状況の検査は、次の
ようにして行われる。先ず、製造装置の稼動を一時的に
停止させ、その製造装置に検査用ウエハをセットして試
験的に半導体プロセスを施す。その後、そのプロセス後
の検査用ウエハの良否を測定装置とコンピュータとから
なる検査装置により検査する。この検査用ウエハの良否
により、製造装置の稼働状況の良否が推測される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体製造技術の急激な進歩に伴い、半導体プロセスや検査
工程が複雑化されつつある。このように複雑化すると、
製造装置に対して設定され得る製造条件などが多様化す
るので、検査用ウエハの良否だけから製造装置の稼働状
況の良否を判断することは難しくなる。

【０００５】しかしながら依然として半導体の製造現場
では、製造装置の稼働状況の良否の判断は、検査装置の
出力する良否の結果と管理者の経験に依存している。ま
た、上記した製造装置の稼働状況の検査は、製品ウエハ
に代わる検査用ウエハを要すので、製造装置の稼動を一
時停止させなければ行うことはできない。特に、製造装
置の１つである露光装置については、その稼働率が僅か
でも低下すると半導体製造システムのスループットが低
下し、製品の製造コストが著しく増大する。

【０００６】したがって、製造装置の稼働状況の検査の
頻度は、低く抑えざるを得ない。このため、現在は、製
造装置の不具合が実際に発生するより前にその兆候を見
いだす、所謂「予防保守」を行うことは極めて困難であ
る。そこで本発明は、以上の問題に鑑みてなされたもの
で、製造装置の稼働状況の経時変化を、製造装置の稼動
率を低下させることなく、しかも系統的に求めることを
可能とする半導体製造システムの情報処理装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の半導体
製造システムの情報処理装置は、ウエハに対し所定の半
導体プロセスを施す製造装置と、前記半導体プロセスの
施されたウエハを測定する測定装置と、前記製造装置に
おける製造条件の変化を参照すると共に、前記測定装置
が取得した測定データの変化を参照する情報取得手段
と、前記参照された製造条件の変化と前記測定データの
変化とを互いに関連づけて、前記半導体製造システムの
保守管理用データベースを構築するデータベース構築手
段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】この保守管理用データベースによれば、製
造装置の稼働状況の経時変化を、製造装置の稼動率を低
下させることなく、しかも系統的に求めることが可能と
なる。請求項２に記載の半導体製造システムの情報処理
装置は、請求項１に記載の半導体製造システムの情報処
理装置において、更に、前記保守管理用データベースに
基づいて、前記製造装置の稼動状況の経時変化を求める
経時変化算出手段を備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項３に記載の半導体製造システムの情
報処理装置は、請求項１又は請求項２に記載の半導体製
造システムの情報処理装置において、前記半導体製造シ
ステムには、２種以上の前記測定装置が備えられ、前記
経時変化算出手段は、前記２種以上の測定装置からそれ
ぞれ取得される測定データが同様の変化を示している期
間には、その変化が前記製造装置の稼働状況の経時変化
を示しているとみなすことを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の半導体製造システムの情
報処理装置は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載
の半導体製造システムの情報処理装置において、前記情
報取得手段は、更に、前記測定装置における測定条件の
変化を参照し、前記データベース構築手段は、前記製造
条件の変化と前記測定データの変化とに、更に前記測定
条件の変化を関連づけて前記保守管理用データベースを
構築することを特徴とする。

【００１１】請求項５に記載の半導体製造システムの情
報処理装置は、請求項１〜請求項４に記載の半導体製造
システムの情報処理装置において、更に、前記保守管理
用データベースに基づいて、前記測定装置の稼働状況の
経時変化を求める経時変化算出手段を備えたことを特徴
とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態について説明する。

【００１３】＜第１実施形態＞図１、図２に基づいて本
発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施
形態の半導体製造システム１の構成を説明する図であ
る。

【００１４】本実施形態の半導体製造システム１は、ホ
ストコンピュータ１１、製造部１２、検査部１３からな
る。製造部１２には、製造装置１２Ａ、製造装置１２
Ｂ、及び、それら製造装置を制御するコンピュータ１２
１が備えられる。製造装置１２Ａ、１２Ｂは、搬送され
る複数のウエハＷ０，Ｗ１，Ｗ２，・・・に対し順次所
定の半導体プロセスを施す各種の半導体製造装置、すな
わち、露光装置（ステッパー、アライナー）や、コータ
デベロッパなどである。

【００１５】コンピュータ１２１は、少なくとも、製造
装置１２Ａ、１２Ｂに設定されるプロセスの種類などの
「製造条件」を管理するコンピュータである。なお、後
述する保守管理用データベースをより詳細化するため
に、管理される製造条件には、製造装置１２Ａ、１２Ｂ
に対する設定値だけでなく、製造装置１２Ａ、１２Ｂ内
の各センサにより実測された実測値が含まれることが好
ましい。

【００１６】また、製造条件の管理は、時系列順、及び
／又は、ウエハＷｉの番号ｉによって行われる。なお、
製造装置の種類によっては（露光装置など）、製造条件
は、ウエハＷｉの各ショットＳｊ毎に設定される。この
場合、ウエハＷｉの番号ｉだけでなく、ウエハＷｉの番
号ｉ及びショットＳｊの位置ｊによって管理される。

【００１７】測定部１３には、測定装置１３Ａ、測定装
置１３Ｂ、及び、それら測定装置を個別に制御するコン
ピュータ１３１Ａ、コンピュータ１３１Ｂが備えられ
る。測定装置１３Ａ、１３Ｂは、製造部１２から搬送さ
れる複数のウエハＷ０，Ｗ１，Ｗ２，・・・に対し、順
次測定を行う測定装置、すなわち、ミクロ測定装置や、
マクロ測定装置などである。

【００１８】ここで、ミクロ測定装置は、ウエハＷｉに
照射された光の反射光に基づいて、ウエハＷｉの一部の
拡大画像を取得するものであり、一般に、自動線幅測定
装置、パターン座標測定装置、重ね合わせ測定装置など
の検査装置に使用されるものである（例えば、特開平７
−１５１５１４号公報など）。また、マクロ測定装置
は、ウエハＷｉに照射された光の反射光（反射回折光）
に基づいてウエハＷの全体の画像を取得するものである
（例えば、特開平１１−７２４４３号公報など）。

【００１９】コンピュータ１３１Ａは、少なくとも、測
定装置１３Ａに設定される「測定条件」と、測定装置１
３Ａから得られた「測定データ」とを管理するコンピュ
ータである。コンピュータ１３１Ｂは、少なくとも、測
定装置１３Ｂに設定される「測定条件」と、測定装置１
３Ｂから得られた「測定データ」とを管理するコンピュ
ータである。

【００２０】なお、これらの測定条件には、例えば、測
定装置１３Ａ、測定装置１３Ｂそれぞれにおける測定時
の照明光の強度、測定時のフォーカスずれ量、測定時の
光軸のウエハＷｉに対する傾斜角度（ステージのチルト
角度）などが含まれることが好ましい。また、これらの
測定条件には、測定装置１３Ａ、１３Ｂに対する設定値
だけでなく、測定装置１３Ａ、１３Ｂ内の各センサによ
り実測された実測値が含まれることが好ましい。

【００２１】また、後述する保守管理用データベースを
より詳細化するために、測定データは、ウエハＷｉの良
否を示す結果ではなく、ウエハＷｉの状態を示すデータ
それ自体であることが好ましい。また、測定条件及び測
定データなどの情報の管理は、時系列順、及び／又は、
ウエハＷｉの番号ｉによって行われる。

【００２２】なお、測定装置の種類によっては（ミクロ
測定装置など）、これら情報は、ウエハＷｉ内の各ショ
ットＳｊ毎に得られる。この場合、ウエハＷｉの番号ｉ
だけでなく、ウエハＷｉの番号ｉ及びショットＳｊの位
置ｊによって、管理される。そして、以上説明したコン
ピュータ１２１、コンピュータ１３１Ａ，１３１Ｂは、
ホストコンピュータ１１に接続される。

【００２３】ホストコンピュータ１１は、一般に、製造
部１２におけるプロセス種類の管理、測定部１３におけ
る測定内容の管理などを行うために備えられるコンピュ
ータである。但し、本実施形態におけるホストコンピュ
ータ１１は、さらに、半導体製造システム１の稼動中
に、コンピュータ１２１の認識している各製造条件、及
びコンピュータ１３１Ａ，１３１Ｂの認識している各測
定条件、各測定データを収集し、かつ、それらの情報を
互いに関連づけて、保守管理用データベースを構築す
る。

【００２４】図２は、本実施形態の保守管理用データベ
ースを説明する図である。なお、図２では、各情報が時
系列順に表されているが、ウエハＷｉの番号ｉ（又は、
ウエハＷｉの番号ｉ及びショットＳｊの番号ｊ）毎に表
されてもよい。図２に示すように、各時刻Ｔｉ（ｉ＝
１，２，・・・）に対応付けて、製造装置１２Ａの製造
条件ＰＡｉ、製造装置１２Ｂの製造条件ＰＢｉ、測定装
置１３Ａの測定条件ＴＥＡｉ、測定装置１３Ａの測定デ
ータＤＡｉ、測定装置１３Ｂの測定条件ＴＥＢｉ、測定
装置１３Ｂの測定データＤＢｉが格納される。

【００２５】管理者は、この保守管理用データベースに
基づいて、製造装置１２Ａ、製造装置１２Ｂ、測定装置
１３Ａ、測定装置１３Ｂの稼動状況の経時変化など、必
要な情報を得ることができる。以下、製造装置１２Ａの
稼働状況の経時変化を得る場合について説明する。管理
者は、この保守管理用データベースを分析する（所謂デ
ータマイニングなど）。因みに、データマイニングにつ
いては、ホストコンピュータ１１、又は、その他のコン
ピュータによって行うことができる。

【００２６】この分析には、製造装置１２Ａの定期メン
テナンスの結果が使用されることが好ましい。この分析
により、上記した各情報（ＰＡｉ，ＰＢｉ，・・・）
が、製造装置１２Ａの稼動状況の経時変化に伴って如何
なる法則で変化するのか（相関性）が、求められる。

【００２７】そして、ホストコンピュータ１１は、半導
体製造システム１の稼働中、保守管理用データベースの
各情報（ＰＡｉ，ＰＢｉ，・・・）がこの法則どおりに
変化したか否かを監視し、変化したことを検知すると、
製造装置１２Ａの稼働状況に経時変化が発生したとみな
し、管理者に対しその旨通知する。以上、本実施形態に
よれば、検査用ウエハを使用した検査が行われる代わり
に、半導体製造システム１の稼動中に得られる各情報に
基づいて保守管理用データベースが構築される。そし
て、この保守管理用データベースを利用することによ
り、製造装置１２Ａの稼働状況の経時変化を、その製造
装置１２Ａの稼動率を低下させることなく、しかも系統
的に求めることが可能となった。

【００２８】なお、本実施形態において、前記した分析
は、半導体製造システム１の稼働中に行われてもよい。
但し、稼動開始からの経過時間が短い時点では、保守管
理用データベースに蓄積される情報量が少なく、分析精
度が低くなる可能性があるので、分析は定期的に何回か
行われ、徐々にその分析精度を向上させることが好まし
い。

【００２９】また、本実施形態においては、上記したも
のと同じ保守管理用データベースを用いて、製造装置１
２Ａの稼働状況の経時変化と同様に、製造装置１２Ｂの
稼働状況の経時変化、測定装置１３Ａの稼動状況の経時
変化、測定装置１３Ｂの稼動状況の経時変化などを、そ
れぞれの装置の稼働率を低下させることなく、しかも系
統的に求めることが可能である。

【００３０】また、本実施形態の保守管理用データベー
スに基づき、稼動状況の経時変化だけでなく、経時変化
の発生した装置を特定したり、さらには不具合箇所の推
定を行うこともできる。この推定の際には、各装置の定
期メンテナンスの結果が、保守管理用データベースと共
に使用される。また、本実施形態の保守管理用データベ
ースに基づけば、装置の不具合が実際に発生するよりも
前にその兆候を見いだして、予防保守を行うことも可能
である。

【００３１】また、本実施形態において、複数のコンピ
ュータの成す階層構造については、以上説明したものに
限定されず、例えば、ホストコンピュータ１１とコンピ
ュータ１３１Ａ，１３１Ｂ，１２１との間に中位のコン
ピュータが介在されていてもよい。また、コンピュータ
１３１Ａ、１３１Ｂに代えて、それら双方の処理を一括
して行うコンピュータが設けられてもよい。また、製造
装置１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ専用のコンピュータが接
続されてもよい。

【００３２】また、本実施形態において、各コンピュー
タ間における各処理の分担の仕方、及び情報送受の仕方
については、以上説明したものに限定されない。また、
本実施形態の半導体製造システム１において、製造装置
の個数、測定装置の個数については、以上説明したもの
に限定されない。＜第２実施形態＞図３、図４、図５、図６、図７に基づ
いて本発明の第２実施形態について説明する。

【００３３】図３は、本実施形態の半導体製造システム
２の構成を説明する図である。半導体製造システム２
は、第１実施形態の半導体製造システム１において、製
造装置として、露光装置２２Ａ及びコータディベロッパ
２２Ｂが備えられ、かつ、測定装置として、ミクロ測定
装置２３Ａが備えられたものである。因みに、本実施形
態は、第１実施形態を具体化したものであり、特に、露
光装置２２Ａの焦点調節精度の経時変化を求めるもので
ある。以下、この経時変化を、単に「露光装置２２Ａの
経時変化」という。

【００３４】コンピュータ２２１は、露光装置２２Ａ及
びコータディベロッパ２２Ｂの制御を行うコンピュータ
であり、コンピュータ２３１は、ミクロ測定装置２３Ａ
の制御及びミクロ検査装置２３Ａの出力するデータの処
理を行うコンピュータである。図４は、ミクロ測定装置
２３Ａを説明する図（模式図）である。図４（ａ）に示
すように、ミクロ測定装置２３Ａにおいて、ウエハＷｉ
は、ウエハステージ２３Ａｃにより支持され、また、不
図示の照明光学系により照明される。照明されたウエハ
Ｗｉ上の一部の領域からの反射光は、レンズ２３Ａａに
より結像される。レンズ２３Ａａによって形成されるそ
の領域の拡大像は、撮像素子２３Ａｂにより撮像され
る。

【００３５】ミクロ測定装置２３Ａにおいては、ウエハ
上に形成された下地パターンとその上に形成されたレジ
ストパターンとの重ね合わせ精度を測定する。この重ね
合わせ精度の測定についてさらに説明すると、半導体の
製造工程では、マスク（レチクル）に形成された回路パ
ターンをレジスト膜に焼き付ける露光工程と、レジスト
膜の露光部分または未露光部分を溶解する現像工程とを
経て、レジスト膜に回路パターン（レジストパターン）
が転写され、このレジストパターンをマスクとしてエッ
チングや蒸着などを行うことにより（加工工程）、レジ
スト膜の直下に隣接している所定の材料膜に回路パター
ンが転写される（パターン形成工程）。

【００３６】次いで、上記所定の材料膜に形成された回
路パターンの上に別の回路パターンを形成するには、同
様のパターン形成工程が繰り返される。パターン形成工
程を何回も繰り返し実行することにより、様々な材料膜
の回路パターンがウエハ上に積層され、半導体素子の回
路が形成される。あるパターン形成工程でのレジストパ
ターンが１つ前のパターン形成工程で形成された回路パ
ターン（以下「下地パターン」という）に対し、正確に
重ね合わせされていないと、不良品となってしまう。こ
のため、従来より、下地パターンに対するレジストパタ
ーンの重ね合わせ精度の測定が行われている。

【００３７】そして、この測定のために、各パターン形
成工程において、ウエハＷｉの各ショットＳｊの所定の
位置に、重ね合わせ測定用のマークが形成される。図４
（ｂ）は、そのマークを示したものであり、撮像素子２
３Ａｂによって、ショット領域Ｓｊ内のマークＭｏ１〜
Ｍｏ４、Ｍｉ１〜Ｍｉ４の拡大画像Ｅｊの画像データが
生成される。

【００３８】図４（ｂ）において、マークＭｏ１〜Ｍｏ
４は、下地パターンに形成されたものであり、マークＭ
ｉ１〜Ｍｉ４は、下地パターンの上に形成されたレジス
トパターンである。外側のマークＭｏ１〜Ｍｏ４と内側
のマークＭｉ１〜Ｍｉ４は、ともに四角形上に並べられ
ているが、マークＭｏ１〜Ｍｏ４で形成される四角形の
中心点と、マークＭｉ１〜Ｍｉ４で形成される四角形の
中心点とが一致するように形成されている。したがっ
て、撮像した画像から両方の四角形の中心点を求め、そ
のずれ量によって重ね合わせ精度の測定ができる。

【００３９】ミクロ検査装置２３Ａでは、ウエハステー
ジ２３Ａｃと、レンズ２３Ａａや撮像素子１３Ａｂ等の
光学系とは、相対移動可能であり、拡大画像Ｅｊ（ｊ＝
１，２，・・・,ｎ）の画像データは、ウエハＷｉ上の
各ショットＳｊ（ｊ＝１，２，・・・,ｎ）のそれぞれ
同一箇所について、順次取得されるとする。この拡大画
像Ｅｊの画像データは、コンピュータ２３１（図３参
照）において処理される。

【００４０】図５は、本実施形態のコンピュータ２３１
による処理を説明する図である。先ず、拡大画像Ｅｊ内
において、パターンを横切るような細長い所定領域ＳＥ
ｊ内の画像データをその短手方向（図中縦方向）に加算
すると、図５の下部に示すようなグラフが描かれる。こ
のグラフは横軸は座標、縦軸は加算値Ａｊである。この
グラフにおいて、マークのエッジに相当する位置には、
ピークが現れている。

【００４１】重ね合わせ精度の測定は、例えば、マーク
Ｍｏ１の外側のピーク位置Ｐｏ１とマークＭｏ３の外側
のピーク位置Ｐｏ３との中間点と、マークＭｉ１の外側
のピーク位置Ｐｉ１とマークＭｉ３の外側のピーク位置
Ｐｉ３との中間点とのずれ量を求める。このずれ量が所
定値以内に納まっていれば良、納まっていなければ不良
という判断をする。

【００４２】なお、以上のような処理は、領域ＳＥｊを
その中心点に対して９０度回転させた領域に対しても行
う。ここで、画像Ｅｊの画像データから、図５に示すよ
うな加算値Ａｊに生じるピーク部分の幅（以下、「ピー
ク幅」という）Ｄｊを求めることができる。しかしなが
ら、このピーク幅Ｄｊを示す情報は、従来、算出されて
いないか、もしくは算出されても保存されることなく消
去されていた。

【００４３】しかし、このピーク幅Ｄｊは、露光装置２
２Ａ（図３参照）の経時変化に伴って変化する有意な情
報である。一般に、露光装置２２Ａの焦点調節精度が低
下すると、ウエハＷｉに露光されるパターンの輪郭はボ
ケて広がるので、ピーク幅Ｄｊも大きくなるからであ
る。そこで、コンピュータ２３１（図３参照）は、各ウ
エハＷｉの各ショットＳｊのピーク幅Ｄｊを、ホストコ
ンピュータ２１に対して送出する。

【００４４】なお、コンピュータ２３１からホストコン
ピュータ２１へ取り込まれるデータは、ピーク幅Ｄｊに
代えて、加算値Ａｊや、拡大画像Ｅｊ又は所定領域ＳＥ
ｊの画像データ自体であってもよい。その場合、ピーク
幅Ｄｊの算出は、ホストコンピュータ２１において行わ
れる。図６は、本実施形態のホストコンピュータ２１に
よる処理を説明する図である。

【００４５】上記したように、ピーク幅Ｄｊは、各ウエ
ハＷｉの各ショットＳｊについてそれぞれ取得される。
ここで、ミクロ測定装置２３Ａ（図４参照）における測
定条件について説明する。ミクロ測定装置２３Ａに設定
される測定条件は、ミクロ測定装置２３Ａのステージ移
動の精度や焦点調節精度などのばらつきによって、同一
のウエハＷｉ内のショットＳｊであっても、ショットＳ
ｊの位置ｊによりばらついている可能性がある。

【００４６】したがって、上記算出されたピーク幅Ｄｊ
には、露光装置２２Ａの経時変化を示す必要な成分だけ
でなく、ショットＳｊによる測定条件のばらつきを示す
不要な成分も重畳されている。なお、これに対処するた
めに、後述する保守管理用データベースに、各ショット
Ｓｊに対する各測定条件がそれぞれ蓄積されていれば、
後に、その保守管理用データベースに基づいて、前記必
要な成分だけを抽出することが可能である。

【００４７】しかし、本実施形態のホストコンピュータ
２１は、簡単のため、これらの測定条件を全て蓄積する
代わりに、ピーク幅Ｄｊ（ｊ＝１，・・・，ｎ）の平均
値Aveｉ（以下、「平均ピーク幅」という。）を求め、
その平均ピーク幅Aveｉを、測定データとして保守管理
用データベースに蓄積する。このようにピーク幅Ｄｊ
（ｊ＝１，・・・，ｎ）を平均化すれば、前記した不要
な成分（ショットＳｊによる測定条件のばらつきを示す
成分）は消去され、必要な成分（露光装置２２Ａの経時
変化を示す成分）は消去されないからである。

【００４８】図７は、本実施形態における保守管理用デ
ータベースの分析方法の一例を説明する図である。図７
（ａ）は、本実施形態の保守管理用データベースを説明
する図である。なお、図７（ａ）では、各情報が時系列
順に表されているが、ウエハＷｉの番号ｉ毎に表されて
もよい。

【００４９】時刻Ｔ０は、露光装置２２Ａのメンテナン
ス直後（少なくとも露光装置２２Ａの焦点調節に関する
機構や回路が完全に調整された直後）の時刻を表す。こ
の時刻Ｔ０を基準とした測定データ（ここでは平均ピー
ク幅Aveｉ）の変化から、時刻Ｔ０を基準とした露光装
置２２Ａの経時変化が求められる。ここで、本実施形態
の半導体製造システム２では、露光装置２２Ａ及びコー
タディベロッパ２２Ｂに設定される製造条件は、時刻Ｔ
ｋを境に、ＰＡ０からＰＡ１に、ＰＢ０からＰＢ１にそ
れぞれ変更されたとし、また、ミクロ測定装置２３Ａの
測定条件は、一定に保たれたとする。この事実は、コン
ピュータ２２１、及びホストコンピュータ２１によって
認識され、保守管理用データベースに反映されている。

【００５０】そして、本実施形態では、この保守管理用
データベースに基づき、例えば以下のような分析を行う
ことにより露光装置２２Ａの経時変化が求められる。こ
の分析は、ホストコンピュータ２１によっても、他のコ
ンピュータによっても行うことができるが、以下、ホス
トコンピュータ２１が行うこととする。図７（ｂ）は、
保守管理用データベースの示す平均ピーク幅Aveの時間
変化を示す図である。

【００５１】平均ピーク幅Aveの時間変化は、露光装置
２２Ａの経時変化を示すが、本実施形態では、時刻Ｔｋ
を境に製造条件が変更されているので、測定条件に変更
が無いにも拘わらず、その時刻Ｔｋにおいて平均ピーク
幅Aveは大幅に変化している（図７（ｂ）符号ａで示す
箇所）。但し、製造条件の変更による平均ピーク幅Ave
の変化は、経時変化によるものとは、異なる種類のもの
である（具体的には、変化率の大きさが大幅に異な
る）。

【００５２】また、平均ピーク幅Aveは、測定時又は製
造時にウエハＷｉの裏側に塵が付着するなどといった突
発的な要因によっても変化する（図７（ｂ）符号ｂで示
す箇所）。但し、突発的な要因による平均ピーク幅Ave
の変化も、経時変化とは、異なる種類のものである（具
体的には、変化率の大きさが大幅に異なる）。

【００５３】そこで、本実施形態のホストコンピュータ
２１は、保守管理用データベースに蓄積された平均ピー
ク幅Aveｉ（ｉ＝０，１，・・・）に対し、最小自乗法
などの公知の統計手法を当てはめることにより、露光装
置２２Ａの経時変化のみを抽出する。

【００５４】図７（ｂ）においては、点線で示す曲線Ｃ
Ａの変化率が、露光装置２２Ａの経時変化を示す量とな
る。そして、ホストコンピュータ２１は、このようにし
て取得した経時変化を示すデータ（経時変化データｄＣ
Ａ）を、管理者に通知する。なお、本実施形態において
は、経時変化による平均ピーク幅Aveの変化率とそれ以
外の要因による平均ピーク幅Aveの変化率との相違が十
分に大きいのであれば、保守管理用データベースに蓄積
すべき情報から、製造条件及び測定条件を除外すること
もできる。但し、除外することなく、かつこれらの情報
を上記抽出時に使用した方が、より正確に露光装置２２
Ａの経時変化を算出することが可能となる。

【００５５】以上、本実施形態においても、検査用ウエ
ハを使用した検査が行われる代わりに、半導体製造シス
テム２の稼動中に得られる各情報に基づいて保守管理用
データベースが構築される。そして、この保守管理用デ
ータベースを利用することにより、露光装置２２Ａの経
時変化を、その露光装置２２Ａの稼動率を低下させるこ
となく、しかも系統的に求めることが可能となった。

【００５６】特に、本実施形態では、露光装置２２Ａの
経時変化を求めるに当たり、測定装置として、ミクロ測
定装置２３Ａを利用した。このミクロ測定装置２３Ａに
よると、露光装置２２Ａの経時変化を顕著に反映させる
測定データ（ここでは平均ピーク幅Aveｉ）を得ること
ができるので、上記した分析において考慮すべき情報の
量が抑えられ、分析が簡略化されている。

【００５７】なお、本実施形態では、保守管理用データ
ベースに蓄積すべき測定データを、平均ピーク幅Aveｉ
としたが、標準偏差σｉ（ピーク幅Ｄｊ（１，・・・，
ｎ）の標準偏差σｉ）に代えてもよい。この標準偏差σ
の変化にも、露光装置２２Ａの経時変化がよく反映され
るからである。また、本実施形態では、半導体製造シス
テム２内のメンテナンスがたとえ何れか一箇所でも行わ
れると、そのメンテナンスによって測定データ、すなわ
ちピーク幅Ｄｊ（ひいては平均ピーク幅Aveｉ及び標準
偏差σｉ）が変化する可能性がある。

【００５８】したがって、メンテナンスが行われたとき
には、メンテナンスの事実が保守管理用データベースの
内容に反映されるべきである。なお、これについては、
例えば、保守管理用データベースに蓄積すべき情報を、
常に、メンテナンス直後を基準とした量で表すことによ
って、簡単に対応できる。＜第３実施形態＞図８、図９に基づいて本発明の第３実
施形態について説明する。なお、ここでは、第２実施形
態との相違点についてのみ説明する。

【００５９】図８は、本実施形態の半導体製造システム
３の構成を説明する図である。半導体製造システム３
は、第２実施形態の半導体製造システム２において、ミ
クロ測定装置２３Ａに代えてマクロ測定装置３３Ｂが備
えられたものである。また、半導体製造システム３にお
いてマクロ測定装置３３Ｂに接続されるコンピュータ３
３１は、マクロ測定装置３３Ｂの制御及びマクロ測定装
置３３Ｂの出力するデータの処理を行うコンピュータで
ある。

【００６０】また、半導体製造システム３におけるホス
トコンピュータ３１は、第２実施形態とほぼ同様の処理
を行うものであるが、ミクロ測定装置２３Ａに代わりマ
クロ測定装置３３Ｂが使用されることに伴い、ホストコ
ンピュータ２１とは一部異なる処理を行う。以上説明し
た構成の半導体製造システム３でも、第２実施形態の半
導体製造システム２と同様に、露光装置２２Ａの経時変
化（露光装置２２Ａの焦点調節精度の経時変化）を求め
るものである。また、半導体製造システム３において
も、露光装置２２Ａ及びコータディベロッパ２２Ｂに設
定される製造条件は、時刻Ｔｋを境に変更されるとし、
また、マクロ測定装置３３Ｂの測定条件は、変更されな
いとする（この事実は、コンピュータ３２１、及びホス
トコンピュータ３１によって認識される）。

【００６１】図９は、マクロ測定装置３３Ｂを説明する
図（模式図）である。図９（ａ）に示すように、マクロ
測定装置３３Ｂにおいて、ウエハＷｉは、ウエハステー
ジ３３Ｂｃにより支持され、照明光学系３３Ｂｅにより
照明される。照明されたウエハＷｉ上の反射光（回折
光）は、光学系３３Ｂａを介して撮像素子３３Ｂｂ上に
結像される。撮像素子２３Ｂｂは、例えば、図９（ｂ）
（ｃ）に示すようなウエハＷｉの全体画像Ｅ’ｉの画像
データを生成する。

【００６２】コンピュータ３３１（図８参照）は、全体
画像Ｅ’ｉの画像データに基づいてウエハＷｉの輝度Ｔ
ｉを求める。ここで、ウエハＷｉの輝度Ｔｉは、全体画
像Ｅ’ｉ（又は全体画像Ｅ’の所定領域）の輝度加算
値、又は輝度平均値、又は最大輝度とする。この輝度Ｔ
ｉの値は、露光装置２２Ａ（図８参照）の経時変化に伴
って変化する有意な情報である。一般に、露光装置２２
Ａの焦点調節精度が低下すると、ウエハＷｉに露光され
る各ショットＳｊの輝度が低下し、これによって全体画
像Ｅ’の輝度も低下するからである。

【００６３】図９（ｂ）は、焦点調節精度の高い状態の
露光装置２２Ａで露光されたウエハＷｉの全体画像Ｅ’
ｉの様子を示す模式図である。図９（ｃ）は、焦点調節
精度の低い状態の露光装置２２Ａで露光されたウエハＷ
ｉの全体画像Ｅ’ｉである。これらの図を比較して明ら
かなように、全体画像Ｅ’ｊの輝度は、焦点調節精度が
低くなると、低下する。

【００６４】コンピュータ３３１（図８参照）は、各ウ
エハＷｉの輝度Ｔｉを求めると、ホストコンピュータ３
１に対して送出する。なお、コンピュータ３３１からホ
ストコンピュータ３１へ取り込まれるデータは、各ウエ
ハＷｉの輝度Ｔｉに代えて、全体画像Ｅ’の画像データ
自体であってもよい。その場合、輝度Ｔｉの算出は、ホ
ストコンピュータ３１において行われる。

【００６５】そして、本実施形態のホストコンピュータ
３１は、保守管理用データベースに蓄積すべき測定デー
タを平均ピーク幅Aveに代えて輝度Ｔｉにすること以外
は、第２実施形態のホストコンピュータ２１と同様の処
理を行う。すなわち、ホストコンピュータ３１は、例え
ば、図７に示した分析方法によって、輝度Ｔｉの時間変
化から、必要な成分である露光装置２２Ａの経時変化デ
ータｄＣＢのみを抽出する。

【００６６】したがって、本実施形態においても、露光
装置２２Ａの経時変化を、その露光装置２２Ａの稼動率
を低下させることなく、しかも系統的に求めることが可
能となる。特に、本実施形態では、露光装置２２Ａの経
時変化を求めるに当たり、測定装置として、マクロ測定
装置３３Ｂを利用した。このマクロ測定装置３３Ｂによ
ると、露光装置２２Ａの経時変化を顕著に反映させる測
定データ（ここでは輝度Ｔｉ）を得ることができるの
で、分析時に考慮すべき情報の量が抑えられ、分析が簡
略化される。

【００６７】＜第４実施形態＞図１０、図１１に基づい
て本発明の第４実施形態について説明する。なお、ここ
では、第３実施形態及び第２実施形態との相違点につい
てのみ説明する。図１０は、本実施形態の半導体製造シ
ステム４の構成を説明する図である。本実施形態の半導
体製造システム４は、第２実施形態の半導体製造システ
ム２と第３実施形態の半導体製造システム３とを組み合
わせたものである。

【００６８】測定部４３には、２種の測定装置、すなわ
ちミクロ測定装置２３Ａ、マクロ測定装置３３Ｂ、及び
コンピュータ２３１、コンピュータ３３１が備えられ
る。そして、本実施形態のホストコンピュータ４１は、
ホストコンピュータ２１における処理とホストコンピュ
ータ３１における処理との双方を実行する。

【００６９】すなわち、ホストコンピュータ４１は、ミ
クロ測定装置２３Ａにおける測定に基づいて各ウエハＷ
ｉについての平均ピーク幅Aveｉを認識すると共に、マ
クロ測定装置３３Ｂにおける測定に基づいて各ウエハＷ
ｉについての輝度Ｔｉを認識する。したがって、本実施
形態において構築される保守管理用データベースには、
「平均ピーク幅Aveｉ」及び「輝度Ｔｉ」という２種類
の測定データが蓄積される。

【００７０】図１１は、本実施形態における保守管理用
データベースの分析方法の一例を説明する図である。本
実施形態では、この保守管理用データベースに基づき例
えば以下のような分析を行うことにより、露光装置２２
Ａの経時変化を、さらに正確に求めることができる。こ
の分析は、ホストコンピュータ４１によっても、他のコ
ンピュータによっても行うことができるが、以下、ホス
トコンピュータ４１が行うこととする。

【００７１】ホストコンピュータ４１は、第２実施形態
と同様、平均ピーク幅Aveの時間変化に基づく分析によ
り、露光装置２２Ａの経時変化データｄＣＡを取得する
（ステップＳ１）。ホストコンピュータ４１は、また、
第３実施形態と同様、輝度Ｔｉの時間変化に基づく分析
により、露光装置２２Ａの経時変化データｄＣＢを取得
する（ステップＳ２）。

【００７２】ここで仮に、ミクロ測定装置２３Ａの稼働
状況に経時変化が生じておらず、かつマクロ測定装置３
３Ｂの稼働状況に経時変化が生じていなかったとする
と、上記経時変化データｄＣＡと経時変化データｄＣＢ
とは、同じになるはずである。しかし、実際には、これ
らの測定装置の稼働状況にも、経時変化が生じている可
能性がある。

【００７３】そこで、本実施形態のホストコンピュータ
４１は、経時変化データｄＣＡと経時変化データｄＣＢ
とを比較して（ステップＳ３）、一方のみが変化を示し
ているときには、露光装置２２Ａに経時変化が生じたの
ではなく、測定装置の稼働状況に経時変化が生じたとみ
なす。すなわち、経時変化データｄＣＡのみが変化を示
しているときには、ミクロ測定装置２３Ａの稼働状況に
経時変化が生じたとみなされ（ステップＳ４）、経時変
化データｄＣＢのみが変化を示しているときには、マク
ロ測定装置３３Ｂの稼動状況に経時変化が生じたとみな
される（ステップＳ６）。

【００７４】例えば、経時変化データｄＣＢのみが変化
を示しているときには、マクロ測定装置２３Ｂのウエハ
ステージのチルト角度の制御精度が悪化していると推定
できる。そして、ステップＳ３において経時変化データ
ｄＣＡと経時変化データｄＣＢとの双方が変化を示して
いるときにのみ、露光装置２２Ａに経時変化が生じたと
みなされる（ステップＳ５）。

【００７５】このように、２種類の別の原理の測定装置
によって得られた経時変化データｄＣＡ、ｄＣＢを比較
すれば、測定装置自身の経時変化と、露光装置２２Ａの
経時変化とを切り分けることができる。以上、本実施形
態では、２種類の測定装置を使用して露光装置２２Ａの
経時変化の有無が判断されるので、露光装置２２Ａの経
時変化が、より正確に求められる。

【００７６】なお、言うまでもないが、本実施形態によ
れば、露光装置２２Ａの経時変化が正確に求められるだ
けでなく、ミクロ測定装置２３Ａの経時変化、マクロ測
定装置３３Ｂの経時変化までもが求められる。ところ
で、上記した本実施形態は、経時変化データｄＣＡ及び
経時変化データｄＣＢから、露光装置２２Ａの経時変化
を求めるものであった。つまり、本実施形態では、経時
変化データｄＣＡ及び経時変化データｄＣＢには、露光
装置２２Ａの経時変化が反映されるものの、コータディ
ベロッパ２２Ｂの経時変化（材料塗布精度の経時変化な
ど）は反映されていないとみなされていた。

【００７７】しかし、実際には、経時変化データｄＣＡ
及び経時変化データｄＣＢには、コータディベロッパ２
２Ｂの経時変化も反映される可能性がある。このとき、
仮に、露光装置２２Ａの経時変化とコータディベロッパ
２２Ｂの経時変化との差異が、経時変化データｄＣＡと
経時変化データｄＣＢとの差異に現れるのであれば、経
時変化データｄＣＡと経時変化データｄＣＢとの差異に
基づいて、露光装置２２Ａの経時変化とコータディベロ
ッパ２２Ｂの経時変化との差異を求めることも可能であ
る。

【００７８】この場合、経時変化の発生した製造装置
が、露光装置２２Ａであるのかそれともコータディベロ
ッパ２２Ｂであるのかを特定したり、不具合箇所を特定
することもできる。＜その他＞以上説明した各実施形態では、説明を簡単に
するために、保守管理用データベースに蓄積される情報
の種類が比較的少なく抑えられているが、公知のデータ
マイニングの手法によれば、たとえその情報の種類が多
くとも系統的に有意な情報を抽出することができる。よ
って、上記各実施形態においては、蓄積すべき情報の種
類をさらに増大させることによって、上述した経時変化
をさらに精度高く求めたり、さらに多くの種類の経時変
化を求めることができる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造装置の稼働状況の経時変化を、製造装置の稼動率を
低下させることなく、しかも系統的に求めることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の半導体製造システム１の構成を
説明する図である。

【図２】第１実施形態の保守管理用データベースを説明
する図である。

【図３】第２実施形態の半導体製造システム２の構成を
説明する図である。

【図４】ミクロ測定装置２３Ａを説明する図（模式図）
である。

【図５】第２実施形態のコンピュータ２３１による処理
を説明する図である。

【図６】第２実施形態のホストコンピュータ２１による
処理を説明する図である。

【図７】第２実施形態における保守管理用データベース
の分析方法の一例を説明する図である。

【図８】第３実施形態の半導体製造システム３の構成を
説明する図である。

【図９】マクロ測定装置３３Ｂを説明する図（模式図）
である。

【図１０】第４実施形態の半導体製造システム４の構成
を説明する図である。

【図１１】第４実施形態における保守管理用データベー
スの分析方法の一例を説明する図である。

【符号の説明】

１，２，３，４半導体製造システム１１，２１，３１，４１ホストコンピュータ（請求項
の情報取得手段、データベース構築手段、経時変化算出手段に対応）１２，２２製造部（請求項の製造装置に対応）１３，２３，３３，４３測定部（請求項の測定装置に
対応）１２１，２２１，１３１，２３１，３３１コンピュー
タ（請求項の情報取得手段に対応）１２Ａ，１２Ｂ製造装置１３Ａ，１３Ｂ測定装置Ｗウエハ２２Ａ露光装置２２Ｂコータディベロッパ２３Ａミクロ測定装置２３Ａａレンズ２３Ａｂ，３３Ｂｂ撮像素子２３Ａｃ，３３Ｂｃウエハステージ３３Ｂマクロ測定装置３３Ｂａ光学系３３Ｂｅ照明光学系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハに対し所定の半導体プロセスを施
す製造装置と、前記半導体プロセスの施されたウエハを
測定する測定装置と、前記製造装置における製造条件の変化を参照すると共
に、前記測定装置が取得した測定データの変化を参照す
る情報取得手段と、前記参照された製造条件の変化と前記測定データの変化
とを互いに関連づけて、前記半導体製造システムの保守
管理用データベースを構築するデータベース構築手段と
を備えたことを特徴とする半導体製造システムの情報処
理装置。
【請求項２】請求項１に記載の半導体製造システムの
情報処理装置において、更に、前記保守管理用データベースに基づいて、前記製造装置
の稼動状況の経時変化を求める経時変化算出手段を備え
たことを特徴とする半導体製造システムの情報処理装
置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の半導体製
造システムの情報処理装置において、前記半導体製造システムには、２種以上の前記測定装置
が備えられ、前記経時変化算出手段は、前記２種以上の測定装置からそれぞれ取得される測定デ
ータが同様の変化を示している期間には、その変化が前
記製造装置の稼働状況の経時変化を示しているとみなす
ことを特徴とする半導体製造システムの情報処理装置。
【請求項４】請求項１〜請求項３の何れか１項に記載
の半導体製造システムの情報処理装置において、前記情報取得手段は、更に、前記測定装置における測定条件の変化を参照し、前記データベース構築手段は、前記製造条件の変化と前記測定データの変化とに、更に
前記測定条件の変化を関連づけて前記保守管理用データ
ベースを構築することを特徴とする半導体製造システム
の情報処理装置。
【請求項５】請求項１〜請求項４に記載の半導体製造
システムの情報処理装置において、更に、前記保守管理用データベースに基づいて、前記測定装置
の稼働状況の経時変化を求める経時変化算出手段を備え
たことを特徴とする半導体製造システムの情報処理装
置。