JP2009295700A - プロセス制御装置及びプロセス制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも外乱に強く、メンテナンス頻度を低減できるプロセス制御装置及びプロセス制御方法を提供する。
【解決手段】判定部がプロセス装置に備えられているセンサから発される装置データを読み込み、プロセス装置が健常状態にあるか否かを判定する。プロセス装置が健常状態にあると判定部が判定したときには、補正値演算部はプロセス装置の後続に備えられている測定装置から発される測定データと装置データを用いてレシピの補正値を演算する。そして、レシピ補正部は補正値演算部が出力する補正値に基づいてプロセス装置に供給するレシピを補正してプロセス装置へ送信する。
【選択図】図３

Description

本発明は、プロセス制御装置及びプロセス制御方法に適用して好適な技術に関する。
より詳細には、プロセス装置に与えるレシピを補正する技術に関する。

今日の半導体集積回路は、高密度集積化が要求され続けている。半導体ウエハ上に形成される集積回路のパターンが微細化すればするほど、その品質を維持することが困難になってきている。このため、市場の要求に従うに連れて、半導体ウエハ処理プロセスの品質管理は厳しさを増してきている。
なお、本発明に関係する技術内容について、非特許文献１を示す。

加納 学、"主成分分析"、２００２年５月第２版、京都大学大学院工学研究科化学工学専攻プロセスシステム工学研究室、［２００８年４月６日検索］、インターネット＜URL:http://www-pse.cheme.kyoto-u.ac.jp/~kano/document/text-PCA.pdf＞

従来、半導体製造の基本的な流れは、以下のようになる。
（１）先ず、プロセス装置による、半導体ウエハに対する加工処理を行う。
（２）次に、測定装置による、半導体ウエハ上に形成された加工処理の結果に対する測定処理を行う。
（３）そして、測定結果がプロセス制御装置に送られる。
（４）プロセス制御装置は受信した測定結果に基づいて、レシピの微調整を実施する。
（５）そして、修正が施されたレシピがプロセス装置に送られ、次の半導体ウエハの加工処理に利用される。
ここで、プロセス装置は一種のロボットである。レシピとは、プロセス装置の動作の手順（シーケンス）を細かく指示するデータであり、そのプロセス装置（ロボット）に対して被制御対象の動作タイミングや所定の状態の維持を指示するデータである。

ところが、半導体プロセスの微細化により、プロセス装置は外乱に対して容易にコンディションを崩してしまう。つまり、ちょっとした気温や湿度等の変化に止まらず、プロセス装置を運用するに連れて生じる、各種部品等の劣化の影響が大きく現れるようになってしまう。このため、従来に増してメンテナンス作業の頻度を多くしなければならず、半導体製造システム全体の生産性が低下するという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、従来よりも外乱に強く、メンテナンス頻度を低減できるプロセス制御装置及びプロセス制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のプロセス制御装置は、先ず、判定部がプロセス装置に備えられているセンサから発される装置データを読み込み、プロセス装置が健常状態にあるか否かを判定する。
プロセス装置が健常状態にあると判定部が判定したときには、補正値演算部はプロセス装置の後続に備えられている測定装置から発される測定データと装置データを用いてレシピの補正値を演算する。
プロセス装置が健常状態にないと判定部が判定したときには、補正値演算部は測定データだけを用いてレシピの補正値を演算する。
そして、レシピ補正部は補正値演算部が出力する補正値に基づいてプロセス装置に供給するレシピを補正してプロセス装置へ送信する。

プロセス装置の健常状態を把握する装置データを、レシピを補正するための近似式のパラメータに加える。但し、これを利用する時は、プロセス装置が健常状態にあるときに限る。

本発明により、従来よりも外乱に強く、メンテナンス頻度を低減できるプロセス制御装置及びプロセス制御方法を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜図１２を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態の例である、半導体製造システムの概略図である。
半導体製造システム１０１は、半導体ウエハ１０２が搬送路１０３上に置かれて移動する。半導体ウエハ１０２は、第一プロセス装置１０４ａ，第二プロセス装置１０４ｂ…第ｎプロセス装置１０４ｎに到達すると、それらプロセス装置によって様々な加工が施される。プロセス装置による加工の後には、第一測定装置１０５ａ，第二測定装置１０５ｂ…第ｎ測定装置１０５ｎによって所定の測定（検査）が行われる。図１では、搬送路１０３上にプロセス装置と測定装置がそれぞれ複数設けられている有り様を示している。
第一プロセス装置１０４ａ、第二プロセス装置１０４ｂ…第ｎプロセス装置１０４ｎよりなる各々のプロセス装置と、第一測定装置１０５ａ、第二測定装置１０５ｂ…第ｎ測定装置１０５ｎよりなる各々の測定装置には、ＬＡＮ１０６が接続されている。ＬＡＮ１０６にはプロセス制御装置１０７も接続されている。
プロセス制御装置１０７は、工業用途に調製されたコンピュータであり、その実体は周知のパーソナルコンピュータと実質的に同一である。

図２は、半導体製造システム１０１の模式図である。
半導体製造システム１０１は、半導体ウエハ１０２に複数の工程を施すものであるが、プロセス装置２０２と測定装置２０３毎に見ると、それぞれが独立した工程単位として見ることができる。
プロセス装置２０２は一種のロボットであり、動作の手順（シーケンス）を細かく指示するレシピ２０４と呼ばれるデータを受けて、半導体ウエハ１０２に所定の加工を施す。レシピ２０４に記されるデータはプロセス装置２０２内部の制御部２０５によって解釈され、被制御対象２０６を適切に駆動制御する。
プロセス装置２０２にはレシピ２０４による制御の結果を取得する多種多様なセンサ２０７が内蔵されており、それらセンサ２０７が発するデータが、装置データ２０８としてプロセス制御装置１０７に送られる。この装置データ２０８はセンサ２０７の種類によって、リアルタイムに送出されるものもあれば、所定の時間間隔で離散的に送出されるものなど、様々である。
測定装置２０３はプロセス装置２０２に備えられているセンサ２０７とは別のセンサ２０９が設けられており、プロセス装置２０２による半導体ウエハ１０２の加工が正常な状態で行われたかを計測する。計測した結果は、測定データ２１０としてプロセス制御装置１０７に送信される。

プロセス装置２０２の、搬送路１０３上の入口付近には、バーコードリーダ２１１が設けられている。バーコードリーダ２１１は半導体ウエハ１０２に刻まれたバーコード２１２を読み取る。バーコード２１２は半導体ウエハ１０２に付与された重複のない（ユニークな）番号である。これをウエハナンバー２１３と呼ぶ。このウエハナンバー２１３は、バーコードリーダ２１１に読み取られると、プロセス制御装置１０７に送信される。
なお、半導体ウエハ１０２にバーコードを刻む代わりに、半導体ウエハ１０２を２５枚装填したキャリアにバーコードを付して、これを読み取り、半導体ウエハ１０２のキャリア内の位置を検出してウエハＩＤを取得する方法もある。いずれの場合であっても、プロセス制御装置１０７は半導体ウエハ１０２をユニークに識別するための手段をバーコードリーダ２１１を用いて得ている。

プロセス制御装置１０７は、測定装置２０３から得られた測定データ２１０を解析し、次の半導体ウエハ１０２を加工する際にレシピ２０４に必要な微調整を施した後、プロセス装置２０２にレシピ２０４を送信する。つまり、出来栄えを見て、その出来栄えを次のプロセスに反映させるのである。プロセス制御装置１０７は、このようにプロセス装置２０２にフィードバックを施すことにより、気温・湿度等の気候条件やプロセス装置２０２自体の経年変化等、様々な変動要因に対して、プロセスの品質を適性範囲内に維持することを実現している。

本実施形態では、このフィードバックに、測定データ２１０だけでなく、装置データ２０８をも考慮したフィードバックを実現するものである。プロセス制御装置１０７は、予め、半導体製造システム１０１の以前の運用実績である装置データ２０８を収集し、プロセス装置２０２の健常状態を多変量解析にて把握する。そして、従来用いられている、測定データ２１０に応じたレシピ２０４の微調整に加え、装置データ２０８が健常状態にある場合には、測定データ２１０に装置データ２０８を調整用パラメータとして加えた、レシピ２０４の微調整を行う。詳細は後述する。

これより、プロセス制御装置１０７の機能を、図３から図７にかけて説明する。
図３は、プロセス制御装置１０７の機能ブロック図である。
周知のパーソナルコンピュータとほぼ同等のハードウェアであるプロセス制御装置１０７は、所定のプログラムにてプロセス制御装置としての機能を実現する。図３に示す機能ブロックは、プログラムにて実現されるものである。
ネットワーク入出力部３０２は、プロセス装置２０２から出力される装置データ２０８、測定装置２０３から出力される測定データ２１０、バーコードリーダ２１１から出力されるウエハナンバー２１３を受信してログ記録部３０３に送出すると共に、レシピ補正部３０４から出力される補正済みレシピをプロセス装置２０２へ送信する。ネットワーク入出力部３０２の実体は、ネットワークインターフェースとＴＣＰ／ＩＰプロトコルスタックである。

ログ記録部３０３は、ネットワーク入出力部３０２から得られる装置データ２０８、測定データ２１０及びウエハナンバー２１３と、レシピ補正部３０４から得られる補正済みレシピを各テーブルに記録する。以下、図４を参照して各テーブルに記録される内容、つまりフィールドを説明する。
図４は各テーブルのフィールドを示す図である。
測定データログテーブル３０５は、ログ記録部３０３によって、測定装置２０３から得られる測定値が、ウエハナンバー２１３と対応付けて記録される。測定値の数は測定装置２０３によってまちまちである。図４の場合では、測定値が二種類ある場合を示している。

次に、ウエハ日時テーブル３０６は、ログ記録部３０３によって、プロセス開始時とプロセス終了時とが、ウエハナンバー２１３と対応付けて記録される。その際、ログ記録部３０３に接続されているカレンダクロック３１３から得られる日時データが参照される。
プロセス開始時は、バーコードリーダ２１１からウエハナンバー２１３が得られた時点の日時でも良いし、プロセス装置２０２内部のセンサ２０７の中で、プロセスの開始を明確に認識できるものがあれば、それをきっかけにしても良い。同様に、プロセス終了時も測定装置２０３から測定データ２１０が得られた時点の日時でも良いし、プロセス装置２０２内部のセンサ２０７の中で、プロセスの終了を明確に認識できるものがあれば、それをきっかけにしても良い。いずれの場合であっても、ウエハ日時テーブル３０６は、ウエハナンバー２１３と、当該半導体ウエハ１０２がプロセス装置２０２によって処理が行われた時間を関連付けるテーブルである。

レシピログテーブル３０７は、レシピ補正部３０４から得られる補正済みレシピが、ウエハナンバー２１３と対応付けて記録される。

装置データログテーブル３０８は、プロセス装置２０２から得られる装置データ２０８が、日時と対応付けて記録される。前述の通り、装置データ２０８は多数のセンサのデータの集合体である。それらデータはセンサの種類によって、リアルタイムに送出されるものもあれば、所定の時間間隔で離散的に送出されるものなど、様々である。ログ記録部３０３は、このような各センサの値を、受信した日時と共に装置データログテーブル３０８に記録する。

装置データ２０８を構成する各センサの数はプロセス装置２０２に備わっているセンサの数である。したがって、プロセス装置２０２の種類に応じてセンサの数は増減する。図４では、あるプロセス装置２０２にはｎ個のセンサがあるものと仮定している。

再び図３に戻って説明を続ける。
事前処理部３０９は、装置データログテーブル３０８、ウエハ日時テーブル３０６と測定データログテーブル３０５を読み込み、判定部３１０と補正値演算部３１１に対し、必要なデータを作成して出力する。
判定部３１０は、装置データログテーブル３０８とウエハ日時テーブル３０６から後述する最新の装置データ６０８（図６参照）を抽出して、所定の演算処理を施した上で、所定の閾値を超えているか否かを判定する。
補正値演算部３１１は、判定部３１０からの判定結果と、最新の装置データ６０８を受け取り、所定の演算処理を行い、レシピ補正データを作成する。
レシピ補正部３０４は、レシピ２０４に対してレシピ補正データを用いてレシピ３１２に微調整を施す。これが補正済みレシピである。その後、レシピ補正部３０４は、作成した補正済みレシピを、ネットワーク入出力部３０２とログ記録部３０３に出力する。

プロセス制御装置１０７は、その動作が大きく二つに分けられる。
一つは、プロセス装置２０２を実稼動させる前に、予め準備をしておく、事前処理部３０９の処理である。
もう一つは、プロセス装置２０２を実稼動させる際に稼動する、判定部３１０、補正値演算部３１１及びレシピ補正部３０４の処理である。

図５は事前処理部３０９の機能ブロック図である。
事前処理部３０９は、大きく二つの機能に分けられる。
多変量解析演算部５０２は、装置データログテーブル３０８とウエハ日時テーブル３０６を読み込み、多変量解析演算を行う。そして、判定部３１０が必要とする演算用参照データと閾値を、判定部３１０に出力する。
第一近似式作成部５０３は、測定データログテーブル３０５、装置データログテーブル３０８、ウエハ日時テーブル３０６とレシピログテーブル３０７を読み込み、第一近似式を作成する。
第二近似式作成部５０４は、装置データログテーブル３０８、ウエハ日時テーブル３０６とレシピログテーブル３０７を読み込み、第二近似式を作成する。
第一近似式及び第二近似式は、プロセス装置２０２の動作の傾向を近似的に表現する数式である。近似式を作成する手法は、周知の最小二乗法等を用いる。

第一近似式作成部５０３は、装置データログテーブル３０８から演算に用いるセンサ（項目）を選別する必要がある。このため、ディスプレイよりなる表示部５０５と、キーボード等の入力部５０６と、入出力制御部５０７が接続されている。

事前処理部３０９は、その処理内容において二つに大別される。
一つは、判定部３１０に演算用参照データと閾値を出力する処理である。
もう一つは、補正値演算部３１１に第一近似式及び第二近似式を出力する処理である。
この二つの処理は、いずれもプロセス装置２０２を実稼動させる前に実行される処理である。

図６は、判定部３１０の機能ブロック図である。
装置データ抽出部６０２は、ウエハ日時テーブル３０６の最新のレコードに記録されている、最新のウエハナンバー２１３のプロセス開始時間とプロセス終了時間を取得する。そして、その時間帯に該当する装置データ２０８を、装置データログテーブル３０８から読み出す。
多変量演算部６０３は、予め事前処理部３０９から取得済みの演算用参照データ６０４を用いて、装置データ抽出部６０２から出力される最新の装置データ６０８から、所定のスカラ値を算出する。
比較部６０５は、予め事前処理部３０９から取得済みの閾値６０６を用いて、多変量演算部６０３から出力される所定のスカラ値と比較し、その大小の比較結果を出力する。また、前述のスカラ値が閾値６０６より小さい場合には、スイッチ６０７がオン制御され、装置データ抽出部６０２から最新の装置データ６０８が補正値演算部３１１へ出力される。

図７は、補正値演算部３１１の機能ブロック図である。
判定部３１０から出力される比較結果は、判定出力として第一補正演算部７０２と第二補正演算部７０３を排他的に駆動制御する。このため、第二補正演算部７０３に供給される判定部３１０からの判定出力はＮＯＴゲート７０６によって論理が反転されている。
第一補正演算部７０２は、測定データログテーブル３０５から最新の測定データ２１０を取得すると共に、判定部３１０から出力される最新の装置データ６０８を取得し、予め事前処理部３０９から得た第一近似式７０４を用いて、レシピ３１２の補正値を演算する。
第二補正演算部７０３は、測定データログテーブル３０５から最新の測定データを取得し、予め事前処理部３０９から得た第二近似式７０５を用いて、レシピ３１２の補正値を演算する。
第一補正演算部７０２及び第二補正演算部７０３から出力されるレシピ補正値は、レシピ補正部３０４に供給される。

図８及び図９を用いて、事前処理部３０９で行われる処理を説明する。
図８は、事前処理部３０９内の多変量解析演算部５０２にて行われる、装置データの演算の流れを示すフローチャートである。これはプロセス制御における多変量解析として公知である。
処理を開始すると（Ｓ８０１）、多変量解析演算部５０２は、最初に装置データログテーブル３０８とウエハ日時テーブル３０６から、所定数のレコードの装置データを用意する（Ｓ８０２）。具体的には、例えば「ウエハ５０枚分」と決めたら、ウエハ日時テーブル３０６から該当する時間情報を取得し、これに相当する装置データを特定する。

特定した装置データには複数のセンサのデータが含まれている。この中には、多変量解析の際に不適切なセンサデータが存在する。具体的には、多重共線性を生じるセンサデータと、一定値しか出力されないセンサデータである。そこで、このようなセンサデータ（項目）を、演算対象から外す（Ｓ８０３）。
この処理は、装置データという一つの大きなテーブルの中で、多数存在するセンサのフィールドから幾つかを間引くことを意味する。

次に、ステップＳ８０３にて選択された項目よりなる装置データに、正規分布演算を行う（Ｓ８０４）。そして、シックス・シグマの手法にて、装置データのうち、不適切な半導体ウエハ１０２のレコードを排除する（Ｓ８０５）。つまり、統計的絞り込みを行い、最も多い分布から外れているレコードを除外する。

これ以降はループ処理である。
先ず、カウンタ変数ｉを１に初期化する（Ｓ８０６）。
次に、装置データから主成分、主成分軸、重心座標及び標準偏差を算出し、図示しない不揮発性ストレージに記憶する（Ｓ８０７）。主成分分析とは、多変量解析の手法の一つで、標本データからそのデータの特性を説明する主成分を抽出する分析手法である。主成分分析の演算については非特許文献１に開示されている。

次に、演算した主成分を正規化するために、超球変換をする（Ｓ８０８）。
超球変換とは、主成分分析において各主成分を軸方向の標準偏差で割る事で標準化する処理である。超球とは、n次元の空間で、ある点（中心）からの距離が半径と呼ぶある距離以内にある点の集合のことで、２次元の円や３次元の球の自然な拡張になっている。n次元空間で原点を中心とする半径rの球の内部の点は、(x(1)^2 + x(2)^2 + ... + x(n)^2) <= r^2という不等式を満たす。球面上の点は、(x(1)^2 + x(2)^2 + ... + x(n)^2) = r^2という方程式を満たす。

そして、超球変換された主成分から、スカラ値としての特徴量であるＴ^２を算出する（Ｓ８０９）。Ｔ^２とは、詳しくはホテリングＴ^２と呼ばれるものである。ホテリングＴ^２とは、標本データによって作られる基準空間に対し、それとは別のデータが前記基準空間とずれているか否かを判断する指標であり、スカラ値である。この演算処理によって、多数存在するセンサデータが単一のスカラ値に変換される。

次に、ステップＳ８０３にて決定した項目数とステップＳ８０５にて絞り込まれたウエハ数を用いて、「５％Ｆ分布表」を参照し、有意水準値を導き出す。５％Ｆ分布表とは、正規分布をする母集団から繰り返し標本を抽出して算出されたＦ値（群内分散と群間分散の比）の確率分布において有意水準を５％とした分布表である。また、有意水準値とは、どの程度の正確さをもって帰無仮説を棄却するかを表す定数で、帰無仮説が正しい場合に、これを棄却してしまう（第一種の誤り）確率を示す。
そして、この有意水準値を不揮発性ストレージに記憶する（Ｓ８１０）。この有意水準値は、後述するステップＳ８１４にて最終的に確定すると、判定部３１０に閾値６０６として出力される。

次に、既に演算済みの各レコードのＴ^２と、有意水準値（閾値６０６）とを比較して、一つでも閾値６０６未満のＴ^２が存在するか、確認する（Ｓ８１１）。もし、一つでもそのようなＴ^２値があるならば（Ｓ８１１のＹ）、その対象レコードは排除する（Ｓ８１２）。結果として、この時点でウエハ数（レコード数）が減少する。そして、カウンタ変数ｉをインクリメントして（Ｓ８１３）、カウンタ変数ｉが３を超えたか否かを確認する（Ｓ８１４）。もし超えていなければ（Ｓ８１４のＮ）、再びステップＳ８０７から同様の演算処理を継続する。ステップＳ８１４でカウンタ変数ｉが３を超えたら、閾値６０６未満のＴ^２が存在していても演算処理を打ち切り、終了する（Ｓ８１４）。また、ステップＳ８１１にて閾値６０６未満のＴ^２が一つも存在しなければ（Ｓ８１１のＮ）、そのまま処理を終了する（Ｓ８１４）。

ステップＳ８１４、つまり一連の処理の終了の時点で、判定部３１０によって参照される演算用参照データ６０４と閾値６０６が確定する。
演算用参照データ６０４は、最後に実行されたステップＳ８０７にて得られた主成分軸、重心座標、そして標準偏差である。
閾値６０６は、最後に実行されたステップＳ８１０にて得られた有意水準値である。
これらの値はループ処理の進行と共に更新され、ループ処理の終了と共に確定されることとなる。

図９は、事前処理部３０９内の第一近似式作成部５０３及び第二近似式作成部５０４にて行われる近似式作成の流れを示すフローチャートである。
処理を開始すると（Ｓ９０１）、先ず、操作者は表示部５０５を見ながら入力部５０６を操作することによって、入出力制御部５０７を通じて、装置データログテーブル３０８、ウエハ日時テーブル３０６、レシピログテーブル３０７、そして測定データログテーブル３０５の、演算対象となるレコードを決定する（Ｓ９０２）。そして、操作者は装置データログテーブル３０８の中から、レシピ３１２を微調整する際に判断する対象となるセンサデータ（項目）を選択する（Ｓ９０３）。なお、これは操作者の経験によって選択されるが、所定の統計演算を用いても同様又はそれ以上の効果が得られる。

操作者による項目の決定が行われると、第一近似式作成部５０３はこれを受けて、装置データログテーブル３０８、ウエハ日時テーブル３０６、レシピログテーブル３０７、そして測定データログテーブル３０５の、演算対象となるレコードから、第一近似式７０４を作成し、図示しない不揮発性ストレージに保存する（Ｓ９０４）。また、第二近似式作成部５０４も同様に、レシピログテーブル３０７及び装置データログテーブル３０８の、演算対象となるレコードから、第二近似式７０５を作成して保存し（Ｓ９０５）、全ての処理を終了する（Ｓ９０６）。

ステップＳ９０６、つまり一連の処理の終了の時点では、補正値演算部３１１に第一近似式７０４と第二近似式７０５が送出される。

図１０は、半導体製造システム１０１が稼動状態にあるときの、プロセス制御装置１０７の動作の流れを示すフローチャートである。
測定装置２０３による測定処理が終了すると、一連の処理が開始する（Ｓ１００１）。判定部３１０内の装置データ抽出部６０２は、測定装置２０３による測定処理の終了を認識すると、装置データログテーブル３０８とウエハ日時テーブル３０６から、最新の装置データ６０８を抽出する。この最新の装置データ６０８は、多変量演算部６０３に供給される。多変量演算部６０３は、最新の装置データ６０８と演算用参照データ６０４、具体的には前述の主成分軸、重心座標、そして標準偏差を用いて、主成分を算出する（Ｓ１００２）。

次に、多変量演算部６０３は主成分を超球に変換し（Ｓ１００３）、超球に変換した主成分からスカラ値であるＴ^２を算出する（Ｓ１００４）。
Ｔ^２は比較部６０５に供給される。比較部６０５のもう一方の端子には事前処理部３０９が算出した閾値６０６、つまり有意水準値が与えられる。比較部６０５は、Ｔ^２と閾値６０６を比較する（Ｓ１００５）。比較の結果、Ｔ^２が閾値６０６未満であれば（Ｓ１００５のＹ）、判定出力は真になる。この判定出力は補正値演算部３１１に供給される。また、判定出力がスイッチ６０７に与えられることにより、スイッチ６０７がオン制御され、最新の装置データ６０８が補正値演算部３１１に出力される。
第一補正演算部７０２は、判定出力の「真」を受けて動作する。最新の装置データ６０８と、測定データログテーブル３０５の最新のレコードを受けて、第一近似式７０４を用いてレシピ補正値を演算する（Ｓ１００６）。

ステップＳ１００５における比較の結果、Ｔ^２が閾値６０６以上であれば（Ｓ１００５のＮ）、判定出力は偽になる。この判定出力は補正値演算部３１１に供給される。また、判定出力がスイッチ６０７に与えられることにより、スイッチ６０７がオフ制御され、最新の装置データ６０８は補正値演算部３１１に出力されない。
第二補正演算部７０３は、判定出力の「偽」を受けて動作する。測定データログテーブル３０５の最新のレコードを受けて、第二近似式７０５を用いてレシピ補正値を演算する（Ｓ１００７）。
いずれの場合でも、レシピ補正値はレシピ補正部３０４に供給され、レシピ２０４の微調整が行われた後、プロセス装置２０２に送信されて（Ｓ１００８）、一連の処理が終了する（Ｓ１００９）。

図１１は第二近似式の一例を示すグラフである。
図１１では、説明を簡単にするため、測定値は一つ、微調整対象レシピデータは一つと仮定している。
グラフ上で測定値がＶ１１０２である時が最良の値であるとする。Ｖ１１０２に対応する微調整対象レシピデータは、近似式カーブＬ１１０１上の最良点Ｐ１１０２から、Ｒ１１０２である。
今、あるウエハを測定した結果、測定値がＶ１１０３であったとする。すると、近似式カーブＬ１１０１上で、対応する点がＰ１１０３となり、対応する微調整対象レシピデータがＲ１１０３となる。そこで、次のウエハを処理するに当たっては、測定値をＶ１１０３からＶ１１０２に近づけるために、微調整対象レシピデータに、Ｒ１１０３とＲ１１０２の間の差分を加える処理を行う。
これが、図７の第二補正演算部７０３の処理であり、図１０のステップＳ１００７に該当する。

図１２は第一近似式の一例を示すグラフである。
図１２では、説明を簡単にするため、測定値（線幅）は一つ、微調整対象レシピデータ（露光エネルギー量）は一つ、観測対象装置データ（発光度）も一つと仮定している。
図１１ではパラメータが二つであったので、二次元のグラフであったが、図１２ではパラメータが三つになるので、三次元のグラフになる。図１１の近似式カーブＬ１１０１に対応するものが、図１２では近似式曲面Ｆ１２０１である。しかし、この近似式曲面Ｆ１２０１は、プロセス装置の状態が健常でないときのデータも含めて計算されている。近似式曲面Ｆ１２０１の中で、プロセス装置の状態が健常である時の範囲、つまり装置データが正常な範囲内にあるときの曲面は、第一補正演算対象範囲Ｆ１２０２である。

第一補正演算対象範囲Ｆ１２０２上に存在する重心が、図５の多変量解析演算部５０２が図８のステップＳ８０７において求めた重心である。
図７の第一補正演算部７０２は、図１０のステップＳ１００６において測定値を重心に近づけるべく、レシピ補正値を算出する。

プロセス装置は、それ自体を構成する個々の部品の中に、時間の経過と共に劣化を伴うものが存在する。したがって、プロセス装置をただ均一な状態で運用するだけでは、半導体ウエハに対する加工工程に関し、一定の品質を保つことができない。
本実施形態では、「プロセス装置の計時劣化をレシピの補正で補う」という技術思想を、プロセス制御装置に採用した。この技術思想を実現するために、レシピ補正のための近似式を、測定データだけではなく、装置データも要素として追加した。
しかし、この技術思想はプロセス制御において全面的に採用することはできない。何故ならば、プロセス装置の状態が健常でなくなると、装置データ自体がレシピ補正に対して悪影響を及ぼすからである。そこで、本実施形態では、この「装置データを加味した近似式を用いたレシピ補正」を、装置データが正常な範囲内に収まっている時、つまりプロセス装置が健常状態にあるときに限って実施する。

本実施形態には、以下のような応用例が考えられる。
（１）多変量解析演算部５０２及び多変量演算部６０３が実施する多変量解析は、図８及び図１０の内容に限られない。多変量を統計処理して所定のスカラ値に変換し、それを所定の閾値と比較して正常或は異常を判定する、一般的な多変量解析のアルゴリズムであれば、そのまま利用可能である。重回帰分析、マハラノビス距離等、多数のアルゴリズムが挙げられる。

本実施形態では、半導体製造システム、とりわけその中で中心的な役割を果たすプロセス制御装置の技術内容を開示した。
従来行われていた、測定データに基づくレシピの補正に加え、装置データが健常状態にあることを検出したら、測定データと装置データに基づくレシピの補正を行うように、プロセス制御装置に機能を追加した。
この、レシピ補正機能を追加したことにより、半導体ウエハの加工状態を最良にすることを目指すだけでなく、プロセス装置の計時劣化による悪影響を最小限に抑えるプロセス制御が実現できる。
これにより、今まで以上にウエハの品質を最良に維持する効果が見込めるので、歩留まりの向上に寄与する。
また、このことは、プロセス装置の健常性を維持するために行われる、メンテナンス作業の頻度を低減する効果が見込める。つまり、プロセス装置の稼動を一時停止してメンテナンス作業を行う頻度が少なくなるので、半導体製造システム全体の生産性の向上に寄与する。

以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことは言うまでもない。

本発明の実施形態の例である、半導体製造システムの概略図である。 半導体製造システムの模式図である。 プロセス制御装置の機能ブロック図である。 各テーブルのフィールドを示す図である。 事前処理部の機能ブロック図である。 判定部の機能ブロック図である。 補正値演算部の機能ブロック図である。 事前処理部内の多変量解析演算部にて行われる、装置データの演算の流れを示すフローチャートである。 事前処理部内の第一近似式作成部及び第二近似式作成部にて行われる近似式作成の流れを示すフローチャートである。 半導体製造システムが稼動状態にあるときの、プロセス制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。 第二近似式の一例を示すグラフである。 第一近似式の一例を示すグラフである。

符号の説明

１０１…半導体製造システム、１０２…半導体ウエハ、１０３…搬送路、１０４ａ…第一プロセス装置、１０４ｂ…第二プロセス装置、１０４ｎ…第ｎプロセス装置、１０５ａ…第一測定装置、１０５ｂ…第二測定装置、１０５ｎ…第ｎ測定装置、１０６…ＬＡＮ、１０７…プロセス制御装置、２０２…プロセス装置、２０３…測定装置、２０４…レシピ、２０５…制御部、２０６…被制御対象、２０７…センサ、２０８…装置データ、２０９…センサ、２１０…測定データ、２１１…バーコードリーダ、２１２…バーコード、２１３…ウエハナンバー、３０２…ネットワーク入出力部、３０３…ログ記録部、３０４…レシピ補正部、３０５…測定データログテーブル、３０６…ウエハ日時テーブル、３０７…レシピログテーブル、３０８…装置データログテーブル、３０９…事前処理部、３１０…判定部、３１１…補正値演算部、３１２…レシピ、３１３…カレンダクロック、５０２…多変量解析演算部、５０３…第一近似式作成部、５０４…第二近似式作成部、５０５…表示部、５０６…入力部、５０７…入出力制御部、６０２…装置データ抽出部、６０３…多変量演算部、６０４…演算用参照データ、６０５…比較部、６０６…閾値、６０７…スイッチ、６０８…最新の装置データ、７０２…第一補正演算部、７０３…第二補正演算部、７０４…第一近似式、７０５…第二近似式、７０６…ＮＯＴゲート

Claims (3)

1. プロセス装置に備えられているセンサから発される装置データを読み込み前記プロセス装置が健常状態にあるか否かを判定する判定部と、
   前記プロセス装置が健常状態にあると前記判定部が判定したときには前記プロセス装置の後続に備えられている測定装置から発される測定データと前記装置データを用いてレシピの補正値を演算し、前記プロセス装置が健常状態にないと前記判定部が判定したときには前記測定データを用いて前記レシピの補正値を演算する補正値演算部と、
   前記補正値演算部が出力する補正値に基づいて前記プロセス装置に供給するレシピを補正して前記プロセス装置へ送信するレシピ補正部と
   を備えるプロセス制御装置。
2. 更に、
   前記装置データと前記測定データと前記レシピとをそれぞれ装置データログテーブルと測定データログテーブルとレシピログテーブルに記録するログ記録部と、
   前記装置データログテーブルを読み込み、前記判定部が利用する演算用参照データ及び閾値を算出する多変量解析演算部と、
   前記装置データログテーブルと前記測定データログテーブルと前記レシピログテーブルを読み込み、前記プロセス装置が健常状態にあると前記判定部が判定したときに前記補正値演算部が利用する第一近似式を算出する第一近似式作成部と、
   前記装置データログテーブルと前記レシピログテーブルを読み込み、前記プロセス装置が健常状態にないと前記判定部が判定したときに前記補正値演算部が利用する第二近似式を算出する第二近似式作成部と
   を備える請求項１記載のプロセス制御装置。
3. プロセス処理に先立って、予めプロセス装置に備えられているセンサから発された装置データが蓄積されている装置データログテーブルから前記プロセス装置の健常状態を判定するための演算用参照データ及び閾値を算出する多変量解析演算ステップと、
   前記プロセス処理に先立って、予め前記プロセス装置の後続に備えられている測定装置から発される測定データが蓄積されている測定データログテーブルと前記プロセス装置に供給するレシピが蓄積されているレシピログテーブルと前記装置データログテーブルを読み込み、前記プロセス装置が健常状態にあるときに前記レシピを補正するための第一近似式を作成する第一近似式作成ステップと、
   前記プロセス処理に先立って、予め前記レシピログテーブルと前記装置データログテーブルを読み込み、前記プロセス装置が健常状態にないときに前記レシピを補正するための第二近似式を作成する第二近似式作成ステップと、
   前記プロセス処理の結果によって前記プロセス装置から得られた前記装置データと前記演算用参照データ及び前記閾値を用いて演算処理を行い、前記プロセス装置が健常状態にあるか否かを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップの結果に基づき、前記プロセス装置が健常状態にあるときには前記第一近似式を用いて前記レシピの補正値を演算し、前記プロセス装置が健常状態にないときには前記第二近似式を用いて前記レシピの補正値を演算する補正値演算ステップと、
   前記補正値を用いて前記レシピを補正して前記プロセス装置へ送信するレシピ補正ステップと
   を含むプロセス制御方法。

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