JP2008177534A

JP2008177534A - 半導体製造装置の管理方法、および半導体製造装置の管理システム

Info

Publication number: JP2008177534A
Application number: JP2007282277A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsushita; 宏松下; Jiyunji Sugamoto; 淳二菅元; Masashi Asano; 昌史浅野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2008-07-31

Abstract

【課題】ＡＰＣ制御やメンテナンスに起因しないＱＣ値の変動要因を抽出し、半導体製造工程における異常原因の特定が可能な半導体製造装置の管理方法、および半導体製造装置の管理システムを提供すること。
【解決手段】半導体製造装置の管理システム１００は、半導体製造装置２により処理されるウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値とユーザインターフェース８から出力された制御信号とに基づいて、ＱＣ値の変動を含むＱＣ値変動期間を設定し、ＱＣ値変動期間の前後における、半導体製造装置２のメンテナンス、またはＡＰＣ設定値の変更を、イベントして検索する。この検索されたイベント間に解析期間を設定し、解析期間中のＱＣ値と半導体製造装置２をモニタして得られたＥＥＳパラメータとに関して相関解析を行い、算出された相関係数と相関解析したＥＥＳパラメータとを対応付けて、ＱＣ値の変動要因を抽出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハに処理を施し半導体集積回路等を製造する半導体製造装置の管理方法、および半導体製造装置の管理システムに関する。

半導体製造工程においては、プロセスの目的変数がある目標値に保たれることが求められる。

例えば、薄膜の積層工程においては、膜厚がレシピ等に定められた目標値になることが必要である。

また、例えば、露光工程においては、寸法値が設計値に対して許容範囲以内であることが求められる。

しかし、半導体製造工程で用いられる製造装置は、様々な外乱により、プロセスの結果である目的変数に変動が生じることがある。

例えば、露光工程においては、露光量が照明光学系の状態や、回路パターンを転写するレチクルの状態によって変動する。その露光量の変動が寸法の変動となって顕在化することがある。

このようなプロセスの目的変数の変動が発生すると、半導体集積回路を構成する素子が所望の動作をしない。したがって、不良製品として半導体製造工程の歩留りを低下させることになる。

半導体製造工程においては、ＱＣ（Quality Control：品質管理）値と呼ばれる、プロセスの目的変数のモニタリングが行われている場合がある。このモニタリングにより、工程途中の物理量（ＱＣ値）が測定される。

例えば、露光工程においては、レジストの寸法や、その後の加工工程を経て形成された素子の仕上り寸法が測定される。

一方、ＥＥＳ（Equipment Engineering System：装置エンジニアリングシステム）データと呼ばれる半導体製造装置の内部状態は、様々なセンサ等によりモニタリングされる。

例えば、露光工程で用いられる露光装置では、露光量、フォーカス値、現像液温度など、数百種類のＥＥＳパラメータが取得される。

従来は、既述のＱＣ値とＥＥＳパラメータの値との相関解析を行うことにより、ＱＣ値を変動させている装置側の要因を、ＥＥＳパラメータから特定していた（例えば、特許文献１参照。）。

近年、プロセスの目的変数を一定に保つために、目的変数の値に基づいて製造装置の状態を制御するＡＰＣ（Advanced Process Control：先端プロセス制御）が行われている。

例えば、露光工程においては、ＱＣ値として測定されているレジスト寸法値に基づいて、レジスト寸法値が一定になるように露光装置の露光量を制御する。露光量とレジスト寸法には線形に近い関係が存在する。このため、レジスト寸法が大きくなり過ぎる傾向がＱＣ値から検知されれば、逆にレジスト寸法を小さくするよう露光量の設定を変更する。

また、ＥＥＳパラメータに基づいて、ある不良状態の発生を検知するＦＤＣ（Fault Detect Classification：不良検知分類）が実施される。このＦＤＣは、ＥＥＳパラメータ群がある範囲の値を取ったとき、その装置で予め設定した不良状態が発生していると推測する。ＦＤＣを行うには、ＥＥＳパラメータから不良を検知するためのモデル（ＦＤＣモデル）を作成しておく必要がある。

ここで、半導体製造装置は、その状態を正常に保つため様々なメンテナンス作業が行われる。例えば、真空チャンバーのクリーニングや、装置各部の調整などである。メンテナンス作業が行われると、装置が正常な状態になるが、ＥＥＳパラメータの急激な変動を引き起こすことがある。

上述のように、ＱＣ値の変動が検知されその変動の要因をＥＥＳパラメータから特定する場合に、解析対象期間中にＡＰＣ制御やメンテナンスが行われると、ＥＥＳパラメータから真の変動要因を抽出できないという問題があった。

また、ＡＰＣ制御やメンテナンスにより装置の状態が変わると、以前と同じＦＤＣモデルを適用することができないという問題があった。すなわち、ＡＰＣ制御やメンテナンスにより装置状態が変化した場合に、装置状態の変化前と同じＦＤＣモデルを適用すると、異常の誤検出または見逃し等を引き起こす可能性があった。

特開２００５-１９７３２３号公報

本発明は、ＡＰＣ制御やメンテナンスに起因しないＱＣ値の変動要因を抽出し、半導体製造工程における異常原因の特定が可能な半導体製造装置の管理方法、および半導体製造装置の管理システムを提供することを目的とする。また、ＡＰＣ制御やメンテナンスにより装置状態が変化した場合にも、ＦＤＣモデル等の異常検出基準を用いた適切な異常検出の実施が可能な半導体製造装置の管理方法、および半導体製造装置の管理システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る半導体製造装置の管理システムは、
半導体製造装置により処理されるウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値を格納するＱＣ値格納部と、
前記半導体製造装置をモニタして得られたＥＥＳパラメータを格納するＥＥＳパラメータ格納部と、
前記半導体製造装置のメンテナンス履歴を格納するメンテナンス情報格納部と、
前記ＱＣ値および前記ＥＥＳパラメータに基づいて、前記ＱＣ値を制御するために前記ＥＥＳパラメータの値を補正するＡＰＣ設定値を生成するＡＰＣ設定部と、
前記ＡＰＣ設定値を格納するＡＰＣ設定値格納部と、
前記ＱＣ値の変動を含むＱＣ値変動期間を設定するＱＣ値変動期間設定部と、
前記メンテナンス情報格納部および前記ＡＰＣ設定値格納部から、前記ＱＣ値変動期間の前後における、前記半導体製造装置のメンテナンス、または前記ＡＰＣ設定値の変更を、イベントとして検索するイベント情報検索部と、
検索された前記イベント間に、前記ＱＣ値の変動要因を解析するための解析期間を設定する解析期間設定部と、
前記解析期間中に得られた前記ＱＣ値と前記ＥＥＳパラメータとに関して相関性を定量的に算出するための統計解析を行い、算出された相関性に基づいて前記ＱＣ値の変動要因を抽出する変動要因抽出部と、を備えることを特徴とする。

本発明の他の態様に係る半導体製造装置の管理システムは、
半導体製造装置により処理されるウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値を格納するＱＣ値格納部と、
前記半導体製造装置をモニタして得られたＥＥＳパラメータを格納するＥＥＳパラメータ格納部と、
前記半導体製造装置のメンテナンス履歴を格納するメンテナンス情報格納部と、
前記ＱＣ値および前記ＥＥＳパラメータに基づいて、前記ＱＣ値を制御するために前記ＥＥＳパラメータの値を補正するＡＰＣ設定値を生成するＡＰＣ設定部と、
前記ＡＰＣ設定値を格納するＡＰＣ設定値格納部と、
前記ＥＥＳパラメータの値を監視し、監視されたＥＥＳパラメータの値と前記半導体製造装置の異常を判定するための異常検出基準とに基づいて、前記半導体製造装置の異常を検出する装置異常検出部と、
前記メンテナンス情報格納部および前記ＡＰＣ設定値格納部から、前記半導体製造装置のメンテナンス、または前記ＡＰＣ設定値の変更を、イベントとして取得するイベント情報取得部と、
前記イベント情報取得部で取得された前記イベントが前記装置異常検出部により監視されたＥＥＳパラメータと関連するか否かを判定するイベント情報判定部と、
前記イベント情報取得部で取得された前記イベントが前記装置異常検出部により監視されたＥＥＳパラメータと関連すると判定された場合に、前記異常検出基準の更新指示を出力可能な更新指示部と、を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る半導体製造装置の管理方法は、
半導体製造装置により処理されるウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値に対して、前記ＱＣ値の変動を含むＱＣ値変動期間を設定するＱＣ値変動期間設定ステップと、
前記ＱＣ値変動期間の前後における、前記半導体製造装置のメンテナンス、または前記ＱＣ値を制御するために前記半導体製造装置をモニタして得られたＥＥＳパラメータの値を補正するＡＰＣ設定値の変更を、イベントとして検索するイベント情報検索ステップと、
検索された前記イベント間に、前記ＱＣ値の変動要因を解析するための解析期間を設定する解析期間設定ステップと、
前記解析期間中に得られた前記ＱＣ値と前記ＥＥＳパラメータの値とに関して相関性を定量的に算出するための統計解析を行い、算出された相関性に基づいて前記ＱＣ値の変動要因を抽出する変動要因抽出ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の他の態様に係る半導体製造装置の管理方法は、
半導体製造装置のメンテナンス、または、前記半導体製造装置により処理されるウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値を制御するために前記半導体製造装置をモニタして得られたＥＥＳパラメータの値を補正するＡＰＣ設定値の変更を、イベントとして取得するイベント情報取得ステップと、
取得された前記イベントが、前記ＥＥＳパラメータの値と前記半導体製造装置の異常を判定するための異常検出基準とに基づいて前記半導体製造装置の異常を検出する装置異常検出部により監視されたＥＥＳパラメータと、関連するか否かを判定するイベント情報判定ステップと、
取得された前記イベントが前記装置異常検出部により監視された前記ＥＥＳパラメータと関連すると判定した場合に、前記異常検出基準の更新指示を出力する更新指示ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明の一態様に係る半導体製造装置の管理方法、および半導体製造装置の管理システムによれば、ＡＰＣ制御やメンテナンス等のイベント起因ではないＱＣ値の変動要因の抽出が可能となり、半導体製造工程における不良状態等の異常検出が可能となる。

また、本発明の他の態様に係る半導体製造装置の管理方法、および半導体製造装置の管理システムによれば、ＡＰＣ制御やメンテナンス等のイベントによる装置状態の変化に追従した異常検出基準を適用することができる。

この発明は、半導体製造工程において、ＡＰＣによりプロセスの目的変数が一定に保たれている系において、ＡＰＣ制御やメンテナンス情報をイベント情報として取得する。

そして、該イベント情報をトリガとして、イベントとイベントとの間の期間で製造装置の変動要因抽出、またはＦＤＣモデルの更新を行うものである。

なお、以下の各実施の形態においては、半導体集積回路の製造工程として、露光工程に適用した場合について説明するが、他の製造工程についても同様に適用することができる。

以下、発明を適用した各実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
この実施の形態は、ＡＰＣ制御された半導体製造装置から、ＡＰＣ制御情報あるいはメンテナンス情報等のイベント情報を取得し、ＱＣ値の変動要因解析期間をイベント発生時刻に基づいて設定するものである。また、該イベント発生をトリガとしてＦＤＣモデルの更新を行う。

既述のように本実施の形態では、半導体製造工程のうち、トランジスタのゲートの露光工程を例に述べる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置の管理システムおよびクリーンルームを含む構成を示すブロック図である。

図１に示すように、雰囲気が管理されたクリーンルーム１内には、前の工程（例えば、レジスト塗布工程）から搬送されたウェーハを処理（ここでは、例えばレジストの露光処理）する半導体製造装置（例えば、露光装置）２と、露光処理されたウェーハのＱＣ値（ここでは、例えば、露光後におけるゲート部分のレジスト寸法）を測定するＱＣ値測定装置３と、が設けられている。

ＱＣ値測定装置３には、例えば、測長ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）が用いられる。

なお、ＱＣ値測定装置３によりＱＣ値が測定されたウェーハは、後の工程（例えば、エッチング工程）に搬送される。

また、図１に示すように、ＡＰＣにより制御された半導体製造装置の管理システム１００は、半導体製造装置２で処理されたウェーハを特定するための生産管理情報を格納する生産管理情報格納部としての生産管理情報データベース４と、半導体製造装置２により処理された複数のウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値を格納するＱＣ値格納部としてのＱＣ値データベース５と、半導体製造装置２をモニタして得られたＥＥＳパラメータを格納するＥＥＳパラメータ格納部としてのＥＥＳパラメータデータベース６と、半導体製造装置２のメンテナンス履歴を格納するメンテナンス情報格納部としてのメンテナンス情報データベース７と、を備える。

なお、各データベース５、６、７には、データ収集サーバ（図示せず）を介してデータが入力されるようになっている。

ここで、生産管理情報は、現在どのようなロット（ウェーハ）が半導体製造装置２で処理されているかを特定するための生産管理上の情報である。この生産管理情報は、例えば、ロット（ウェーハ）番号、品種名、工程名、処理日時等の情報を含む。

また、トランジスタのゲートの露光工程では、例えば、露光後におけるゲート部分のレジスト寸法（被処理寸法）がＱＣ値として測定されている。

また、ＥＥＳパラメータは、半導体製造装置２の各部に取り付けられたセンサ（図示せず）等で取得される様々な情報が含まれており、半導体製造装置２の内部状態を示す。例えば、実露光量、フォーカス追従性、同期精度、チャンバー温度、チャンバー圧力、座標軸傾きなど、約２００種類のＥＥＳパラメータが取得される。

また、メンテナンス情報は、技術者が製造装置のメンテナンス作業を行ったことを示す履歴情報であり、作業対象装置、作業時刻、作業内容等が含まれている。

さらに、半導体製造装置の管理システム１００は、情報を表示し、ユーザ（技術者）の操作に応じて制御信号を出力するユーザインターフェース８と、生産管理情報、ＱＣ値の分布、およびＥＥＳパラメータに基づいて、ＱＣ値を制御するためにＥＥＳパラメータの値を補正するＡＰＣ設定値を生成するＡＰＣ設定部としてのＡＰＣ設定装置９と、を備える。

ＱＣ値データベース５に格納されたＱＣ値は、ユーザインターフェース８を介して、例えば、時系列グラフとしてディスプレイ等に表示される。

ＡＰＣ設定装置９は、ＥＥＳパラメータとして例えば露光処理時の実露光量の値を取得し、例えば過去５ロット分のＱＣ値に基づいて次の処理ロットのＱＣ値を予測する。そして、ＡＰＣ設定装置９は、この予測に基づいて、レジスト寸法が所望の値になるよう露光量（ＥＥＳパラメータ）の補正値（ＡＰＣ設定値）を算出する。そして、ＡＰＣ設定装置９は、この算出された露光量の補正値を、次のロットの露光処理時の露光量として露光装置である半導体製造装置２に出力する。なお、ＡＰＣ設定値の算出においては、例えば、予め測定された実露光量とレジスト寸法との関係をテーブル化したデータを用いる。

さらに、半導体製造装置の管理システム１００は、ＡＰＣ設定装置９により生成されたＡＰＣ設定値を格納するＡＰＣ設定値格納部としてのＡＰＣ設定値データベース１０と、ユーザインターフェース８からの制御信号の入力に応じて、情報を出力するコンピュータ（ＣＰＵ）１１と、を備える。なお、各データベース４，５，６，７，１０は、例えば磁気ディスク等により構成される。

コンピュータ１１は、ＱＣ値とユーザインターフェース８から出力された制御信号とに基づいて、ＱＣ値の変動を含むＱＣ値変動期間を設定するＱＣ値変動期間設定部１１ａと、メンテナンス情報データベース７およびＡＰＣ設定値データベース１０から、ＱＣ値変動期間の前後における、半導体製造装置２のメンテナンス、またはＡＰＣ設定値の変更を、イベントとして検索するイベント情報検索部１１ｂと、を有する。換言すれば、半導体製造装置の管理システム１００は、ＱＣ値変動期間設定部１１ａと、イベント情報検索部１１ｂと、を有し、これらはＣＰＵの機能により実現される。

イベント情報としては、ＡＰＣ設定装置９が設定値を変更した時刻、およびメンテナンス作業が行われた時刻が含まれる。

また、コンピュータ１１は、さらに、検索されたＱＣ値変動期間前後のイベント間に、解析期間を設定する解析期間設定部１１ｃと、該解析期間中のＱＣ値とＥＥＳパラメータとに関して相関解析を行い、算出された相関係数と相関解析したＥＥＳパラメータとを対応付けてユーザインターフェース８に出力し表示させる変動要因抽出部１１ｄと、を有する。なお、上記と同様に、解析期間設定部１１ｃおよび変動要因抽出部１１ｄは、ＣＰＵの機能により実現される。

ここで、以上の構成を有する半導体製造装置の管理システム１００の動作について説明する。

図２は、図１の半導体製造装置の管理システム１００を用いた、半導体製造装置の管理方法を示すフローチャートである。

図２に示すように、コンピュータ１１のＱＣ値変動期間設定部１１ａは、半導体製造装置２により処理された複数のウェーハを測定して得られたＱＣ値とユーザインターフェース８から出力された制御信号とに基づいて、ＱＣ値の変動を含むＱＣ値変動期間を設定する（ステップＳ１）。

次に、コンピュータ１１のイベント情報検索部１１ｂは、メンテナンス情報データベース７およびＡＰＣ設定値データベース１０から、ＱＣ値変動期間の前後における、半導体製造装置２のメンテナンス情報、またはＱＣ値を制御するため半導体製造装置２をモニタして得られたＥＥＳパラメータの値を補正するＡＰＣ設定値の変更情報を、イベント情報として検索する（ステップＳ２）。なお、ＱＣ値変動期間の前後におけるイベントとは、ＱＣ値変動期間前におけるイベントのうちＱＣ値変動期間に直近のイベントと、ＱＣ値変動期間後におけるイベントのうちＱＣ値変動期間に直近のイベントとを意味する。

次に、コンピュータ１１の解析期間設定部１１ｃは、検索されたＱＣ値変動期間の前後におけるイベント間に、ＱＣ値変動期間を含むようにして、相関解析を行う期間である解析期間を設定する（ステップＳ３）。

次に、コンピュータ１１の変動要因抽出部１１ｄは、該解析期間中に得られたＱＣ値とＥＥＳパラメータとに関して相関解析を行う。これにより、算出された相関係数が基準値以上のＥＥＳパラメータをＱＣ値の変動要因として特定することができる（ステップＳ４）。

そして、変動要因抽出部１１ｄは、算出された相関係数と相関解析した該ＥＥＳパラメータとをユーザインターフェース８に出力し表示させる（ステップＳ５）。すなわち、変動要因抽出部１１ｄは、ユーザインターフェース８にＱＣ値変動要因抽出結果を表示させる。これにより、ユーザは、ユーザインターフェース８の表示を見ることで、ＱＣ値変動要因を知得することができる。

さらに、コンピュータ１１は、イベント情報検索部１１ｂにより該解析期間中に該ＥＥＳパラメータに関連するイベント情報があるか否かを判断する（ステップＳ６）。

そして、関連するイベント情報がある場合には、コンピュータ１１は、このイベント情報をＱＣ値変動要因に関連するイベント情報として、ユーザインターフェース８に出力し表示させて（ステップＳ７）、フローを終了する。

一方、ステップＳ６で、関連するイベント情報がない場合には、フローを終了する。

本実施の形態に係る半導体製造装置の管理方法では、以上のフローにより、イベント起因でない真のＱＣ値変動要因を抽出することができる。

次に、既述の半導体製造装置の管理方法を具体的に適用した一例について説明する。

図３−１は、露光処理時刻とＱＣ値であるレジスト寸法との関係を示す図である。また、図３−２は、露光処理時刻と設定されたＡＰＣ設定値である露光量との関係を示す図である。また、図３−３は、露光処理時刻とメンテナンス履歴との関係を示す図である。

なお、図３−１において、レジスト寸法はゲートの露光工程で処理されたゲートのレジスト輻の測定値（１ウェーハあたり、５ポイントを選択して測定し、その平均値をプロットする。）である。また、図３−１においては、１点が１ウェーハを表しており、各露光処理時刻に測定した各レジスト寸法を露光処理順に横軸に並べてプロットし結んでいる。この図３−１の内容は、例えば、ＱＣ値データベース５の出力に基づいて、ユーザインターフェース８に表示される。

図３−１において、１００ｎｍが所望のレジスト寸法であり、９５ｎｍから１０５ｎｍが許容されるレジスト寸法の範囲である。

しかし、図３−１の時刻ｔ１を境にレジスト寸法が増大し、許容範囲を超えていることが分かる。

そのため、ＡＰＣ設定装置９は、図３−１の時刻ｔ２で、レジスト寸法（ＱＣ値）が増大変化したことから次の処理ロットでも同様にレジスト寸法が増大すると予測し、このレジスト寸法を所望の値に制御するため、露光量（ＥＥＳパラメータ）を引き上げて補正した（すなわち、ＡＰＣ設定値を設定した。）（図３−２）。その結果、レジスト寸法値は所望の値、すなわち上記許容範囲内、に制御された。

その後、図３−１の時刻ｔ３の時点で、技術者（ユーザ）によるメンテナンス作業が実施された。技術者は、露光装置である半導体製造装置２のフォーカス系の調整作業を行った（図３−３）。この作業により、フォーカス値が変動し、レジスト寸法の値が細くなった。

この傾向が５ロット以上継続した図３−１の時刻ｔ４で、ＡＰＣ設定装置９は、レジスト寸法を所望の値の中央（１００ｎｍ）に制御するため、ＡＰＣ設定値である露光量の設定を引き下げた。その結果、レジスト寸法は所望の値に制御された。

トランジスタのゲートの寸法は、素子特性に大きな影響を及ぼすため、このようにレジスト寸法は所望の値に維持されることが望ましい。

ここで、図３−１の時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけての寸法変化がなぜ起きたか検討する。

そこで、上記寸法変化と関係のあるＥＥＳパラメータを抽出する作業を実施する。この抽出されたＥＥＳパラメータの項目名より、寸法変動を起こした露光装置の不具合箇所を特定することができる。

本実施の形態では、既述のように、変動要因の抽出に相関解析を用いた。レジスト寸法（ＱＣ値）と各ＥＥＳパラメータとの相関係数Ｒを次式で求める。

本実施の形態では、ウェーハ毎の平均値（５ポイント測定）を用いる。（１）式において、ｘ_ｉはｉ番目のウェーハのＥＥＳパラメータの値、ｙ_ｉはｉ番目のウェーハのＱＣ値、μ_ｘはｘ_ｉの平均値、μ_ｙはｙ_ｉの平均値、ｎは全ウェーハ数である。すなわち、ｘ_ｉ、ｙ_ｉはウェーハ毎の平均値であり、μ_ｘ、μ_ｙはｎ個のウェーハについての平均値である。

本実施の形態では、（１）式により求められた相関係数が例えば０.６以上になるＥＥＳパラメータを、レジスト寸法（ＱＣ値）の変動と関係あるＥＥＳパラメータとして抽出する。

ここで、相関解析では、解析期間の設定が重要になる。

すなわち、全期間にわたる相関解析では、各時期によって寸法値と相関性の強いＥＥＳパラメータが異なるため、変動要因の抽出が困難である。

例えば、図３−１の時刻ｔ２と時刻ｔ４では、ＡＰＣ設定装置９が制御した露光量が、時刻ｔ３では、メンテナンス作業で変化したフォーカス値が相関性の強いＥＥＳパラメータとなる。

しかし、全期間に対し共通して寸法値と相関性のあるＥＥＳパラメータはない。このため、全期間に対する相関解析では、ＥＥＳパラメータは要因として抽出されない。

そこで、本実施の形態の変動要因抽出では、ユーザがユーザインターフェース８に表示された図３−１のレジスト寸法の時系列変化より、解析対象とする変化を指定する（図２のステップＳ１）。

例えば、ユーザが、図３−１の時刻ｔ１から時刻ｔ２の寸法増大を指定する。すると、コンピュータ１１は、ユーザが指定した寸法変動期間の前後に対し、イベント情報を検索する（図２のステップＳ２）。既述のように、イベント情報としては、ＡＰＣ設定装置９が設定値を変更した時刻、およびメンテナンス作業が行われた時刻が含まれる。

この場合、図３−１の時刻ｔ０と時刻ｔ２の時点でＡＰＣ設定装置９が設定値を変更していたことが抽出される。すると、コンピュータ１１は、抽出されたイベントとイベントとの間で解析期間を設定する（図２のステップＳ３）。このように解析期間は、寸法変動期間の前後における直近のイベント間に設定される。また、解析期間は、抽出されたイベントを含まない範囲で、できるだけ広い範囲となるように設定することが相関解析を行う上で好ましい。

そして、コンピュータ１１は、設定された解析期間でＱＣ値とＥＥＳパラメータの値を各データベースより取得し、（１）式の相関係数を算出する（図２のステップＳ４）。

ここで、図４は、ユーザインターフェース８を介して表示される、ＥＥＳパラメータ、相関係数、関連イベント情報の一例を示す図である。また、図５は、ユーザインターフェース８を介して表示される、ＥＥＳパラメータ、相関係数、関連イベント情報の別の一例を示す図である。また、図６は、ユーザインターフェース８を介して表示される、ＥＥＳパラメータ、相関係数、関連イベント情報のさらに別の一例を示す図である。

図４に示すように、ユーザインターフェース８にＱＣ値変動要因抽出結果が表示され、同期精度Ｙが相関係数０.８５と最も高く、該当解析期間の寸法変動原因であると特定される（図２のステップＳ５）。

このように、ユーザは、前後のイベントが自動検索された解析期間が設定されていることより、イベント起因でない真の変動要因を見出し、製造装置の改善を行うことができる。

一方、ユーザが図３−１の時刻ｔ２や時刻ｔ３の変動を指定した場合、ＱＣ値変動期間前後のイベントが検索され上記と同様に相関解析が実行される。

例えば、図３−１の時刻ｔ２の変動を途中に含み、時刻ｔ１と時刻ｔ３を含まない期間をユーザが指定する。この場合、図３−２に示すように、イベントとして時刻ｔ０と時刻ｔ２のＡＰＣ設定の変更、および時刻ｔ３のメンテナンス実施が検索され、解析期間は、時刻ｔ０と時刻ｔ３との間に設定される。

この場合、図５に示すように、ユーザインターフェース８にＱＣ値変動要因抽出結果が表示され、解析期間中に存在したイベント情報として時刻ｔ２のイベント情報が合わせて併記される。このとき、例えば、イベント情報とＥＥＳパラメータとの関連付けがなされたテーブル（図示せず）を用意し、例えば「ＡＰＣ設定値変更」イベントには露光量に関係（影響）するＥＥＳパラメータ名が関連付けられているとする。コンピュータ１１の変動要因抽出部１１ｄは、このテーブルを用いて、イベント情報と該ＥＥＳパラメータとの関連が存在すればユーザインターフェース８に表示させる（図２のステップＳ６、７）。

また、ユーザが、図３−１の時刻ｔ３のＱＣ値の変動を指定した場合も同様に、時刻ｔ３のイベント情報であるフォーカス系のメンテナンス情報が、図６のように表示される。

このように、図５、６のようなイベント情報が併記された形で結果が表示されると、ユーザは、抽出されたイベントによる既知の寸法変動であることを把握できる。

なお、上記で述べたＱＣ値の変動期間は、自動的に抽出してもよい。例えば、予めしきい値を設定し、しきい値以上のＱＣ値変動が発生した期間をＱＣ値変動期間として自動抽出してもよい。この場合、ＱＣ値変動期間設定部１１ａは、ユーザインターフェース８から出力された制御信号によらずに、自動的にＱＣ値変動期間を抽出する。

以上のように、本実施の形態によれば、ＱＣ値の変動要因をＥＥＳパラメータから解析する際、ＱＣ値変動期間の前後におけるイベント情報を自動的に検索し、検索されたイベント間に解析期間を設定することにより、イベント起因でない真のＱＣ値変動要因を抽出することができる。また、ＱＣ値変動期間中にイベントが発生していた場合には、イベントとＥＥＳパラメータとの関連を調べることで、ＱＣ値の変動要因をイベント起因であると特定することができる。このように、ＡＰＣ制御やメンテナンス等のイベントに応じて、半導体製造工程における異常検出を行うことができる。

なお、本実施の形態では、ＱＣ値とＥＥＳパラメータの値とに関して、例えば（１）式に示した相関係数を利用し、この相関係数の計算結果に基づいてＱＣ値の変動要因を特定している。しかしながら、このような相関解析に限定されず、ＱＣ値の変動とＥＥＳパラメータとの相関性を定量的に算出することが可能であれば、その他の統計解析または統計的手法を用いることもできる。例えば、ＰＬＳ（Partial Least Square）解析、主成分分析等を用いてもよい。また、本実施の形態では、変動要因となるＥＥＳパラメータ抽出方法として、単変量の相関解析を用いている。すなわち、ＱＣ値の変動が単一のＥＥＳパラメータに起因しているという仮定のもとに説明を行った。しかしながら、ＱＣ値の変動が、同時に複数のＥＥＳパラメータに起因する可能性もある。このような場合には、単変量解析の替わりに、多変量解析を用いることで、本実施の形態の構成を同様に適用することができる。

（第２の実施の形態）
この実施の形態では、ＡＰＣ制御された半導体製造装置において、ＡＰＣ制御情報あるいはメンテナンス情報等のイベント情報を取得し、このイベント発生をトリガとしてＦＤＣモデルの更新を行う構成について説明する。

図７は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置の管理システムおよびクリーンルームを含む構成を示すブロック図である。なお、図７において第１の実施の形態と同様の符号を付された構成は、第１の実施の形態と同様の構成である。

図７に示すように、ＡＰＣにより制御された半導体製造装置の管理システム２００は、半導体製造装置２で処理されたウェーハを特定するための生産管理情報を格納する生産管理情報格納部としての生産管理情報データベース４と、半導体製造装置２により処理された複数のウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値を格納するＱＣ値格納部としてのＱＣ値データベース５と、半導体製造装置２をモニタして得られたＥＥＳパラメータを格納するＥＥＳパラメータ格納部としてのＥＥＳパラメータデータベース６と、半導体製造装置２のメンテナンス履歴を格納するメンテナンス情報格納部としてのメンテナンス情報データベース７と、を備える。

なお、各データベース５、６、７には、第１の実施の形態と同様に、データ収集サーバ（図示せず）を介してデータが入力されるようになっている。

さらに、半導体製造装置の管理システム２００は、情報を表示し、ユーザ（技術者）の操作に応じて制御信号を出力するユーザインターフェース８と、生産管理情報、ＱＣ値の分布、およびＥＥＳパラメータに基づいて、ＱＣ値を制御するためにＥＥＳパラメータ値を補正するＡＰＣ設定値を生成するＡＰＣ設定部としてのＡＰＣ設定装置９と、を備える。

さらに、半導体製造装置の管理システム２００は、ＡＰＣ設定装置９により生成されたＡＰＣ設定値を格納するＡＰＣ設定値格納部としてのＡＰＣ設定値データベース１０と、第１の装置異常検出部としての第１のＦＤＣモデルユニット１２と、第２の装置異常検出部としての第２のＦＤＣモデルユニット１３と、を備える。

第１のＦＤＣモデルユニット１２は、ＥＥＳパラメータデータベース６に格納された第１のＥＥＳパラメータの値を監視し、半導体製造装置２の異常を判断するための第１の異常検出基準としての第１のＦＤＣモデルに基づいて、半導体製造装置２の異常を検出し、この異常をユーザインターフェース８に出力し表示させるようになっている。

第２のＦＤＣモデルユニット１３は、ＥＥＳパラメータデータベース６に格納された第２のＥＥＳパラメータの値を監視し、半導体製造装置２の異常を判断するための第２の異常検出基準としての第２のＦＤＣモデルに基づいて、半導体製造装置２の異常を検出し、この異常をユーザインターフェース８に出力し表示させるようになっている。

すなわち、第１のＦＤＣモデルユニット１２および第２のＦＤＣモデルユニット１３は、それぞれ、生産管理情報、ＱＣ値情報、およびＥＥＳパラメータを用いて、入力されたＥＥＳパラメータがある特定の値、あるいは変化をした場合、予め不良であると設定された不良形態が製造装置において発生していると警告を発するものである。

例えば、半導体製造装置２がエッチング装置である場合において、エッチングプロセス中のチャンバー内の圧力変動が突発的な変化を示すと、ダストを発生させる不良が起きることが予め判明しているとする。この場合、例えば、第１のＦＤＣモデルユニット１２は、プロセス中のチャンバー内圧力変化を常時モニタリングし、その変化量がしきい値レベルを超えた場合、ダスト発生不良が起きていることを、ユーザインターフェース８に警告表示させる。

さらに、半導体製造装置の管理システム２００は、第１のＦＤＣモデルユニット１２とそれが監視する第１のＥＥＳパラメータに関連（影響）するイベントとを関連付け、さらに第２のＦＤＣモデルユニット１３とそれが監視する第２のＥＥＳパラメータに関連（影響）するイベントとを関連付けたテーブル１４と、ユーザインターフェース８に情報を出力するコンピュータ（ＣＰＵ）２１１と、を備える。

コンピュータ２１１は、イベント情報取得部２１１ａと、イベント情報判定部２１１ｂと、更新指示部２１１ｃと、を有する。換言すれば、半導体製造装置の管理システム２００は、イベント情報取得部２１１ａと、イベント情報判定部２１１ｂと、更新指示部２１１ｃと、を有し、これらはＣＰＵの機能により実現される。

イベント情報取得部２１１ａは、メンテナンス情報データベース７およびＡＰＣ設定値データベース１０から、半導体製造装置２のメンテナンス情報、またはＡＰＣ設定値の変更情報を、イベント情報として取得するようになっている。

イベント情報判定部２１１ｂは、テーブル１４を用いて、イベント情報取得部２１１ａで取得されたイベント情報が第１のＦＤＣモデルユニット１２（または、それが監視する第１のＥＥＳパラメータ）と関連するか、第２のＦＤＣモデルユニット１３（または、それが監視する第２のＥＥＳパラメータ）と関連するか、またはそれ以外の場合かを判定するようになっている。

更新指示部２１１ｃは、イベント情報取得部２１１ａで取得されたイベント情報が第１のＦＤＣモデルユニット１２（または、それが監視する第１のＥＥＳパラメータ）と関連すると判定された場合に、第１の異常検出基準である第１のＦＤＣモデルの更新指示をユーザインターフェース８に出力し表示させることができる。

また、更新指示部２１１ｃは、イベント情報取得部２１１ａで取得されたイベント情報が第２のＦＤＣモデルユニット１３（または、それが監視する第２のＥＥＳパラメータ）と関連すると判定された場合に、第２の異常検出基準である第２のＦＤＣモデルの更新指示をユーザインターフェース８に出力し表示させることができる。

さらに、更新指示部２１１ｃは、イベント情報取得部２１１ａで取得されたイベント情報が第１のＦＤＣモデルユニット１２（または、それが監視するＥＥＳパラメータ）と関係すると判定された場合に、第１のＦＤＣモデルユニット１２に第１の異常検出基準である第１のＦＤＣモデルの自動更新を指示することができる。

さらにまた、更新指示部２１１ｃは、イベント情報取得部２１１ａで取得されたイベント情報が第２のＦＤＣモデルユニット１３（または、それが監視するＥＥＳパラメータ）と関係すると判定された場合に、第２のＦＤＣモデルユニット１３に第２の異常検出基準である第２のＦＤＣモデルの自動更新を指示することができる。

更新支持部２１１ｃが、第１のＦＤＣモデルの更新指示をユーザインターフェース８に出力し表示させるか、または第１のＦＤＣモデルの自動更新を第１のＦＤＣモデルユニット１２に指示するかは、例えば、第１のＦＤＣモデルが監視する第１のＥＥＳパラメータの種別に応じて設定することができる。同様に、更新支持部２１１ｃが、第２のＦＤＣモデルの更新指示をユーザインターフェース８に出力し表示させるか、または第２のＦＤＣモデルユニット１３に第２のＦＤＣモデルの自動更新を指示するかは、例えば、第２のＦＤＣモデルが監視する第２のＥＥＳパラメータの種別に応じて設定することができる。

ここで、以上の構成を有する半導体製造装置の管理システム２００の動作について説明する。

図８は、図７の半導体製造装置の管理システム２００を用いた、半導体製造装置の管理方法を示すフローチャートである。

図８に示すように、先ず、コンピュータ２１１のイベント情報取得部２１１ａが、メンテナンス情報データベース７およびＡＰＣ設定値データベース１０から、半導体製造装置２のメンテナンス情報、または、ＡＰＣ設定値の変更情報を、イベント情報として取得する（ステップＳ２１）。

次に、コンピュータ２１１のイベント情報判定部２１１ｂが、テーブル１４を用いて、イベント情報取得部２１１ａで取得されたイベント情報が、第１のＦＤＣモデルユニット１２（または、それが監視する第１のＥＥＳパラメータ）、または第２のＦＤＣモデルユニット１３（または、それが監視する第２のＥＥＳパラメータ）と関連するか否かを判定する（ステップＳ２２）。

次に、コンピュータ２１１の更新指示部２１１ｃが、ステップＳ２３で、取得されたイベント情報が、第１のＦＤＣモデルユニット１２（または、それが監視する第１のＥＥＳパラメータ）、または第２のＦＤＣモデルユニット１３（または、それが監視する第２のＥＥＳパラメータ）と関連すると判定した場合には、ステップＳ２４で、関連すると判定されたＦＤＣモデルユニットに応じて、第１または第２のＦＤＣモデルを自動更新するか否かを判断する。

そして、自動更新する場合には、ステップＳ２５に進み、更新指示部２１１ｃが、第１、または第２のＦＤＣモデルの自動更新を、対応するＦＤＣモデルユニットに対して行うとともに、自動更新指示を行ったことをユーザインターフェース８に出力し表示させ、フローを終了する。

一方、自動更新しない場合は、ステップＳ２６に進み、更新指示部２１１ｃが、第１または第２のＦＤＣモデルの手動更新指示をユーザインターフェース８に出力し表示させる。これにより、ユーザインターフェース８の表示を見たユーザは、ＦＤＣモデルの手動更新の必要性を認識し、必要に応じてＦＤＣモデルを変更することができる。

また、コンピュータ２１１の更新指示部２１１ｃが、ステップＳ２３で、取得されたイベントが、第１のＦＤＣモデルユニット１２（または、それが監視する第１のＥＥＳパラメータ）、および第２のＦＤＣモデルユニット１３（または、それが監視する第２のＥＥＳパラメータ）のいずれにも関連しないと判定した場合には、フローを終了する。

本実施の形態に係る半導体製造装置の管理方法では、以上のフローにより、異常検出基準（ＦＤＣモデル）の更新が必要なイベントが発生した場合、該当するＦＤＣモデルを適切に更新し、誤報あるいは異常の見逃しを防ぐことができる。

次に、既述の半導体製造装置の管理方法を具体的に適用した一例について説明する。本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に、トランジスタのゲートの露光工程への適用例について説明する。

ここで、図９は、ユーザインターフェース８を介して表示される、ＦＤＣモデルの異常検出状況の一例を示す図である。また、図１０は、ＦＤＣモデルと関連するイベント情報の種別を含むテーブルの一例を示す図である。

ところで、第１の実施の形態の図４では、レジスト寸法異常の原因として、同期精度Ｙを特定している。したがって、図４で特定された同期精度Ｙによるレジスト寸法異常は、同期精度Ｙがある値を超えると寸法異常が起きる事例となっている。

そこで、露光工程おけるＦＤＣモデルとして、第１のＦＤＣモデルユニット１２には、例えば、同期精度Ｙを常時監視させ、その値が設定されたしきい値を超えた場合「寸法異常発生」警告を発するアルゴリズムが組み込まれているものとする。

同様に、第２のＦＤＣモデルユニット１３には、フォーカス追従性パラメータの値がある値を下回った場合、寸法異常が生じることを検知するアルゴリズムが組み込まれているものとする。

第１のＦＤＣモデルユニット１２、または、第２のＦＤＣモデルユニット１３の異常検出状況は、ユーザインターフェース８を介して、ディスプレイ等に表示される（図９）。異常の度合いは、しきい値を超える度合いに応じて、例えば、正常範囲（Ｇｏｏｄ）、要注意範囲、および異常範囲（Ｂａｄ）、の３レベルに分けて表示されている。なお、図９では、正常範囲（Ｇｏｏｄ）表示と異常範囲（Ｂａｄ）表示との間の表示が要注意範囲に相当する。

ユーザは、ユーザインターフェース８を介して、第１のＦＤＣモデルユニット１２、または、第２のＦＤＣモデルユニット１３の警告を受けて、製造ラインを停止して調査、メンテナンスを実施するか判断する。あるいは、ユーザは、ユーザインターフェース８を介して、第１のＦＤＣモデルユニット１２、または、第２のＦＤＣモデルユニット１３の警告を受けて、自動的に製造ラインを停止させる場合もある。

ここで問題となるのは、メンテナンス等のイベント発生により半導体製造装置２の状態が変化した場合、異常検出基準（ＦＤＣモデル）の見直しが必要となることである。

例えば、同期精度による異常検出基準は、ウェーハステージとレチクルステージとの同期機構の調整を行った場合、見直しが必要になる。同様に、フォーカス追従性による異常検出基準は、フォーカス系の調整を行った場合、見直しが必要になる。

これらの見直しをせず該当する異常検出基準、すなわち、ＦＤＣモデルの使用を続けた場合、異常の誤検出や不良の見逃しが発生する恐れがある。

そこで、コンピュータ２１１は、イベント情報取得部２１１ａにより半導体製造装置２に関するイベント情報を取得する（図８のステップＳ２１）。イベント情報には、本実施の形態の露光装置の場合、露光量に関するＡＰＣ設定値の変更情報、および露光装置のメンテナンス情報が含まれる。

次に、コンピュータ２１１のイベント情報判定部２１１ｂは、イベント情報取得部２１１ａによって取得されたイベント情報と、テーブル１４を参照し、現在稼働しているＦＤＣモデルユニット（または、それが監視するＥＥＳパラメータ、もしくは現在運用されている異常検出基準）に関連（影響）するイベントの発生有無を判断する（図８のステップＳ２２、２３）。

ここで、各ＦＤＣモデルユニット（ＥＥＳパラメータ、または異常検出基準でもよい）に対し、関連するイベント情報の種別を、例えば、図１０に示すようなテーブル情報としてテーブル１４に記憶しておく。図１０において、第１のＦＤＣモデルユニット１２は同期精度、第２のＦＤＣモデルユニット１３はフォーカスに関するイベントにそれぞれ関連していることを示す。

例えば、イベント情報取得部２１１ａは、第１の実施の形態の図３の時刻ｔ３の時点において、メンテナンス作業のイベントが発生したことを検知し、かつそれがフォーカス系の調整作業であることより、フォーカスに関連したイベントであると認識する。すると、イベント情報判定部２１１ｂは、図１０のテーブルよりフォーカス追従性パラメータ（ＥＥＳパラメータ）で寸法異常を検知している第２のＦＤＣモデルユニット１３が同イベントに該当していると判断する。

次に、イベント情報判定部２１１ｂの判定結果を受け、更新指示部２１１ｃが更新指示を出力する。出力方法の一つは、図９のユーザインターフェース８を介した画面において、該当する異常検出基準（ＦＤＣモデル）に更新が必要であることを表示する。この際、図１０のテーブルを参照し、更新方法が手動と指定されたモデルの場合、更新指示部２１１ｃは、ユーザインターフェース８に「手動更新必要、停止中」と表示する。同時に、更新指示部２１１ｃは、該当するＦＤＣモデルユニット（図示例では、第２のＦＤＣモデルユニット１３）に停止の指示を出す（図８のステップＳ２６）。なお、図９では、第２のＦＤＣモデルユニット１３が停止中であることから、正常範囲（Ｇｏｏｄ）、要注意範囲、異常範囲（Ｂａｄ）のいずれにも表示がなされていない。

停止の指示を受けたＦＤＣモデルユニットは、異常判定処理を中止する。ユーザは図９の表示を認識し、該当する異常検出基準（ＦＤＣモデル）を手動更新する。第１の実施の形態の図３の時刻ｔ３のイベントの場合、フォーカス系メンテナンス後のフォーカス追従性パラメータ（ＥＥＳパラメータ）の変動を調査し、寸法異常を検知するのに適切な判定条件を新たな異常検出基準（ＦＤＣモデル）として第２のＦＤＣモデルユニット１３に設定する。

一方、図１０のテーブルで更新方法が自動になっている場合、図９の画面には「更新必要、自動更新中」の表示を出力し、該当するＦＤＣモデルユニットに自動更新の指示を出す（図８のステップＳ２４、２５）。指示を受けたＦＤＣモデルユニットは、予め組み込まれたアルゴリズムに従い、異常検出基準の更新を行う。

例えば、第１のＦＤＣモデルユニット１２は、更新の指示を受けた後、異常判定処理を中断し、例えば１０ロット分のデータを用いて同期精度Ｙとレジスト寸法との関係から寸法異常を検知するのに適切なしきい値を自動設定（すなわち異常検出基準を自動更新）する。そして、第１のＦＤＣモデルユニット１２は、設定完了後、異常判定処理を再開する。

なお、更新指示部２１１ｃは、手動あるいは自動更新が完了すると、図９のユーザインターフェース８において、該当する更新状況表示を削除する。

このように、本実施の形態によれば、イベント情報を取得し、イベント発生に起因する装置状態の変化に対応して、異常検出基準（ＦＤＣモデル）の更新が必要な場合、該当する異常検出基準（ＦＤＣモデル）を適切に更新し、誤報、誤検出、あるいは異常の見逃しを防ぐことができる。

すなわち、本実施の形態において、イベント発生による装置状態の変化に追従した異常検出基準（ＦＤＣモデル）を効率的に運用することができる。したがって、ＡＰＣ制御やメンテナンスに応じて、異常検出を行うことができる。なお、本実施の形態においては、イベント発生による装置状態の変化に追従して異常検出基準（ＦＤＣモデル）を更新するようにしているので、第１の実施の形態と同様に、イベント間で更新が行われるようになっている。

なお、本実施の形態では、半導体製造装置の管理システム２００にＦＤＣモデルユニットを２つ設ける構成としたが（すなわち、第１のＦＤＣモデルユニット１２、および第２のＦＤＣモデルユニット１３を設けている。）、これに限定されず、監視するＥＥＳパラメータの個数に応じて複数個のＦＤＣモデルユニットを設ける構成とすることもできる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を、図１１から図１４を参照して説明する。この実施の形態は、半導体製造工程を露光工程とした場合に、レジスト寸法値を変動させる露光装置パラメータを具体的に列挙し、それらを用いて異常検出基準としてのＦＤＣモデルを構成するものである。ここで、露光装置パラメータは、第１および第２の実施の形態で説明したＥＥＳパラメータに相当する。

第１の実施の形態に記載のシステムを構築し、１年間運用を行った。その結果、レジスト寸法値を変動させる露光装置パラメータが複数抽出された。そして、これらの抽出されたパラメータ群に対し、レジスト寸法値との関係を調査した。

以下では、抽出された露光装置パラメータのうち、特に、同期精度と、ウェーハ直交度と、ショット（shot）倍率および現像工程払い出し遅れ時間と、について詳述し、さらに、同様にして抽出されたその他のパラメータも含めて露光装置パラメータをまとめて列挙する。なお、これらの露光装置パラメータとレジスト寸法値との相関性は、従来認識されておらず、第１の実施の形態に記載のシステムの運用を通じて具体的に認識されたものである。

抽出された露光装置パラメータの一例として、まず、同期精度について説明する。第１の実施の形態に記載のシステムを運用した結果、同期精度Ｙ成分の標準偏差平均値と、配線層１層目の配線幅の変動との相関性が認められた。このパラメータは、ウェーハステージとレチクルステージとの追従（または同期）精度に関するもので、ウェーハステージ面に設定されたＸＹ方向のうちＹ方向成分の同期精度に関するものである。また、このパラメータは、同期精度Ｙ成分の標準偏差の平均値を表す。ここで、標準偏差の平均値の意味は、具体的には以下の通りである。すなわち、１つのウェーハに対する露光処理は実際には多数のショット処理からなるため、これら多数のショット処理を所定数のショット処理に分け、まず所定数のショット処理に対して同期精度Ｙ成分の標準偏差を計算し、次に得られたこれらの標準偏差を当該ウェーハについて平均化したものである。

なお、以下では、同期精度のＹ方向成分について説明するが、Ｘ方向成分についても同様であり、同期精度Ｘ成分の標準偏差平均値も、抽出された露光装置パラメータである。

実際に運用した露光工程では、配線層１層目の配線幅の目標値は１５０ｎｍであり、設計上の許容範囲は１４０ｎｍから１６０ｎｍである。図１１は、同期精度Ｙ成分の標準偏差平均値と、寸法変動量（絶対値）との関係を示した散布図である。ここで、寸法変動量（絶対値）は、上記配線幅の目標値からのずれ量の絶対値を表している。また、散布図の各点は各ウェーハを表している。図１１に示すように、同期精度Ｙ成分の標準偏差平均値の増大と共に寸法値の目標値からの乖離が大きくなり、５ｎｍを超えたところで寸法変動量（絶対値）は１０ｎｍを超え、寸法値が設計上の許容範囲を超えることが分かった。

そこで、同期精度Ｙ成分の標準偏差平均値が５ｎｍを超えると警告を発する第３のＦＤＣモデルを構成した。そして、第２の実施の形態に記載のシステムに、この第３のＦＤＣモデルが組み込まれた第３のＦＤＣモデルユニットを設ける構成とする。第３のＦＤＣモデルは、同期精度Ｙ成分の標準偏差平均値を入力として、配線層１層目の配線幅が目標値から１０ｎｍ以上変動する恐れのある異常を検知する。同時に、検知に用いる露光装置のパラメータ（すなわち、同期精度Ｙ成分の標準偏差平均値）の内容より、ウェーハステージおよびレチクルステージのメンテナンスを行うようオペレータに指示を出す。この際、例えば、図７におけるユーザインターフェース８を介してメンテナンス指示を表示し、これを見たオペレータは指示に従いメンテナンスを行うことができる。また、この第３のＦＤＣモデルの関連イベント種（情報）として同期精度を登録しておく。

なお、第２の実施の形態においては、図１０に示すように、同期精度に関係するＦＤＣモデルとして第１のＦＤＣモデルについて説明したが、本実施の形態では同期精度に関してより詳細な内容を説明するにあたり、第１のＦＤＣモデルと区別して第３のＦＤＣモデルを記載している。

続いて、抽出された露光装置パラメータの別の例として、ウェーハ直交度について説明する。第１の実施の形態に記載のシステムを運用した結果、ウェーハ直交度とゲート寸法との相関性が認められた。このパラメータは「合せずれ」に関するもので、ウェーハ座標の傾きを表している。本実施の形態では、ウェーハ直交度は、ショット単位に計測されたものを、ウェーハにおいて平均化した値である。

実際に運用した露光工程では、ゲート寸法値の目標値は１００ｎｍであり、設計上の許容範囲は９５ｎｍから１０５ｎｍである。図１２は、ウェーハ直交度と、寸法変動量（絶対値）との関係を示した散布図である。ここで、寸法変動量（絶対値）は、上記ゲート寸法値の目標値からのずれ量の絶対値を表している。また、散布図の各点は各ウェーハを表している。図１２に示すように、ウェーハ直交度がゼロからプラス方向、またはマイナス方向に大きくなると、寸法値のずれ量が大きくなり、ウェーハ直交度の絶対値が０．１μｒａｄ（マイクロラジアン）を超えると寸法変動量（絶対値）は５ｎｍを超え、ゲート寸法値の変動が設計上の許容範囲を超えることが分かった。

そこで、ウェーハ直交度の絶対値が０．１μｒａｄを超えると警告を発する第４のＦＤＣモデルを構成した。そして、第２の実施の形態に記載のシステムに、この第４のＦＤＣモデルが組み込まれた第４のＦＤＣモデルユニットを設ける構成とする。第４のＦＤＣモデルは、ウェーハ直交度を入力として、ゲート寸法が目標値から５ｎｍ以上変動する恐れのある異常を検知する。同時に、検知に用いる露光装置のパラメータ（すなわち、ウェーハ直交度）の内容より、ウェーハステージのメンテナンスを行うようオペレータに指示を出す。この際、例えば、図７におけるユーザインターフェース８を介してメンテナンス指示を表示し、これを見たオペレータは指示に従いメンテナンスを行うことができる。また、この第４のＦＤＣモデルの関連イベント種（情報）として「合せ」を登録しておく。

さらに、抽出された露光装置パラメータの別の例として、ショット倍率および現像工程払い出し遅れ時間について説明する。第１の実施の形態に記載のシステムを運用した結果、ショット倍率および現像工程払い出し遅れ時間と、ゲート寸法値との相関性が認められた。ショット倍率は、露光処理時のレチクル像の相対的な拡大率を表すものである。また、現像工程払い出し遅れ時間は、露光処理が終了したウェーハに対するレジスト現像処理工程において、所定の現像処理が終了して実際にウェーハが現像ユニットから取り出されるまでの遅延時間を表す。なお、レジスト現像処理工程は露光処理工程と隣接する工程であり、各処理装置も一体的に設けられているため、ここでは広い意味で露光工程に含めて説明を行う。

ショット倍率および現像工程払い出し遅れ時間と寸法値変動との因果関係は明確ではないが、現像工程払い出し遅れ時間をＸ軸に、ショット倍率をＹ軸に取り、ゲート寸法の目標値からのずれ量の絶対値に対して等高線を描くと、図１３の結果が得られた。図１３では、ゲート寸法の目標値からのずれ量の絶対値を寸法変動として記載し、それぞれ、寸法変動＝１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍの場合の曲線を図示している。この結果より、現像工程払い出し遅れ時間が１０秒以上かつショット倍率が０．１ｐｐｍ以上になると、ゲート寸法が設計上の許容範囲を超えることが分かった。

そこで、図１３の等高線に従い、現像工程払い出し遅れ時間とショット倍率とから、ゲート寸法の目標値からのずれ量の絶対値を推定する２変数関数を構成した。さらに、この２変数関数を利用した第５のＦＤＣモデルを構成し、ゲート寸法上の許容範囲から５ｎｍ以上の寸法変動を検知すると警告を発するようにした。そして、第２の実施の形態に記載のシステムに、この第５のＦＤＣモデルが組み込まれた第５のＦＤＣモデルユニットを設ける構成とする。上述のように、第５のＦＤＣモデルは、ショット倍率と現像工程払い出し遅れ時間とを入力として、ゲート寸法が目標値から５ｎｍ以上変動する恐れのある異常を検知する。同時に、検知に用いる露光装置のパラメータ（すなわち、ショット倍率および現像工程払い出し遅れ時間）の内容より、光学系機構と現像ユニットのメンテナンスを行うようオペレータに指示を出す。この際、例えば、図７におけるユーザインターフェース８を介してメンテナンス指示を表示し、これを見たオペレータは指示に従いメンテナンスを行うことができる。また、第５のＦＤＣモデルの関連イベント種（情報）として、「合せ」と、レジスト塗布、ベーキング、現像処理ユニットである「クリーントラック」とを登録しておく。

なお、第５のＦＤＣモデルで用いた２変数関数として、例えば、マハラノビス距離等の多変量関数を用いてもよい。また、寸法変動に関係する露光装置パラメータ抽出方法として、第１の実施の形態では単変量の相関解析を用いているが、本実施の形態ではショット倍率と現像工程払い出し遅れ時間とからなる２変量の相関解析を用いている。なお、相関係数を用いた相関解析に限らず、ＰＬＳ解析、主成分分析等を用いてもよい。

図１４は、第３〜第５のＦＤＣモデルを一覧にした図である。なお、第１の実施の形態のシステム（図１）を露光工程で運用した結果、レジスト寸法の変動要因となるその他の露光装置パラメータも得られた。第３〜第５のＦＤＣモデルに関連する露光装置パラメータ、およびその他の抽出された露光装置パラメータをまとめると次のようになる。

（１）ウェーハステージとレチクルステージとの同期精度を表すパラメータ（同期精度、平均値、標準偏差）
（２）フォーカス位置の目標値と実測値との差異を表すパラメータ（フォーカス追従、平均値、標準偏差）
（３）チルト量の目標値と実測値との差異を表すパラメータ（Ｚ軸傾き、平均値、標準偏差）
（４）アライメントに関するパラメータ（平行移動、回転、倍率、直交度）
（５）レジスト塗布、ベーキング、または現像に関するパラメータ（温度、流量、処理時間）

ここで、第３のＦＤＣモデルは（１）に、ウェーハ直交度は（４）に、ショット倍率は（４）に、現像工程払い出し遅れ時間は（５）に、分類される。また、（１）において、パラメータの説明に補記された（同期精度、平均値、標準偏差）は、同期精度のみならず、その平均値、その標準偏差、その標準偏差平均値等がパラメータであることを意味する。これは、（２）、（３）についても同様である。（２）は、投影光学系のフォーカス位置についての追従性を表すパラメータである。（３）は、ウェーハステージ面に垂直なＺ軸方向に対するチルト（傾き）量を表すパラメータであり、例えば光軸のチルト量を表す。（４）は、レチクルとウェーハとのアライメント（位置合わせ）に関するパラメータを表し、具体的には、平行移動、回転、倍率、直交度等を表す。（５）は、露光工程に関連する工程であるレジスト塗布、ベーキング、または現像における温度、流量、処理時間等のパラメータを表す。

これらの露光装置パラメータに関して、本実施の形態に示したように、レジスト寸法値との関係を調査し、レジスト寸法値が設計上の許容範囲を超える場合を検知するための検知ルールを求め、ＦＤＣモデルを構成した。

構成したＦＤＣモデルには、本実施の形態で述べたように、関連するイベント種（情報）が登録されている。このＦＤＣモデル群を第２の実施の形態のシステム（図７）に組み込むことで、モデルの更新が必要なイベントが発生すると、該当するＦＤＣモデルの更新指示が自動的に出力される。

以上述べたように、本実施の形態によれば、レジスト寸法値を変動させる要因としての露光装置パラメータを抽出し、各抽出された露光装置パラメータに対して、レジスト寸法値が設計上の許容範囲を超える場合を検知する検知ルールを設定したＦＤＣモデルを構成することで、レジスト寸法異常を検知し、その発生原因に応じたメンテナンス指示を自動的に出力することができる。なお、検知ルールとしては、例えば、レジスト寸法値が所望の値に収まるための各露光装置パラメータの管理値、または、単変量もしくは多変量の検知関数などを用いることができる。

露光処理において、レジスト寸法値を所望の値に安定させることは、半導体製品の歩留まり向上において重要である。従来、寸法値が変化した場合、露光量調整などの容易なパラメータで調整されていた。この場合、寸法を変動させた真の装置変動要因は改善されないまま放置されることになり、問題の再発等の不具合が生じていた。本実施の形態によれば、第１の実施の形態のシステムにより寸法を変動させる要因を抽出し、抽出された露光装置パラメータに関連するＦＤＣモデルを第２の実施の形態のシステムに組み込んで運用することで、従来の問題点が解消され、レジスト寸法値を所望の値に安定させることが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体製造装置の管理システムおよびクリーンルームを含む構成を示すブロック図である。図１の半導体製造装置の管理システムを用いた、半導体製造装置の管理方法を示すフローチャートである。露光処理時刻とＱＣ値であるレジスト寸法との関係を示す図である。露光処理時刻と設定されたＡＰＣ設定値である露光量との関係を示す図である。露光処理時刻とメンテナンス履歴との関係を示す図である。ユーザインターフェースを介して表示される、ＥＥＳパラメータ、相関係数、関連イベント情報の一例を示す図である。ユーザインターフェースを介して表示される、ＥＥＳパラメータ、相関係数、関連イベント情報の別の一例を示す図である。ユーザインターフェースを介して表示される、ＥＥＳパラメータ、相関係数、関連イベント情報のさらに別の一例を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置の管理システムおよびクリーンルームを含む構成を示すブロック図である。図７の半導体製造装置の管理システムを用いた、半導体製造装置の管理方法を示すフローチャートである。ユーザインターフェースを介して表示される、ＦＤＣモデルの異常検出状況の一例を示す図である。ＦＤＣモデルと関連するイベント情報の種別を含むテーブルの一例を示す図である。同期精度Ｙ成分の標準偏差平均値と、寸法変動量（絶対値）との関係を示した散布図である。ウェーハ直交度と、寸法変動量（絶対値）との関係を示した散布図である。現像工程払い出し遅れ時間およびショット倍率と、寸法変動量（絶対値）との関係を示す図である。第３の実施の形態に説明したＦＤＣモデルの具体例を一覧にした図である。

符号の説明

１クリーンルーム
２半導体製造装置
３ＱＣ値測定装置
４生産管理情報データベース
５ＱＣ値データベース
６ＥＥＳパラメータデータベース
７メンテナンス情報データベース
８ユーザインターフェース
９ＡＰＣ設定装置
１０ＡＰＣ設定値データベース
１１，２１１コンピュータ（ＣＰＵ）
１１ａＱＣ値変動期間設定部
１１ｂイベント情報検索部
１１ｃ解析期間設定部
１１ｄ変動要因抽出部
１２第１のＦＤＣモデルユニット
１３第２のＦＤＣモデルユニット
１４テーブル
１００，２００半導体製造装置の管理システム
２１１ａイベント情報取得部
２１１ｂイベント情報判定部
２１１ｃ更新指示部

Claims

半導体製造装置により処理されるウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値を格納するＱＣ値格納部と、
前記半導体製造装置をモニタして得られたＥＥＳパラメータを格納するＥＥＳパラメータ格納部と、
前記半導体製造装置のメンテナンス履歴を格納するメンテナンス情報格納部と、
前記ＱＣ値および前記ＥＥＳパラメータに基づいて、前記ＱＣ値を制御するために前記ＥＥＳパラメータの値を補正するＡＰＣ設定値を生成するＡＰＣ設定部と、
前記ＡＰＣ設定値を格納するＡＰＣ設定値格納部と、
前記ＱＣ値の変動を含むＱＣ値変動期間を設定するＱＣ値変動期間設定部と、
前記メンテナンス情報格納部および前記ＡＰＣ設定値格納部から、前記ＱＣ値変動期間の前後における、前記半導体製造装置のメンテナンス、または前記ＡＰＣ設定値の変更を、イベントとして検索するイベント情報検索部と、
検索された前記イベント間に、前記ＱＣ値の変動要因を解析するための解析期間を設定する解析期間設定部と、
前記解析期間中に得られた前記ＱＣ値と前記ＥＥＳパラメータとに関して相関性を定量的に算出するための統計解析を行い、算出された相関性に基づいて前記ＱＣ値の変動要因を抽出する変動要因抽出部と、を備える
ことを特徴とする半導体製造装置の管理システム。
半導体製造装置により処理されるウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値に対して、前記ＱＣ値の変動を含むＱＣ値変動期間を設定するＱＣ値変動期間設定ステップと、
前記ＱＣ値変動期間の前後における、前記半導体製造装置のメンテナンス、または前記ＱＣ値を制御するために前記半導体製造装置をモニタして得られたＥＥＳパラメータの値を補正するＡＰＣ設定値の変更を、イベントとして検索するイベント情報検索ステップと、
検索された前記イベント間に、前記ＱＣ値の変動要因を解析するための解析期間を設定する解析期間設定ステップと、
前記解析期間中に得られた前記ＱＣ値と前記ＥＥＳパラメータの値とに関して相関性を定量的に算出するための統計解析を行い、算出された相関性に基づいて前記ＱＣ値の変動要因を抽出する変動要因抽出ステップと、
を含むことを特徴とする半導体製造装置の管理方法。
半導体製造装置により処理されるウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値を格納するＱＣ値格納部と、
前記半導体製造装置をモニタして得られたＥＥＳパラメータを格納するＥＥＳパラメータ格納部と、
前記半導体製造装置のメンテナンス履歴を格納するメンテナンス情報格納部と、
前記ＱＣ値および前記ＥＥＳパラメータに基づいて、前記ＱＣ値を制御するために前記ＥＥＳパラメータの値を補正するＡＰＣ設定値を生成するＡＰＣ設定部と、
前記ＡＰＣ設定値を格納するＡＰＣ設定値格納部と、
前記ＥＥＳパラメータの値を監視し、監視されたＥＥＳパラメータの値と前記半導体製造装置の異常を判定するための異常検出基準とに基づいて、前記半導体製造装置の異常を検出する装置異常検出部と、
前記メンテナンス情報格納部および前記ＡＰＣ設定値格納部から、前記半導体製造装置のメンテナンス、または前記ＡＰＣ設定値の変更を、イベントとして取得するイベント情報取得部と、
前記イベント情報取得部で取得された前記イベントが前記装置異常検出部により監視されたＥＥＳパラメータと関連するか否かを判定するイベント情報判定部と、
前記イベント情報取得部で取得された前記イベントが前記装置異常検出部により監視されたＥＥＳパラメータと関連すると判定された場合に、前記異常検出基準の更新指示を出力可能な更新指示部と、を備える
ことを特徴とする半導体製造装置の管理システム。
前記更新指示部は、前記イベント情報取得部で取得された前記イベントが前記装置異常検出部により監視されたＥＥＳパラメータと関連すると判定された場合に、前記装置異常検出部に前記異常検出基準の自動更新を指示する
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置の管理システム。
前記半導体製造装置が露光装置の場合において、前記装置異常検出部の監視するＥＥＳパラメータは、下記（１）〜（４）に示すパラメータのいずれか、または任意の組み合せであって、
（１）ウェーハステージとレチクルステージとの同期精度
（２）ウェーハ直交度
（３）ショット倍率
（４）現像工程払い出し遅れ時間
前記装置異常検出部は、それが監視しているＥＥＳパラメータについてのレジスト寸法値の異常検出基準に基づいて、前記レジスト寸法値の異常を検出した場合には、前記露光装置のメンテナンス指示を出力する
ことを特徴とする請求項３または４に記載の半導体製造装置の管理システム。
半導体製造装置のメンテナンス、または、前記半導体製造装置により処理されるウェーハの被処理寸法を測定して得られたＱＣ値を制御するために前記半導体製造装置をモニタして得られたＥＥＳパラメータの値を補正するＡＰＣ設定値の変更を、イベントとして取得するイベント情報取得ステップと、
取得された前記イベントが、前記ＥＥＳパラメータの値と前記半導体製造装置の異常を判定するための異常検出基準とに基づいて前記半導体製造装置の異常を検出する装置異常検出部により監視されたＥＥＳパラメータと、関連するか否かを判定するイベント情報判定ステップと、
取得された前記イベントが前記装置異常検出部により監視された前記ＥＥＳパラメータと関連すると判定した場合に、前記異常検出基準の更新指示を出力する更新指示ステップと、
を含むことを特徴とする半導体製造装置の管理方法。
前記更新指示ステップにおいて、取得された前記イベントが前記装置異常検出部により監視されたＥＥＳパラメータと関連すると判定された場合に、前記装置異常検出部に前記異常検出基準の自動更新を指示する
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置の管理方法。