JP2008053601A - 半導体製造管理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体製造装置の管理項目が常に所定値に向かうように補正を行なうことが可能な半導体製造管理装置を提供すること。
【解決手段】関係データ管理用データベース1bは、露光装置3によって加工した管理ロットを検査して得られた測定値を複数回分取得して記憶する。最適補正値計算部1aは、関係データ管理用データベース1bから取得した最新の管理ロット測定値がA規格内にある場合、複数回の管理ロット測定値を用いて露光装置3に設定する補正値を計算する。したがって、露光装置3を常に最適な状態で動作させることが可能となる。
【選択図】図1
【解決手段】関係データ管理用データベース1bは、露光装置3によって加工した管理ロットを検査して得られた測定値を複数回分取得して記憶する。最適補正値計算部1aは、関係データ管理用データベース1bから取得した最新の管理ロット測定値がA規格内にある場合、複数回の管理ロット測定値を用いて露光装置3に設定する補正値を計算する。したがって、露光装置3を常に最適な状態で動作させることが可能となる。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体製造装置を管理する技術に関し、特に、半導体製造装置の管理項目の値が常に所定値に向かうように補正を行なう半導体製造管理装置に関する。
従来の半導体製造装置を管理する手法においては、管理項目の値が目標範囲内(規格内)であれば、半導体製造装置の状態をそのまま維持し、特別な調整を行なわない。管理項目の値が目標範囲外(規格外)になったときにだけ、管理項目が目標範囲内となるように半導体製造装置に対して特別な調整を行なっていた。これに関連する技術として、下記の特許文献1に開示された発明がある。
特許文献1に開示された位置合わせ方法は、露光処理する露光処理過程と、重ね合わせ測定値を測定する測定過程と、指定された所望の合わせ補正値と測定された重ね合わせ測定値とを対応させて蓄積して露光履歴データベースを作成する過程と、この過程で作成された露光履歴データベースにおける所定の期間に亘っての変化の状態を示す評価値を基に、露光装置における先行露光による合わせ補正値調整の要否を判定する先行露光要否判定過程とを含む。
特開2001−257159号公報
近年、半導体製造における微細化が進むのに伴って、管理項目の目標範囲がより小さくなってきている。このような状況において、従来の半導体製造装置の管理手法を用いたのでは規格外の管理項目が発生する頻度が高くなり、半導体製造が円滑に行なえなくなるといった問題点があった。このような問題は、上述した特許文献1に開示された発明を用いたとしても解決することはできない。
本願発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、半導体製造装置の管理項目が常に所定値に向かうように補正を行なうことが可能な半導体製造管理装置を提供することである。
本発明のある局面に従えば、半導体製造装置の管理項目の値を補正する半導体製造管理装置であって、半導体製造装置によって加工した管理ロットを検査して得られた測定値を複数回分取得する取得手段と、取得手段によって取得された最新の管理ロットの測定値が第1の規格内にある場合、複数回の管理ロットの測定値を用いて半導体製造装置に設定する補正値を計算する計算手段とを含む。
本発明のある局面によれば、取得手段によって取得された最新の管理ロットの測定値が第1の規格内にある場合、計算手段が複数回の管理ロットの測定値を用いて半導体製造装置に設定する補正値を計算するので、半導体製造装置を常に最適な状態で動作させることが可能となる。
本発明の実施の形態においては、半導体製造装置として露光装置を、管理項目としてベースライン(XYずれ補正、フォーカス補正など)を、制御機器としてAPC(Advanced Process Control)システムを用いた場合について説明するが、これらに限定されるものではない。
図1は、本発明の実施の形態における半導体製造システムの概略構成を示すブロック図である。この半導体製造システムは、APCシステム1と、MES(Manufacturing Execution System)2と、露光装置3と、検査装置4と、検査専用製品(管理ロット)5と、各装置を接続する通信ネットワーク6とを含む。なお、APCシステム1を半導体製造管理装置とも呼ぶものとし、この半導体製造管理装置がMES2を含んだ構成であってもよい。
APCシステム1は、露光装置3に設定する最適な補正値を計算する最適補正値計算部1aと、最適補正値計算部1aが最適補正値を計算する際に必要となる元データを記憶する関係データ管理用データベース1bとを含む。
関係データ管理用データベース1bは、通信ネットワーク6を介してMES2から検査専用製品5の測定値(以下、管理ロット測定値とも呼ぶ。)などの最適補正値を計算する際に必要となる情報を受けて記憶する。
最適補正値計算部1aは、関係データ管理用データベース1bに記憶されるデータを参照して、後述する方法によって最適補正値を計算し、通信ネットワーク6を介して露光装置3に設定する。
MES2は、半導体製品の製造状況を管理するシステムであり、APCシステム1が最適補正値を計算する際に必要となるAPC関連データを抽出するAPC関連データ抽出部2aと、露光装置3、検査装置4などの装置に製品処理情報を与えて各装置を制御する製品情報管理制御部2bと、製造関係データ管理用データベース2cとを含む。
APC関連データ抽出部2aは、製造関係データ管理用データベース2cから検査専用製品5の測定値などの最適補正値を計算するのに必要なデータを抽出し、通信ネットワーク6を介してAPCシステム1に送信する。
製品情報管理制御部2bは、製造関係データ管理用データベース2cから通信ネットワークに接続された半導体製造装置に関連する製品処理情報を抽出し、通信ネットワーク6を介して各半導体製造装置に与えることにより、半導体の製造工程を制御する。また、製品情報管理制御部2bは、露光装置3などの半導体製造装置の製品処理情報を製造関係データ管理用データベース2cの適切な位置に記録し、適宜その情報を読出して各半導体製造装置に与える。
製造関係データ管理用データベース2cは、半導体製造に関するあらゆる情報、たとえば、露光装置3などの半導体製造装置を制御するための製品処理情報、検査装置4から受けた検査専用製品5の測定値などを記憶しており、必要に応じてAPC関連データ抽出部2aおよび製品情報管理制御部2bに与える。
図2は、本発明の実施の形態におけるAPCシステム1の構成例を示すブロック図である。このAPCシステム1は、コンピュータ本体11、ディスプレイ装置12、FD(Flexible Disk)14が装着されるFDドライブ13、キーボード15、マウス16、CD−ROM(Compact Disc-Read Only Memory)18が装着されるCD−ROM装置17、およびネットワーク通信装置19を含む。最適補正値計算プログラムは、FD14またはCD−ROM18等の記録媒体によって供給される。最適補正値計算プログラムがコンピュータ本体11によって実行されることによって、露光装置3の最適補正値の計算が行なわれる。また、最適補正値計算プログラムは他のコンピュータより通信回線を経由し、コンピュータ本体11に供給されてもよい。
また、コンピュータ本体11は、CPU(Central Processing Unit)20、ROM(Read Only Memory)21、RAM(Random Access Memory)22およびハードディスク23を含む。CPU20は、ディスプレイ装置12、FDドライブ13、キーボード15、マウス16、CD−ROM装置17、ネットワーク通信装置19、ROM21、RAM22またはハードディスク23との間でデータを入出力しながら処理を行なう。FD14またはCD−ROM18に記録された最適補正値計算プログラムは、CPU20によりFDドライブ13またはCD−ROM装置17を介してハードディスク23に格納される。CPU20は、ハードディスク23から適宜最適補正値計算プログラムをRAM22にロードして実行することによって、最適補正値の計算が行なわれる。
図1に示す最適補正値計算部1aは、CPU20がRAM22にロードされた最適補正値計算プログラムを実行することによって実現される。また、関係データ管理用データベース1bとして、たとえばハードディスク23の所定領域が割当てられる。
また、MES2は、図2に示すAPCシステム1と同様の構成を有している。また、APCシステム1とMES2との両方が、図2に示す1つのハードウェア構成によって実現されてもよい。
図3は、検査専用製品5内の製品ウェハの断面の一部を示す図である。検査専用製品5内の製品ウェハは、Siウェハ7と、Siウェハ7上に形成された回路パターン8と、レジスト(感光剤)9とを含む。半導体製品は、回路パターン8を多数積層することによって製造される。レジスト9は、回路パターン8の上にさらに積層するパターンを形成する際に利用される。
露光装置3は、処理すべき半導体製品が流れてくると、回路パターン8上にさらに回路パターンを形成するために、レジスト9でコーティングして焼き付け処理(露光処理)を行ない、最後にレジスト9を現像処理する。
検査装置4は、回路パターン8とレジスト9との実測ずれ量10を測定し、通信ネットワーク6を介して測定値をMES2に送信する。
図4は、検査専用製品5の製造フローの一例を示す図である。この製造フローにおいては、製造順番にしたがって工程名と装置名とが記載されている。MES2は、この製造フローに示す手順で各装置に製品処理情報を与えることにより、検査専用製品5の検査を行なう。
たとえば、製造順番“1”において、MES2は、露光装置3を制御することにより検査専用製品5に対するリソグラフィ工程の処理を行なう。次に、MES2は、製造順番“2”において、検査装置4を制御することにより検査専用製品5の検査(重ね合わせ検査)を行ない、実測ずれ量10を取得する。
次に、MES2は、製造順番“3”において、APCシステム1によって計算された最適補正値を露光装置3に設定することにより露光装置定期点検補正工程の処理を行なう。そして、MES2は、製造順番“4”において、図示しないアッシング装置を制御して検査専用製品5のレジスタ9を除去する。
製造番号“1”〜“4”と同様の処理が、製造番号“5”以降にも記載されており、検査専用製品5の定期点検が繰返し行なわれる。この定期点検は、たとえば、1日に1回行なわれる。この場合、製造番号“1”〜“4”の処理により定期点検が行なわれた次の日に、製造番号“5”〜“8”の処理により定期点検が行なわれる。
この定期点検によって得られた実測ずれ量10が順次製造関係データ管理用データベース2cに格納される。APCシステム1が最適補正値を計算する際に、APC関連データ抽出部2aが最近の数回分の実測ずれ量10を製造関係データ管理用データベース2cから抽出して、APCシステム1に送信する。なお、検査専用製品5は、同じものが繰返し使用される。
図5は、APCシステム1によって計算された最適補正値を露光装置3に設定する方法を説明するための図である。図4に示す処理フローに従って、“10月1日8時”にリソグラフィ工程の処理が行なわれ、“10月1日9時”に重ね合わせ検査工程の処理が行なわれると、APCシステム1は、後述する方法によって最適補正値を計算する。
そして、“10月1日10時”に露光装置定期点検補正工程の処理が行なわれる。このとき、APCシステム1によって計算された最適補正値が“−10”であれば、装置定数イニシャル値“25”と加算されて、加算結果である“15”が補正値(新装置定数)として露光装置3に設定される。
同様の方法によって、“10月2日10時”に補正値“20”が露光装置3に設定され、“10月3日10時”に補正値“25”が露光装置3に設定される。
図6は、本発明の実施の形態におけるAPCシステム1の処理手順の概略を説明するためのフローチャートである。まず、図4に示す製造フローに従って露光装置3の定期点検が実行される(S1)。
次に、最適補正値計算部1aは、露光装置3が最適状態になるように最適補正値を計算して露光装置3に設定し(S2)、次の定期点検まで待機する(S3)。次の定期点検の時間になると、ステップS1以降の処理が再度行なわれる。
図7は、最適補正値計算部1aによる最適補正値の計算方法を説明するための図である。図7において、“U”は管理ロット測定値(検査専用製品5の実測ずれ量10)の上限値を示しており、“L”は管理ロット測定値の下限値を示している。
また、四角の中に数字の“4”が記載されたものが最新の管理ロット測定値を示し、四角の中に数字の“3”が記載されたものが最新から1つ前の管理ロット測定値を示し、四角の中に数字の“2”が記載されたものが最新から2つ前の管理ロット測定値を示し、四角の中に数字の“1”が記載されたものが最新から3つ前の管理ロット測定値を示している。
条件1は、最新の管理ロット測定値が有効範囲内の場合を示している。この場合、最適補正値計算部1aは、最新のn回の有効範囲内の管理ロット測定値からそれぞれの補正値を求め、その補正値を平均することによって最適補正値を計算する。図7の条件1においては、4つの管理ロット測定値の中から有効範囲内にある3つの管理ロット測定値から最適補正値を求める場合を示している。
装置の状態が不安定ならば、1つまたは2つの管理ロット測定値から最適補正値を計算するようにしてもよいし、装置の状態が安定していれば、3〜5つの管理ロット測定値から最適補正値を計算するようにしてもよい。
条件2は、最新の2回の管理ロット測定値がともに有効範囲外の場合を示している。この場合、最適補正値計算部1aは、有効範囲外にある最新の2回の管理ロット測定値からそれぞれの補正値を求め、その補正値を平均することによって最適補正値を計算する。
図7の条件2の1)は、最新の2回の管理ロット測定値がともに上限値“U”を上回っている場合、または下限値“L”を下回っている場合を示している。また、条件2の2)は、一方が上限値“U”を上回っており、他方が下限値“L”を下回っている場合を示している。
図7の条件2の3)は、最新の2回の管理ロット測定値のうち、少なくとも1つがデータ抜けの場合を示している。この場合には、NG応答を行ない、最適補正値計算部1aは最適補正値の計算を行なわない。データ抜けとは、露光装置3を点検したときに得られたデータ群の一部または全部が、プログラムの不具合などで欠落した状態を示しており、図7においては点線の四角で示している。また、NG応答とは、最適補正値計算部1aによる補正値の計算が不可能である場合に、MES2にNGを返すことを意味している。
条件3は、最新の管理ロット測定値が有効範囲外であり、その1つ前の管理ロット測定値が有効範囲内の場合を示している。この場合、最適補正値計算部1aは最適補正値の計算を行なわない。
条件3の1)は、最新の管理ロット測定値が上限値“U”を上回っているか、下限値“L”を下回っており、その1つ前の管理ロット測定値が有効範囲内の場合を示している。この場合、最適補正値計算部1aは最適補正値の計算を行なわない。
また、条件3の2)は最新の管理ロット測定値がデータ抜けであり、その前の管理ロット測定値が有効範囲内の場合を示している。この場合、NG応答を行ない、最適補正値計算部1aは最適補正値の計算は行なわれない。
図8は、本発明の実施の形態において使用される3つの規格を説明するための図である。A規格は、図7に示す上限値“U”および下限値“L”に対応しており、半導体製造の微細化のために設けられた厳しい規格である。
B規格は、A規格の上限値“U”よりも大きな上限値、および下限値“L”よりも小さい下限値を用いており、A規格よりも緩い規格である。このB規格は、露光装置3に設定する補正値が大きく変動するのを防止する(大飛びを防止する)ために設けられた規格である。
C規格は、最適補正値計算部1aによって計算された露光装置3に設定する補正値に対して設けられた規格であり、最適補正値が上限値“U’”および下限値“L’”の範囲内にあるか否かを判定するためのものである。この規格は、計算機の誤動作発見などのために用いられる。
図9は、本発明の実施の形態におけるAPCシステム1の処理手順の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、MES2の製品情報管理制御部2bが露光装置3を制御して検査専用製品5の写真製版処理を行なわせ(S11)、検査装置4を制御して重ね合わせ検査を行なわせる(S12)。検査装置4の検査結果は、管理ロット測定値として製造関係データ管理用データベース2cに格納される。
次に、APCシステム1の最適補正値計算部1aは、MES2から受けた管理ロット測定値などの情報を関係データ管理用データベース1bに格納し、最新の管理ロット測定値がA規格内であるか否かを判定する(S13)。最新の管理ロット測定値がA規格内であれば(S13,OK)、図7の条件1で説明したように有効範囲内にある最新のn回分の管理ロット測定値から補正値を計算する(S14)。
次に、最適補正値計算部1aは、計算した補正値がC規格内であるか否かを判定する(S15)。補正値がC規格内であれば(S15,OK)、ステップS14で計算した補正値を最適補正値として露光装置3に設定し(S16)、ステップS17に進む。
補正値がC規格内になければ(S15,NG)、スタッフに連絡を行ない(S18)、露光装置3を手動で補正し(S19)、ステップS17に進む。
ステップS13において、最新の管理ロット測定値がA規格内になければ(S13,NG)、最適補正値計算部1aは、1回前の検査で求められた管理ロット測定値がA規格内であるか否かを判定する(S20)。
1回前の管理ロット測定値がA規格内にあれば(S20,Yes)、最新の管理ロット測定値がB規格内にあるか否かを判定する(S21)。最新の管理ロット測定値がB規格内になければ(S21,NG)、上述したように大飛びを防止するために露光装置3をリセットし(S25)、ステップS22に進む。
最新の管理ロット測定値がB規格内にある場合(S21,OK)、または露光装置3をリセットした場合(S25)には、装置定数補正の工程を削除し(S22)、図7の条件3で説明したように、露光装置3の補正値の設定を行なわずに(S23)、ステップS17に進む。
また、1回前の管理ロット測定値がA規格内になければ(S20,No)、2回前の管理ロット測定値がA規格内にあるか否かを判定する(S24)。2回前の管理ロット測定値がA規格内にあれば(S24,Yes)、図7の条件2で説明したように、最適補正値計算部1aは、最新の2回の管理ロット測定値から補正値を計算する(S26)。そして、計算した補正値がC規格内にあるか否かを判定する(S27)。
計算した補正値がC規格内にあれば(S27,OK)、ステップS26で計算した補正値を最適補正値として露光装置3に設定し(S28)、ステップS17に進む。また、計算した補正値がC規格内になければ(S27,NG)、スタッフに連絡を行ない(S29)、露光装置3を手動で補正し(S30)、ステップS17に進む。
2回前の管理ロット測定値がA規格内になければ(S24,No)、最新の3回の管理ロット測定値がすべてA規格外であるので、スタッフに連絡を行ない(S29)、露光装置3を手動で補正し(S30)、ステップS17に進む。
ステップS19において、図示しないアッシング装置によるレジスト除去工程の処理を行なって検査専用製品5の再生を行なう。そして、A規格、B規格またはC規格による判定のいずれかでNGがあったか否かを判定する(S31)。
判定のいずれかでNGがあった場合には(S31,有り)、ステップS11に戻って再度最適補正値の計算を行なう。また、判定のいずれにおいてもNGがなければ(S31,無し)、翌日の点検まで待機する(S32)。なお、露光装置3の補正値を計算する際に(S14,S26)、データ抜けが発生してNG応答となった場合には、そのデータを補正値計算に使用できないので、再度ステップS11からの処理が行なわれる。
図10は、本発明の実施の形態におけるAPCシステム1によって計算された最適補正値を用いずに補正を行なった場合の実測ずれ量の変動と、最適補正値を用いて補正を行なった場合の実測ずれ量の変動とを示す図である。
図10においては、横軸が点検日を示しており、縦軸が実測ずれ量の変動率(%)を示している。図10から分かるように、APCシステム1によって計算された最適補正値を用いて露光装置3の補正を行なう場合、補正を行なわない場合と比較して、実測ずれ量の変動率が0%近辺で遷移しており、露光装置3の管理が良好に行なわれている。
以上の説明においては、補正対象の半導体製造装置として露光装置の場合について説明したが、ドライエッチング装置、CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置、スパッタ装置、イオン注入装置、ウェットエッチング装置、拡散装置などにも適用することが可能である。これらの装置の場合には、点検データの内容のみが異なる。
以上説明したように、本実施の形態におけるAPCシステム1によれば、最新の管理ロット測定値がA規格内であっても、露光装置3の補正値を計算して設定するようにしたので、露光装置3を常に最適な状態で動作させることが可能となった。それによって、製造される半導体製品の品質が安定し、良品の数を増やすことが可能となった。
また、最新の管理ロット測定値が有効範囲内にある場合、有効範囲内にあるn回分の管理ロット測定値から最適補正値を計算するようにしたので、実測ずれ量が所定値を中心として遷移し、その変動量を小さくすることが可能となった。
また、最新の2回の管理ロット測定値が有効範囲外の場合には、突発的に発生した変動ではないとして、その2回の管理ロット測定値から最適補正値を計算するようにしたので、露光装置3の補正をより正確に行なうことが可能となった。
また、最新の管理ロット測定値が有効範囲内であり、その1回前の管理ロット測定値が有効範囲外の場合には、露光装置3の補正を行なわないようにしたので、露光装置3の補正をより正確に行なうことが可能となった。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 APCシステム、1a 最適補正値計算部、1b 関係データ管理用データベース、2 MES、2a APC関連データ抽出部、2b 製品情報管理制御部、2c 製造関係データ管理用データベース、3 露光装置、4 検査装置、5 検査専用製品、6 通信ネットワーク、7 Siウェハ、8 回路パターン、9 レジスト、10 実測ずれ量、11 コンピュータ本体、12 ディスプレイ装置、13 FDドライブ、14 FD、15 キーボード、16 マウス、17 CD−ROM装置、18 CD−ROM、19 ネットワーク通信装置、20 CPU、21 ROM、22 RAM、23 ハードディスク。
Claims (5)
- 半導体製造装置の管理項目の値を補正する半導体製造管理装置であって、
前記半導体製造装置によって加工した管理ロットを検査して得られた測定値を複数回分取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された最新の管理ロットの測定値が第1の規格内にある場合、複数回の管理ロットの測定値を用いて前記半導体製造装置に設定する補正値を計算する計算手段とを含む、半導体製造管理装置。 - 前記計算手段は、最新の管理ロットの測定値が前記第1の規格内にある場合、前記第1の規格内にある最新の複数回分の測定値から前記半導体製造装置に設定する補正値を計算する、請求項1記載の半導体製造管理装置。
- 前記計算手段は、最新の2回分の管理ロットの測定値がともに前記第1の規格内にない場合、当該2回分の管理ロットの測定値から前記半導体製造装置に設定する補正値を計算する、請求項1記載の半導体製造管理装置。
- 前記計算手段は、最新の管理ロットの測定値が前記第1の規格内になく、最新の1回前の管理ロットの測定値が前記第1の規格内にある場合、前記半導体製造装置に設定する補正値の計算を行なわない、請求項1記載の半導体製造管理装置。
- 前記計算手段は、最新の管理ロットの測定値が前記第1の規格内になく、最新の1回前の管理ロットの測定値が前記第1の規格内にある場合であって、最新の1回前の管理ロットの測定値が、前記第1の規格よりも範囲が広い第2の規格内にない場合には、前記半導体製造装置のリセットを行なう、請求項1記載の半導体製造管理装置。
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JP2016213400A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | 三重富士通セミコンダクター株式会社 | 欠陥検出システム、欠陥検出方法、半導体製造装置、及び生産管理システム |
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