JP2007157808A - 半導体装置の製造プロセス制御システムおよび半導体装置の製造プロセス制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体製造装置がオーバーホールをした直後でも、半導体製造装置の処理を制御するレシピを効率的に算出することのできる製造プロセス制御システムを提供する。
【解決手段】半導体装置の製造プロセス制御システムは、半導体製造装置の状態を示す装置状態テーブルを格納するデータベースと、前記装置状態テーブルを基に該半導体製造装置のオーバーホールが必要かどうかを判定する制御部と、を有する。前記制御部は、前記データベースに格納された前記装置状態テーブルから抽出された前記半導体製造装置のレシピ値の履歴を基に、前記半導体製造装置のオーバーホール後のレシピ値を算出するようにしてもよく、前記オーバーホール後のレシピ値は、前記レシピ値の履歴から該オーバーホールの直近の所定の数のオーバーホール後のレシピ値を移動平均して算出してもよい。
【選択図】図１０

Description

本発明は、半導体装置の製造プロセス制御システムおよび半導体装置の製造プロセス制御方法に関する。

近年、半導体装置の微細化、高密度化が要求されてきており、半導体装置の製造プロセスにおいて、ウエハ品質を均一に維持したり、半導体製造装置の状態維持を管理することが難しくなってきている。

これに対し、製造プロセスで用いられる半導体製造装置、半導体製造装置での処理条件や作業データなどをすべてコンピュータで管理するＣＩＭ(Computer Integrated Manufacturing)システムが普及し、品質向上や歩留まりの向上、作業ミスの低減などを図る効率的な生産支援がなされてきている。

ところが、実際の製造工程では、半導体装置の微細化や高密度化が進めば、半導体製造装置が安定した条件下で処理できるとは限らず、半導体装置の仕上がり精度が低下してしまう場合が起こり得る。

また、通常、半導体製造装置は、長時間運転すると、その調整値が変化してしまったり、消耗部品が劣化してしまったりするので、処理状態が少しずつ変わっていく傾向がある。そこで、半導体製造装置の状態変化が生じても半導体装置の仕上がり精度を均一性良く安定して維持できるよう、半導体製造装置の状態を監視しながら、それに応じた適正な制御を行うための制御システムも用いられるようになってきている。この代表的なシステムとして、ＳＥＭＡＴＥＣＨガイドラインで提言されているＡＰＣ(Advanced Process Control)システムがある。

半導体装置製造システムは、このようなＡＰＣシステムなどの製造プロセス制御システムとＭＥＳ(Manufacturing Execution System)やＣＣ(Cell Controller)などの製造管理システムとを組み合わせて構成され、製造プロセス制御に必要な演算を行うＡＰＣシステムが、ＭＥＳから必要なデータを取得するようになっている。ＡＰＣシステムは、データを受信すると、その内容から半導体製造装置の最適な制御条件（以下、「レシピ」という）を、予め設定されている数学的プロセスモデルに従ったアルゴリズムを使用して求める。

これに関連する技術として、特許文献１には、製造管理システムと製造プロセス制御システムとを組み合わせた半導体装置製造システムが開示されている。
特開２００４−３４９６４４号公報

上記したように、半導体装置製造システムにおいて、ＡＰＣシステムとＣＩＭシステムとを連携することにより、精度良く半導体装置を製造するシステムが開発されている。

このようなシステムを用いる場合であっても、半導体製造装置を構成する部品の劣化や、装置内部の状態によって、半導体製造装置をオーバーホールすることが必要となる。半導体製造装置をオーバーホールした直後は、装置の内部環境が変化するため、ＡＰＣシステムによって最適なレシピを導出することは困難である。そのため、半導体製造装置をオーバーホールした後は、実験ロットによってレシピ算出のためのデータを取得しており、適切なデータが収集されるまでの間、ＡＰＣシステムによる最適レシピを算出することができず、半導体装置製造のスループットの低下を招いていた。なお、ＡＰＣによるレシピ算出は運用中の製造装置を対象としており、装置のオーバーホールをした直後のレシピ算出は考慮されていない。

一方、半導体製造装置をオーバーホールした後に使用するレシピは、エンジニアの経験によって算出することもできるが、半導体装置を制御するために必要なパラメータも多数あり、高精度にレシピを導出することは困難である。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであり、半導体製造装置がオーバーホールをした直後であっても、半導体製造装置の処理を制御するレシピを効率的に算出することのできる製造プロセス制御システムを提供することを目的とする。

また、他の目的は、半導体製造装置がオーバーホールする時期を適切に算出することのできる製造プロセス制御システムを提供することである。

上述した従来技術の課題を解決するため、本発明の一形態によれば、半導体製造装置の状態を示す装置状態テーブルを格納するデータベースと、前記装置状態テーブルを基に該半導体製造装置のオーバーホールが必要かどうかを判定する制御部と、を有することを特徴とする半導体装置の製造プロセス制御システムが提供される。

また、上記形態に係る半導体装置の製造プロセス制御システムにおいて、前記制御部は、前記データベースに格納された前記装置状態テーブルから抽出された前記半導体製造装置のレシピ値の履歴を基に、前記半導体製造装置のオーバーホール後のレシピ値を算出するようにしてもよく、前記オーバーホール後のレシピ値は、前記レシピ値の履歴から該オーバーホールの直近の所定の数のオーバーホール後のレシピ値を移動平均して算出してもよい。

この形態に係る半導体装置の製造プロセス制御システムにおいては、製造装置のオーバーホールが必要か否かを、データベースに格納された製造装置の状態を示す装置状態テーブルを基に算出している。このため、装置のオーバーホールが必要な時期を容易に算出することができ、装置の保全を効率的に行うことが可能となる。

また、製造装置がオーバーホールをした直後に製造装置を制御するための最適なレシピを求めるために、過去のオーバーホール後のレシピ値を基に算出している。このため、オーバーホール後に試験ロットを用いて製造装置を制御するレシピを算出するためのデータを抽出する時間をとる必要がなく、レシピを効率良く算出することができ、半導体装置の製造のスループットを向上させることが可能となる。

また、本発明の他の形態によれば、上記の形態に係る半導体装置の製造プロセス制御システムで実施する半導体装置の製造プロセス制御方法が提供される。その一形態に係る半導体装置の製造プロセス制御方法は、半導体製造装置がオーバーホールした旨の情報を入出力部を介して制御部が取得するステップと、前記情報を取得したときに、データベースに格納されている前記半導体製造装置の状態を示す装置状態テーブルから該半導体製造装置のレシピ値の履歴を前記制御部が抽出するステップと、前記抽出したレシピ値の履歴を基に、該半導体製造装置に対するレシピ値を前記制御部が算出するステップとを有する。

（１）第１の実施形態
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

第１の実施形態では、まず、半導体装置製造システムの概略について説明する。次に、半導体製造装置の状態の管理について説明し、半導体装置のオーバーホールが必要か否かの判定処理について説明する。

（半導体装置製造システムの概略）
図１は、半導体装置製造システム１００の一例を示す概略構成図である。半導体装置製造システム１００は、基本構成として、ＡＰＣシステム４０、外部ＣＩＭシステム１０及び製造装置２０を有する。

ＡＰＣシステム４０は、アプリケーションサーバ４１、ＣＯＲＢＡ(Common Object Request Broker Architecture)ネームサーバ４２、演算サーバ４３およびデータベースサーバ４４を有している。

アプリケーションサーバ４１は、ＡＰＣシステム４０の処理機能を実現するためのアプリケーションプログラムが格納されており、このアプリケーションプログラムの処理の実行および管理を行う。アプリケーションプログラムとしては、例えば、ＭＥＳやＣＣシステムから所定のタイミングで収集する製造データをデータベースサーバ４４内に所定の分類で系統立てて格納するためのプログラム、データを分類する際にそのデータ内の所定の項目だけを選択するフィルター条件を設定するためのプログラム、どの製造装置２０のデータを用いてレシピ演算を行うかを設定するためのプログラム、レシピ演算に用いるアルゴリズムを特定したり開発中あるいは既存のアルゴリズムについてシミュレーションを行う際の条件を設定するためのプログラムなどがある。

ＣＯＲＢＡネームサーバ４２は、ＯＭＧ(Object Management Group)が策定する分散システム環境のインフラを標準化したミドルウェアであるＣＯＲＢＡによる処理の実行および管理を行うようになっている。ＣＯＲＢＡは、あらゆるオブジェクトのインタフェースをＩＤＬ(Interface Definition Language)と呼ばれる言語で定義し、このＩＤＬにより異機種異言語の相互運用を実現するものである。ＡＰＣシステム４０におけるサーバ間の通信は、このＣＯＲＢＡ４５を用いて行う。

演算サーバ４３は、データベースサーバ４４内に格納されているアルゴリズムを用いてＡＰＣレシピの演算を行えるようになっている。演算に用いられるアルゴリズムは、フィルター条件によって特定され、演算サーバ４３で起動される。また、この演算サーバ４３は、開発中あるいは既存のアルゴリズムによる演算のシミュレーションも行うことが出来るようになっている。

データベースサーバ４４は、演算サーバ４３での演算の結果生成されるＡＰＣレシピが格納される演算結果データベース、アルゴリズムのシミュレーション結果が格納されるシミュレーション結果データベース、演算の実行に用いたデータやその演算の中間結果を示す演算実行情報を格納してログとして管理するためのログ管理データベースを有している。また、データベースサーバ４４は、ＡＰＣシステム４０によってＣＣシステム５０から収集された製造データが格納される製造履歴データベース、演算に用いるアルゴリズムが格納されるアルゴリズムデータベース、およびフィルター条件がＡＰＣフィルターデータとして格納されるＡＰＣフィルタデータベースを有している。

このように、ＡＰＣシステム４０は、その処理の目的に応じたサーバが物理的に分散して設けられており、それぞれの処理を独立してまたは並行して行えるように構成されている。

ＡＰＣシステム４０は、ＬＡＮ８０ａを介してＡＰＣ操作端末８１ａに接続される。このＡＰＣ操作端末８１ａからＡＰＣシステム４０の各サーバに対して、各種設定、データ入力、処理実行命令などの操作を行うことができる。

ＬＡＮ８０ａには、ＭＥＳやＣＣシステムなどの外部ＣＩＭシステム１０が接続され、ＡＰＣシステム４０と外部ＣＩＭシステム１０との間でデータ通信が行えるようになっている。外部ＣＩＭシステム１０は、ＬＡＮ８０ｂを介して製造ラインの製造装置２０に接続され、製造装置２０での処理条件、測定条件などをコンピュータ管理する。製造装置２０での処理終了後に得られる製造データは、外部ＣＩＭシステム１０に送信された後、ＡＰＣシステム４０へ送信されて処理される。ＬＡＮ８０ｂには、外部要因収集用の端末８１ｂも接続されている。

また、ＡＰＣシステム４０のＣＯＲＢＡネームサーバ４２には、ＷＡＮ(Wide Area Network)８０ｃを介して外部端末８２に接続され、異なる製造拠点とのデータ通信を可能としている。

図２は、ＡＰＣシステム４０の処理の説明図である。ここでは、外部ＣＩＭシステムとしてＣＣシステム５０を用い、ＣＣシステム５０とＡＰＣシステム４０との間で行われる処理を例にして説明する。

半導体装置製造システム１００において、ＡＰＣシステム４０は、他システムデータ連携機能実行プロセス７１、ＡＰＣＤＢ連携機能実行プロセス７２、ＡＰＣシステム実行ログ管理実行プロセス７３、ＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４、ＡＰＣ演算処理機能実行プロセス７５、アルゴリズムシミュレーション機能実行プロセス７６及びＷＷＷ(World Wide Web)実行プロセス７７を用いて処理を実行する。各実行プロセス間のデータ通信は、主にＣＯＲＢＡ４５を用いて行われる。

このように構成されたＡＰＣシステム４０の動作について以下に説明する。

まず、製造装置２０は処理を終了すると、その処理によって取得された各種サマリ情報をＣＣシステム５０に通知する。このサマリ情報には、処理条件、測定条件、測定データのほか、システムＩＤなどの管理番号、どの製品に関するデータであるかを示す品種名、どの半導体製造装置に関する製造データであるかを示す装置名、どの段階の製造プロセスにおける製造データであるかを示す大工程名称や小工程名称、処理が行われた日時などを示すイベント日時などの項目が含まれている。

製造装置２０からＣＣシステム５０に通知された各種サマリ情報は、ＣＣシステム５０内に設けられたデータベース（不図示）に格納される。

ＡＰＣシステム４０は、ＣＣシステム５０に対して、各種サマリ情報の問い合わせを行う。この問い合わせは、ＡＰＣシステム４０の他システムデータ連携機能実行プロセス７１によって行われ、相手側システムの同期調整は不要である。このＡＰＣシステム４０からＣＣシステム５０への問い合わせのタイミングは、ＡＰＣシステム４０の起動前に設定される。例えば、製造装置２０による処理が終了してその各種サマリ情報がＣＣシステム５０へ通知されてから製造装置２０による次の処理が終了してその各種サマリ情報がＣＣシステム５０に通知されるまでのインターバル、すなわち、製造装置２０での処理が完了するタイミングを問い合わせのタイミングとして設定する。製造装置２０が複数ある場合には、各製造装置２０の処理時間に応じて問い合わせのタイミングを設定する。

また、ＡＰＣシステム４０において、予めデータベース６０に登録する装置情報と各種サマリ項目とデータ（以下、イベント項目とデータという）を登録しておく。

他システムデータ連携機能実行プロセス７１は、ＣＣシステム５０が保有している製造装置２０で処理された製品の各イベント項目とデータの情報を取得する。

また、外部要因収集機能７８を通じて、製造装置２０のリアルタイムなセンサ情報や気圧などの情報を取り込むことも行う。外部要因収集機能７８は、例えばＦＤＣ(Fault Detection and Classification)システムによって実現され、ＬＡＮなどを介してＡＰＣシステム４０と接続される。

他システムデータ連携機能実行プロセス７１では、予め定義された製造装置２０毎のイベント項目をフィルタリングし、その項目と項目に合致するデータとのペアを形成する。さらに、キー項目となるその他の付帯情報を付加して、ＡＰＣＤＢ連携機能実行プロセス７２にデータを渡す。

ＡＰＣＤＢ連携機能実行プロセス７２は、他システムデータ連携機能実行プロセス７１で形成したデータをデータベース６０に登録する。

ＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４では、予めフィルター条件が設定されているＡＰＣフィルターデータ７４ａを用いてフィルター処理を施し、ＡＰＣレシピ演算に必要な項目が選択される。また、フィルター条件に応じて、例えばアルゴリズムに付与されているＩＤ番号などの識別情報によりそのＡＰＣレシピ演算に用いるアルゴリズムが特定される。ここで用いるアルゴリズムは、予め作成されデータベース６０に格納しておく。ＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４は、ＡＰＣ演算処理開始の指示をＡＰＣ演算処理機能実行プロセス７５に与える。

ＡＰＣ演算処理機能実行プロセス７５では、ＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４で特定されたアルゴリズムが起動され、ＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４で選択された項目のデータを用いてＡＰＣレシピ演算が行われる。ＡＰＣレシピ演算は、演算エンジン７５ａによって行われる。

ＡＰＣレシピ演算終了後は、算出した最適レシピをＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４に返し、ＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４はその最適レシピをＡＰＣＤＢ連携機能実行プロセス７２にわたして、データベース６０に登録する。この際に、ＡＰＣレシピ演算に関する演算実行情報をログとして、ＡＰＣシステム実行ログ管理実行プロセス７３から各種実行ログ管理データベース６１に格納する。

ＣＣシステム５０は、ロット処理を行う際、処理のための最適レシピをＡＰＣシステム４０に問い合わせる。ＡＰＣシステム４０は、ＣＣシステム５０からの問い合わせに対して該当する最適レシピがデータベース６０内にあるか否かを検索する。最適レシピが存在する場合には、それをデータベース６０から抽出し、ＣＣシステム５０に送信する。ＣＣシステム５０は、受信した最適レシピを該当する製造装置２０に送信し、製造装置２０での処理が最適レシピで制御されるようになる。

以上説明した処理が繰り返し実行され、半導体装置の製造が行われる。

また、ＡＰＣシステム４０では、アルゴリズムシミュレーションを行う機能も有している。アルゴリズムシミュレーションでは、収集された製造データから特定の項目のデータを抽出してデータ解析が行われ、必要に応じてそのデータ解析結果を利用して、開発中または登録済みのアルゴリズムを起動して演算を行い、その動作確認や演算結果の検証を行うことが出来る。

アルゴリズムシミュレーションは、アルゴリズムシミュレーション機能実行プロセス７６で実行する。アルゴリズムシミュレーション機能実行プロセス７６は、開発中または登録済みのアルゴリズムを特定し、ＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４に演算開始指示を出す。その後、ＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４はＡＰＣ演算処理機能実行プロセス７５に演算開始の指示をする。演算終了後、ＡＰＣ演算処理機能実行プロセス７５は算出した最適レシピをＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４に返す。ＡＰＣフィルター管理実行プロセス７４は最適レシピをＡＰＣＤＢ連携機能実行プロセス７２に渡し、ＡＰＣＤＢ連携機能実行プロセス７２は最適レシピをデータベース６０に登録する。

また、ＡＰＣシステム実行ログ管理実行プロセス７３は最適レシピの他に詳細な演算実行情報をログとして、実行ログ管理データベース６１に登録する。演算結果を格納するデータベース６０とログ情報を登録するデータベース６１には、アルゴリズムシミュレーション用の専用領域が設けられ、アルゴリズムシミュレーションで実行した結果はこの専用領域に格納される。これは、シミュレーション結果が製品の仕上がり履歴に影響を及ぼさないようにするためである。

また、ＷＷＷ実行プロセス７７によって、データベース６０に格納されている演算結果や過去の製造データのトレンドを、ブラウザを用いて参照することができる。さらに、データベース６０に格納されているシミュレーション結果を参照することも可能である。

なお、ＡＰＣシステム４０では、収集する製造データを、他システムデータ連携機能実行プロセス７１が管理する収集データ一時退避領域７１ａに格納するので、データベースサーバ４４にトラブルが発生しても、製造データを欠落させることなく製造履歴を復元させることができるようになっている。

以下にエッチング工程を例にとってＡＰＣシステム４０の処理を説明する。

図３は、ＡＰＣシステム４０と製造装置２０との関係を示す概略説明図である。ここでは、製造装置２０としてエッチング装置を対象としている。前測定装置３１及び後測定装置３３は、ウエハ上の膜厚を測定する装置である。前測定装置３１では、エッチング処理をする前の膜厚を測定し、後測定装置３３では、エッチング処理後の膜厚を測定する。

この例では、製造プロセスの安定化のために、エッチング処理前の膜厚の測定結果と、エッチング処理後の膜厚の測定結果を使用して、最適なエッチング処理を行う条件を求めている。

図４及び図５を参照して、最適なエッチング処理を行う条件を求める方法について説明する。エッチング装置では、最適なエッチング量（深さ）になるようなエッチング時間を制御条件（レシピ）としている。

図４（ａ）は、エッチング前のウエハ上の膜３４ａを示しており、その膜厚Ｔは前測定装置３１によって測定される。図４（ｂ）は、最適なエッチング処理が行われた場合のウエハ上の膜３４ｂを示している。図４（ｃ）は、エッチング後のウエハ上の膜３４ｃを示しており、その膜厚ｔは後測定装置３３によって測定される。

図４（ｂ）に示すような、最適な深さのエッチング処理を行うために、エッチング処理前に前測定装置３１で測定した膜厚と、エッチング処理後に後測定装置３３で測定した膜厚を用いる。

ＡＰＣシステム４０において最適レシピ（最適なエッチング時間Ｔｉｍｅ）を求めるためのアルゴリズムとして、例えば以下に示す計算式が用いられる。

Time = (T2 − t2) / ((T1 − t1) / Time1)
ここで、（Ｔ１−ｔ１）は対象としているロットの一つ前のロットについてのエッチング処理におけるエッチング前後の膜厚の差であり、Ｔｉｍｅ１は最適なエッチング時間である。また、（Ｔ２−ｔ２）は、対象としているロットについてのエッチング処理におけるエッチング前後の目標とする膜厚の差であって、Ｔ２は前測定をした結果求めた値であり、ｔ２は目標とする膜厚の値である。

図５に、ロット毎のＡＰＣ算出結果をまとめた図を示す。上記のアルゴリズムを用いてロット４のエッチング時間の最適値（ＡＰＣ算出結果）を求めるために、ロット３の前測定結果Ｔ１＝２９．８、後測定結果ｔ１＝１２、ロット３でのエッチング時間の最適値Ｔｉｍｅ１＝６０、及びロット４の前測定結果Ｔ２＝２９．２と目標値ｔ２を使用する。これらの値を用いて、ロット４におけるエッチング時間の最適値を求めることができる。

このように、処理対象となっているロットに対して、前回のロットにおけるエッチング処理前後の膜厚の測定結果及び最適エッチング時間と、処理対象のロットのエッチング前の膜厚の測定結果及びエッチング後の膜厚の目標値を用いて、処理対象のロットに対する最適なエッチング時間を導出する。

これにより、出来上がり精度を均一に維持することができ、製造プロセスを安定化することができる。

（半導体製造装置の状態の管理）
図２に示したように、半導体装置製造システム１００では、ＡＰＣシステム４０において導出したレシピを半導体装置の製造管理を行うＣＣシステム５０に送信している。また、ＡＰＣシステム４０は、ロットの処理毎に半導体製造装置の状態を示す情報を取得して半導体製造装置の状態を把握し、常に最適な製造処理が行われるようにレシピ値を算出している。本実施形態では、ＡＰＣシステム４０がレシピ値を算出するだけでなく、半導体製造装置の状態を管理することにより、装置のオーバーホールが必要か否かを判定できるようにしている。このような処理を行うために、半導体製造装置の状態を管理する装置状態テーブルを用意している。

図６は、半導体製造装置の状態を管理する装置状態テーブルの一例を示している。このテーブルに示すカラムのうち、TRANSACTION-IDは半導体装置製造システムが実行している処理を識別する項目、EQUIPMENT-IDは製造装置を識別する項目、EVENT-NAMEはＣＣシステム５０からＡＰＣシステム４０に通知するイベントの名称、GROUP-KEYは製造装置で処理されているロットを識別する項目、EVENT-DATEはイベントが発生した日時、ITEMは装置のパラメータアイテム名（例えば、センサー項目）、VALUEは装置のパラメータデータ（例えば、センサー値）を表している。

この装置状態テーブルによって、半導体装置の状態を管理するために、半導体装置がオーバーホールした場合であっても、所定のカラムにデータを格納するようにしている。

半導体製造装置がオーバーホールしたときに、ＣＣシステム５０から収集するデータとして、「オーバーホールイベント」、「オーバーホール時に処置したパーツＩＤ」及び「オーバーホール時のステータス情報（例えば、パーツの交換の有無を示す情報）」がある。

装置のオーバーホールが発生したとき、オーバーホールイベントのデータはEVENT-NAMEカラムに設定される。EVENT-NAMEカラムには、通常は装置パラメータのイベント情報が格納されるが、装置のオーバーホールが発生したときには、例えば、このカラムにEQP-MAINTENANCEというデータが格納される。これにより、装置のオーバーホールが発生したことが認識できるようになる。また、オーバーホール時に処置（例えば洗浄）したパーツＩＤはITEMカラムに格納される。ITEMカラムには、通常は装置のパラメータアイテム名（例えば、センサー項目）が格納されるが、オーバーホールが発生したときには、洗浄した部品名（例えば、ＴＵＢＥ）が格納される。また、オーバーホール時のステータス情報はVALUEカラムに格納される。VALUEカラムには、通常は装置のパラメータデータが格納されるが、オーバーホールが発生したときには、対象となる部品を洗浄したか否か等の情報が格納される。

なお、図６ではオーバーホールが発生した場合として、EQP-MAINTENANCE（洗浄）が格納される例を示しているが、オーバーホールイベントとしてはこの他に、EQP-EXCHANGE（交換）等もあり、オーバーホールの種別に応じたデータが格納される。

半導体製造装置がオーバーホールをした場合には、その情報を装置状態テーブルに格納し、オーバーホール発生後の装置の状態、すなわち、ＡＰＣアルゴリズムで使用する各種データも格納する。これにより、オーバーホールした場合の情報もＡＰＣシステム４０が管理するデータベース６０内に格納されることになり、オーバーホール後の装置に関するデータの傾向を一元的に管理することができる。

（半導体製造装置のオーバーホールが必要か否かの判定処理）
次に、上記したような装置状態テーブルを用いて、半導体製造装置のオーバーホールが必要か否かを判定する方法について説明する。

半導体製造装置のオーバーホールが必要か否かは、例えば、１ロットの処理の終了毎にＡＰＣシステム４０が判定し、その結果をＡＰＣ操作端末（表示部）８１ａに表示する。また、オペレータがＡＰＣ操作端末８１ａを使用して、装置のオーバーホールの時期を問い合わせるようにしても良い。

半導体製造工程において、１ロットの処理が終了すると、ＣＣシステム５０から処理終了のイベントがＡＰＣシステム４０に送信される。ＡＰＣシステム４０は、１ロット処理終了の信号を受信すると、装置状態テーブルから当該処理が行われていた装置に関する情報を抽出する。例えば、ＣＶＤ処理であった場合に、ＣＶＤ処理装置の配管部分の薄膜の堆積量を抽出する。堆積量に応じて、ＣＶＤ処理装置のオーバーホール（配管の洗浄）が必要となるからである。このような洗浄の時期を知るために、ロット処理時とそのロット処理時までの配管部分の堆積量との関係を示すデータを用いる。

図７は、このようなデータをグラフ形式に表した図である。この例では、ＣＶＤ工程における処理回数とＣＶＤ装置の部品（配管）に付着する累積膜厚との関係を示している。図７の横軸は処理回数であり、オーバーホールをしたときを起点として何回目かを示している。図７の縦軸は製造装置の配管の累積付着膜厚である。この累積付着膜厚が所定の厚さになったときに、メンテナンスが必要になると予め規定しておく。例えば、図７において、配管部分の洗浄が必要な時期は、累積付着膜厚が１８ｎｍになったとき（メンテナンス必要膜厚とよぶ）と規定しておく。また、警告を発する時期は、累積付着膜厚が１６ｎｍになったとき（メンテナンス警告膜厚とよぶ）と規定しておく。

このような装置の状態履歴を示すデータは、装置状態テーブル（図６参照）を基に作成される。装置状態テーブルには、ＣＶＤ処理毎に取得される装置の状態が格納されている。図７の横軸の処理回数は、装置状態テーブルのオーバーホールが発生したEVENT-DATEを起点として、ＣＶＤ処理が行われたことを示す行をカウントすることによって算出される。図７において、オーバーホールはＸおよびＹの時点で発生している。また、累積付着膜厚は、ITEMカラムのt-thickに対応するvalueカラムの値を参照して取得される。

製造装置のオーバーホールが必要か否かの判定は、次のようにして行う。

まず、対象となるロット処理が終了したときの装置の配管部分の累積付着膜厚を、装置状態テーブルのt-thickに対応するvalueカラムから抽出する。抽出した値が、メンテナンス必要膜厚に達していれば、オーバーホールが必要であると判定する。この場合には、装置のオーバーホールが必要である旨を示すオーバーホール用コードを当該装置に対応づけて付与する。また、抽出した値が、メンテナンス警告膜厚に達していれば、オーバーホールの時期が近いと判定する。

例えば、対象となるロット処理が終了した時点が図７のＡ点と仮定すると、その時点では累積付着膜厚がメンテナンス必要膜厚に達していない。従って、まだ配管の洗浄が必要ではないと判定される。よって、次のロットにおけるＣＶＤ処理装置に対するレシピ値を、レシピ導出アルゴリズムを用いて計算して、ＣＣシステム５０に送信する。

一方、対象となるロット処理が終了した時点が図７のＢ点と仮定すると、その時点で累積付着膜厚がメンテナンス警告膜厚に達している。従って、配管の洗浄の時期が迫っていると判定される。そのため、例えば、ＡＰＣ操作端末に、装置のオーバーホールをする時期が迫っていることを表示する。

また、過去のデータを基にして、次にオーバーホールが必要となるまで、何回処理ができるかを算出することも可能である。

例えば、ＣＶＤ装置の配管の洗浄するまでの最大使用回数Rtは、次のように定義した式を用いて求めることができる。

Rt = Rl/(TCth/TCt)
ここで、Rlは部品の洗浄が必要となる累積付着膜厚の値である。TCthは部品に付着する累積付着膜厚である。TCtは部品の累積使用回数であり、図７の処理回数に対応する。

以下に、装置の状態履歴データを用いて製造装置２０のオーバーホールが必要か否かを判定する処理について図８のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ１１では、１ロットの処理が終了したことが、ＣＣシステム５０を介して製造装置２０からＡＰＣシステム４０に通知される。１ロットの処理終了イベントを受信した後、ステップＳ１２に移行する。

次のステップＳ１２では、ＡＰＣシステム４０のＡＰＣ演算処理機能実行プロセス７５を実行するコンピュータの制御装置が、ＡＰＣＤＢ連携機能実行プロセス７２を介してデータベース６０に格納されている装置状態テーブルから、装置の状態履歴データを導出する。例えば、ＣＶＤ処理装置において、配管部品に堆積する累積付着膜厚がＣＶＤ処理回数に応じてどのように変化しているかを示すデータを装置の状態履歴データとする。ＣＶＤ処理回数は、装置状態テーブル（図６参照）のオーバーホールが発生したときを示すEVENT-DATEを起点とし、ＣＶＤ処理が行われたことを示す行をカウントすることによって得られる。また、累積付着膜厚は、装置状態テーブルのITEMカラムのt-thickに対応するvalueカラムの値を参照して得られる。

次のステップＳ１３では、１ロット処理終了時点での製造装置２０の状態を導出する。装置の状態は、例えば、ロット処理後のＣＶＤ装置の配管部分に膜がどれだけ付着しているかによって表される。

次のステップＳ１４では、ＡＰＣシステム４０は、製造装置２０のオーバーホールが必要か否かを判定する。この判定は、ＡＰＣシステム４０のＡＰＣ演算処理機能実行プロセス７５を実行するコンピュータの制御装置が、ステップＳ１２で導出した装置の状態履歴データを参照して行う。すなわち、装置の状態履歴テーブルから、対象とする装置の状態を示す累積付着膜厚が、オーバーホール要求膜厚に達しているか否かを判定することによって行う。

製造装置のオーバーホールが必要ではないと判定されると、その製造装置に対するレシピ算出のために新たなデータを取得する必要がないため、その時点で有しているデータを基にレシピの算出を行い、レシピ値をＣＣシステム５０に送信して終了する。

一方、オーバーホールが必要であると判定されると、装置オーバーホール用コードを装置状態テーブルの対象としている装置状態に対応するように付与して終了する。また、製造装置のオーバーホールが必要である旨の情報をＡＰＣ操作端末８１ａの表示画面に表示し、オペレータに製造装置のオーバーホールを促すようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置の製造プロセス制御システムでは、製造装置２０のオーバーホールが必要か否かを、製造装置２０の状態を管理するテーブルを基に算出している。このため、装置のオーバーホールが必要な時期を容易に算出することができ、装置の保全を効率的に行うことが可能となる。

（２）第２の実施形態
第２の実施形態では、製造装置２０がオーバーホールをした後に、ＡＰＣシステム４０がその製造装置２０に対するレシピを算出する具体的な方法について説明する。なお、半導体装置製造システム１００の構成は、第１の実施形態で説明したものと同様である。

（製造装置のオーバーホール直後のレシピを算出する方法）
半導体製造装置のオーバーホール後のレシピの算出は、データベースに格納されている装置状態テーブルの情報を基に作成した、レシピ値の履歴を用いて行う。

レシピ値の履歴は、装置状態テーブルに格納されているデータを基に、装置のオーバーホール後のデータを抽出することによって取得される。例えば、オーバーホール時に交換した部品があれば、その部品についての交換後のレシピ値を導出した履歴を参照し、レシピ値が安定し、レシピ値として採用された値を抽出する。この値をオーバーホールによって交換した後のレシピ値として確定する。この部品の交換があった場合のすべてについて同様な処理を行い、この部品のオーバーホール後のレシピ値の履歴とする。

図９は、半導体製造処理に対するレシピ値の履歴を示したグラフの一例を示している。図９の横軸は、レシピ値の算出日を示し、図９の縦軸は、ＣＶＤ装置におけるガス流量を示している。図９（ａ）は、従来の例であり、装置がオーバーホールした後（Ｏ１やＯ２）は実験的にレシピを算出しているために、安定したレシピ値が得られるまでに時間がかかっていることを示している。図９（ｂ）は、上記の処理によりレシピ値の履歴を求めたものであり、装置がオーバーホールした後、Ｏ３やＯ４に示すように、レシピ値の変動がないようにしている。

対象としているオーバーホール後の初回のロットに対するレシピ値は、上記の処理により求めたレシピ値履歴を用いて算出する。

図１０は、製造装置２０がオーバーホールをした後に、その製造装置２０に対するレシピを算出する処理の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２１において、ＡＰＣシステム４０がＣＣシステム５０から製造装置２０のオーバーホールが必要である旨の情報（オーバーホールイベント）を取得する。

次のステップＳ２２では、ＡＰＣシステム４０は製造装置２０のオーバーホールの種別を判定する。オーバーホールは、製造装置２０を構成する部品の交換や製造装置２０の洗浄などのメンテナンス方法がある。これら複数のオーバーホール種別からオーバーホールを特定するために、データベースに格納された装置状態テーブルを参照する。装置状態テーブルは、所定の期間または所定の処理の実行毎に製造装置２０からＣＣシステム５０を介してＡＰＣシステム４０に送信され、ＡＰＣシステム４０が保有するデータベース６０に格納される。この装置状態テーブルは図６で示したように、オーバーホールが発生したときにオーバーホールイベント名とオーバーホールの種別およびどの部品が対象となっているかの情報が含まれている。これにより、オーバーホール種別が何であるかを取得することができる。

次のステップＳ２３では、ステップＳ２２で取得したオーバーホール種別に応じて、オーバーホールの対象となる部品情報（部品名）を取得する。オーバーホールの対象となる部品は、上記した装置状態テーブルから取得する。

次のステップＳ２４では、対象となる部品のオーバーホール時のレシピ値の履歴を抽出する。対象となる部品情報を取得した後は、同じ部品を交換した後のレシピ値の履歴を抽出する。

次のステップＳ２５では、オーバーホール時のレシピ値の履歴から、レシピを算出する。レシピの算出は、以下のようにして行う。

オーバーホール時のレシピ値の履歴を基に、移動平均法などの手法を用いてレシピ値を予測する。例えば、対象としている処理がＣＶＤ工程であって、チャンバーの配管に膜が堆積し、配管の洗浄が必要と判定された場合を考える。この場合のレシピは最適な膜厚にするために必要な処理時間とする。ステップＳ２４において抽出したレシピ値の履歴から直近の数回（例えば、５回）の洗浄直後のレート（成膜速度）を抽出し、それらの平均を求める移動平均法によって、今回の洗浄後の予測レートを求める。次に、目標とする膜厚の値を予測レートで徐して、レシピ値を算出する。このレシピ値の算出は、ＡＰＣシステム４０のＡＰＣ演算処理機能実行プロセスを実行するコンピュータの制御装置により行われる。

次のステップＳ２６では、ステップＳ２５で算出したレシピをＣＣシステム５０に出力して本処理は終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る半導体装置の製造プロセス制御システムでは、製造装置がオーバーホールをした直後に製造装置を制御するための最適なレシピを求めるために、オーバーホール後のレシピ値の履歴を基に算出している。このため、オーバーホール後に試験ロットを用いて製造装置を制御するレシピを算出するためのデータを抽出する時間をとる必要がなく、レシピを効率良く算出することができ、半導体装置の製造のスループットを向上させることが可能となる。

（付記１） 半導体製造装置の状態を示す装置状態テーブルを格納するデータベースと、
前記装置状態テーブルを基に該半導体製造装置のオーバーホールが必要かどうかを判定する制御部と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造プロセス制御システム。

（付記２） 前記制御部は、前記データベースに格納された前記装置状態テーブルから抽出された前記半導体製造装置のレシピ値の履歴を基に、前記半導体製造装置のオーバーホール後のレシピ値を算出することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造プロセス制御システム。

（付記３） 前記オーバーホール後のレシピ値は、前記レシピ値の履歴から該オーバーホールの直近の所定の数のオーバーホール後のレシピ値を移動平均して算出されることを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造プロセス制御システム。

（付記４） 前記制御部は、前記半導体製造装置からオーバーホールした旨の情報を取得したとき、オーバーホールイベント、オーバーホール時に処置した部品、及びオーバーホール時のステータスを前記装置状態テーブルの所定の箇所に格納することを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造プロセス制御システム。

（付記５） 更に、前記オーバーホールが必要かどうかの判定結果を表示する表示部を有することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造プロセス制御システム。

（付記６） 半導体製造装置がオーバーホールした旨の情報を入出力部を介して制御部が取得するステップと、
前記情報を取得したときに、データベースに格納されている前記半導体製造装置の状態を示す装置状態テーブルから該半導体製造装置のレシピ値の履歴を前記制御部が抽出するステップと、
前記抽出したレシピ値の履歴を基に、該半導体製造装置に対するレシピ値を前記制御部が算出するステップと
を有することを特徴とする半導体装置の製造プロセス制御方法。

（付記７） 前記オーバーホール後のレシピ値は、前記レシピ値の履歴から該オーバーホールの直近の所定の数のオーバーホール後のレシピ値を移動平均して算出されることを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造プロセス制御方法。

（付記８） 前記レシピ値を算出するステップの後、
前記半導体製造装置から取得したオーバーホールイベント、オーバーホール時に処置した部品、及びオーバーホール時のステータスを前記装置状態テーブルの所定の箇所に格納するステップを有することを特徴とする付記６に記載の半導体装置の製造プロセス制御方法。

（付記９） データベースに格納されている半導体製造装置の状態を示す装置状態テーブルから該半導体製造装置のオーバーホールが必要かどうかを制御部が判定するステップ
を有することを特徴とする半導体装置の製造プロセス制御方法。

（付記１０） 前記オーバーホールが必要かどうかを前記制御部が判定するステップの後、前記判定結果を前記制御部が表示部の表示画面に出力させるステップと
を有することを特徴とする付記９に記載の半導体装置の製造プロセス制御方法。

（付記１１） 前記オーバーホールが必要かどうかは、前記半導体製造装置に付着する膜の厚さが予め規定したメンテナンスが必要となる膜厚に達しているか否かによって判定することを特徴とする付記９に記載の半導体装置の製造プロセス制御方法。

図１は、ＡＰＣシステムを適用した半導体装置製造システムの一例を示す構成図である。 図２は、半導体装置製造システムにおける処理を説明する図である。 図３は、ＡＰＣシステムと製造装置との関係を示す説明図である。 図４は、エッチング工程におけるＡＰＣシステムの適用例を説明する図（その１）である。 図５は、エッチング工程におけるＡＰＣシステムの適用例を説明する図（その２）である。 図６は、装置状態テーブルの一例である。 図７は、ＣＶＤ処理装置において、処理回数と累積付着膜厚との関係の一例を示す図である。 図８は、オーバーホールが必要か否かを判定する処理のフローチャートである。 図９は、装置のレシピ値の履歴を示す図である。 図１０は、オーバーホール後のレシピ値を算出する処理のフローチャートである。

符号の説明

１００…半導体装置製造システム、１０…外部ＣＩＭシステム、２０…製造装置、３１…前測定装置、３３…後測定装置、４０…ＡＰＣシステム（製造プロセス制御システム）、４１…アプリケーションサーバ、４２…ＣＯＲＢＡネームサーバ、４３…演算サーバ、４４…データベースサーバ、４５…ＣＯＲＢＡ、５０…ＣＣシステム（製造管理システム）、６０…データベース、６１…各種実行ログ管理データベース、７１…他システムデータ連携機能実行プロセス、７１ａ…収集データ一時退避領域、７２…ＡＰＣＤＢ連携機能実行プロセス、７３…ＡＰＣシステム実行ログ管理実行プロセス、７４…ＡＰＣフィルター管理実行プロセス、７５…ＡＰＣ演算処理機能実行プロセス、７６…アルゴリズムシミュレーション機能実行プロセス、７７…ＷＷＷ実行プロセス、７８…外部要因収集機能、８０ａ、８０ｂ…ＬＡＮ、８０ｃ…ＷＡＮ、８１ａ…ＡＰＣ操作端末。

Claims (5)

1. 半導体製造装置の状態を示す装置状態テーブルを格納するデータベースと、
   前記装置状態テーブルを基に該半導体製造装置のオーバーホールが必要かどうかを判定する制御部と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造プロセス制御システム。
2. 前記制御部は、前記データベースに格納された前記装置状態テーブルから抽出された前記半導体製造装置のレシピ値の履歴を基に、前記半導体製造装置のオーバーホール後のレシピ値を算出することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造プロセス制御システム。
3. 前記オーバーホール後のレシピ値は、前記レシピ値の履歴から該オーバーホールの直近の所定の数のオーバーホール後のレシピ値を移動平均して算出されることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造プロセス制御システム。
4. 半導体製造装置がオーバーホールした旨の情報を入出力部を介して制御部が取得するステップと、
   前記情報を取得したときに、データベースに格納されている前記半導体製造装置の状態を示す装置状態テーブルから該半導体製造装置のレシピ値の履歴を前記制御部が抽出するステップと、
   前記抽出したレシピ値の履歴を基に、該半導体製造装置に対するレシピ値を前記制御部が算出するステップと
   を有することを特徴とする半導体装置の製造プロセス制御方法。
5. 前記レシピ値を算出するステップの後、
   前記半導体製造装置から取得したオーバーホールイベント、オーバーホール時に処置した部品、及びオーバーホール時のステータスを前記装置状態テーブルの所定の箇所に格納するステップを有することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造プロセス制御方法。
   

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