JP2004253493A

JP2004253493A - 加工物の製造方法、ウェハの処理レシピ決定方法

Info

Publication number: JP2004253493A
Application number: JP2003040485A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Morisawa; 利浩森澤; Shinji Sawa; 真司沢; Kosaku Tachikawa; 幸作立川; Masahiro Nakajima; 理博中島
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP4274813B2

Abstract

【課題】従来方法によると、製品の計測位置が異なった場合や製品の種類に依存して処理能力が異なる場合に、装置の経時変化によって引き起こされるウェハ面内での処理の変動の取得方法は示されていない。また、製品ウェハの種類が変わった時に、その種類による処理能力の違いを反映してレシピを決定する方法は示されていない。そのため、処理後の状態をウェハ面内で均一とするレシピを決定できない。
【解決手段】装置の処理能力をモニタするウェハの着工結果より基準となる処理能力の面内分布を求め、製品ウェハの着工実績より基準となる処理能力の面内分布を更新し、新たに着工する製品ウェハの計測位置での処理能力を基準とする処理能力の面内分布より求め、製品ウェハ処理前の状態の面内分布より処理後の状態を均一とするレシピを決定することで、半導体を製造する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特に半導体のような薄膜製品の製造ラインもしくはショップにおいて構成される製造設備での処理内容を決定するレシピ設定またはレシピ修正に関する。特に、複数の薄膜製品を同時、一括で処理する場合の、各薄膜製品での処理結果を均一とするための、レシピの決定方法を含む。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製造設備を運転するために、予め実験などにより製品を処理する為のプロセス条件を決定し、装置をＱＣすることで装置の状態を管理し、製品ウェハの着工の際には、予め決められたプロセス条件により、プロセス処理後に製品ウェハが管理値を満たすように、レシピといった製造パラメータ値を決定して着工を行ってきた。
【０００３】
製品ウェハを複数着工すると、処理に利用した装置の状態が、処理の負荷の蓄積により、経時的に変動してしまい、装置のＱＣの値が、実際の装置の状態を示さなくなるため、着工時に指示したレシピ（製造パラメータ）では、処理後の製品ウェハの状態が管理値を満たさなくなってしまう問題があった。さらに、処理前の製品ウェハの状態は、それまでに処理されてきたプロセスでの装置の状態に依存するため、例えばロットといった単位で統一されたレシピにより着工する場合には、各製品ウェハ別に、処理前の状態の違いにより、処理後の状態が異なってしまう問題があった。
【０００４】
そのため、既に着工が済んだ製品ウェハの着工結果より、装置の状態や、装置を経由してきた製品ウェハの状態を推定してレシピを調整するＲｕｎ−ｔｏ−Ｒｕｎでの着工方法が考案されてきた。
【０００５】
さらに、装置の状態の変動はウェハの面内の範囲での処理能力の分布について発生し、また、製品ウェハの処理前の状態のそれまでに着工された装置への依存性、すなわち各製品ウェハの処理前の状態もウェハ面内で異なった分布をもってしまうため、装置のＱＣでの結果での処理能力の分布と、ロットを代表する製品ウェハの処理前の状態の分布により決定した製造条件では、ウェハ面内の各位置での処理後の状態が、管理値を満たすことを保証できない。
【０００６】
そのため、各種のプロセスにおいて、装置能力のウェハ面内での均一性をはかる方式が考案され、またあるプロセスで発生する面内での処理能力の分布を解消すべく、後のプロセスでの処理能力の均一性を調整する方法が提案されている。
【０００７】
特開２００２−２６９１０８号公報に記載されている半導体製造装置の管理システムでは、ＣＶＤ（化学気相成長法）といった薄膜成長を対象に、ウェハの面内の計測データより、面内の薄膜成長速度（処理能力）の変動をモニタし、異常判定を行い、メンテナンスの対象となる備品を特定し、効率的にメンテナンスにより処理能力の均一性を向上する事ができるとしている。
【０００８】
特開２００２−９１３１９号公報に記載されているドライエッチング方法および薄膜パターンでは、ドライエッチングを対象に、ウェハ面内のエッチレート（処理能力）に対して、処理がウェハ面内で均一となるように、ウェハ内の製品チップ以外に、捨てることができる加工部位を設けて均一な処理を可能とする方法が示されている。
【０００９】
特開平１１−６１４５４号公報に記載されているアルミ及びアルミ合金膜のドライエッチング装置、ドライエッチング方法、半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法及び半導体装置では、アルミ膜をエッチングするドライエッチングを対象に、エッチング時のガス流量を調整し、ウェハ面内のエッチレートの均一性を向上する方法が示されている。
【００１０】
特開平１１−１９８６４号公報に記載されている研磨装置では、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）を対象に、研磨時にウェハの研磨前膜厚の分布より、研磨レート（処理能力）の面内分布を調整し、研磨後の膜厚を均一化する方法が示されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−２６９１０８号公報
【特許文献２】
特開２００２−９１３１９号公報
【特許文献３】
特開平１１−６１４５４号公報
【特許文献４】
特開平１１−１９８６４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−２６９１０８号公報に記載されている半導体装置の管理システムでは、計測位置が異なった場合や製品の種類に依存して処理能力が異なる場合に、プロセスの処理能力の変動の取得方法が示されていない。このため装置のＱＣでのモニタ値と各種の製品の計測結果より、共通に装置が異常であることを判定できない。また装置の異常を判定するだけであり、装置の処理能力に基づき、実際の製品を着工する場合のプロセス条件を求める方法についての記載はない。
【００１３】
特開２０００−９１３１９号公報記載のドライエッチング方法及び薄膜パターンでは、ウェハ中に製品以外の捨てることの出来る加工部位を設けなければならず、ＬＳＩチップの取得数が減ることが考えられ、また場合によってはこのような捨てることの出来る加工部位を設ける事が出来ない場合には、この方法を利用することができない。またウェハ内に捨てることが出来る加工部位を設ける場合、その部位は最低でもウェハ別に固定となるため、装置に依存してウェハ面内での処理能力が経時的に変動する場合、処理結果の均一性を補償できなくなる。
【００１４】
特開平１１−６１４５４号公報記載のアルミ及びアルミ合金膜のドライエッチング装置、ドライエッチング方法、半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法及び半導体装置では、一般にウェハ上に配置されているＬＳＩチップの種類によりエッチレートは異なると考えられるが、装置のＱＣでのモニタ値、もしくはある製品ウェハをエッチングした時の、製品ウェハの計測結果より、ガス流量以外の要因によるエッチレートの変動を反映して、他の製品ウェハの着工時のプロセス条件を決めることが出来ない。もしくはそのプロセス条件を決定する方法の公知例ではない。
【００１５】
特開平１１−１９８６４号公報記載の研磨装置では、一般に製品ウェハの研磨レートの分布は、ウェハ上に配置されているＬＳＩチップの種類により異なるため、装置のＱＣでのモニタ値、もしくはある種類の製品を着工した結果での研磨レートの分布より、それとは異なる製品の面内の研磨レートを調整し、プロセス条件を決定することが出来ない。もしくは、そのプロセス条件の決定方法を示した公知例ではない。
【００１６】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に着目したものである。まず、装置の処理能力をモニタするための特定の種類のウェハを処理して、その計測位置の処理能力を取得し、各計測位置間の処理能力を補間して基準とする装置の処理能力の分布を求め、製品ウェハを処理する際の任意の位置での装置の処理能力を求めることを可能にし、製品のウェハの各計測位置に対してプロセス条件を決定できることを目的とする。このとき、製品の各部位について、製品の種類の別に、基準とする装置の処理能力に対する実際の処理能力をモデル化しておくことで、製品の種類とその部位にかかわらず製品ウェハのプロセス条件が決定できる。そこで、製品ウェハ処理後の状態が管理値に入り、さらに各計測位置での処理後の状態、もしくはウェハ全面での処理後の状態の分布が均一となるように、最適化されたプロセス条件を決定できることを目的とする。さらに、製品ウェハの計測位置での処理結果より、その位置での、基準とする装置の処理能力を求めて、基準とする装置の処理能力の分布を更新することで、装置のウェハ面内での処理能力の変動を取得でき、さらにこの更新済みの基準とする装置の処理能力の分布より、品種の異なる製品ウェハのプロセス条件を決定できることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、各製造設備および検査設備は、それらを直接制御するコントローラ、もしくは設備群制御システムを介して、プロセス条件を決定するためのシステムと接続されており、決定されたプロセス条件は、製品の着工タイミングで各製造装置および検査装置に運転内容として指示され、製造および検査を実施する手段を備えている。製造および検査を実施した場合には、その処理内容を処理実績データおよび検査結果データとして、また設備や備品の使用時間などを機器管理データとして、データベースに蓄積する手段を備えている。また処理実績データ、検査結果データ、機器管理データを特定のウェハに対して関連付ける手段を備えており、特に検査結果データをウェハ面内の各計測位置に対して関連付ける手段を備えている。
【００１８】
本発明では、装置のＱＣでのモニタ値より、装置のウェハ面内の処理能力分布を決定する機能を備えることで、基準となる処理能力の分布を得ることが可能となり、処理能力の変動を評価・取得する基準を得ることができる。
【００１９】
基準となる処理能力の分布と、製品ウェハの加工部位に対する処理能力を決定するモデルより、製品ウェハに固有の処理能力を製品ウェハの計測位置における実際の処理能力を求める、製品ウェハ計測位置処理能力算出機能を備えることで、製品ウェハの各計測位置におけるプロセス条件を決定することが出来る。
【００２０】
製品ウェハの各計測位置別の処理能力と、各計測位置別の製品ウェハの処理前の状態より、処理後の状態が管理値を満たし、また製品ウェハの各計測位置別での処理後の状態が均一となる様にプロセス条件を求める製品ウェハ面内処理均一化プロセス処理条件決定機能により、製品ウェハの処理前の状態と装置のウェハ面内の処理能力の不均一性を解消し、均一な処理後の状態を得ることができる。
【００２１】
既に着工の済んでいる製品ウェハの処理前後の状態、および製品ウェハの処理実績より、製品ウェハの計測位置別に装置の処理能力を求め、製品ウェハの加工部位に対する能力を決定するモデルより、その計測位置での基準となる処理能力を求め、基準となる処理能力の面内分布を推定する製品ウェハ面内処理能力分布推定機能により、装置のウェハ面内での処理能力の変動を製品ウェハの品種によらず求めることが出来、装置状態の異常の判定や、装置状態のウェハ面内での変動を補償するプロセス条件の決定が可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明による製造方法を示す。この実施の形態を説明するため、本発明によるシステムの構成の例を図２に示す。
【００２３】
製造ラインもしくは製造ショップ内にある各種製造設備、検査設備は各種製造設備コントローラ２３１、検査設備コントローラ２３２により制御される。製造設備コントローラ２３１および検査設備コントローラ２３２はネットワークを介して設備群制御システム２０３と節僕されている。各設備群制御システム２０３に設定されたレシピに従って、設備群制御システム２０３が各種コントローラに指示を出すことで、設備を自動的に運転する。設備が設備群制御システム２０３とネットワークを介して接続されていない場合、もしくは沿革的な操作が可能ではない場合、作業者は着工指示システム２０４の指示により、直接に設備を運転する。
【００２４】
設備群制御システム２０３および着工指示システム２０４、また製造設備コントローラ２３１、検査設備コントローラ２３２は、ネットワークを介してデータ集計システム２０２と接続されており、製造設備で処理されたロット、ウェハの情報や処理時のはレシピを表す処理実績データ２２１、各検査設備で検査が行われたロット、ウェハとその各計測位置に着いての情報と検査結果を表す検査結果データ２２２、各製造設備および検査設備で使用される備品の使用履歴や設備別のロット、ウェハの着工履歴を表す機器管理データ２２３より構成される。
【００２５】
プロセス条件を算出し、レシピを決定するためのプロセス制御モデル、プロセスフローはプロセスフロー・プロセス制御モデル設定システムにおいて定義され、定義内容はそれぞれデータベース２１１、２１２へ格納される。
【００２６】
装置におけるウェハ面内の処理能力と製品ウェハに特有のウェハ面内の処理能力の影響を評価してレシピを決定するプロセス条件算出システム２０５には、装置モニタ用のウェハを着工した結果よりウェハ面内での処理能力の分布を決定する装置モニタ用処理能力分布決定機能２０５１、製品ウェハの各計測位置における処理能力を求める加工物上計測位置別処理能力算出機能２０５２、製品ウェハの面内の処理もしくは処理後の状態を均一化するプロセス条件を決定する加工物上処理均一化条件決定機能２０５３、製品ウェハを着工した結果より装置における（モニタ用ウェハの）処理能力の面内分布を推定し、最新の装置の状態として処理能力の面内分布を更新する加工物上（装置モニタ用）処理能力分布推定／更新機能２０５４が備えられる。
【００２７】
図１に示した製造方法に従って、各システムの処理内容を述べる。本手順は製品ウェハを着工する前、もしくは着工時に処理が開始される。
【００２８】
まず、着工の対象となる製品ウェハ（加工物）の、計測位置の情報を含む検査結果データを取得する（１０１）。
【００２９】
次に、その製品ウェハの着工を行う装置で、過去に着工された製品ウェハの処理実績データ、機器管理データ、および計測位置の情報を含む検査結果データを取得する（１０２）。
【００３０】
次に、装置の性能を確認するためのモニタ用加工物の処理実績データ、機器管理データ、および計測位置の情報を含む検査結果データを取得し、製品ウェハの処理能力の面内分布を決定する（１０３）。モニタ用加工物（ウェハ）とは、例えば製品ＬＳＩチップが入っていないブランケットウェハなどであり、任意の位置を計測でき、また装置の処理能力がウェハに依存せずに決まるようなウェハを想定しているが、例えば、その装置では固定された製品ウェハしか着工しない場合には、その製品ウェハを用いてモニタとしても良い。この装置モニタ用ウェハでの処理能力の面内分布は、各種の製品ウェハの処理条件を求める際の基準となる処理能力の分布として利用される。
【００３１】
処理能力の面内分布とは、面内の位置に対して任意の位置に対して処理能力を求めることが出来るモデルである。分布を決めるためには、計測位置の間の処理能力を補間しなければならないが、図３（ａ）で黒丸で示す計測位置より、各計測位置での処理能力を補間して、任意の座標値ｘ、ｙの値のを求めても良く、また製品ウェハは円盤形であるため、同一の半径３０１，３０２，３０３，３０４別に、例えば平均を取るなどして、半径位置別の処理能力を求め、図３（ｂ）に示すよう面内分布をモデル化し、半径位置３１１，３１２，３１３，３１４，３１５の処理能力を補間して、任意の半径位置ｒの処理能力を求めても良い。また十分に多くの点を計測する事で、各種の製品ウェハの計測位置に関する処理能力を計測により直接決定して置いても良い。
【００３２】
次に、ステップ１０２で取得されて過去の着工実績データ、機器管理データ、検査結果データより、製品ウェハの計測位置別に装置の処理能力を推定し、ステップ１０３で求めた処理能力の分布を更新する。
【００３３】
製品ウェハを着工した結果より、装置モニタ用ウェハでの面内処理能力分布を更新する場合、製品ウェハと装置モニタ用ウェハでの面内の各位置での処理能力の違いと、製品ウェハでは装置モニタ用ウェハの様に任意の位置を計測することができないことによる計測点数の制限と計測位置の違いを考慮しなければならない。図４にそれらの違いに基づく、基準となる装置モニタ用ウェハでの処理能力の面内分布の更新方法を示す。図４（ａ）にモニタ用ウェハと製品ウェハの計測位置が同じ、もしくはモニタ用ウェハの計測位置を製品ウェハの計測位置に合わせている場合の方法を示す。着工を行ったモニタ用ウェハの計測位置４０２にたいして処理能力の面内分布ＲＭ（ｒ）［０］４０１が決定されている。［０］は初期値で有ることを表す。製品ウェハ着工の結果、その計測位置での処理能力ＲＰ４０３が得られる。製品ウェハとモニタ用ウェハの処理能力の関係はプロセス制御モデルとして定義されており、例えば比例の関係にあるとすると製品ウェハより推定したモニタ用ウェハの計測位置での処理能力ＲＭ４０４は次の式で決まる。
【００３４】
ＲＭ（計測位置）［ｉ］＝Ｃ（計測位置） ×ＲＰ（計測位置）［ｉ］（１）
ここで、Ｃ（計測位置）は計測位置に於ける、製品ウェハ処理能力をモニタ用ウェハに変換する係数である。また［ｉ］は現在の装置の状態であることを示す。製品ウェハとモニタ用ウェハの計測位置は同じであるので、これより直接にモニタ用ウェハの処理能力の面内分布ＲＭ（ｒ）［ｉ］が得られる。これより直接ＲＭ（ｒ）［０］を上書きすればよい。
【００３５】
製品ウェハの計測位置が少なく面内分布を得られない場合、もしくは製品ウェハの計測位置別の処理能力のバラツキが大きく、計測位置別にモニタ用ウェハの処理能力を推定出来ない場合の処理を図４（ｂ）に示す。このときは、製品計測位置がすくないため、装置モニタ用ウェハの計測位置での処理能力を決定出来ないか、もしくは製品ウェハより推定した値自体を装置モニタ用ウェハでの計測位置での処理能力として利用出来ないこととなる。この場合には、ウェハ全体での平均の処理能力の低下量を推定するし、処理能力を更新する。
【００３６】
まず、モニタ用ウェハの処理能力の面内分布４１１の平均４１２を求める。製品ウェハでの計測位置別の処理能力４１３の平均４１５を求める。なお、製品ウェハからモニタ用ウェハへの処理能力の変換（例えば式（１）による）は行われている物として図に示している。モニタ用ウェハの処理能力の製品計測位置での平均（ＰＲ平均［ｉ］）４１６と製品ウェハでの処理能力の平均（ＰＭ平均［０］）４１５との差を取り、処理能力の低下量とする。モニタ用ウェハの処理能力ＲＭ（ｒ）［０］の面内分布４１１より、処理能力の低下量４１７を差し引くことで、式（２）に示すように、処理能力の面内分布を更新する。
【００３７】
ＲＭ（ｒ）［ｉ］ ← ＲＭ（ｒ）［０］ − （ＰＭ平均［０］ ― ＰＲ平均［ｉ］）（２）
製品ウェハの計測位置がモニタ用ウェハに対して十分多く、また製品ウェハの処理能力の分布よりモニタ用ウェハの処理能力の分布を推定できる場合の処理を図４（ｃ）に示す。製品ウェハの計測位置ｒｐでの処理能力４２３での処理能力より求めた面内分布ＲＰ（ｒ）４２４より、モニタ用ウェハの計測位置ｒｍに於ける処理能力４２５を推定する。
【００３８】
ＲＭ（ｒｍ）［ｉ］＝Ｃ（ｒｍ）×補間（ＲＰ（ｒ）［ｉ］、ｒｍ）（３）
ここで、補間（分布、計測位置）は、指定された処理能力の分布に基づき、指定された位置での処理能力を補間により処理能力を求める関数である。また式（１）と同様に製品ウェハの処理能力とモニタ用ウェハの処理能力の関係は比で決まるとしている。モニタ用ウェハでの計測位置での処理能力が求められたので、モニタ用ウェハの処理能力の面内分布ＲＭ（ｒ）［ｉ］が得られる。これより直接ＲＭ（ｒ）［０］を上書きすればよい。
【００３９】
モニタ用ウェハの処理能力の面内分布の更新の例として、図５にＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈ：化学的機械的研磨）におけるモニタ用ウェハの研磨レート（処理能力）更新処理を挙げる。
【００４０】
モニタ用ウェハの研磨レート４０１に対して、製品ウェハの着工による研磨レート５０２が得られているとする。製品ウェハの研磨レートから、モニタ用ウェハの研磨レートをウェハ面内の各位置で推定出来ない場合、製品ウェハとモニタ用ウェハの研磨レートの関係はウェハで固定の係数Ｃで与えられる物とする。このとき、図５左下に示すように、製品ウェハでの研磨レート５１１をモニタ用ウェハでの研磨レートに変換し５１６、その平均５１５と、元々のモニタ用ウェハの研磨レートの面内分布５１３の平均５１３との差５１４を取り、式（２）に基づき、元々のモニタ用ウェハの研磨レートの面内分布より差５１７を差し引いて、モニタ用ウェハの研磨レートの面内分布５１８を得られる。
【００４１】
面内で製品ウェハの研磨レートからモニタ用ウェハの研磨レートを推定できる場合、例えば、式（２）によれば係数を半径位置で定義できる場合、図５右下に示す様に、製品ウェハでの研磨レート５２１をモニタ用ウェハでの研磨レートに変換して、面内分布５２３とし、この面内分布のモニタ用ウェハの計測位置での研磨レート５２４をモニタ用ウェハの研磨レートとして更新すればよい。得られた処理能力が最新の装置での処理能力となり、これにより装置状態の判定が可能となる。
【００４２】
モニタ用ウェハでの処理能力の更新をした後に、その更新された処理能力の分布より、着工の対象となる製品ウェハの計測位置での処理能力を求める（１０６）。モニタ用ウェハの処理能力の分布ＰＭ（ｒ）［ｉ］より、次式より求めればよい。
【００４３】
ＲＰ（製品計測位置）［ｉ］＝補間（ＰＭ（ｒ）［ｉ］，製品計測位置）（４）
また、この際、プロセス制御モデルにより、モニタ用ウェハの処理能力を製品ウェハ処理能力へと変換しておいてもかまわない。
【００４４】
得られた処理能力を最新の製品ウェハを着工する際の処理能力として、装置状態の変動を補償したプロセス条件もしくはレシピの決定が可能となり、Ｒｕｎ−ｔｏ−Ｒｕｎのプロセス制御を実現できる。また、製品ウェハに応じて製品計測位置で処理能力が管理されるため、製品ウェハの処理後の状態の計測位置の違いを解消できる。なお、レートを求めた製品ウェハと着工の対象となる製品ウェハの構成が変わらない場合、例えばＬＳＩチップの品種や工程（着工対象の配線層、もしくは配線層間）が同じで有るような場合には、モニタ用ウェハの処理能力の面内分布を利用せずに、直接に製品ウェハでの計測位置での処理能力を用いて、プロセス条件もしくはレシピを決定しても、装置状態に異常がなければ問題ない。
【００４５】
製品ウェハでの計測位置における処理能力を算出した後に、ステップ１０１で取得した着工の対象となる製品ウェハの処理前の状態と、製品ウェハの計測位置での処理能力より、処理後の検査を満たすプロセス条件もしくはレシピを決定し、着工を行う（１０６）。
【００４６】
製品ウェハの処理後の状態の均一性を向上には、処理条件（プロセス条件）もしくはレシピを決定する際に、装置自体の処理能力の面内分布の調整の可能性と製品ウェハの処理前の状態の面内分布の取得可能性が重要である。そこで、それぞれの可能性に応じた処理条件の決定方法を図６に示す。まず、装置の処理能力の均一性を調整可能性６０１について、不可能な場合、製品ウェハの処理前の状態にかかわらず、面内均一性を向上する手段が無いため、製品計測位置でのウェハの処理能力の平均といった代表値より処理条件を決定する（６０５）。装置処理能力の均一性の調整が可能な場合、製品ウェハの処理前の状態の面内分布の取得可能性６０２について、不可能な場合、製品ウェハの面内での処理の能力が均一となる様に処理条件を決定し（６０４）、製品ウェハの処理後の状態の、処理能力不均一による均一性の低下を抑制する。装置の処理能力の均一性を調整可能で、製品ウェハの処理前の状態の面内分布を取得可能な場合、製品ウェハの処理後の状態が管理値を満たし、かつ最も均一となるように処理条件を決定する（６０３）。
【００４７】
処理条件決定の例を、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法）における、デポレートの製品ウェハ計測位置の平均による処理条件決定方法を図７に、デポレートの面内分布を調整する方法を図８に、またエッチングにおける、エッチ後膜厚を均一化する処理条件の決定方法を図９に示す。
【００４８】
図７（ａ）に半径位置に対するデポレートの分布を示す。レート分布７０１は製品ウェハでのデポレートの分布であり、製品計測位置でのレート７０２より平均（ＲＤ平均）７０３が求まる。デポ前膜厚７１６の平均より、デポ後膜厚狙い７１３までのデポ量（Ｈ平均）７１５を求め、これより次式より処理条件であるデポ時間ｔを決定すればよい。
【００４９】
ｔ＝Ｈ平均 ÷ ＲＤ平均（５）
なお、処理能力の均一性を調整できないため、この処理で管理値に収まるかは、別にデポ後膜厚の評価を行い、着工可能性を判定する必要がある。
【００５０】
ＣＶＤ装置のチャンバにおいて、ウェハの中央部と外周部に別系統でガスが供給され、それらの流量が独立に調整可能であるとし、また、流量によりデポレートを調整可能であるとする。例えば、外周部に供給するガスの流量を減らせば、外周部のデポレートを低下できるとする。このような場合、図８に示すように、調整前レート８０１に対して、その均一性を最適化する中央部と外周部のガス流量を決定し、調整後レート８０２を決定すればよい。
【００５１】
図８に示すレートは、半径方向に単調に増大するものであるため、外周におけるデポレートＲＤｏｕｔ（最大値）と中心におけるデポレートＲＤｉｎ（最小値）により決まるウェハ面内均一性を最小にする中央部と外周部のガス流量Ｆｉｎ，Ｆｏｕｔを求める問題となる。これはウェハ面内均一性ＷＩＷＮＵを決める式を、外周部の流量と中央部の流量で決まるデポレートＲＤの式として定義し、その微分値を０とする流量を決めれば良い。すなわち次となる。
【００５２】

式（６）〜（８）により解の可能性は、均一性ＷＩＷＮＵのモデルに依存するが、少なくとも均一性ＷＩＷＮＵを最小にするという条件で非線形計画法を適用すれば解は得られる。求めたＦｉｎ、Ｆｏｕｔ、およびこれらで決まるレートにより求めたデポ時間が処理条件となる。得られた調整後レート８０２が、図に示されるように不均一な場合、式（５）に基づき、デポ時間を設定すればよい。
【００５３】
図９に、エッチ後膜厚を均一化する処理条件を決定する方法を示す。エッチ前膜厚Ｔｐｒｅ９０１は半径方向の分布として取得されているとする。エッチ後膜厚は狙い９０３、上限９０２、下限９０４の用に管理値が定められている。エッチ前膜厚９０１の分布より、外周部のエッチ量は内周部に対して少なくて良いとわかる。これに対して、製品ウェハのエッチレートは調整前に図９左下の９１１の様になっている。図８でのＣＶＤ装置の様に、このエッチング装置でもウェハ中央部と外周部でのガス流量Ｆｉｎ，Ｆｏｕｔにより、エッチレートＲＥ（ｒ）を調整可能とする。
【００５４】
ある計測位置ｐｏｓでのエッチ後膜厚Ｔｐｏｓｔは、ｔをエッチ時間として、次でモデル化される。
【００５５】

このエッチ後膜厚Ｔｐｏｓｔ（ｐｏｓ）は狙いＴｐｏｓｔに近く、各計測位置でのエッチ後膜厚は管理値狙いから誤差が小さい程よい。従って、評価関数を次式で決める。
【００５６】

なお、Σはｐｏｓについて総計するものとする。これにより評価関数Ｖを最小化する非線形計画法の問題として、中央部と外周部のガス流量Ｆｉｎ，Ｆｏｕｔ、エッチ時間ｔを求めることができる。エッチにおける穴あけ不足や過剰な穴あけを防止するため、Ｔｐｏｓｔ（ｐｏｓ）についてある一定以下、もしくは以上の値となる制約条件を設けても良い。
【００５７】
以上が、本製造方法による処理手順である。
【００５８】
この手順は、加工物が製品ウェハで無くても、少なくとも加工物１つにたいして、１つの処理条件を与える着工において、基準とする装置の処理能力が加工物上で分布を持ち、加工物に特有の処理能力の分布が有る場合に、装置の最新の処理能力の状態を更新しながら、かつ加工物の処理前の状態を判断し、処理後の状態を均一にする処理条件を求めて着工を行う、Ｒｕｎ−ｔｏ−Ｒｕｎの着工方法に適用出来る。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によると、基準とする装置の処理能力をモニタするための処理能力のウェハ面内分布より、製品ウェハを処理する際の製品ウェハ上の任意の位置の処理能力を求ることが可能となる。製品ウェハの各部位について、製品の種類の別に、製品ウェハに固有の処理能力をモデル化しておくことで、製品の種類とその部位にかかわらず、各計測位置における製品ウェハの処理条件を決定できる。さらに、処理前の状態にかかわらず、各計測位置での処理後の状態、もしくはウェハ全面での処理後の状態の分布が均一となるように、処理能力を調整して処理条件を決めることが出来る。さらに、製品ウェハの計測結果より、基準とする装置の処理能力の分布を更新することで、装置のウェハ面内での処理能力の変動を評価し、異常判定が可能となると共に、品種の異なる製品ウェハであっても、最新の装置の面内の処理能力の状態により処理条件を決定できる。以上により製品ウェハでの面内の部分的な不良を防止し、製品ウェハ面内での品質を向上出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】製造方法のフローチャート。
【図２】システムの構成図。
【図３】ウェハ面内の計測位置と処理能力の分布の説明図。
【図４】処理能力の面内分布の更新方法の説明図。
【図５】ＣＭＰにおけるモニタ用ウェハの研磨レートの更新方法の説明図。
【図６】ウェハ面内の処理能力および処理前の状態を考慮した処理条件決定方法を求めるフローチャート。
【図７】ＣＶＤにおけるデポレートウェハ面内平均による処理条件決定方法の説明図。
【図８】ＣＶＤにおけるデポレートの面内分布の調整方法の説明図。
【図９】エッチングにおけるエッチ後膜厚を均一化する処理条件の決定方法の説明図。
【符号の説明】
１０１…処理前の状態の取得、１０２…装置において、既に着工を終えている加工物の着工内容の取得、１０３…装置の性能を確認するための処理能力の分布の決定、１０４…処理能力の分布の更新、１０５…加工物での処理能力の決定、１０６…加工物の処理条件の決定、２０１…プロセスフロー・プロセス制御モデル設定システム、２０２…データ集計システム、２０３…設備群制御システム、２０４…着工指示システム、２０５…プロセス条件算出システム、２０５１…装置モニタ用処理能力分布決定機能、２０５２…加工物上計測位置別処理能力算出機能、２０５３…加工物上処理均一化条件決定機能、２０５４…加工物上（装置モニタ用）処理能力分布推定／更新機能、２１１…プロセス制御モデルデータベース、２１２…プロセスフローデータベース、２２１…処理実績データ、２２２…検査結果データ、２２３…機器管理データ、２３１…製造設備コントローラ、２３２…検査設備コントローラ、３０１…同一半径周、３０２…同一半径周、３０３…同一半径周、３０４…同一半径周、３０５…ウェハ外周（端部）、３１１…半径位置、３１２…半径位置、３１３…半径位置、３１４…半径位置、３１５…ウェハ外周位置（端部）、３２０…面内分布（半径方向の分布）、４０１…装置モニタ用処理能力面内分布、４０２…装置モニタ用処理能力、４０３…製品ウェハ処理能力、４０４…装置モニタ用処理能力推定値、４０５…装置モニタ用処理能力面内分布更新値、４１１…装置モニタ用処理能力面内分布、４１２…装置モニタ用処理能力、４１３…製品ウェハ処理能力、４１４…製品ウェハ処理能力平均、４１５…装置モニタ用処理能力低下量、４１６…装置モニタ用処理能力平均、４１７…装置モニタ用処理能力低下量、４１８…装置モニタ用処理能力分布更新値、４２１…装置モニタ用処理能力推定値、４２２…装置モニタ用処理能力面内分布更新値、４２３…製品ウェハ処理能力、４２４…製品ウェハ処理能力分布、４２５…装置モニタ用処理能力推定値、４２６…装置モニタ用処理能力面内分布更新値、５０１…モニタ用ウェハのレート、５０２…製品ウェハのレート、５１１…製品ウェハのレート、５１２…モニタ用ウェハのレート、５１３…モニタ用ウェハのレート平均、５１４…レート低下量、５１５…モニタ用ウェハのレート推定値、５１６…モニタ用ウェハのレート分布推定値、５１７…レート低下量、５１８…モニタ用ウェハのレート更新値、５２１…製品ウェハのレート、５２２…モニタ用ウェハのレート、５２３…モニタ用ウェハのレート推定値、５２４…モニタ用ウェハのレート更新値、６０１…装置能力の均一性の調整可能判定、６０２…製品ウェハ処理前の状態の面内分布取得可能判定、６０３…処理条件の決定方法、６０４…処理条件の決定方法、６０５…処理条件の決定方法、７０１…レート分布、７０２…製品計測位置、７０３…レート面内平均、７１１…デポ後膜厚、７１２…管理値上限、７１３…管理値狙い、７１４…管理値下限、７１５…平均デポ量、７１６…デポ前膜厚、８０１…調整前レート、８０２…調整後レート、９０１…エッチ前膜厚、９０２…エッチ後膜厚管理値上限、９０３…エッチ後膜厚管理値狙い、９０４…エッチ後膜厚管理値下限、９１１…調整前レート、９１２…調整後レート。

Claims

加工物の製造方法であって、
着工の対象となる加工物の、処理前の測定位置の情報を含む検査結果データを取得する第１のステップと、
着工の対象となる加工物に対して、これから着工を行う装置で過去に着工した加工物の処理実績データ、機器管理データ、および計測位置の情報を含む検査結果データを取得する第２のステップと、
着工の対象となる加工物に対して、処理に利用する装置の装置性能を確認するためのモニタ用加工物の処理実績データ、機器管理データおよび計測位置の情報を含む検査結果データより、装置の処理能力の加工物上の分布を求める第３のステップと、
第２のステップで取得した過去の処理実績データ、機器管理データ、検査結果データより計測位置別に装置の処理能力を推定し、第３のステップで求めた装置の処理能力の分布を更新する第４のステップと、
第４のステップで得られた処理能力の分布より、加工の対象となる加工物の測定位置での処理能力を求める第５のステップと、
第１のステップで取得した処理前の検査結果データと、第５のステップで求めた処理能力より処理後の検査における管理値を満たす処理条件を求める第６のステップと、
を経て、加工物の各計測位置での処理前状態と装置の処理能力分布より、加工物上の処理結果を均一とする処理条件を決定する事を特徴とする加工物の製造方法。
ウェハの処理レシピ決定方法であって、
着工の対象となる製品のウェハの、処理前の測定位置の情報を含む検査結果データを取得する第１のステップと、
着工の対象となる製品のウェハに対して、これから着工を行う装置で過去に着工したウェハの処理実績データ、機器管理データ、および計測位置の情報を含む検査結果データを取得する第２のステップと、
着工に利用する装置の、ウェハ面内での処理レートを確認するためのモニタ用ウェハの処理実績データ、機器管理データおよびモニタ用ウェハの計測位置の情報を含む検査結果データより、装置でのウェハ処理時のウェハ面内処理レート分布を求める第３のステップと、
第２のステップで取得した過去のウェハの処理実績データ、機器管理データ、および処理前後の検査結果データより計測位置別に処理レートを推定し、第３のステップで求めた装置のウェハ面内処理レート分布を更新する第４のステップと、
第４のステップで得られたウェハ面内処理レート分布より、処理の対象となる製品ウェハの測定位置での処理レートを求める第５のステップと、
第１のステップで取得した処理前の検査結果データと、第５のステップで求めた処理レートより処理後の検査における管理値を満たす処理条件を求める第６のステップと、
を経て、製品ウェハの各計測位置での処理前状態と装置のウェハ面内処理レート分布より、加工物上の処理結果を均一とする処理条件を決定することを特徴とする、ウェハの処理レシピ決定方法。
請求項２記載のウェハの処理レシピ決定方法において、
上記第３のステップでは、モニタ用ウェハの計測位置の情報より半径位置を求め、半径位置別にウェハ面内処理レートを集計して、もしくは半径位置に対するウェハ面内処理レートを補間して、半径位置に対してウェハ面内処理レート分布を求めることを特徴とする、ウェハの処理レシピ決定方法。
請求項２記載のウェハの処理レシピ決定方法において、
上記第４のステップでは、第３のステップで求めた装置のウェハ面内処理レート分布より、ウェハ面内処理レートと装置条件との関係のモデルに基づき、ウェハ面内処理レート分布が平坦となるように処理条件を求め、第３のステップでのモニタ用ウェハの処理条件との差より、処理後の形状を推定して、処理前の状態の検査結果データと処理後の状態の推定値より、装置でのウェハ面内処理レート分布を更新することを特徴とする、ウェハの処理レシピ決定方法。
請求項２記載のウェハの処理レシピ決定方法において、
上記第６のステップでは、第１のステップで取得した処理前の検査結果データの平均、最大、最小を求め、第５のステップで求めた製品ウェハの計測位置での処理レートの平均、最大、最小を求め、処理前の状態の平均、最大、最小と処理レートの平均、最大、最小より、処理後の管理値を満たす処理条件を求めることを特徴とする、ウェハの処理レシピ決定方法。
請求項２記載のウェハの処理レシピ決定方法において、
上記第６のステップでは、第１のステップで取得した処理前の計測位置別の検査結果データと、第５のステップで求めた製品ウェハの計測位置での処理レートより、処理後の製品ウェハの計測位置での状態が計測位置間で均一となるように製造条件を決定するか、もしくは処理後の製品ウェハの計測位置での状態が計測位置間で均一かつ管理値を満たすように、ウェハ面内処理レートと装置条件との関係のモデルに基づき、各位置での処理レートを求めて、装置条件を決定する事を特徴とする、ウェハの処理レシピ決定方法。
請求項２記載のウェハの処理レシピ決定方法において、
上記第４のステップでは、第２のステップで取得した過去のウェハの処理実績データ、機器管理データ、および処理前後の検査結果データより製品ウェハの計測位置別に処理レートを推定し、得られた処理レートを直接にウェハ面内処理レート分布とするか、もしくは予め定められているウェハ面内処理レート分布モデルに基づき、ウェハ面内処理レート分布を求めることで、第３のステップで求めた装置のウェハ面内処理レート分布を更新することを特徴とする、ウェハの処理レシピ決定方法。
請求項２記載のウェハの処理レシピ決定方法において、
上記第４のステップでは、第２のステップで取得した過去のウェハの処理実績データ、機器管理データ、及び処理前後の検査結果データより製品ウェハの計測位置別の処理レートの平均、最小、最大を求め、求めた平均、最小、最大のいずれかにより、第３のステップで求めたウェハ面内処理レート分布をオフセットすることで、ウェハ面内処理レート分布を更新することを特徴とする、ウェハの処理レシピ決定方法。
請求項２記載のウェハの処理レシピ決定方法において、
上記第４のステップでは、第２のステップで取得した過去のウェハの処理実績データ、機器管理データ、及び処理前後の検査データより製品ウェハの計測位置別の処理レートを求め、得られた製品ウェハの計測位置別の処理レートより、モニタ用ウェハの計測位置での処理レートを求め、装置でのウェハ処理時のウェハ面内処理レート分布を更新することを特徴とする、ウェハの処理レシピ決定方法。