JP2009272524A - 半導体装置の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直近に処理した同一条件以外の他の処理データにより露光パラメータを算出し、先行処理が不要な露光パラメータの算出をする。
【解決手段】ＡＰＣパラメータ値の算出装置１は、ロット単位でリソグラフィ工程を用いる半導体装置の製造装置にて、同一グループに分類された他品種のレチクルを用い、直近に処理されたロットのデータから露光パラメータを求める。ロットデータ選択手段１３にて、次のロットデータを選択できない時、露光パラメータのレチクル毎の平均値からグループ毎の平均値を算出する全平均レチクルデータ収集手段２の露光パラメータを用いる。また、ロットデータ選択手段１３にて、レチクルグループデータベース１２内の他のレチクルのロット選択時、このロットから算出の露光パラメータと、レチクル毎とそのグループ毎の平均値の差分を算出するレチクルオフセット収集手段３から当該ロットとの差分を用いて露光パラメータを出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造に係り、特に、リソグラフィ工程において使用されるＡＰＣ（Advanced Process Control）法のパラメータ値を算出する半導体装置の製造装置および製造方法に関するものである。

リソグラフィ工程における寸法精度、重ね合わせ精度を向上するために、従来は先行処理（パイロット処理）が行われていた。

これは、１または複数枚のウェハを処理し、その寸法および重ね合わせ精度から最適な露光量および重ね合わせオフセットを算出し、そのデータを用いて本番のロットを処理する手法である。しかし、この方法ではデータ算出のためだけに先行処理をする必要があり、著しく生産性を落とし、かつリードタイムへ影響のある手法であった。

この、先行処理の代わりとして行われるのが、最適な露光条件（以下、露光パラメータ）を過去に処理された製品の測定データから算出するＡＰＣ法である。

従来のＡＰＣ法は、同一装置、同一品種、同一工程にて処理された過去１ヶ月以内の製品の処理データから統計的手法を用いて露光パラメータを算出している。

具体的には、前述の条件を満たすデータの内、直近の３ロット（またはそれ以上）の寸法データから最適な露光量を、また同様の重ね合わせデータから重ね合わせのオフセット量など（Ｘ方向やＹ方向のオフセット量、チップのRotationやMagnification、ウェハのRotation）を算出する。

また、近年の半導体装置の製造においては少量多品種化がすすみ、さらにはウェハの大口径化とチップサイズの縮小化によりウェハ１枚あたりのチップ数が増加したことも手伝い、先述した同一装置、同一品種、同一工程で処理された１ヶ月以内のロットの処理データが十分に存在しないケースが増加した。

このような問題に対し、特許文献１に記載されたように、ロットデータのサンプル数が少ない時に、既に処理されたロットデータの数に基づくゲインを加減して露光条件を算出する方法や、特許文献２に記載されたように、直近のロットデータがない場合は、過去にさかのぼって、データを検索し、その際に時間をパラメータとした重み付け係数を用いる方法などが行われてきた。
特開２０００−４９０６８号公報 特開平１１−０１６８０５号公報

しかしながら、いずれの手法においても如何に同一条件の過去のデータを活用するかに焦点が絞られており、古いデータであるため、算出されたパラメータは正確性を欠くものであった。

本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、直近に処理された同一条件以外の他品種の処理データを用い、現状における露光パラメータを算出することにより先行処理を不要とする少量多品種での効率的かつ正確な露光パラメータの算出を可能とする半導体装置の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の半導体装置の製造装置は、ウェハの製造、検査処理をした製造装置および検査測定装置を記憶しておく装置処理履歴収集手段と、ウェハ処理時のレシピ情報と露光パラメータを記憶しておくロット処理履歴収集手段と、処理されたウェハを寸法測定と重ね合わせ測定する検査測定装置によって測定した検査結果を記憶しておくロット検査結果収集手段と、レチクルを特徴別にグループ分けした情報を記憶しておくレチクルグループデータベースと、装置処理履歴収集手段とレチクルグループデータベースから次のロットに用いる露光パラメータを算出するためのロットデータを選択するロットデータ選択手段と、選択されたロットデータを用いて、ロット処理履歴収集手段とロット検査結果収集手段から次のロットに用いる露光パラメータを算出する算出手段とを備えたことにより、先行処理を行うことなく、処理ロットの露光パラメータをより正確に算出することが可能となり、生産性およびリードタイム短縮を図ることができる。

また、請求項２〜４に記載された半導体装置の製造装置は、請求項１の製造装置において、製造装置毎に、レチクル毎の露光パラメータの平均値からレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値をリアルタイムの処理で算出し記憶しておく全平均レチクルデータ収集手段をさらに備えたこと、また、レチクル毎の露光パラメータの平均値と、レチクルグループ毎の露光パラメータの平均値との差分をリアルタイムの処理で算出し記憶しておくレチクルオフセット収集手段をさらに備えたこと、また、製造装置の全てにおけるレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値をリアルタイムの処理で算出し記憶しておく全平均マシンデータ収集手段と、製造装置毎でレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値と、全平均マシンデータ収集手段の露光パラメータの平均値との差分をリアルタイムの処理で算出し記憶しておくマシンオフセット収集手段とをさらに備えたことにより、処理ロットの露光パラメータをさらに正確に算出することができる。

また、請求項５に記載の半導体装置の製造方法は、ウェハの製造、検査処理をした製造装置および検査測定装置を記憶した装置処理履歴の収集工程と、ウェハ処理時のレシピ情報と露光パラメータを記憶したロット処理履歴の収集工程と、処理されたウェハを寸法測定と重ね合わせ測定する検査測定装置によって測定した検査結果を記憶したロット検査結果の収集工程と、レチクルを特徴別にグループ分けした情報を記憶したレチクルグループデータベースの作成工程と、装置処理履歴とレチクルグループデータベースから次のロットに用いる露光パラメータを算出するためのロットデータを選択するロットデータ選択工程と、選択されたロットデータを用いて、ロット処理履歴とロット検査結果から次のロットに用いる露光パラメータを算出する算出工程とを備えたことにより、先行処理を行うことなく、処理ロットの露光パラメータをより正確に算出することが可能となり、生産性およびリードタイム短縮を図ることができる。

また、請求項６〜８に記載した半導体装置の製造方法は、請求項５の製造方法において、製造装置毎に、レチクル毎の露光パラメータの平均値からレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値をリアルタイムの処理で算出し記憶した全平均レチクルデータの収集工程をさらに備え、算出工程において、全平均レチクルデータを用いること、また、レチクル毎の露光パラメータの平均値と、レチクルグループ毎の露光パラメータの平均値との差分をリアルタイムの処理で算出し記憶したレチクルオフセットの収集工程をさらに備え、ロットデータ選択工程において、レチクルグループデータベースから選択のロットに基づく露光パラメータとレチクルオフセットからロットの差分を用いてロットデータを選択すること、また、製造装置の全てにおけるレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値をリアルタイムの処理で算出し記憶した全平均マシンデータの収集工程と、製造装置毎でレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値と、全平均マシンデータの露光パラメータの平均値との差分をリアルタイムの処理で算出し記憶したマシンオフセットの収集工程とをさらに備え、ロットデータ選択工程において、レチクルグループ内の他の製造装置から選択のロットに基づく露光パラメータとマシンオフセットからロットの差分を用いてロットデータを選択することにより処理ロットの露光パラメータをさらに正確に算出することができる。

本発明によれば、半導体装置の製造に係り、特に少量多品種にて同一条件の処理ロットデータが存在しない場合においても処理ロットの最適な露光パラメータをより正確に算出することが可能となって、生産性およびリードタイム短縮を図ることができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態における露光パラメータ決定制御装置の概略構成を示すブロック図である。

ＡＰＣのパラメータ値を算出する算出装置１は、ロット単位でリソグラフィ工程を用いる半導体装置の製造装置において、生産管理システム８を通して、どの装置で製造し、どの装置で検査をしたのかを記憶しておく装置処理履歴収集手段９と、生産管理システム８から処理をした時のレシピ情報と露光パラメータを収集し記憶しておくロット処理履歴収集手段１０と、その処理されたウェハが寸法の検査測定装置にて検査した検査結果および重ね合わせの検査測定装置にて検査した検査結果を記憶しておくロット検査結果収集手段１１と、レチクルをその特徴別にグループ分けされた情報として記憶しておくレチクルグループデータベース１２を備えている。

さらに、装置処理履歴収集手段９とレチクルグループデータベース１２から次のロットの最適な露光パラメータを算出するためのロットデータを選択するロットデータ選択手段１３と、このロットデータ選択手段１３により選択されたロットデータを用いて、ロット処理履歴収集手段１０とロット検査結果収集手段１１から次のロットの最適な露光パラメータを算出する算出手段１を備えている。

また、製造装置毎に、レチクル毎の最適な露光パラメータの平均値からレチクルグループ毎の最適な露光パラメータの平均値をリアルタイムの処理で算出し記憶しておく全平均レチクルデータ収集手段２を備え、前述のロットデータ選択手段１３において選択するロットデータを有しない場合、全平均レチクルデータ収集手段２において算出されたレチクルグループの最適な露光パラメータを次のロットの露光パラメータとして出力をさせることを特徴とする。

また、レチクル毎の最適な露光パラメータの平均値とレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値との差分をリアルタイムの処理で算出し記憶しておくレチクルオフセット収集手段３を備え、前述のロットデータ選択手段１３においてレチクルグループデータベース１２内の他のレチクルのロットが選択された時に、そのロットにより算出された露光パラメータとレチクルオフセット収集手段３からの当該ロットとの差分を用いて、最適な露光パラメータを出力させることを特徴とする。

また、全製造装置におけるレチクルグループ毎の最適な露光パラメータの平均値をリアルタイムの処理で算出し記憶しておく全平均マシンデータ収集手段４を備え、製造装置毎でレチクルグループ毎の最適な露光パラメータの平均値と、全平均マシンデータ収集手段４の露光パラメータの平均値との差分をリアルタイムの処理で算出し記憶しておくマシンオフセット収集手段５をさらに備えて、前述のロットデータ選択手段１３において、レチクルグループ内の他の製造装置のロットが選択された時に、そのロットにより算出された露光パラメータと全平均マシンデータ収集手段４から当該ロットとの差分を用いて、最適な露光パラメータを出力させることを特徴とする。

以下、露光パラメータ決定制御装置の各構成について、さらに具体的に説明する。まず、製品登録の段階で露光パラメータに影響を与えるレイヤー・ターゲット寸法／透過率／ショットマップの違いによりレチクルを影響度の近いもの等、その特徴別にグループ分けしてレチクルグループとしてレチクルグループデータベース１２に保存する。

また、そのレチクルグループ内の全てのレチクルのロット処理データから算出された各露光パラメータの平均値を全平均レチクルデータの露光パラメータとして全平均レチクルデータ収集手段２に保存する。

この時に、全平均レチクルデータのパラメータ算出にはノイズの影響を小さくするために規格幅の上限，下限の数％のデータを除外して平均値を求めている。

各レチクルは常にこの全平均レチクルデータとはパラメータ毎のオフセットを持ち、これをレチクルオフセットとして、レチクルオフセット収集手段３に保存する。

新品種など、初めて処理する場合は、全平均レチクルデータにおける露光パラメータを用いることにより、先行処理を行わなくても寸法規格を外れることのない処理が可能となる。また、１度でも処理を実行すれば、そのレチクルにおける実際のレチクルオフセット値を持つことで全平均レチクルデータとのオフセット量が明確になることにより、さらに精度が向上する。

図２に示すように、新品種の２ロット目以降や少量品種のために直近に処理されたロットが少ない場合でも、直近に処理された同一レチクルグループのロット処理データからレチクルオフセットを用いて露光パラメータを算出することにより、より正確な処理パラメータの算出が可能となる。

また、処理を行う製造装置の号機を指定する処理を行うことによって、複数の製造装置に処理が分散することになり露光パラメータを算出するロット数が規定数に達しない場合が発生する。このような場合でも、全製造装置で処理したレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値を算出し、全平均マシンデータの露光パラメータとして、全平均マシンデータ収集手段４に保存する。

図３に示すように、各製造装置はパラメータ毎にその装置内で処理したレチクルグループの平均値と、最も理想的な処理を行うとされるゴールデンマシンとのパラメータ毎のオフセットを持ち、これをマシンオフセットとし、マシンオフセット収集手段５に保存する。

これにより、クリティカルレイヤーにおいても、他の製造装置にて直近に処理されたロットのデータから各製造装置間のオフセットを算出することにより、製造装置の号機指定を行っているのとなんら変わらないパラメータを算出することが可能となる。

本発明に係る半導体装置の製造装置および製造方法は、半導体装置の製造に係り、特に少量多品種にて同一条件の処理ロットデータが存在しない場合においても処理ロットの最適な露光パラメータをより正確に算出することが可能となって、生産性およびリードタイム短縮を図ることができ、リソグラフィ工程において先行処理を行うことなく使用されるＡＰＣ法のパラメータ値の算出として有用である。

本発明の実施形態における露光パラメータ決定制御装置の概略構成を示すブロック図 本実施形態のレチクルオフセット概念図 本実施形態のマシンオフセット概念図

符号の説明

１ 算出手段
２ 全平均レチクルデータ収集手段
３ レチクルオフセット収集手段
４ 全平均マシンデータ収集手段
５ マシンオフセット収集手段
８ 生産管理システム
９ 装置処理履歴収集手段
１０ ロット処理履歴収集手段
１１ ロット検査結果収集手段
１２ レチクルグループデータベース
１３ ロットデータ選択手段

Claims (8)

1. ウェハの製造、検査処理をした製造装置および検査測定装置を記憶しておく装置処理履歴収集手段と、
   前記ウェハ処理時のレシピ情報と露光パラメータを記憶しておくロット処理履歴収集手段と、
   処理されたウェハを寸法測定と重ね合わせ測定する検査測定装置によって測定した検査結果を記憶しておくロット検査結果収集手段と、
   レチクルを特徴別にグループ分けした情報を記憶しておくレチクルグループデータベースと、
   前記装置処理履歴収集手段と前記レチクルグループデータベースから次のロットに用いる露光パラメータを算出するためのロットデータを選択するロットデータ選択手段と、
   前記選択されたロットデータを用いて、前記ロット処理履歴収集手段と前記ロット検査結果収集手段から次のロットに用いる露光パラメータを算出する算出手段とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
2. 前記製造装置毎に、レチクル毎の露光パラメータの平均値からレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値をリアルタイムの処理で算出し記憶しておく全平均レチクルデータ収集手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造装置。
3. 前記レチクル毎の露光パラメータの平均値と、レチクルグループ毎の露光パラメータの平均値との差分をリアルタイムの処理で算出し記憶しておくレチクルオフセット収集手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造装置。
4. 前記製造装置の全てにおけるレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値をリアルタイムの処理で算出し記憶しておく全平均マシンデータ収集手段と、
   前記製造装置毎でレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値と、前記全平均マシンデータ収集手段の露光パラメータの平均値との差分をリアルタイムの処理で算出し記憶しておくマシンオフセット収集手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造装置。
5. ウェハの製造、検査処理をした製造装置および検査測定装置を記憶した装置処理履歴の収集工程と、
   前記ウェハ処理時のレシピ情報と露光パラメータを記憶したロット処理履歴の収集工程と、
   処理されたウェハを寸法測定と重ね合わせ測定する検査測定装置によって測定した検査結果を記憶したロット検査結果の収集工程と、
   レチクルを特徴別にグループ分けした情報を記憶したレチクルグループデータベースの作成工程と、
   前記装置処理履歴と前記レチクルグループデータベースから次のロットに用いる露光パラメータを算出するためのロットデータを選択するロットデータ選択工程と、
   前記選択されたロットデータを用いて、前記ロット処理履歴と前記ロット検査結果から次のロットに用いる露光パラメータを算出する算出工程と
   を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記製造装置毎に、レチクル毎の露光パラメータの平均値からレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値をリアルタイムの処理で算出し記憶した全平均レチクルデータの収集工程をさらに備え、
   前記算出工程において、前記全平均レチクルデータを用いることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記レチクル毎の露光パラメータの平均値と、レチクルグループ毎の露光パラメータの平均値との差分をリアルタイムの処理で算出し記憶したレチクルオフセットの収集工程をさらに備え、
   前記ロットデータ選択工程において、レチクルグループデータベースから選択のロットに基づく露光パラメータと前記レチクルオフセットからロットの差分を用いてロットデータを選択することを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記製造装置の全てにおけるレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値をリアルタイムの処理で算出し記憶した全平均マシンデータの収集工程と、
   前記製造装置毎でレチクルグループ毎の露光パラメータの平均値と、前記全平均マシンデータの露光パラメータの平均値との差分をリアルタイムの処理で算出し記憶したマシンオフセットの収集工程とをさらに備え、
   前記ロットデータ選択工程において、前記レチクルグループ内の他の製造装置から選択のロットに基づく露光パラメータと前記マシンオフセットからロットの差分を用いてロットデータを選択することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

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