JP2007305655A - Method of controlling manufacturing process of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of controlling the manufacturing process of a semiconductor device for reducing wafer in-plane variations in the element characteristics of the semiconductor device by a simple method. <P>SOLUTION: The in-plane distribution of the element characteristics of the semiconductor device is predicted from the in-plane distribution of a processing result obtained by a first process (steps S2, S3). Optimum processing conditions having the in-plane distribution, where the predicted in-plane distribution of the element characteristics is canceled, are obtained as the processing conditions of a second process as the next process (steps S4, S5). The second process is processed based on the processing conditions. As a result, variations in the in-plane distribution of the element characteristics is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体基板を複数の工程で順次処理して半導体装置を製造する製造工程において、半導体装置の素子特性のバラツキが最小になるように製造工程を制御する方法に関する。   The present invention relates to a method of controlling a manufacturing process so that variation in element characteristics of the semiconductor device is minimized in a manufacturing process of manufacturing a semiconductor device by sequentially processing a semiconductor substrate through a plurality of processes.

半導体装置の製造において、素子特性のバラツキをどの程度許容するかは品質とコストの観点から非常に重要な問題である。素子特性のバラツキを大きく許容した場合、その素子で構成される半導体回路は大きな動作マージンを確保せざるを得なくなり、その結果、消費電力・信頼性等の面で品質が低下する。一方、素子特性のバラツキを小さく許容した場合、素子製造工程の変動を抑えるために多大な管理が必要であり、その結果、素子の製造コストが高くなる。   In manufacturing a semiconductor device, how much variation in element characteristics is allowed is a very important problem from the viewpoint of quality and cost. When variation in element characteristics is largely allowed, a semiconductor circuit composed of the elements has to secure a large operation margin, and as a result, quality is reduced in terms of power consumption and reliability. On the other hand, when the variation in element characteristics is allowed to be small, a great deal of management is required to suppress fluctuations in the element manufacturing process, and as a result, the manufacturing cost of the element increases.

一般的な半導体装置の製造工程では、複数のトランジスタ・抵抗・容量等の電子素子とそれらを電気的に接続する配線から構成される半導体装置(チップ)を一枚の半導体基板(ウェハ)上に複数個配置し、その半導体基板を複数枚まとめて一括(ロット)処理する方法が取られる。このような半導体装置の製造方法においては、半導体装置の素子特性、たとえばMOS型トランジスタのしきい値電圧等のバラツキは、チップ内でばらつく成分、チップ間でばらつく成分、ロット内でばらつく成分、またはロット間でばらつく成分等に分類される。   In a general semiconductor device manufacturing process, a semiconductor device (chip) composed of a plurality of electronic elements such as transistors, resistors, and capacitors and wirings that electrically connect them is formed on a single semiconductor substrate (wafer). A method is adopted in which a plurality of semiconductor substrates are arranged and a plurality of semiconductor substrates are collectively processed (lot). In such a method of manufacturing a semiconductor device, the element characteristics of the semiconductor device, for example, variations in the threshold voltage of the MOS transistor, etc., are components that vary within a chip, components that vary between chips, components that vary within a lot, or It is classified as a component that varies between lots.

高品質で低コストな半導体装置を製造するためには、上記各成分の半導体素子の特性バラツキを抑制するように、半導体装置の製造装置を相互に高精度に制御することが近年の半導体装置の製造では非常に重要である。   In order to manufacture a high-quality and low-cost semiconductor device, it is necessary to control the semiconductor device manufacturing apparatus with high precision mutually so as to suppress the characteristic variation of the semiconductor elements of the respective components. It is very important in manufacturing.

この課題を解決するために、例えば露光現像工程において、あるロットの露光工程の仕上がり結果を測定し、その測定結果と設計値からのズレを算出し、そのズレを補正するような露光条件を次のロット処理に反映することで、ロット間での素子特性バラツキを低減させるフィードバック方式の制御方法が採用されている。   In order to solve this problem, for example, in the exposure and development process, the finish result of the exposure process of a lot is measured, the deviation from the measurement result and the design value is calculated, and the exposure conditions for correcting the deviation are as follows: This is reflected in the lot processing, and a feedback type control method is adopted that reduces variations in device characteristics between lots.

さらに、例えば特許文献1では、半導体基板を処理する工程(例えば、基板表面を平坦化する化学的機械研磨の工程)において、基板に施した第1の処理工程の処理結果(例えば、第1の研磨条件による研磨速度)、及び第2の処理工程の処理結果(例えば、第2の研磨条件における研磨速度)のそれぞれの基板の面内分布データから、各面内位置に対する両処理工程の差異のデータとして各面内位置に対する相関関数を求め、この相関関数から所望の処理条件(例えば、研磨条件)における基板の面内分布を算出し、この面内分布特性に基づいて基板を処理するフィードフォワード方式の制御を行うことでウェハ間の処理結果のバラツキを抑制する方法が示されている。
特開2002−0184733号公報
Further, for example, in Patent Document 1, in a process of processing a semiconductor substrate (for example, a chemical mechanical polishing process for flattening the substrate surface), a processing result (for example, a first process process) applied to the substrate is performed. From the in-plane distribution data of the respective substrates of the polishing speed according to the polishing conditions) and the processing result of the second processing step (for example, the polishing speed under the second polishing condition), the difference between the two processing steps for each in-plane position A correlation function for each in-plane position is obtained as data, a substrate in-plane distribution under a desired processing condition (for example, polishing condition) is calculated from the correlation function, and the substrate is processed based on this in-plane distribution characteristic. A method of suppressing variation in processing results between wafers by controlling the system is shown.
JP 2002-0184733 A

上記のフィードフォワード方式の制御方法では、処理結果のウェハ面内均一性を高めることはできる。しかし、上記面内分布の差異を表す相関関数が複雑な関数形となった場合には、所望の処理条件を算出するための工数が増大するため、あまり複雑な関数形を採用するのは適切ではなく、処理コストの観点から近似的な関数形を用いざるを得ない。そのため、均一性の確保には限界があり、均一性を高める処理を行うほど、その処理にかかるコストは増大するため、ある程度の処理結果のウェハ面内バラツキは許容する必要がある。   With the above feedforward control method, it is possible to improve the in-wafer uniformity of the processing result. However, when the correlation function representing the difference in the in-plane distribution has a complicated function form, the man-hour for calculating the desired processing condition increases, so it is appropriate to use a too complex function form. Instead, an approximate function form must be used from the viewpoint of processing cost. For this reason, there is a limit to ensuring uniformity, and the cost for the processing increases as the processing for increasing the uniformity is performed. Therefore, it is necessary to allow some variation in the wafer surface as a result of processing.

さらに、半導体装置の製造では、ある工程の処理結果の設計値からのズレの方向と、別の工程の処理結果の設計値からのズレの方向は、半導体素子の特性の設計値からのズレを大きくする場合もあれば、逆に半導体素子の特性の設計値からのズレを小さくする場合もある。上記の処理結果のウェハ面内分布の均一性を高めるようなフィードフォワード方式による半導体装置製造装置の制御方法では、半導体素子の素子特性と処理結果の相関関係は考慮されていないため、半導体素子の特性バラツキを小さくするには限界がある。   Furthermore, in the manufacture of semiconductor devices, the direction of deviation from the design value of the processing result of one process and the direction of deviation from the design value of the processing result of another process are different from the design value of the characteristics of the semiconductor element. In some cases, it may be increased, and conversely, the deviation from the design value of the characteristics of the semiconductor element may be reduced. In the control method of the semiconductor device manufacturing apparatus by the feed-forward method that enhances the uniformity of the in-plane distribution of the processing results described above, the correlation between the element characteristics of the semiconductor elements and the processing results is not taken into consideration. There is a limit to reducing the characteristic variation.

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その主な目的は、簡単な方法で半導体装置の素子特性のウェハ面内バラツキを小さくすることができる半導体装置の製造工程の制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and a main object of the present invention is to provide a method of controlling a manufacturing process of a semiconductor device that can reduce in-wafer variation in element characteristics of the semiconductor device by a simple method. There is.

本発明に係わる半導体装置の製造工程の制御方法は、半導体基板を複数の工程で順次処理して半導体装置を製造する製造工程において、第1の工程の処理結果に基づいて、次工程である第2の工程の処理条件を決定する制御方法であって、第1の工程で半導体基板を処理して第1の処理結果を取得する第1のステップと、第1の処理結果の基板内における面内分布を測定する第2のステップと、第1の処理結果の面内分布から予測される半導体装置の素子特性の面内分布を算出する第3のステップと、予測される素子特性の面内分布に対して、反対の面内分布を有する素子特性が得られることが予測される第2の工程における第2の処理結果の面内分布を算出する第4のステップと、第2の処理結果の面内分布が得られることが予測される第2の工程の処理条件を決定する第5のステップと、第2の工程の処理条件により半導体基板を処理する第6のステップとを有することを特徴とする。   The method for controlling a manufacturing process of a semiconductor device according to the present invention is the next process based on the processing result of the first process in the manufacturing process of manufacturing a semiconductor device by sequentially processing a semiconductor substrate in a plurality of processes. 2 is a control method for determining the processing conditions of the second process, the first step of processing the semiconductor substrate in the first process to obtain the first processing result, and the surface in the substrate of the first processing result A second step of measuring an in-plane distribution; a third step of calculating an in-plane distribution of element characteristics of the semiconductor device predicted from the in-plane distribution of the first processing result; and an in-plane of predicted element characteristics. A fourth step of calculating an in-plane distribution of the second processing result in the second step in which it is predicted that an element characteristic having an in-plane distribution opposite to the distribution is obtained; and a second processing result The in-plane distribution is expected to be obtained. A fifth step of determining the processing conditions of the process, and having a sixth step of processing a semiconductor substrate by the process conditions of the second step.

このような方法によれば、第1の工程により得られた処理結果の面内分布から素子特性の面内分布を予測し、次工程である第2の工程の処理条件として、この予測された素子特性の面内分布を相殺するような面内分布を有する最適な処理条件を求め、この処理条件に基づいて第2の工程の処理を行うことによって、素子特性の面内分布のバラツキを小さく制御でき、簡単な方法により均一な素子特性を有する半導体装置を得ることができる。   According to such a method, the in-plane distribution of the element characteristics is predicted from the in-plane distribution of the processing result obtained in the first step, and the predicted processing condition of the second step, which is the next step, is predicted. By obtaining an optimal processing condition having an in-plane distribution that cancels out the in-plane distribution of element characteristics, and performing the second process based on this processing condition, variation in the in-plane distribution of element characteristics is reduced. A semiconductor device having uniform element characteristics can be obtained by a simple method that can be controlled.

ある好適な実施形態において、上記第3のステップにおいて、予測される素子特性の面内分布は、第1の工程における第1の処理結果と半導体素子の素子特性との相関関係を予め記録したデータベースから算出される。   In a preferred embodiment, in the third step, the predicted in-plane distribution of the element characteristics is a database in which a correlation between the first processing result in the first process and the element characteristics of the semiconductor element is recorded in advance. Is calculated from

また、上記第4のステップにおいて、予測される第2の処置結果の面内分布は、第2の工程における第2の処理結果と半導体素子の素子特性との相関関係を予め記録したデータベースから算出される。   In the fourth step, the predicted in-plane distribution of the second treatment result is calculated from a database in which the correlation between the second processing result in the second step and the element characteristics of the semiconductor element is recorded in advance. Is done.

また、上記第5のステップにおいて、予測される第2の工程の処理条件は、第2の工程の処理条件と該処理条件から得られた第2の処理結果との相関関係を予め記録したデータベースから決定される。   Further, in the fifth step, the predicted process condition of the second process is a database in which the correlation between the process condition of the second process and the second process result obtained from the process condition is recorded in advance. Determined from.

ある好適な実施形態において、上記第2の工程は、第2の処理結果が、所定の面内分布をもつように制御されて実行されることが好ましい。   In a preferred embodiment, the second step is preferably executed while the second processing result is controlled so as to have a predetermined in-plane distribution.

ある好適な実施形態において、上記第3のステップ及び第4のステップの少なくとも一方のステップにおいて、素子特性の面内分布または第2の処理結果の面内分布は、測定された第1の処理結果の面内分布に基づいてシミュレーションにより算出される。   In a preferred embodiment, in at least one of the third step and the fourth step, the in-plane distribution of the element characteristics or the in-plane distribution of the second processing result is the measured first processing result. Is calculated by simulation based on the in-plane distribution.

ある好適な実施形態において、上記複数の工程において、各工程で処理して取得した処理結果と、複数の工程で順次処理して製造した半導体装置の素子特性との関係を、データベースに追加するステップをさらに有する。   In a preferred embodiment, in the plurality of steps, a step of adding a relationship between a processing result obtained by processing in each step and element characteristics of a semiconductor device manufactured by sequentially processing in the plurality of steps to a database. It has further.

ある好適な実施形態において、上記第1の工程はゲート絶縁膜形成工程であって、第1の処理結果はゲート絶縁膜の膜厚であり、第2の工程はゲート電極形成工程であって、第2の処理結果はゲート長寸法である。   In a preferred embodiment, the first step is a gate insulating film forming step, the first processing result is a film thickness of the gate insulating film, and the second step is a gate electrode forming step. The second processing result is the gate length dimension.

このとき、第2の工程の処理条件は、ゲート電極のパターン形成を行う露光条件であることが好ましい。   At this time, the processing condition of the second step is preferably an exposure condition for forming a pattern of the gate electrode.

ある好適な実施形態において、上記第1の工程はゲート電極形成工程であって、第1の処理結果はゲート長寸法であり、第2の工程はソース・ドレイン形成工程であって、第2の処理結果はソース・ドレイン注入不純物の活性化熱処理温度である。   In a preferred embodiment, the first step is a gate electrode formation step, the first processing result is a gate length dimension, the second step is a source / drain formation step, and the second step The processing result is the activation heat treatment temperature of the source / drain implanted impurities.

このとき、第2の工程の処理条件は、ソース・ドレイン注入不純物の活性化熱処理を行うランプ加熱条件であることが好ましい。   At this time, the processing conditions of the second step are preferably lamp heating conditions for performing an activation heat treatment of the source / drain implanted impurities.

本発明に係わる他の半導体装置の製造工程の制御方法は、半導体基板を複数の工程で順次処理して半導体装置を製造する製造工程において、第1の工程の第1の処理結果、及び第1の工程に続く第2の工程の第2の処理結果に基づいて、第2の工程の次工程である第3の工程の処理条件を決定する制御方法であって、第1の工程で半導体基板を処理して、第1の処理結果の基板内における面内分布を取得するステップと、第2の工程で、第1の工程で処理した半導体基板を処理して、第2の処理結果の基板内における面内分布を取得するステップと、第1の処理結果、第2の処理結果、及び第3の工程の処理条件を変数とする応答関数を用いて、第1の処理結果の面内分布、第2の処理結果の面内分布、及び第3の工程の複数の処理条件の仮想的な面内分布から、半導体装置の素子特性の複数の面内分布を算出するステップと、素子特性の複数の面内分布から、該面内分布のバラツキが最小になる第3の工程の一の処理条件の仮想的な面内分布を決定するステップと、第3の工程の一の処理条件により、第3の工程で前記半導体基板を処理するステップとを有することを特徴とする。   Another method for controlling a manufacturing process of a semiconductor device according to the present invention includes a first processing result of a first process and a first process in a manufacturing process of manufacturing a semiconductor device by sequentially processing a semiconductor substrate in a plurality of processes. A control method for determining processing conditions for a third step, which is the next step of the second step, based on a second processing result of the second step following the step, wherein the semiconductor substrate is formed in the first step. And obtaining the in-plane distribution of the first processing result in the substrate, and processing the semiconductor substrate processed in the first step in the second step to obtain a second processing result substrate. An in-plane distribution of the first processing result using a step of obtaining an in-plane distribution in the plane, and a response function having the first processing result, the second processing result, and the processing conditions of the third step as variables. , An in-plane distribution of the second processing result, and a plurality of processing conditions in the third step Calculating a plurality of in-plane distributions of element characteristics of the semiconductor device from a typical in-plane distribution, and a third process for minimizing variations in the in-plane distribution from the plurality of in-plane distributions of element characteristics. And a step of determining a virtual in-plane distribution of the processing conditions, and a step of processing the semiconductor substrate in a third process according to one processing condition of the third process.

本発明に係わる半導体装置の製造工程の制御方法によれば、第1の工程により得られた処理結果の面内分布から素子特性の面内分布を予測し、次工程である第2の工程の処理条件として、この予測された素子特性の面内分布を相殺するような面内分布を有する最適な処理条件を求め、この処理条件に基づいて第2の工程の処理をすることによって、素子特性の面内分布のバラツキを小さく制御することができる。   According to the method for controlling a manufacturing process of a semiconductor device according to the present invention, the in-plane distribution of element characteristics is predicted from the in-plane distribution of the processing result obtained in the first process, and the second process, which is the next process, is predicted. By obtaining an optimal processing condition having an in-plane distribution that cancels out the predicted in-plane distribution of the element characteristic as a processing condition, and performing the second process based on the processing condition, the element characteristic is obtained. The variation in the in-plane distribution can be controlled to be small.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals for the sake of simplicity. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態における半導体装置の製造工程の制御方法を示したフローチャートである。なお、半導体装置は、半導体基板を多数の工程で順次処理することによって製造されるが、ここでは、その中の任意の工程を、第1の工程及びその次工程である第2の工程として説明する。なお、第1の工程と第2の工程とは、必ずしも連続する工程でなくてもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 is a flowchart showing a method for controlling a manufacturing process of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor device is manufactured by sequentially processing a semiconductor substrate in a number of processes. Here, an arbitrary process is described as a first process and a second process that is the next process. To do. Note that the first step and the second step are not necessarily continuous steps.

図1のフローチャートに示すように、まず、第1の工程で半導体基板を処理して、第1の処理結果を取得した後(第1のステップS1)、第1の処理結果の基板内における面内分布を測定する(第2のステップS2)。   As shown in the flowchart of FIG. 1, first, a semiconductor substrate is processed in the first step to obtain a first processing result (first step S <b> 1), and then a surface in the substrate of the first processing result is obtained. The internal distribution is measured (second step S2).

次に、第1の処理結果の面内分布から、予測される半導体装置の素子特性の面内分布を算出する(第3のステップS3)。これは、第1の工程における第1の処理結果と、半導体素子の素子特性との相関関係を予め記録したデータベースD1から算出される。   Next, the predicted in-plane distribution of element characteristics of the semiconductor device is calculated from the in-plane distribution of the first processing result (third step S3). This is calculated from the database D1 in which the correlation between the first processing result in the first step and the element characteristics of the semiconductor element is recorded in advance.

次に、第3のステップS3で算出した「予測される素子特性の面内分布」に対して、「反対の面内分布を有する素子特性」が得られることが予測される第2の工程における第2の処理結果の面内分布を算出する(第4のステップS4)。これは、第2の工程における第2の処理結果と、半導体素子の素子特性との相関関係を予め記録したデータベースD2から算出される。ここで、「反対の面内分布を有する素子特性」とは、予測される素子特性の平均値に対して、大小関係が反対の素子特性を有するような面内分布をもった素子特性をいう。   Next, in the second step in which it is predicted that an “element characteristic having the opposite in-plane distribution” is obtained with respect to the “in-plane distribution of the predicted element characteristic” calculated in the third step S3. The in-plane distribution of the second processing result is calculated (fourth step S4). This is calculated from the database D2 in which the correlation between the second processing result in the second step and the element characteristics of the semiconductor element is recorded in advance. Here, the “element characteristic having an opposite in-plane distribution” means an element characteristic having an in-plane distribution in which the magnitude relationship is opposite to the predicted average value of the element characteristic. .

次に、第4のステップS4で算出した「第2の処理結果の面内分布」が得られることが予測される第2の工程の処理条件を決定する(第5のステップS5)。これは、第2の工程の処理条件と、該処理条件から得られた第2の処理結果との相関関係を予め記録したデータベースS3から決定される。   Next, the processing condition of the second step that is predicted to obtain the “in-plane distribution of the second processing result” calculated in the fourth step S4 is determined (fifth step S5). This is determined from the database S3 in which the correlation between the processing condition of the second step and the second processing result obtained from the processing condition is recorded in advance.

最後に、第5のステップS5で決定した第2の工程の処理条件により、半導体基板を処理する(第6のステップS6)。なお、第2の工程は、第2の工程によって得られる第2の処理結果が、所定の面内分布をもつように制御されて実行される。   Finally, the semiconductor substrate is processed according to the processing conditions of the second process determined in the fifth step S5 (sixth step S6). Note that the second step is executed under control so that the second processing result obtained by the second step has a predetermined in-plane distribution.

本発明の制御方法によれば、第1の工程により得られた処理結果の面内分布から素子特性の面内分布を予測し、次工程である第2の工程の処理条件として、この予測された素子特性の面内分布を相殺するような面内分布を有する最適な処理条件を求め、この処理条件に基づいて第2の工程の処理をすることによって、素子特性の面内分布のバラツキを小さくすることができる。   According to the control method of the present invention, the in-plane distribution of the element characteristics is predicted from the in-plane distribution of the processing result obtained in the first step, and this prediction is made as the processing condition of the second step which is the next step. By obtaining an optimum processing condition having an in-plane distribution that cancels out the in-plane distribution of element characteristics, and performing the second process based on this processing condition, variation in the in-plane distribution of element characteristics is reduced. Can be small.

また、第3〜第5の各ステップにおいて算出する「素子特性の面内分布」、「第2の処理結果の面内分布」、及び「第2の工程の処理条件」は、それらの算出に必要なデータを予めデータベースに記憶しておき、このデータベースに記憶されたデータに基づいて算出することができるので、簡単なデータ処理によって求めることができる。さらに、これらのデータベースに記憶されたデータは、半導体装置の製造工程が終了する毎に、各工程の処理結果をデータベースに蓄積していくことによって、精度の高いフィードバックができるので、素子特性のバラツキ低減に有効である。また、第3のステップ及び第4のステップの少なくとも一方のステップにおいて、素子特性の面内分布、または第2の処理結果の面内分布は、測定された第1の処理結果の面内分布に基づいて、シミュレーションにより算出されるよいうにしてもよい。   In addition, the “in-plane distribution of element characteristics”, “in-plane distribution of the second processing result”, and “processing conditions of the second step” calculated in the third to fifth steps are used for the calculation. Necessary data can be stored in advance in a database and can be calculated based on the data stored in the database, so that it can be obtained by simple data processing. Furthermore, the data stored in these databases can be fed back with high accuracy by accumulating the processing results of each process in the database every time a semiconductor device manufacturing process is completed. Effective for reduction. Further, in at least one of the third step and the fourth step, the in-plane distribution of the element characteristics or the in-plane distribution of the second processing result becomes the measured in-plane distribution of the first processing result. Based on this, it may be calculated by simulation.

次に、本発明の制御方法を実施するための制御システムの構成を、図2に示したブロック図を参照しながら説明する。なお、ここで示した各ブロックは、システムの機能を説明するために便宜的に設けたものであって、例えば、これらの機能が一つの装置内で実現されるものであってもよい。   Next, the configuration of a control system for carrying out the control method of the present invention will be described with reference to the block diagram shown in FIG. Each block shown here is provided for the sake of convenience in order to explain the functions of the system. For example, these functions may be realized in one apparatus.

本制御システムは、測定手段11、演算手段12、データベース13、及び第2の工程を処理する装置の制御手段14とで構成されている。   This control system includes a measurement unit 11, a calculation unit 12, a database 13, and a control unit 14 for a device that processes the second step.

測定手段11では、半導体基板を第1の工程で処理した第1の処理結果を測定し、第1の処理結果の面内分布のデータを出力する。演算手段12は、第3〜第5の各ステップにおける「素子特性の面内分布」、「第2の処理結果の面内分布」、及び「第2の工程の処理条件」を順次算出する。   The measuring means 11 measures the first processing result obtained by processing the semiconductor substrate in the first step, and outputs in-plane distribution data of the first processing result. The calculation means 12 sequentially calculates “in-plane distribution of element characteristics”, “in-plane distribution of second processing result”, and “processing conditions of the second step” in the third to fifth steps.

データベース13には、「第1の処理結果と半導体素子の素子特性との相関関係」、「第2の処理結果と半導体素子の素子特性との相関関係」、及び「第2の工程の処理条件と、該処理条件から得られた第2の処理結果との相関関係」が記録されている。そして、演算手段12では、データベース13に記録されたこれらのデータを用いて、第3〜第5の各ステップにおける所要の演算が実行される。   The database 13 includes “correlation between the first processing result and the element characteristic of the semiconductor element”, “correlation between the second processing result and the element characteristic of the semiconductor element”, and “processing conditions of the second step”. And the correlation between the second processing result obtained from the processing conditions ”. And in the calculating means 12, the required calculation in each of the third to fifth steps is executed using these data recorded in the database 13.

第2の工程を処理する装置の制御手段14は、演算手段で最終的に求めた「第2の工程の処理条件」に従って、第2の工程の処理を実行する。なお、第2の工程を処理する装置は、第2の工程によって得られる第2の処理結果が、所定の面内分布をもつように制御する機能を有している。   The control means 14 of the apparatus for processing the second process executes the process of the second process according to the “processing condition of the second process” finally obtained by the calculation means. Note that the apparatus for processing the second step has a function of controlling the second processing result obtained by the second step so as to have a predetermined in-plane distribution.

(第1の実施形態の実施例1)
半導体装置の製造工程において、MOSトランジスタの形成工程に、本発明の制御方法を適用した例を、図3〜図12を参照しながら説明する。
(Example 1 of the first embodiment)
An example in which the control method of the present invention is applied to a MOS transistor forming process in a semiconductor device manufacturing process will be described with reference to FIGS.

図3は、第1の工程がゲート絶縁膜の形成工程で、第2の工程がゲート電極の形成工程における、本発明の制御方法を示したフローチャートである。なお、データベース13には、図4に示すような「ゲート絶縁膜の膜厚変化と、MOSトランジスタの駆動力変化との相関関係」、図5に示すような「ゲート長寸法の変化と、MOSトランジスタの駆動力変化との相関関係」、及び図6に示すような「ゲートパターン露光量の設計値からの変化量と、現像後のゲート長の設計値からの変化量との相関関係」が予め格納されている。   FIG. 3 is a flowchart showing the control method of the present invention in which the first step is a gate insulating film forming step and the second step is a gate electrode forming step. The database 13 includes “a correlation between the change in the thickness of the gate insulating film and the change in the driving force of the MOS transistor” as shown in FIG. 4 and the “change in the gate length dimension and the MOS as shown in FIG. "Correlation with change in driving force of transistor" and "Correlation between change from design value of gate pattern exposure amount and design value of gate length after development" as shown in FIG. Stored in advance.

図3に示すように、まず、半導体基板(ウェハ)にゲート絶縁膜を形成した後(第1のステップS11)、膜厚測定手段11を用いて、図7(a)に示すようなウェハ内の各ショットにつき、ゲート絶縁膜の膜厚を測定し、ゲート絶縁膜の設計値からのシフト量の面内分布を求める(第2のステップS12)。図7(b)は、その結果を示した表で、図7(c)、(d)は、ウェハ内のX軸、Y軸に沿ったゲート絶縁膜の膜厚の設計値からのシフト量の面内分布を示す。図7(c)、(d)に示すように、ゲート絶縁膜はウェハ中心部では設計値よりも膜厚が5%厚く、ウェハ周辺部では設計値よりも膜厚が5%薄い同心円状の分布となっている。なお、測定したデータは、一旦データベース13に格納してもよい。   As shown in FIG. 3, first, after forming a gate insulating film on a semiconductor substrate (wafer) (first step S11), the film thickness measuring means 11 is used to form the inside of the wafer as shown in FIG. For each shot, the thickness of the gate insulating film is measured, and the in-plane distribution of the shift amount from the design value of the gate insulating film is determined (second step S12). FIG. 7B is a table showing the results. FIGS. 7C and 7D show the shift amount from the design value of the gate insulating film thickness along the X-axis and Y-axis in the wafer. The in-plane distribution of is shown. As shown in FIGS. 7C and 7D, the gate insulating film is 5% thicker than the design value at the wafer center and 5% thinner than the design value at the wafer periphery. Distribution. The measured data may be temporarily stored in the database 13.

次に、ゲート絶縁膜の膜厚の面内分布から、予測されるMOSトランジスタの素子特性、例えばトランジスタ駆動力の面内分布を算出する(第3のステップS13)。これは、データベースD11に格納された「ゲート絶縁膜の膜厚変化と、MOSトランジスタの駆動力変化との相関関係」(図4参照)を用いて、容易に算出することができる。   Next, the predicted element characteristics of the MOS transistor, for example, the in-plane distribution of the transistor driving force, are calculated from the in-plane distribution of the film thickness of the gate insulating film (third step S13). This can be easily calculated using the “correlation between the change in film thickness of the gate insulating film and the change in driving force of the MOS transistor” (see FIG. 4) stored in the database D11.

図8は、図7(c)に示したゲート絶縁膜の膜厚の面内分布から算出したトランジスタ駆動力の面内分布(X軸方向のみ)を示す。先の工程で特別な制御をしない限り、図8に示すように、ウェハ中心部ではトランジスタ駆動力が設計値から10%減少し、ウェハ周辺部では10%増加することが予測される。   FIG. 8 shows the in-plane distribution (only in the X-axis direction) of the transistor driving force calculated from the in-plane distribution of the film thickness of the gate insulating film shown in FIG. Unless special control is performed in the previous process, as shown in FIG. 8, it is predicted that the transistor driving force is reduced by 10% from the design value at the wafer central portion and increased by 10% at the wafer peripheral portion.

次に、第3のステップS13で算出した「予測されるトランジスタ駆動力の面内分布」に対して、「反対の面内分布を有するトランジスタ駆動力」が得られることが予測される「ゲート長寸法」の面内分布を算出する(第4のステップS14)。これは、データベースD12に格納された「ゲート長寸法の変化と、MOSトランジスタの駆動力変化との相関関係」(図5参照)を用いて、容易に算出することができる。   Next, it is predicted that a “transistor driving force having an opposite in-plane distribution” is obtained with respect to the “predicted in-plane distribution of transistor driving force” calculated in the third step S13. The in-plane distribution of “dimension” is calculated (fourth step S14). This can be easily calculated using the “correlation between the change in the gate length dimension and the change in the driving force of the MOS transistor” (see FIG. 5) stored in the database D12.

図9は、図8に示したトランジスタ駆動力の面内分布から算出したゲート長寸法の面内分布(X軸方向のみ)を示す。トランジスタ駆動力の設計値からの変化量を打ち消すようなゲート長の設計値からの変化量を、ウェハ面内各ショットについて算出したものである。図9に示すように、ウェハ中心部ではゲート長を設計値より8%減少させ、ウェハ周辺部ではゲート長を設計値より12%増加させればよい。   FIG. 9 shows an in-plane distribution (only in the X-axis direction) of the gate length dimension calculated from the in-plane distribution of the transistor driving force shown in FIG. The amount of change from the design value of the gate length that cancels the amount of change from the design value of the transistor driving force is calculated for each shot in the wafer surface. As shown in FIG. 9, the gate length may be reduced by 8% from the design value at the wafer central portion, and the gate length may be increased by 12% from the design value at the wafer peripheral portion.

次に、第4のステップS14で算出した「ゲート長寸法の面内分布」が得られることが予測されるゲート電極パターンの露光条件を決定する(第5のステップS15)。これは、データベースD13に格納された「ゲートパターン露光量の設計値からの変化量と、現像後のゲート長の設計値からの変化量との相関関係」(図6参照)を用いて、容易に算出することができる。   Next, the exposure condition of the gate electrode pattern that is predicted to obtain the “in-plane distribution of the gate length dimension” calculated in the fourth step S14 is determined (fifth step S15). This can be easily done using the “correlation between the change amount from the design value of the gate pattern exposure amount and the change amount from the design value of the developed gate length” stored in the database D13 (see FIG. 6). Can be calculated.

図10は、図9に示したゲート長寸法の面内分布から算出したゲート電極パターンの露光条件の面内分布(X軸方向のみ)を示す。図10に示すように、ウェハ中心部では露光機の露光量を設計値から10%増加させ、ウェハ周辺部では露光量を設計値から15%減少させる。   FIG. 10 shows the in-plane distribution (only in the X-axis direction) of the exposure condition of the gate electrode pattern calculated from the in-plane distribution of the gate length dimension shown in FIG. As shown in FIG. 10, the exposure amount of the exposure apparatus is increased by 10% from the design value at the wafer central portion, and the exposure amount is decreased by 15% from the design value at the wafer peripheral portion.

最後に、第5のステップS15で決定したゲート電極パターンの露光条件でゲート電極パターンの露光を行い、ゲート電極の形成工程を実行する(第6のステップS16)。   Finally, the gate electrode pattern is exposed under the gate electrode pattern exposure conditions determined in the fifth step S15, and the gate electrode formation process is executed (sixth step S16).

図11に、本発明による制御方法を用いない場合、図12に、本発明による制御方法を用いた場合のMOSトランジスタ駆動力のウェハ面内の分布を示す。トランジスタ駆動力のバラツキは、第1の工程(ゲート絶縁膜の形成工程)と第2の工程(ゲート電極の形成工程)以外の工程のバラツキによっても生じるため、本発明による制御方法を用いても完全にはゼロにはならないが、本発明による制御方法を用いると、トランジスタ駆動力のバラツキを±30%から±25%に減少させることができる。   FIG. 11 shows the distribution in the wafer surface of the MOS transistor driving force when the control method according to the present invention is not used and FIG. 12 shows the case where the control method according to the present invention is used. The variation in transistor driving force is also caused by variations in steps other than the first step (the step of forming the gate insulating film) and the second step (the step of forming the gate electrode). Therefore, even if the control method according to the present invention is used. Although not completely zero, by using the control method according to the present invention, the variation in transistor driving force can be reduced from ± 30% to ± 25%.

(第1の実施形態の実施例2)
MOSトランジスタの形成工程に、本発明の制御方法を適用した他の例を、図13〜図19を参照しながら説明する。
(Example 2 of the first embodiment)
Another example in which the control method of the present invention is applied to the MOS transistor forming process will be described with reference to FIGS.

図13は、第1の工程がゲート電極の形成工程で、第2の工程がソース・ドレイン形成工程における、本発明の制御方法を示したフローチャートである。実施例1におけるゲート電極の形成工程(第2の工程)に引き続き、その次工程であるソース・ドレインの形成工程に本発明の制御方法を適用することによって、MOSトランジスタの素子特性(トランジスタ駆動力)の面内バラツキをさらに減少させることができる期待できる。   FIG. 13 is a flowchart showing the control method of the present invention in which the first step is a gate electrode formation step and the second step is a source / drain formation step. Subsequent to the gate electrode formation step (second step) in the first embodiment, by applying the control method of the present invention to the subsequent source / drain formation step, the device characteristics of the MOS transistor (transistor driving capability) ) In-plane variation can be expected to be further reduced.

なお、本実施例を実行するに当たって、データベース13には、図5に示すような「ゲート長寸法の変化と、MOSトランジスタの駆動力変化との相関関係」、図14に示すような「ソース・ドレインの注入不純物の活性化熱処理温度の変化と、MOSトランジスタの駆動力変化との相関関係」、及び図15に示すような「ランプ加熱装置の加熱ランプ入力パワーの変化量と、ランプ加熱されたときのウエハの表面温度の変化量との相関関係」が予め格納されている。   In executing the present embodiment, the database 13 includes “correlation between the change in the gate length dimension and the change in the driving force of the MOS transistor” as shown in FIG. "Correlation between change in activation heat treatment temperature of implanted impurity of drain and change in driving power of MOS transistor" and "change amount of heating lamp input power of lamp heating device as shown in FIG. The correlation with the amount of change in the surface temperature of the wafer ”is stored in advance.

図13に示すように、まず、ゲート絶縁膜が形成された半導体基板(ウェハ)上にゲート電極を形成した後(第1のステップS21)、寸法測定定手段11を用いて、図16(a)に示すようなウェハ内の各ショットにつき、ゲート長寸法を測定し、ゲート長の設計値からの変化量の面内分布を求める(第2のステップS22)。図16(b)は、その結果を示した表で、図16(c)、(d)は、ウェハ内のX軸、Y軸に沿ったゲート長の設計値からの変化量の面内分布を示す。図16(c)、(d)に示すように、ゲート長はウェハ中心部では設計値よりも10%短く、ウェハ周辺部では設計値よりも10%長い同心円状の分布となっている。なお、測定したデータは、一旦データベース13に格納してもよい。   As shown in FIG. 13, first, after forming a gate electrode on a semiconductor substrate (wafer) on which a gate insulating film is formed (first step S21), using the dimension measuring and fixing means 11, FIG. ), The gate length dimension is measured for each shot in the wafer, and the in-plane distribution of the amount of change from the design value of the gate length is obtained (second step S22). FIG. 16B is a table showing the results. FIGS. 16C and 16D are in-plane distributions of changes from the design values of the gate length along the X and Y axes in the wafer. Indicates. As shown in FIGS. 16C and 16D, the gate length has a concentric distribution that is 10% shorter than the design value at the wafer center and 10% longer than the design value at the wafer periphery. The measured data may be temporarily stored in the database 13.

次に、ゲート長寸法の面内分布から、予測されるMOSトランジスタの素子特性、例えばトランジスタ駆動力の面内分布を算出する(第3のステップS23)。これは、データベースD21に格納された「ゲート長の寸法変化と、MOSトランジスタの駆動力変化との相関関係」(図5参照)を用いて、容易に算出することができる。   Next, the predicted element characteristics of the MOS transistor, for example, the in-plane distribution of the transistor driving force, are calculated from the in-plane distribution of the gate length dimension (third step S23). This can be easily calculated using “correlation between dimensional change of gate length and change in driving force of MOS transistor” (see FIG. 5) stored in database D21.

図17は、図16(c)に示したゲート長寸法の面内分布から算出したトランジスタ駆動力の面内分布(X軸方向のみ)を示す。先の工程で特別な制御をしない限り、図17に示すように、ウェハ中心部ではトランジスタ駆動力が設計値から15%増加し、ウェハ周辺部では8%増加することが予測される。   FIG. 17 shows the in-plane distribution (only in the X-axis direction) of the transistor driving force calculated from the in-plane distribution of the gate length shown in FIG. Unless special control is performed in the previous step, as shown in FIG. 17, it is predicted that the transistor driving force will increase by 15% from the design value at the wafer central portion and increase by 8% at the wafer peripheral portion.

次に、第3のステップS23で算出した「予測されるトランジスタ駆動力の面内分布」に対して、「反対の面内分布を有するトランジスタ駆動力」が得られることが予測される「ソース・ドレイン注入不純物の活性化熱処理温度」の面内分布を算出する(第4のステップS24)。これは、データベースD22に格納された「ソース・ドレインの注入不純物の活性化熱処理温度の変化と、MOSトランジスタの駆動力変化との相関関係」(図14参照)を用いて、容易に算出することができる。   Next, it is predicted that “transistor driving force having opposite in-plane distribution” is obtained with respect to “predicted in-plane distribution of transistor driving force” calculated in the third step S23. The in-plane distribution of “the activation heat treatment temperature of the drain implantation impurity” is calculated (fourth step S24). This can be easily calculated using “correlation between change in activation heat treatment temperature of source / drain implanted impurities and change in driving power of MOS transistor” (see FIG. 14) stored in database D22. Can do.

図18は、図17に示したトランジスタ駆動力の面内分布から算出した活性化熱処理温度の面内分布(X軸方向のみ)を示す。トランジスタ駆動力の設計値からの変化量を打ち消すような熱処理温度の変化量を、ウェハ面内各ショットについて算出したものである。図18に示すように、ウェハ中心部では熱処理温度を設計値より15%下降させ、ウェハ周辺部では熱処理温度を設計値より5%上昇させればよい。   FIG. 18 shows the in-plane distribution (only in the X-axis direction) of the activation heat treatment temperature calculated from the in-plane distribution of the transistor driving force shown in FIG. The amount of change in the heat treatment temperature that cancels the amount of change from the design value of the transistor driving force is calculated for each shot in the wafer surface. As shown in FIG. 18, the heat treatment temperature may be lowered by 15% from the design value at the wafer central portion, and the heat treatment temperature may be raised by 5% from the design value at the wafer peripheral portion.

次に、第4のステップS24で算出した「熱処理温度の面内分布」が得られることが予測されるランプ加熱装置の加熱条件を決定する(第5のステップS25)。これは、データベースD23に格納された「ランプ加熱装置の加熱ランプ入力パワーの変化量と、ランプ加熱されたときのウエハの表面温度の変化量との相関関係」(図15参照)を用いて、容易に算出することができる。   Next, the heating condition of the lamp heating apparatus that is predicted to obtain the “in-plane distribution of heat treatment temperature” calculated in the fourth step S24 is determined (fifth step S25). This is based on "correlation between the amount of change in the heating lamp input power of the lamp heating device and the amount of change in the surface temperature of the wafer when the lamp is heated" stored in the database D23 (see FIG. 15). It can be easily calculated.

図19は、図18に示した熱処理温度の面内分布から算出したランプ加熱の加熱条件(入力パワー)の面内分布(X軸方向のみ)を示す。図19に示すように、ウェハ中心部では入力パワーを設計値から10%減少させ、ウェハ周辺部では露光量を設計値から5%増加させる。   FIG. 19 shows the in-plane distribution (only in the X-axis direction) of the heating condition (input power) of the lamp heating calculated from the in-plane distribution of the heat treatment temperature shown in FIG. As shown in FIG. 19, the input power is reduced by 10% from the design value at the wafer central portion, and the exposure amount is increased by 5% from the design value at the wafer peripheral portion.

最後に、第5のステップS25で決定したランプ加熱装置の加熱条件でソース・ドレインの注入不純物の活性化熱処理を行い、ソース・ドレインの形成工程を実行する(第6のステップS26)。   Finally, activation heat treatment is performed on the source / drain implanted impurities under the heating conditions of the lamp heating apparatus determined in the fifth step S25, and the source / drain formation process is executed (sixth step S26).

本実施例における素子特性(トランジスタ駆動力)のバラツキの低減は、現象的には、以下のように説明できる。すなわち、MOSトランジスタの素子特性は、実効ゲート長(ソース、ドレイン間のチャネルの距離)に律束されるが、この実効ゲート長は、一義的にはゲート電極の仕上がり寸法できまるので、ゲート電極の仕上がり寸法(ゲート長)にバラツキが生じると、実効ゲート長もバラツキが起きる。しかしながら、ソース、ドレインは、ゲート電極をマスクに不純物をイオン注入した後、注入不純物を活性化熱処理することによって形成されるので、実効ゲート長は、この熱処理条件によっても変動する。そこで、熱処理条件をウエハ面内において局所的に制御できれば、ゲート電極の仕上り寸法の面内分布と反対の面内分布をもつ熱処理温度で注入不純物を熱処理することによって、ゲート電極の仕上がり寸法のバラツキを相殺することができることになる。   The reduction in variation in device characteristics (transistor driving force) in this embodiment can be explained in terms of phenomena as follows. That is, the element characteristics of the MOS transistor are bounded by the effective gate length (channel distance between the source and drain), but this effective gate length can be uniquely determined by the finished dimensions of the gate electrode. If the finished dimensions (gate length) vary, the effective gate length also varies. However, since the source and drain are formed by ion-implanting impurities using the gate electrode as a mask and then heat-treating the implanted impurities, the effective gate length varies depending on the heat treatment conditions. Therefore, if the heat treatment conditions can be controlled locally within the wafer surface, the variation in the gate electrode finish size can be achieved by heat-treating the implanted impurities at a heat treatment temperature having an in-plane distribution opposite to the in-plane distribution of the gate electrode finish size. Can be offset.

(実施例2における熱処理装置の例)
実施例2におけるソース・ドレイン注入不純物の活性化熱処理を実行する熱処理装置の代表的な構成を説明する。
(Example of heat treatment apparatus in Example 2)
A typical configuration of a heat treatment apparatus for performing activation heat treatment of source / drain implanted impurities in the second embodiment will be described.

図20は、ランプ加熱装置の断面図で、ウェハ103を保持するステージ100と、ウェハ103を加熱するランプ101と、ランプ101への入力パワーを制御する制御装置102で構成されている。ウエハ103はステージ100に乗せられ、ランプ101でウェハ103表面を加熱することでソース・ドレイン不純物の活性化の熱処理が行われる。ウェハ面内で熱処理の温度分布を均一にするために、ステージ100を回転しながらランプ101で加熱が行われる。ここで、ランプ101はウェハ全面を覆うように複数個配置されており、ランプへの入力パワーは制御装置102によって個別に制御できる。従って、加熱ランプの入力パワーを変えることによって、所望の面内分布をもった熱処理温度により、ソース・ドレイン注入不純物の活性化熱処理を実行することができる。   FIG. 20 is a cross-sectional view of the lamp heating device, which includes a stage 100 that holds the wafer 103, a lamp 101 that heats the wafer 103, and a control device 102 that controls input power to the lamp 101. The wafer 103 is placed on the stage 100, and the surface of the wafer 103 is heated by the lamp 101 to perform heat treatment for activating the source / drain impurities. In order to make the temperature distribution of the heat treatment uniform within the wafer surface, heating is performed by the lamp 101 while the stage 100 is rotated. Here, a plurality of lamps 101 are arranged so as to cover the entire wafer surface, and the input power to the lamps can be individually controlled by the control device 102. Accordingly, by changing the input power of the heating lamp, the activation heat treatment of the source / drain implanted impurities can be performed at the heat treatment temperature having a desired in-plane distribution.

図21は、他の熱処理装置の例を示した図で、ウェハの一部の温度を下げる機能を付与することによって、所望の熱処理温度の面内分布を得るようにしたものである。   FIG. 21 is a diagram showing an example of another heat treatment apparatus, in which a function for lowering the temperature of a part of the wafer is added to obtain an in-plane distribution of a desired heat treatment temperature.

図21に示すように、ウェハ203の裏面側に、不活性ガス、例えばN2を噴出するノズル204を配置する。ノズル204の噴出口から出た不活性ガスをウェハの裏面に吐出することで、不活性ガスがあたった部分のウェハ表面温度を低下させることができる。ここで、ノズル204はウェハ203の半径方向に移動することによって、ウェハ203の任意の部分に不活性ガスを吐出させることができる。また、不活性ガスの吐出量も変化させることによって、ウェハ面内に任意の温度変化を生じさせることもできる。 As shown in FIG. 21, a nozzle 204 that ejects an inert gas, for example, N 2 is disposed on the back side of the wafer 203. By discharging the inert gas emitted from the nozzle 204 to the back surface of the wafer, the surface temperature of the wafer hit by the inert gas can be lowered. Here, by moving the nozzle 204 in the radial direction of the wafer 203, an inert gas can be discharged to any part of the wafer 203. Further, by changing the discharge amount of the inert gas, it is possible to cause an arbitrary temperature change in the wafer surface.

図22(a)は、不活性ガスの吐出量Pを一定にした場合のウエハ面内の温度分布を、図22(b)は、ノズル204の位置r及び不活性ガスの吐出量Pを変化させた場合のウェハ面内の温度分布を示す。   22A shows the temperature distribution in the wafer surface when the discharge amount P of the inert gas is constant, and FIG. 22B shows the position r of the nozzle 204 and the discharge amount P of the inert gas. The temperature distribution in the wafer surface in the case of being made is shown.

(第2の実施形態)
図23は、本発明の第2の実施形態における半導体装置の製造工程の制御方法を示したフローチャートである。本実施形態における制御方法は、第1の工程と第2の工程との処理結果に基づき、第3の工程の処理条件を求めるものである。なお、本実施形態において、第1の工程、第2の工程、及び第3の工程は、必ずしも連続する工程でなくてもよい。
(Second Embodiment)
FIG. 23 is a flowchart showing a method for controlling the manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The control method in the present embodiment obtains the processing conditions of the third step based on the processing results of the first step and the second step. In the present embodiment, the first step, the second step, and the third step are not necessarily continuous steps.

図23に示すように、まず、第1の工程で半導体基板を処理して、第1の処理結果の基板内における面内分布を取得する(ステップS31)。次に、第2の工程で、第1の工程で処理した半導体基板を処理して、第2の処理結果の基板内における面内分布を取得する(ステップS32)。   As shown in FIG. 23, first, the semiconductor substrate is processed in the first step, and the in-plane distribution in the substrate of the first processing result is acquired (step S31). Next, in the second step, the semiconductor substrate processed in the first step is processed to obtain an in-plane distribution in the substrate of the second processing result (step S32).

次に、第1の処理結果、第2の処理結果、及び第3の工程の処理条件と半導体装置の素子特性との相関関係F31を用いて、ステップS31及びステップS32で取得した第1の処理結果の面内分布及び第2の処理結果の面内分布、並びに第3の工程の複数の処理条件の仮想的な面内分布から、半導体装置の素子特性の複数の面内分布を算出する(ステップS33)。   Next, using the first processing result, the second processing result, and the correlation F31 between the processing conditions of the third step and the element characteristics of the semiconductor device, the first processing acquired in step S31 and step S32. A plurality of in-plane distributions of element characteristics of the semiconductor device are calculated from the in-plane distribution of the result, the in-plane distribution of the second processing result, and the virtual in-plane distribution of the plurality of processing conditions in the third step ( Step S33).

次に、ステップS33で算出した素子特性の複数の面内分布から、該面内分布のバラツキが最小になる第3の工程の一の処理条件の仮想的な面内分布を決定する(S34)。そして、ステップS34で決定した第3の工程の一の処理条件により、第3の工程で、半導体基板を処理する(ステップS35)。   Next, from the plurality of in-plane distributions of the element characteristics calculated in step S33, a virtual in-plane distribution of the processing condition of the third step that minimizes the variation in the in-plane distribution is determined (S34). . Then, the semiconductor substrate is processed in the third step according to one processing condition of the third step determined in step S34 (step S35).

本実施形態の制御方法によれば、第1の工程及び第2の工程により得られた処理結果の面内分布、及び第3の工程の複数の処理条件の仮想的な面内分布から素子特性の面内分布を予測し、その中から面内分布のバラツキが最小となる第3の工程の処理条件を求め、この処理条件に基づいて第3の工程の処理をすることによって、素子特性の面内分布のバラツキを小さくすることができる。   According to the control method of the present embodiment, element characteristics are obtained from the in-plane distribution of the processing results obtained in the first step and the second step, and the virtual in-plane distribution of a plurality of processing conditions in the third step. The in-plane distribution is predicted, the processing condition of the third step that minimizes the variation in the in-plane distribution is obtained, and the processing of the third step is performed based on this processing condition, thereby obtaining the element characteristics. Variation in in-plane distribution can be reduced.

なお、第3の工程の複数の処理条件の仮想的な面内分布は、予めデータベースD31に格納されている。また、ステップS31、S32で取得した第1及び第2の処理結果の面内分布も、一時的にデータベースD31に格納しておいてもよい。   The virtual in-plane distribution of the plurality of processing conditions in the third step is stored in advance in the database D31. Further, the in-plane distributions of the first and second processing results acquired in steps S31 and S32 may be temporarily stored in the database D31.

(第2の実施形態の実施例)
半導体装置の製造工程において、MOSトランジスタの形成工程に、第2の実施形態の制御方法を適用した例を、図24を参照しながら説明する。
(Example of the second embodiment)
An example in which the control method of the second embodiment is applied to a MOS transistor forming process in a semiconductor device manufacturing process will be described with reference to FIG.

ここでは、第1の工程がゲート絶縁膜形成工程であり、第2の工程がゲート電極形成工程であり、第3の工程がソース・ドレイン注入の不純物活性化の熱処理工程である場合について説明する。   Here, a case where the first step is a gate insulating film formation step, the second step is a gate electrode formation step, and the third step is a heat treatment step for impurity activation of source / drain implantation will be described. .

本実施形態の制御方法において、第1〜3の工程の処理結果と、最終的な半導体素子特性の関係を表す関係式を導入する。すなわち、第1の工程の処理結果であるゲート絶縁膜の膜厚Gox、第2の工程の処理結果であるゲート電極寸法Lg、及び第3の工程の処理結果である不純物活性化の熱処理温度RTAtempを変数として、半導体素子特性、例えばMOSトランジスタの駆動力Idsを求める関係式(応答関数)
Ids=Function(Gox,Lg,RTAtemp) (式1)
を導入する。ここで、上記応答関数Functionは任意の関数形を表す。通常、駆動力Idsは、Gox、Lg、RTAtempに対して線形に変化しない場合が多いので、上記応答関数Functionは、例えば以下の二次式
Ids=aGox2+bGox+cLg2+dLg+eRTAtemp2+fRTAtemp+Const. (式2)
で表すことできる。ここで、Const.は定数項であり、各係数a〜fは、試作実験を行い決定してもよいし、またはシミュレーションにより決定してもよい。
In the control method of this embodiment, a relational expression representing the relationship between the processing results of the first to third steps and the final semiconductor element characteristics is introduced. That is, the gate insulating film thickness Gox as the processing result of the first step, the gate electrode dimension Lg as the processing result of the second step, and the heat treatment temperature RTAtemp for impurity activation as the processing result of the third step As a variable, a relational expression (response function) for obtaining semiconductor element characteristics, for example, the driving power Ids of a MOS transistor
Ids = Function (Gox, Lg, RTAtemp) (Formula 1)
Is introduced. Here, the response function Function represents an arbitrary function form. Usually, since the driving force Ids often does not change linearly with respect to Gox, Lg, and RTAtemp, the response function Function is, for example, the following quadratic expression Ids = aGox 2 + bGox + cLg 2 + dLg + eRTTAtemp 2 + fRTAtemp + Const.
Can be expressed as Here, Const. Is a constant term, and the coefficients a to f may be determined by performing a prototype experiment or may be determined by simulation.

図24に示すように、まず、ゲート絶縁膜の形成工程による処理結果として、ゲート絶縁膜の膜厚の面内分布を取得する(ステップS41)。この処理結果は、データはデータベースD1に格納される。次に、ゲート酸化膜形成後のゲート電極形成工程による処理結果として、ゲート長寸法の面内分布を取得する(ステップS42)。この処理結果は、データはデータベースD2に格納される。   As shown in FIG. 24, first, an in-plane distribution of the film thickness of the gate insulating film is acquired as a processing result of the formation process of the gate insulating film (step S41). This processing result is stored in the database D1. Next, an in-plane distribution of the gate length dimension is acquired as a processing result of the gate electrode formation step after the gate oxide film is formed (step S42). This processing result is stored in the database D2.

次に、素子特性と各工程の処理結果との相関関数F41として、上記(式1)または(式2)を用いて、ステップS41、S42で取得したゲート絶縁膜の膜厚の面内分布、ゲート長寸法の面内分布、及び仮想的な活性化熱処理温度の面内分布から、トランジスタの駆動力の面内分布を算出する(ステップS43)。ここで、仮想的な活性化熱処理温度の面内分布は、データベースD43に複数格納されており、仮想的な活性化熱処理温度の数だけ、トランジスタの駆動力の面内分布を算出することができる。   Next, the in-plane distribution of the film thickness of the gate insulating film obtained in Steps S41 and S42 using the above (Formula 1) or (Formula 2) as the correlation function F41 between the element characteristics and the processing results of each step, The in-plane distribution of the driving force of the transistor is calculated from the in-plane distribution of the gate length dimension and the in-plane distribution of the virtual activation heat treatment temperature (step S43). Here, a plurality of virtual activation heat treatment temperature in-plane distributions are stored in the database D43, and the in-plane distribution of the driving force of the transistor can be calculated by the number of virtual activation heat treatment temperatures. .

次に、ステップS43で算出したトランジスタ駆動力の複数の面内分布から、該面内分布のバラツキが最小になる処理条件の面内分布を決定する(S44)。そして、ステップS44で決定した熱処理条件により、不純物活性化熱処理工程を実行する。   Next, from the plurality of in-plane distributions of the transistor driving force calculated in step S43, the in-plane distribution of the processing conditions that minimizes the variation in the in-plane distribution is determined (S44). Then, the impurity activation heat treatment step is executed according to the heat treatment conditions determined in step S44.

図25(a)〜(c)は、3つの仮想的な熱処理温度分布を用いた場合の、トランジスタ駆動力のバラツキを比較したもので、熱処理温度分布2が最も小さいバラツキを示している。これにより、活性化熱処理工程の条件として、熱処理温度分布2をもった加熱条件を用いて、第3の工程の熱処理工程を実行することで、特性バラツキの小さな半導体装置を製造することができる。   FIGS. 25A to 25C compare variations in transistor driving force when three virtual heat treatment temperature distributions are used, and show the smallest heat treatment temperature distribution 2. As a result, a semiconductor device with small variation in characteristics can be manufactured by executing the heat treatment step of the third step using the heating condition having the heat treatment temperature distribution 2 as the condition of the activation heat treatment step.

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態においては、半導体装置の素子特性として、MOSトランジスタの駆動力を例に説明したが、他の素子特性に対しても同様の効果を得ることができる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated by suitable embodiment, such description is not a limitation matter and of course, various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the driving capability of the MOS transistor is described as an example of the element characteristics of the semiconductor device, but the same effect can be obtained for other element characteristics.

本発明によれば、簡単な方法で半導体装置の素子特性のウェハ面内バラツキを小さくすることができる半導体装置の製造工程の制御方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control method of the manufacturing process of the semiconductor device which can reduce the wafer in-plane variation of the element characteristic of a semiconductor device with a simple method can be provided.

本発明の第1の実施形態における半導体装置の製造工程の制御方法を示したフローチャートである。3 is a flowchart showing a method for controlling the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態における制御方法を実施するためのシステムの構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of the system for enforcing the control method in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の実施例1における半導体装置の製造工程の制御方法を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the control method of the manufacturing process of the semiconductor device in Example 1 of the 1st Embodiment of this invention. 本発明におけるゲート絶縁膜厚の設計値からの変化率と、MOSトランジスタ駆動力の設計値からの変化率の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the change rate from the design value of the gate insulating film thickness in this invention, and the change rate from the design value of MOS transistor driving force. 本発明におけるゲート長寸法の設計値からの変化率と、MOSトランジスタ駆動力の設計値からの変化率の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the change rate from the design value of the gate length dimension in this invention, and the change rate from the design value of MOS transistor driving force. 本発明におけるゲートパターン露光量の設計値からの変化量と、現像後のゲートパターン寸法の設計値からの変化率の関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the variation | change_quantity from the design value of the gate pattern exposure amount in this invention, and the change rate from the design value of the gate pattern dimension after image development. 本発明におけるゲート絶縁膜の膜厚の面内分布を示した図で、(a)はウェハ内の各ショットを示した図、(b)はゲート絶縁膜の膜厚の測定結果を示した図、(c)はウェハ内のX軸に沿ったゲート絶縁膜の膜厚の面内分布を示した図、(d)はウェハ内のY軸に沿ったゲート絶縁膜の膜厚の面内分布を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an in-plane distribution of the thickness of the gate insulating film in the present invention, where (a) shows each shot in the wafer, and (b) shows a measurement result of the thickness of the gate insulating film. (C) is the figure which showed the in-plane distribution of the film thickness of the gate insulating film along the X axis in a wafer, (d) is the in-plane distribution of the film thickness of the gate insulating film in the Y axis in a wafer. FIG. 本発明におけるゲート絶縁膜の膜厚の面内分布から算出したトランジスタ駆動力の面内分布を示した図である。It is the figure which showed the in-plane distribution of the transistor driving force computed from the in-plane distribution of the film thickness of the gate insulating film in this invention. 本発明におけるトランジスタ駆動力の面内分布から算出したゲート長の面内分布を示した図である。It is the figure which showed the in-plane distribution of the gate length computed from the in-plane distribution of the transistor driving force in this invention. 本発明におけるゲート長の面内分布から算出したゲート電極パターンの露光条件の面内分布を示した図である。It is the figure which showed the in-plane distribution of the exposure conditions of the gate electrode pattern computed from the in-plane distribution of the gate length in this invention. 本発明による制御方法を用いない場合、MOSトランジスタ駆動力の面内分布を示した図である。When the control method according to the present invention is not used, it is a diagram showing in-plane distribution of MOS transistor driving force. 本発明による制御方法を用いた場合、MOSトランジスタ駆動力の面内分布を示した図である。When the control method by this invention is used, it is the figure which showed in-plane distribution of MOS transistor drive force. 本発明の第1の実施形態の実施例2における半導体装置の製造工程の制御方法を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the control method of the manufacturing process of the semiconductor device in Example 2 of the 1st Embodiment of this invention. 本発明におけるソース・ドレインの注入不純物の活性化熱処理温度の変化と、MOSトランジスタの駆動力変化との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the change of the activation heat processing temperature of the implantation impurity of the source / drain in this invention, and the driving force change of a MOS transistor. 本発明における加熱ランプ入力パワーの変化量と、ウエハの表面温度の変化量との相関を示した図である。It is the figure which showed the correlation with the variation | change_quantity of the heating lamp input power in this invention, and the variation | change_quantity of the surface temperature of a wafer. 本発明におけるゲート長寸法の面内分布を示した図で、(a)はウェハ内の各ショットを示した図、(b)はゲート長寸法の測定結果を示した図、(c)はウェハ内のX軸に沿ったゲート長寸法の面内分布を示した図、(d)はウェハ内のY軸に沿ったゲート長寸法の面内分布を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an in-plane distribution of gate length dimensions in the present invention, (a) is a diagram showing each shot in the wafer, (b) is a diagram showing measurement results of the gate length dimension, and (c) is a wafer. The figure which showed the in-plane distribution of the gate length dimension along the X-axis in the inside, (d) is the figure which showed the in-plane distribution of the gate length dimension along the Y-axis in the wafer. 本発明におけるゲート長寸法の膜厚の面内分布から算出したトランジスタ駆動力の面内分布を示した図である。It is the figure which showed the in-plane distribution of the transistor driving force computed from the in-plane distribution of the film thickness of the gate length dimension in this invention. 本発明におけるトランジスタ駆動力の面内分布から算出した活性化熱処理温度の面内分布を示した図である。It is the figure which showed the in-plane distribution of the activation heat processing temperature computed from the in-plane distribution of the transistor drive force in this invention. 本発明における活性化熱処理温度の面内分布から算出したランプ加熱の加熱条件の面内分布を示した図である。It is the figure which showed the in-plane distribution of the heating conditions of the lamp heating computed from the in-plane distribution of the activation heat processing temperature in this invention. 本発明におけるソース・ドレイン注入不純物の活性化熱処理を実行する熱処理装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the heat processing apparatus which performs the activation heat processing of the source / drain implantation impurity in this invention. 本発明におけるソース・ドレイン注入不純物の活性化熱処理を実行する他の熱処理装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the other heat processing apparatus which performs the activation heat processing of the source / drain implantation impurity in this invention. 本発明における熱処理装置のウエハ面内の温度分布を示した図で、(a)は不活性ガスの吐出量を一定にした場合のウエハ面内の温度分布、(b)は、ノズルの位置及び不活性ガスの吐出量を変化させた場合のウェハ面内の温度分布を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing the temperature distribution in the wafer surface of the heat treatment apparatus according to the present invention, where (a) shows the temperature distribution in the wafer surface when the discharge amount of the inert gas is constant, and (b) shows the position of the nozzle and It is the figure which showed the temperature distribution in the wafer surface at the time of changing the discharge amount of an inert gas. 本発明の第2の実施形態における半導体装置の製造工程の制御方法を示したフローチャートである。7 is a flowchart illustrating a method for controlling a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態の実施例における半導体装置の製造工程の制御方法を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the control method of the manufacturing process of the semiconductor device in the Example of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態におけるトランジスタ駆動力の分布を示した図である。It is the figure which showed distribution of the transistor driving force in the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 測定手段
12 演算手段
13 データベース
14 制御手段
100、200 ステージ
101、210 ランプ
102、202 制御装置
103、203 ウェハ
204 ノズル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Measuring means 12 Calculation means 13 Database 14 Control means 100, 200 Stage 101, 210 Lamp 102, 202 Control apparatus 103, 203 Wafer 204 Nozzle

Claims (12)

半導体基板を複数の工程で順次処理して半導体装置を製造する製造工程において、第1の工程の処理結果に基づいて、次工程である第2の工程の処理条件を決定する制御方法であって、
前記第1の工程で前記半導体基板を処理して、第1の処理結果を取得する第1のステップと、
前記第1の処理結果の前記基板内における面内分布を測定する第2のステップと、
前記第1の処理結果の面内分布から予測される前記半導体装置の素子特性の面内分布を算出する第3のステップと、
前記予測される素子特性の面内分布に対して、反対の面内分布を有する素子特性が得られることが予測される前記第2の工程における第2の処理結果の面内分布を算出する第4のステップと、
前記第2の処理結果の面内分布が得られることが予測される前記第2の工程の処理条件を決定する第5のステップと、
前記第2の工程の処理条件により、前記半導体基板を処理する第6のステップと
を有することを特徴とする、半導体装置の製造工程の制御方法。
In a manufacturing process for manufacturing a semiconductor device by sequentially processing a semiconductor substrate in a plurality of processes, a control method for determining processing conditions of a second process, which is a next process, based on a processing result of the first process. ,
A first step of processing the semiconductor substrate in the first step to obtain a first processing result;
A second step of measuring an in-plane distribution of the first processing result in the substrate;
A third step of calculating an in-plane distribution of element characteristics of the semiconductor device predicted from an in-plane distribution of the first processing result;
A first in-plane distribution of a second processing result in the second step in which it is predicted that an element characteristic having an in-plane distribution opposite to the predicted in-plane distribution of the element characteristic is obtained. 4 steps,
A fifth step of determining a processing condition of the second step in which an in-plane distribution of the second processing result is predicted to be obtained;
A method for controlling a manufacturing process of a semiconductor device, comprising: a sixth step of processing the semiconductor substrate according to processing conditions of the second process.
前記第3のステップにおいて、前記予測される素子特性の面内分布は、前記第1の工程における第1の処理結果と、前記半導体素子の素子特性との相関関係を予め記録したデータベースから算出され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工程の制御方法。   In the third step, the in-plane distribution of the predicted element characteristics is calculated from a database in which a correlation between the first processing result in the first process and the element characteristics of the semiconductor element is recorded in advance. The method for controlling a manufacturing process of a semiconductor device according to claim 1, wherein: 前記第4のステップにおいて、前記予測される第2の処置結果の面内分布は、前記第2の工程における第2の処理結果と、前記半導体素子の素子特性との相関関係を予め記録したデータベースから算出され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工程の制御方法。   In the fourth step, the predicted in-plane distribution of the second treatment result is a database in which a correlation between the second processing result in the second step and the element characteristics of the semiconductor element is recorded in advance. The method of controlling a manufacturing process of a semiconductor device according to claim 1, wherein the control method is calculated from: 前記第5のステップにおいて、前記予測される第2の工程の処理条件は、前記第2の工程の処理条件と、該処理条件から得られた第2の処理結果との相関関係を予め記録したデータベースから決定され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工程の制御方法。   In the fifth step, the predicted processing condition of the second process is recorded in advance as a correlation between the processing condition of the second process and the second processing result obtained from the processing condition. The method for controlling a manufacturing process of a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is determined from a database. 前記第2の工程は、前記第2の処理結果が、所定の面内分布をもつように制御されて実行され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工程の制御方法。   2. The method of controlling a semiconductor device manufacturing process according to claim 1, wherein the second step is executed while the second processing result is controlled so as to have a predetermined in-plane distribution. 3. . 前記第3のステップ及び前記第4のステップの少なくとも一方のステップにおいて、前記素子特性の面内分布、または前記第2の処理結果の面内分布は、前記測定された第1の処理結果の面内分布に基づいて、シミュレーションにより算出され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工程の制御方法。   In at least one of the third step and the fourth step, the in-plane distribution of the element characteristics or the in-plane distribution of the second processing result is the surface of the measured first processing result. 2. The method for controlling a manufacturing process of a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is calculated by simulation based on the internal distribution. 前記複数の工程において、各工程で処理して取得した処理結果と、前記複数の工程で順次処理して製造した半導体装置の素子特性との関係を、前記データベースに追加するステップをさらに有することを特徴とする、請求項2または3に記載の半導体装置の製造工程の制御方法。   In the plurality of processes, the method further includes a step of adding a relationship between a processing result obtained by processing in each process and an element characteristic of a semiconductor device manufactured by sequentially processing in the plurality of processes to the database. The method for controlling a manufacturing process of a semiconductor device according to claim 2, wherein the method is a manufacturing method of the semiconductor device. 前記第1の工程は、ゲート絶縁膜形成工程であって、前記第1の処理結果は、前記ゲート絶縁膜の膜厚であり、
前記第2の工程は、ゲート電極形成工程であって、前記第2の処理結果は、前記ゲート長寸法である
ことを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置の製造工程の制御方法。
The first step is a gate insulating film forming step, and the first processing result is a film thickness of the gate insulating film,
2. The method of controlling a semiconductor device manufacturing process according to claim 1, wherein the second step is a gate electrode forming step, and the second processing result is the gate length dimension. 3.
前記第2の工程の処理条件は、前記ゲート電極のパターン形成を行う露光条件であることを特徴とする、請求項8に記載の半導体装置の製造工程の制御方法。   9. The method of controlling a semiconductor device manufacturing process according to claim 8, wherein the processing condition of the second process is an exposure condition for forming a pattern of the gate electrode. 前記第1の工程は、ゲート電極形成工程であって、前記第1の処理結果は、前記ゲート長寸法であり、
前記第2の工程は、ソース・ドレイン形成工程であって、前記第2の処理結果は、ソース・ドレイン注入不純物の活性化熱処理温度である
ことを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置の製造工程の制御方法。
The first step is a gate electrode forming step, and the first processing result is the gate length dimension,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second process is a source / drain formation process, and the second process result is an activation heat treatment temperature of a source / drain implantation impurity. 3. Method of controlling the manufacturing process.
前記第2の工程の処理条件は、前記ソース・ドレイン注入不純物の活性化熱処理を行うランプ加熱条件であることを特徴とする、請求項10に記載の半導体装置の製造工程の制御方法。   11. The method of controlling a semiconductor device manufacturing process according to claim 10, wherein the processing condition of the second step is a lamp heating condition for performing an activation heat treatment of the source / drain implanted impurities. 半導体基板を複数の工程で順次処理して半導体装置を製造する製造工程において、第1の工程の第1の処理結果、及び前記第1の工程に続く第2の工程の第2の処理結果に基づいて、前記第2の工程の次工程である第3の工程の処理条件を決定する制御方法であって、
前記第1の工程で前記半導体基板を処理して、前記第1の処理結果の前記基板内における面内分布を取得するステップと、
前記第2の工程で、前記第1の工程で処理した前記半導体基板を処理して、前記第2の処理結果の前記基板内における面内分布を取得するステップと、
前記第1の処理結果、前記第2の処理結果、及び前記第3の工程の処理条件を変数とする応答関数を用いて、前記第1の処理結果の面内分布、前記第2の処理結果の面内分布、及び前記第3の工程の複数の処理条件の仮想的な面内分布から、前記半導体装置の素子特性の複数の面内分布を算出するステップと、
前記素子特性の複数の面内分布から、該面内分布のバラツキが最小になる前記第3の工程の一の処理条件の仮想的な面内分布を決定するステップと、
前記第3の工程の一の処理条件により、前記第3の工程で前記半導体基板を処理するステップと
を有することを特徴とする、半導体装置の製造工程の制御方法。
In a manufacturing process of manufacturing a semiconductor device by sequentially processing a semiconductor substrate in a plurality of processes, the first processing result of the first process and the second processing result of the second process following the first process On the basis of the control method for determining the processing conditions of the third step, which is the next step of the second step,
Processing the semiconductor substrate in the first step to obtain an in-plane distribution of the first processing result in the substrate;
Processing the semiconductor substrate processed in the first step in the second step to obtain an in-plane distribution in the substrate of the second processing result;
The in-plane distribution of the first processing result and the second processing result using a response function having the first processing result, the second processing result, and the processing condition of the third step as variables. Calculating a plurality of in-plane distributions of element characteristics of the semiconductor device from an in-plane distribution and a virtual in-plane distribution of a plurality of processing conditions in the third step;
Determining, from a plurality of in-plane distributions of the element characteristics, a virtual in-plane distribution of one processing condition of the third step that minimizes variation in the in-plane distribution;
And a step of processing the semiconductor substrate in the third step according to one processing condition of the third step.
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