JP2011029479A - Manufacturing method and manufacturing system of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of suppressing a variation of a film thickness after polishing. <P>SOLUTION: In the method for manufacturing the semiconductor device, a change of a polishing rate caused by a change of the state of a polishing machine is estimated by using a model formula based on an equipment parameter during a polishing process to calculate a polishing time of a film to be polished. In this time, the thickness of each film to be polished before polishing is recognized for each wafer, and the polishing time is calculated by correcting the amount of the change of the polishing rate caused by a film thickness difference. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び製造システムに関し、配線形成工程等での化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)後の層間絶縁膜の膜厚を制御する製造方法及び製造システムに関する。   The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing system of a semiconductor device, and relates to a manufacturing method and a manufacturing system for controlling a film thickness of an interlayer insulating film after chemical mechanical polishing (CMP) in a wiring formation process or the like.

近年、半導体装置の微細化に伴い、製造設備の加工ばらつきが電気特性に影響し、最終的に半導体装置の歩留り低下につながるようになってきている。このような不具合に対して、製造設備の変動による加工ばらつきを抑えるため、各加工工程において、仕上がりの寸法や膜厚などの拡散パラメータがターゲット値となるようにAPC(Advanced Process Control)を実施し、電気特性への影響をなくそうとする技術が多く用いられている。   In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, variations in processing of manufacturing facilities affect electrical characteristics, and finally lead to a decrease in yield of semiconductor devices. In order to suppress processing variations due to fluctuations in manufacturing equipment against such problems, APC (Advanced Process Control) is performed so that the diffusion parameters such as finished dimensions and film thickness become target values in each processing step. Many techniques are used to eliminate the influence on electrical characteristics.

特にCMP工程においては、CMP装置におけるパッドなどの消耗部材の状態変化により研磨レートが大きく変化する。そこで所望の研磨膜厚を得るため、フィードフォワード制御やフィードバック制御などのラントゥーラン(Run-To-Run)制御が用いられている。
例えば、特許文献1に記載の技術では、製品研磨時の研磨膜厚を膜厚測定器で測定し、予め把握しておいた製品研磨膜厚とブランクウェーハの研磨膜厚との関係式から、ブランクウェーハの研磨レートを推定する。これによって装置状態の変化を把握し、逐次そのブランクウェーハの研磨レートを用いて次ロット処理時に適切な研磨時間を算出し、研磨するラントゥーラン制御が行われる。
Particularly in the CMP process, the polishing rate changes greatly due to a change in the state of a consumable member such as a pad in the CMP apparatus. Therefore, in order to obtain a desired polishing film thickness, run-to-run control such as feedforward control and feedback control is used.
For example, in the technique described in Patent Document 1, the polishing film thickness at the time of product polishing is measured with a film thickness measuring instrument, and from the relational expression between the product polishing film thickness and the polishing film thickness of the blank wafer that are grasped in advance, Estimate the polishing rate of the blank wafer. As a result, the change in the apparatus state is grasped, and an appropriate polishing time is calculated at the time of the next lot processing using the polishing rate of the blank wafer, and run-to-run control for polishing is performed.

特許第3859475号公報Japanese Patent No. 3859475

上記特許文献1に開示された技術では、研磨レートを把握するために、膜厚測定が必須となっている。一般に研磨処理からインラインの膜厚測定結果を得るまでに1時間程度時間がかかるため、その間に研磨装置の状態が変化し、被研磨膜の研磨レートが変化する。従って、被研磨膜のリアルタイムの研磨レートを得ることができないため、研磨後膜厚を所望の値に制御することが困難であった。   In the technique disclosed in Patent Document 1, film thickness measurement is essential to grasp the polishing rate. In general, it takes about one hour to obtain an in-line film thickness measurement result from the polishing process. During this time, the state of the polishing apparatus changes and the polishing rate of the film to be polished changes. Therefore, since the real-time polishing rate of the film to be polished cannot be obtained, it is difficult to control the film thickness after polishing to a desired value.

また、上記特許文献1に開示された技術では、製品において研磨除去された分の被研磨膜の厚み(研磨量)とブランクウェーハの研磨除去された分の被研磨膜の膜厚との関係式を予め把握しておく必要があるが、その関係式は半導体装置の品種毎に異なる。したがって、多品種生産の場合、すべての品種に対して最適値を準備しておかないと所望の研磨ばらつき制御性能を得ることができない。現実的には全品種の最適特性値を準備することは難しいため、多品種生産の量産工場で上記従来技術を使用することは困難である。   In the technique disclosed in Patent Document 1, the relational expression between the thickness of the film to be polished (polishing amount) removed by polishing in the product and the film thickness of the film to be polished removed by blank wafer removal. However, the relational expression differs for each type of semiconductor device. Therefore, in the case of multi-product production, desired polishing variation control performance cannot be obtained unless optimum values are prepared for all products. Actually, since it is difficult to prepare optimum characteristic values for all varieties, it is difficult to use the above-described conventional technology in a mass production factory for multi-variety production.

本発明はこのような点に鑑み、研磨後膜厚のばらつきを小さく抑えることが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of suppressing variations in film thickness after polishing.

以上の目的を達成するために、本発明では以下の手段を採用している。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.

まず、本発明の一例は、半導体基板からなるウェーハ上に被研磨膜である絶縁膜を堆積する工程と、前記被研磨膜を所定の膜厚まで研磨する工程とを備えた半導体装置の製造方法である。前記被研磨膜を研磨する工程は、nを正の整数とするとき、nロット目の前記ウェーハを研磨する時の第1の設備パラメータを収集する工程(a)と、前記第1の設備パラメータからnロット目のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを算出する工程(b)と、n+1ロット目の前記被研磨膜が成膜されたチャンバー毎に、研磨前の前記被研磨膜の膜厚を前記ウェーハの各々について把握する工程(c)と、n+1ロット目の前記ブランクウェーハについて、絶縁膜の研磨レートを予測する工程(d)と、前記工程(c)で把握されたチャンバー毎の、前記各ウェーハの前記被研磨膜の膜厚と、前記ステップ(d)で得られたn+1ロット目の研磨レートとから、n+1ロット目の研磨時間t(n+1)を算出する工程(e)と、研磨装置によってn+1ロット目のウェーハの前記被研磨膜を前記研磨時間t(n+1)の間研磨する工程(f)とを含んでいる。なお、工程(a)で「第1の設備パラメータを収集する」とは、「第1の設備パラメータの値を収集する」という意味である。 First, an example of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of depositing an insulating film as a film to be polished on a wafer made of a semiconductor substrate, and a step of polishing the film to be polished to a predetermined film thickness. It is. The step of polishing the film to be polished includes the step (a) of collecting the first equipment parameters when polishing the wafer of the nth lot when n is a positive integer, and the first equipment parameters (B) for calculating the polishing rate of the insulating film on the blank wafer of the nth lot and the film thickness of the film to be polished before polishing for each chamber in which the film to be polished of the (n + 1) th lot is formed (C) for each of the wafers, (d) for predicting the polishing rate of the insulating film for each of the n + 1 lot blank wafers, and for each chamber ascertained in the step (c), A step (e) of calculating a polishing time t (n + 1) of the (n + 1) th lot from the film thickness of the film to be polished of each wafer and the polishing rate of the (n + 1) th lot obtained in the step (d); Polishing equipment (F) polishing the film to be polished on the wafer of the (n + 1) th lot for the polishing time t (n + 1) . In the step (a), “collecting the first equipment parameter” means “collecting the value of the first equipment parameter”.

この方法によれば、第1の設備パラメータを用いてブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを予測し、n+1ロット目のウェーハの最適な研磨時間を算出しているので、研磨中に被研磨膜の膜厚を測定する従来の研磨方法に比べてリアルタイムで研磨装置の状態を把握し、これを考慮した研磨時間を算出できる。そのため、被研磨膜厚の制御を高精度に行うことが可能となる。また、研磨中に長時間を要する膜厚測定を行わないため、半導体装置の製造に要する時間を短縮することができる。   According to this method, the polishing rate of the insulating film on the blank wafer is predicted using the first equipment parameter, and the optimal polishing time for the wafer of the (n + 1) th lot is calculated. Compared with the conventional polishing method for measuring the film thickness of the film, the state of the polishing apparatus can be grasped in real time, and the polishing time in consideration of this can be calculated. Therefore, it becomes possible to control the film thickness to be polished with high accuracy. In addition, since film thickness measurement that requires a long time during polishing is not performed, the time required for manufacturing a semiconductor device can be shortened.

また、研磨前の被研磨膜の膜厚を考慮した補正項を有する式を用いて研磨時間の算出を行う場合には、被研磨膜の膜厚をより高精度に制御でき、被研磨膜の膜厚ばらつきをより小さくすることが可能となる。   In addition, when the polishing time is calculated using an equation having a correction term considering the film thickness of the film to be polished before polishing, the film thickness of the film to be polished can be controlled with higher accuracy, The film thickness variation can be further reduced.

なお、第1のパラメータとしては、例えば、製品研磨時のプラテン回転トルク、パッド累積処理枚数、スラリー流量、ヘッド圧力などから選択した少なくとも1つが用いられる。   As the first parameter, for example, at least one selected from a platen rotational torque at the time of product polishing, the number of pad accumulated treatments, a slurry flow rate, a head pressure, and the like is used.

また、本発明の一例に係る半導体装置の製造システムは、半導体基板からなるウェーハ上に被研磨膜である絶縁膜を形成するためのチャンバーを有する成膜装置と、前記被研磨膜を研磨する研磨装置と、nを正の整数とするとき、nロット目の前記ウェーハを研磨する時の第1の設備パラメータを収集する第1のモニタリング装置と、前記第1の設備パラメータからnロット目のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを算出するとともに、前記チャンバー毎に把握された前記ウェーハの各々に形成された研磨前の被研磨膜の膜厚と、n+1ロット目の前記ブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートとから、n+1ロット目の研磨時間t(n+1)を算出するAPCシステムと、前記APCシステムで算出されたn+1ロット目の前記研磨時間t(n+1)を前記研磨装置に指示する生産管理装置とを備えている。 In addition, a semiconductor device manufacturing system according to an example of the present invention includes a film forming apparatus having a chamber for forming an insulating film, which is a film to be polished, on a wafer made of a semiconductor substrate, and polishing for polishing the film to be polished. An apparatus, a first monitoring apparatus that collects first equipment parameters when polishing the n-th wafer when n is a positive integer, and a blank of the n-th lot from the first equipment parameters The polishing rate of the insulating film on the wafer is calculated, and the film thickness of the film to be polished before being formed on each of the wafers ascertained for each chamber, and the insulating film on the blank wafer in the (n + 1) th lot The polishing time t (n + 1) of the (n + 1) th lot from the polishing rate of the (n + 1) th lot, and the (n + 1) th lot of the polishing calculated by the APC system. A production management device for instructing the polishing apparatus to time t (n + 1) .

このような製造システムにより、被研磨膜の成膜時の設備パラメータ(第1の設備パラメータ)を収集し、nロット目のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを取得し、n+1ロット目のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを取得できる。また、n+1ロット目のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートと被研磨膜の研磨前の膜厚とを用いて適切な研磨時間を算出することができるので、被研磨膜の膜厚バラツキを効果的に抑えることが可能となる。   With such a manufacturing system, equipment parameters (first equipment parameters) at the time of forming a film to be polished are collected, the polishing rate of the insulating film on the blank wafer of the nth lot is acquired, and the blank of the (n + 1) th lot is obtained. The polishing rate of the insulating film on the wafer can be acquired. In addition, since an appropriate polishing time can be calculated using the polishing rate of the insulating film and the film thickness before polishing of the film to be polished on the blank wafer of the (n + 1) th lot, the film thickness variation of the film to be polished is effective. Can be suppressed.

製造システムが被研磨膜の膜厚を測定する膜厚測定器を備えていてもよいし、APCシステムがモデル式を用いて、被研磨膜の成膜処理時の設備パラメータから被研磨膜の膜厚を予測してもよい。   The manufacturing system may be provided with a film thickness measuring device for measuring the film thickness of the film to be polished, or the APC system may use a model equation to determine the film thickness of the film to be polished from the equipment parameters during the film forming process. The thickness may be predicted.

以上のように、本発明の一例である半導体装置の製造方法によれば、研磨装置の設備パラメータからリアルタイムの研磨レートを予測し、且つその予測式を用いて製品上の被研磨膜の研磨後膜厚を所望の値に制御することができる。また、本発明の一例である製造システムによれば、上述の製造方法を実現することができる。   As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor device which is an example of the present invention, the real-time polishing rate is predicted from the equipment parameters of the polishing apparatus, and the polishing formula on the product is polished after the prediction formula is used. The film thickness can be controlled to a desired value. Moreover, according to the manufacturing system which is an example of this invention, the above-mentioned manufacturing method is realizable.

(a)、(b)は、半導体基板上の絶縁膜中に形成された凹部内に埋め込み型の配線が設けられた半導体装置を概略的に示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows roughly the semiconductor device by which the embedded wiring was provided in the recessed part formed in the insulating film on a semiconductor substrate. 本発明の第1の実施形態に係る製造システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the manufacturing system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、層間絶縁膜の膜厚を一定に制御するための製造フローを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing flow for controlling the thickness of an interlayer insulating film to be constant in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る製造システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the manufacturing system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法において、層間絶縁膜の膜厚を一定に制御するための製造フローを示す図である。In the manufacturing method of the semiconductor device concerning a 2nd embodiment, it is a figure showing the manufacturing flow for controlling the film thickness of an interlayer insulation film uniformly.

上述のように、本願発明者らは、配線形成工程において、絶縁膜(被研磨膜)の研磨後膜厚の制御性を向上させるためには、被研磨膜の研磨レートをリアルタイムで把握する必要があると考えた。しかしながら、被研磨膜の膜厚測定には長時間を要するため、本願発明者らは、研磨中に被研磨膜の膜厚測定を行うことなく被研磨膜の膜厚を把握することが可能になる方法について種々の検討を行った。   As described above, the inventors need to grasp the polishing rate of the film to be polished in real time in order to improve the controllability of the post-polishing film thickness of the insulating film (film to be polished) in the wiring formation process. I thought there was. However, since it takes a long time to measure the film thickness of the film to be polished, the present inventors can grasp the film thickness of the film to be polished without measuring the film thickness of the film to be polished during polishing. Various studies were conducted on the method.

その結果、成膜装置やCMP装置の設備パラメータに基づいて研磨レートを予測すれば、短時間で研磨レートを把握することができ、研磨後膜厚の制御性を向上させることができることに想到した。また、本実施形態らは独自の実験結果から、被研磨膜の研磨前の膜厚が大きい程、被研磨膜の研磨レートが小さくなる傾向にあることを見出し、研磨レートの予測式に被研磨膜の膜厚による補正項を組み込むことで、より研磨レートの予測精度を向上させることができることに想到した。以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の各実施形態について説明する。   As a result, if the polishing rate is predicted based on the equipment parameters of the film forming apparatus and the CMP apparatus, the polishing rate can be grasped in a short time, and the controllability of the film thickness after polishing can be improved. . In addition, the present embodiment has found from an original experimental result that the polishing rate of the film to be polished tends to decrease as the film thickness before polishing of the film to be polished increases, and the polishing rate is predicted by the prediction formula of the polishing rate. It was conceived that by incorporating a correction term depending on the film thickness, the prediction accuracy of the polishing rate can be further improved. Embodiments of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below.

(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について、図面を用いて説明する。図1(a)、(b)は、半導体基板(図示せず)からなるウェーハ上の絶縁膜(第一層間絶縁膜;被研磨膜)中に形成された配線(例えば埋め込み型配線)が設けられた半導体装置を概略的に示す断面図である。図1(a)は層間絶縁膜研磨前の半導体装置を示し、図1(b)は層間絶縁膜研磨後の半導体装置を示す。また、図2は、本実施形態に係る製造システムの構成を示す図であり、図3は、本実施形態の半導体装置の製造方法に係る、層間絶縁膜の膜厚を一定に制御するための製造フローを示す図である。なお、図1(a)、(b)に示す半導体装置では、既に半導体基板上の所定位置に半導体素子が形成されており(図示せず)、その素子を絶縁膜が覆う工程から説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B show wirings (for example, embedded wirings) formed in an insulating film (first interlayer insulating film; film to be polished) on a wafer made of a semiconductor substrate (not shown). It is sectional drawing which shows the provided semiconductor device roughly. 1A shows the semiconductor device before polishing the interlayer insulating film, and FIG. 1B shows the semiconductor device after polishing the interlayer insulating film. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the manufacturing system according to the present embodiment, and FIG. 3 is a diagram for controlling the film thickness of the interlayer insulating film to be constant according to the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment. It is a figure which shows a manufacture flow. In the semiconductor device shown in FIGS. 1A and 1B, a semiconductor element is already formed at a predetermined position on a semiconductor substrate (not shown), and the process will be described from the step of covering the element with an insulating film.

まず、図1(a)に示すように、第一層間絶縁膜1を半導体基板上に堆積した後、所定のパターンを有する配線用のトレンチ2をフォトリソグラフィーおよびエッチングにより第一層間絶縁膜1に形成する。次に、窒化タンタル(TaN)などからなるバリアメタル膜3、およびCuまたはCu合金からなる配線材料膜4を順に堆積させてから、CMPによりバリアメタル膜3及び配線材料膜4を研磨し、第一層間絶縁膜1の上面を露出させる。これにより、バリアメタル膜3と配線材料膜4とで構成され、トレンチ2内に埋め込まれた下層配線10を形成する。   First, as shown in FIG. 1A, after a first interlayer insulating film 1 is deposited on a semiconductor substrate, a wiring trench 2 having a predetermined pattern is formed by photolithography and etching. 1 to form. Next, a barrier metal film 3 made of tantalum nitride (TaN) or the like and a wiring material film 4 made of Cu or Cu alloy are sequentially deposited, and then the barrier metal film 3 and the wiring material film 4 are polished by CMP. The upper surface of the one-layer insulating film 1 is exposed. As a result, a lower layer wiring 10 composed of the barrier metal film 3 and the wiring material film 4 and embedded in the trench 2 is formed.

続いて、例えばシリコン窒化膜からなり、下層配線10を覆う拡散防止膜5と、第二層間絶縁膜6とを順次堆積させる。上述のCMPによる下層配線10の形成時には、配線材料膜4と第一層間絶縁膜1との研磨レートの違いにより一般的に配線部の上面位置は絶縁膜1の上面位置よりも低くなり、段差が発生する。このため、下層配線10を覆う拡散防止膜5と第二層間絶縁膜6を形成した後も段差が残る。この段差をなくすため、および、第二層間絶縁膜6の膜厚を所望の厚さに調整するためCMPにより第二層間絶縁膜6を研磨する。   Subsequently, a diffusion preventing film 5 made of, for example, a silicon nitride film and covering the lower layer wiring 10 and a second interlayer insulating film 6 are sequentially deposited. When the lower layer wiring 10 is formed by the CMP described above, the upper surface position of the wiring portion is generally lower than the upper surface position of the insulating film 1 due to the difference in polishing rate between the wiring material film 4 and the first interlayer insulating film 1. A step occurs. For this reason, a step remains even after the diffusion prevention film 5 and the second interlayer insulating film 6 covering the lower layer wiring 10 are formed. In order to eliminate this step and to adjust the film thickness of the second interlayer insulating film 6 to a desired thickness, the second interlayer insulating film 6 is polished by CMP.

図1(b)に示すように、研磨後には第二層間絶縁膜6上面の段差が緩和されている。この第二層間絶縁膜6の研磨工程後の第二層間絶縁膜6の膜厚は、その後形成する上層配線のビアおよびトレンチの深さ形状に影響する。第二層間絶縁膜6の膜厚がばらつくと、配線間容量の変動、および、配線材料埋め込み時の埋め込み不良の原因となるため、所望とする膜厚を一定値に制御することが必要である。   As shown in FIG. 1B, the level difference on the upper surface of the second interlayer insulating film 6 is relaxed after polishing. The film thickness of the second interlayer insulating film 6 after the polishing process of the second interlayer insulating film 6 affects the depth shape of vias and trenches of the upper wiring to be formed thereafter. If the film thickness of the second interlayer insulating film 6 varies, it causes fluctuations in inter-wiring capacitance and poor embedding at the time of embedding the wiring material. Therefore, it is necessary to control the desired film thickness to a constant value. .

次に、図2と図3を用いて、絶縁膜CMP後の第二層間絶縁膜の膜厚を一定値に制御する方法について説明する。   Next, a method for controlling the film thickness of the second interlayer insulating film after the insulating film CMP to a constant value will be described with reference to FIGS.

まず、図2に示すように、本実施形態に係る半導体装置の製造システムは、絶縁膜を成膜する成膜装置11と、膜厚測定器17と、CMP装置(研磨装置)19と、CMP装置19の設備パラメータを収集する設備モニタリングシステム(第1のモニタリング装置)21と、CMP装置19による研磨時間を算出するAPCシステム(情報処理装置;Automatic Program Control System)13と、ロット進行制御を行うとともに、研磨時間をCMP装置19に指示する生産管理装置(Manufacturing Execution System;MES)15とを備えている。一般に量産の製造ラインではウェーハは複数枚のロット単位で成膜装置11、CMP装置19の順に処理される。なお、成膜装置11は複数のチャンバーを有しているものであれば、CVD法に限らず他の方法で絶縁膜を成膜するものであってもよい。なお、以下の説明で「設備パラメータを収集する」とあるのは、「設備パラメータの値を収集する」という意味である。   First, as shown in FIG. 2, the semiconductor device manufacturing system according to the present embodiment includes a film forming apparatus 11 for forming an insulating film, a film thickness measuring instrument 17, a CMP apparatus (polishing apparatus) 19, and a CMP. A facility monitoring system (first monitoring device) 21 that collects facility parameters of the device 19, an APC system (information processing device; Automatic Program Control System) 13 that calculates a polishing time by the CMP device 19, and lot progression control are performed. A production management device (Manufacturing Execution System; MES) 15 for instructing the polishing time to the CMP device 19 is also provided. In general, in a mass production line, a wafer is processed in the order of a film forming apparatus 11 and a CMP apparatus 19 in units of a plurality of lots. As long as the film forming apparatus 11 has a plurality of chambers, the insulating film may be formed not only by the CVD method but also by other methods. In the following description, “collecting equipment parameters” means “collecting equipment parameter values”.

以下にロットごとのウェーハ処理の流れとデータ処理について説明する。   The wafer processing flow and data processing for each lot will be described below.

まず、成膜装置11でロットが処理された際に、各ウェーハの処理チャンバーの情報を、ウェーハ固有情報であるウェーハIDと紐付けて(関連付けて)APCシステム13に格納する。その後、膜厚測定器17により、成膜装置11で成膜された絶縁膜の膜厚を測定する。次に各膜厚データをウェーハIDと紐付けて(関連付けて)APCシステム13に送信し、ウェーハIDと処理チャンバーと膜厚を紐付けたデータとしてAPCシステム13内に格納する。ここで、膜厚測定器17による膜厚測定時間を最小限にするために成膜チャンバー毎に1枚(3チャンバー処理であれば3枚)のウェーハを選んで絶縁膜の膜厚を測定し、未測定のウェーハは上述のチャンバー情報を参照し、チャンバー毎に測定値を紐付けて格納してもよい。言い換えれば、当該ウェーハが処理されたチャンバーと、そのチャンバーで処理されたウェーハにおける絶縁膜の膜厚の代表値とを関連付けた情報をAPCシステム13に格納してもよい。なお、成膜チャンバー毎に少なくとも1枚のウェーハの絶縁膜厚を測定するのは、成膜チャンバーによって装置の状態が異なっており、成膜チャンバー毎のばらつきが大きいためである。   First, when a lot is processed by the film forming apparatus 11, information on the processing chamber of each wafer is stored in the APC system 13 in association with (associated with) a wafer ID that is wafer specific information. Thereafter, the film thickness measuring device 17 measures the film thickness of the insulating film formed by the film forming apparatus 11. Next, each film thickness data is associated with (associated with) the wafer ID and transmitted to the APC system 13 and stored in the APC system 13 as data associated with the wafer ID, the processing chamber, and the film thickness. Here, in order to minimize the film thickness measurement time by the film thickness measuring device 17, one wafer is selected for each film forming chamber (three in the case of three chamber processing), and the film thickness of the insulating film is measured. For unmeasured wafers, the chamber information may be referred to and the measured values may be stored for each chamber. In other words, the APC system 13 may store information in which the chamber in which the wafer is processed and the representative value of the film thickness of the insulating film in the wafer processed in the chamber are associated with each other. Note that the insulating film thickness of at least one wafer is measured for each film forming chamber because the state of the apparatus differs depending on the film forming chamber, and variation among the film forming chambers is large.

次に、CMP装置19までロットの処理が進行すると、MES15は研磨時間をAPCシステム13に要求し、APCシステム13は以下に説明する研磨時間の算出方法により当該ロットのウェーハに適切な研磨時間を算出し、算出された研磨時間をMES15に回答する。MES15はこの研磨時間をCMP装置19に指示し、CMP装置19はMES15が指示した研磨時間だけ研磨を行う。研磨時の設備パラメータデータは設備モニタリングシステム21により収集され、設備モニタリングシステム21からAPCシステム13へと送信される。   Next, when the lot processing proceeds to the CMP apparatus 19, the MES 15 requests the APC system 13 for the polishing time, and the APC system 13 sets an appropriate polishing time for the wafer of the lot by the polishing time calculation method described below. The calculated polishing time is returned to the MES 15. The MES 15 instructs this polishing time to the CMP apparatus 19, and the CMP apparatus 19 performs polishing for the polishing time specified by the MES 15. Equipment parameter data at the time of polishing is collected by the equipment monitoring system 21 and transmitted from the equipment monitoring system 21 to the APC system 13.

ここで、APCシステム13は、設備パラメータを基にして、ブランクウェーハ上の絶縁膜の研磨レート(以下単に「ブランクウェーハの研磨レート」と表記する)を予測するモデル式を予め準備しており、これを格納している。APCシステム13は、設備パラメータデータを受信すると同時に、当該モデル式に受信した設備パラメータを代入し、当該ロット(nロット目)での研磨レートを予測する。研磨レートは以降のロット処理時の研磨時間算出に用いる。   Here, the APC system 13 prepares in advance a model equation for predicting the polishing rate of the insulating film on the blank wafer (hereinafter simply referred to as “blank wafer polishing rate”) based on the equipment parameters, This is stored. At the same time as receiving the equipment parameter data, the APC system 13 substitutes the equipment parameters received in the model formula, and predicts the polishing rate in the lot (n-th lot). The polishing rate is used to calculate the polishing time for subsequent lot processing.

ここで、ブランクウェーハとは、半導体基板上に被研磨膜と同じ酸化シリコン等からなり、パターンが形成されていない絶縁膜が形成されたウェーハのことである。トレンチパターンが形成されたウェーハを用いると設備パラメータにトレンチパターンにより生じたノイズが入るため、本実施形態の方法では研磨レートの予測にブランクウェーハを用いることが好ましい。   Here, the blank wafer is a wafer in which an insulating film made of the same silicon oxide or the like as the film to be polished is formed on a semiconductor substrate. When a wafer having a trench pattern is used, noise generated by the trench pattern is included in the equipment parameters. Therefore, in the method of this embodiment, it is preferable to use a blank wafer for prediction of the polishing rate.

ブランクウェーハの研磨レートを算出する式として、例えば、以下の式(1)を使用することができる。式(1)は、CMP装置の設備パラメータp1〜pnと、係数a1〜an、定数bによりブランクウェーハの研磨レートRを表現した合成式である。   As a formula for calculating the polishing rate of the blank wafer, for example, the following formula (1) can be used. Expression (1) is a composite expression that expresses the polishing rate R of the blank wafer by the equipment parameters p1 to pn of the CMP apparatus, the coefficients a1 to an, and the constant b.

R=a1×p1+a2×p2…+an×pn+b ・・・(1)
なお、式(1)において、CMPの設備パラメータp1〜pnは、特定のタイミングで取得された測定値であってもよく、統計値であってもよい。統計値とは、例えば、1回の加工処理中に複数回取得される設備パラメータの平均値、中央値、標準偏差、分散、レンジ(最大値−最小値)等を指す。この場合、係数a1〜anおよび定数bは、例えば、複数回の加工処理にわたって取得された、設備パラメータの各統計値と、それぞれの設備パラメータの統計値が取得された加工処理におけるブランクウェーハの研磨レートの実測値とを対象とする重回帰分析により求めることができる。
R = a1 * p1 + a2 * p2 ... + an * pn + b (1)
In equation (1), the CMP equipment parameters p1 to pn may be measured values acquired at specific timings or statistical values. The statistical value refers to, for example, an average value, median value, standard deviation, variance, range (maximum value−minimum value), etc. of equipment parameters acquired a plurality of times during one processing. In this case, the coefficients a1 to an and the constant b are, for example, each statistical value of the equipment parameter acquired over a plurality of times of processing and polishing of the blank wafer in the processing processing in which the statistical value of each equipment parameter is acquired. It can be obtained by multiple regression analysis with the actual measured value of the rate as a target.

また、式(1)中で変数p1〜pnとして使用する設備パラメータは、多変量解析、変数増減法等の変数決定法等により研磨レートRと高い相関関係を有する設備パラメータを適宜選択すればよい。なお、研磨レートRの算出式は、一次多項式に限らず設備パラメータの2次関数や指数関数や対数関数などを用いてもよい。なお、CMP装置19から取得する設備パラメータは例えば、プラテン回転トルク、コンディショナー回転トルク、パッド累積処理枚数、スラリー流量、ヘッド圧力などである。   The equipment parameters used as variables p1 to pn in equation (1) may be appropriately selected equipment parameters having a high correlation with the polishing rate R by variable determination methods such as multivariate analysis and variable increase / decrease method. . The calculation formula for the polishing rate R is not limited to a linear polynomial, and a quadratic function, an exponential function, a logarithmic function, or the like of equipment parameters may be used. The equipment parameters acquired from the CMP apparatus 19 are, for example, a platen rotational torque, a conditioner rotational torque, the number of pad accumulated treatments, a slurry flow rate, a head pressure, and the like.

次に図3を用いて、本実施形態の研磨方法を説明する。   Next, the polishing method of this embodiment will be described with reference to FIG.

まず、図3のステップS1では、APCシステム13が、CMP工程で処理されたnロット目のウェーハにおけるCMP研磨処理時の設備パラメータをウェーハ毎に収集する。ここで、nは正の整数とする(以下の説明でも同じ)。   First, in step S1 of FIG. 3, the APC system 13 collects, for each wafer, equipment parameters at the time of CMP polishing for the n-th wafer processed in the CMP process. Here, n is a positive integer (the same applies to the following description).

次に、ステップS2では、APCシステム13が、CMP研磨処理時におけるnロット目のブランクウェーハの研磨レートR(n)を算出する。ここで、研磨レートの算出に際し、複数ヘッドで研磨する研磨装置の場合はヘッド毎に研磨レートを算出し、当該ヘッド毎に研磨レートのデータをAPCシステム13内のメモリ等に格納することが望ましい。また、ロット内の複数ウェーハの研磨レートの平均値や、各ウェーハの研磨レートに異なる重み係数をかけた重みつき平均値を研磨レートR(n)として利用することもできる。 Next, in step S2, the APC system 13 calculates the polishing rate R (n) of the n-th blank wafer during the CMP polishing process. Here, when calculating the polishing rate, in the case of a polishing apparatus that performs polishing with a plurality of heads, it is desirable to calculate the polishing rate for each head and store the polishing rate data for each head in a memory or the like in the APC system 13. . In addition, an average value of polishing rates of a plurality of wafers in a lot, or a weighted average value obtained by applying a different weighting factor to the polishing rate of each wafer can be used as the polishing rate R (n) .

次に、ステップS3では、CMP工程で処理されるn+1ロット目のウェーハに絶縁膜(図1(a)の第二層間絶縁膜6)が成膜された後、成膜チャンバー毎の膜厚Tch(n+1)を各ウェーハについて膜厚測定器17が測定し、測定値をAPCシステム13へと送る。APCシステム13は、膜厚の測定値のデータを格納する。 Next, in step S3, after an insulating film (second interlayer insulating film 6 in FIG. 1A) is formed on the (n + 1) th wafer processed in the CMP process, the film thickness Tch for each film forming chamber. The film thickness measuring device 17 measures (n + 1) for each wafer, and sends the measured value to the APC system 13. The APC system 13 stores film thickness measurement value data.

次に、ステップS4では、n+1ロット目の研磨時のブランクウェーハの研磨レートR(n+1)を予測する。本ステップでは、研磨レートR(n+1)をnロット目のブランクウェーハの研磨レートR(n)とほぼ等しい、すなわち、R(n+1)=R(n)であると予測する。これは、nロット目とn+1ロット目とではCMP装置19の状態が大きく変化しないため、nロット目処理時の研磨レートがn+1ロット目処理時の研磨レートとほとんど変化しないと近似できるからである。 Next, in step S4, a blank wafer polishing rate R (n + 1) at the time of polishing of the (n + 1) th lot is predicted. In this step, it is predicted that the polishing rate R (n + 1) is substantially equal to the polishing rate R (n) of the n-th blank wafer, that is, R (n + 1) = R (n) . This is because the state of the CMP apparatus 19 does not change greatly between the n-th lot and the n + 1-th lot, so that it can be approximated that the polishing rate at the n-th lot processing is almost the same as the polishing rate at the n + 1-th lot processing. .

nロット目とn+1ロット目の研磨レートが同じと近似できないほど、ロット毎の研磨レート変化が大きい場合や予測精度を上げたい場合は、以下2種類の方法でn+1ロット目の研磨レートR(n+1)を予測することもできる。 When the polishing rate change for each lot is so large that the polishing rate of the nth lot and the n + 1th lot cannot be approximated, or when it is desired to increase the prediction accuracy, the polishing rate R (n + 1) of the (n + 1) th lot is performed by the following two methods. ) Can also be predicted.

第一の予測方法では、n+1ロット目のウェーハが処理される際の設備パラメータを過去の時系列トレンドから推定し、その推定値を式(1)に代入して予測する。例えば、mを正の整数とする時、n+1ロット処理前の直近mロット処理時における式(1)で用いる各設備パラメータの時系列変化を、mを変数とする関数で表し、その関数式にm+1を代入してn+1ロット処理時の設備パラメータを推定する。この関数は1次関数、2次関数などどのような関数を用いても良い。   In the first prediction method, the equipment parameters when the wafer of the (n + 1) th lot is processed are estimated from the past time series trend, and the estimated value is substituted into the equation (1) for prediction. For example, when m is a positive integer, the time series change of each equipment parameter used in Equation (1) at the time of the most recent m lot processing before n + 1 lot processing is represented by a function using m as a variable. By substituting m + 1, the equipment parameters at the time of processing n + 1 lots are estimated. This function may be any function such as a linear function or a quadratic function.

また、第二の予測方法では、n+1ロット目のロットが処理される際の研磨レートを過去の研磨レートトレンドから予測する。mを正の整数とする時、n+1ロット処理前の直近mロット処理時における研磨レートの時系列変化を、mを変数とする関数で表し、その関数式にm+1を代入してn+1ロット処理時の研磨レートを推定する。   In the second prediction method, the polishing rate when the (n + 1) th lot is processed is predicted from the past polishing rate trend. When m is a positive integer, the time series change of the polishing rate at the time of the most recent m lot processing before n + 1 lot processing is expressed by a function having m as a variable, and m + 1 is substituted into the function formula at the time of n + 1 lot processing. Estimate the polishing rate.

以上では、ステップS4においてロット単位の予測をする例を説明したが、ウェーハ単位でもR(n+1)を予測してもよい。なお、ロット毎の研磨レートの変化が小さい場合でも上述のようにR(n+1)について詳細な予測を行うことができるが、R(n+1)=R(n)と近似する方が演算時間を短縮することができるので、より好ましい。この場合、制御方式がシンプルであるため、不具合が発生した場合に改善しやすいという利点もある。 The example in which the lot unit prediction is performed in step S4 has been described above, but R (n + 1) may be predicted in wafer units. Note that even when the change in the polishing rate for each lot is small, it is possible to make a detailed prediction for R (n + 1) as described above, but the approximation of R (n + 1) = R (n) shortens the computation time. This is more preferable. In this case, since the control method is simple, there is an advantage that it can be easily improved when a problem occurs.

次に、ステップS5では、n+1ロット目ウェーハの研磨時間(各成膜チャンバー毎)t(n+1)をウェーハ毎に式(2)により算出する。 Next, in step S5, the polishing time (for each film forming chamber) t (n + 1) of the wafer of the (n + 1) th lot is calculated for each wafer by the equation (2).

(n+1)=(Tt−Tch(n+1))/R(n+1)+F(Tch) ・・・・・(2)
ここで、Tch(n)はnロット目の各成膜チャンバーの膜厚、R(n)はnロット目のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レート予測値、R(n+1)はn+1ロット目処理時のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートの予測値、Ttはターゲット残膜厚である。F(Tch)は研磨時間補正項であり、Tchの関数、例えば、Tchの1次関数としてc*Tch+dと表すことができる。c、dは係数であり、実験で膜厚を条件振りしたロットについて、式(2)の第1項目のみで算出した研磨時間で処理した場合の製品の研磨膜厚とターゲット研磨膜厚(Tt−Tch(n+1))との差異から適切な研磨時間を推測することで決定できる。ここで、c、dを品種毎、品種レーヤー毎に準備すると、更に研磨時間の精度を向上させることができ、被研磨膜の膜厚を精度良く所望の値にすることができる。なお、Rとしてはヘッド毎の研磨レートを用いることが望ましい。
t (n + 1) = (Tt−Tch (n + 1) ) / R (n + 1) + F (Tch) (2)
Here, Tch (n) is the film thickness of each film forming chamber of the nth lot, R (n) is the predicted polishing rate of the insulating film in the blank wafer of the nth lot, and R (n + 1) is the processing of the n + 1th lot. The predicted value of the polishing rate of the insulating film on the blank wafer at the time, Tt is the target remaining film thickness. F (Tch) is a polishing time correction term and can be expressed as c * Tch + d as a function of Tch, for example, a linear function of Tch. “c” and “d” are coefficients, and the product polishing film thickness and the target polishing film thickness (Tt) when the lot subjected to the film thickness condition in the experiment is processed with the polishing time calculated by only the first item of Expression (2). It can be determined by estimating an appropriate polishing time from the difference from -Tch (n + 1) ). Here, if c and d are prepared for each product type and each product layer, the accuracy of the polishing time can be further improved, and the film thickness of the film to be polished can be accurately set to a desired value. As R, it is desirable to use a polishing rate for each head.

次に、ステップS6では、n+1ロット目のウェーハを、ステップS5で算出されたt(n+1)を研磨時間として研磨する。 Next, in step S6, the wafer of the (n + 1) th lot is polished using t (n + 1) calculated in step S5 as the polishing time.

次に、ステップS7では、nをn+1に置き換えて上記ステップ1に戻る。その後は、ステップS2からステップS7(本ステップ)までを繰り返すことで逐次最新の研磨レートを反映した研磨時間でCMP研磨を行う。以後、ステップS1からステップS7までを必要な回数繰り返す。   In step S7, n is replaced with n + 1, and the process returns to step 1 above. Thereafter, by repeating steps S2 to S7 (this step), CMP polishing is sequentially performed with a polishing time reflecting the latest polishing rate. Thereafter, steps S1 to S7 are repeated as many times as necessary.

本実施形態の半導体装置の製造方法において、ステップS1での設備パラメータの収集や、ステップS4でのn+1ロット目のブランクウェーハ(上の絶縁膜)の研磨レートの予測、ステップS6での研磨時間t(n+1)の算出には、被研磨膜の膜厚測定に比べて圧倒的に短い時間しか要しないので、常に直近のブランクウェーハでの研磨レートを予測により把握することができる。このため、研磨中に膜厚測定を行っていた従来の方法に比べてリアルタイムで研磨レートを把握することができ、精度の高い研磨が可能となる。従って、本実施形態の製造方法によれば、埋め込み配線を複数層形成する場合に、層間絶縁膜厚を所望の値に制御しながら層間絶縁膜の平坦化を図ることができる。さらに、ステップS1で収集する設備パラメータの種類を増やすことによって研磨レートをより正確に予測することが可能となる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to this embodiment, equipment parameters are collected in step S1, the polishing rate of the blank wafer (upper insulating film) of the (n + 1) th lot in step S4, and the polishing time t in step S6. Since the calculation of (n + 1) requires an overwhelmingly short time compared to the measurement of the film thickness of the film to be polished, the polishing rate for the latest blank wafer can always be grasped by prediction. For this reason, it is possible to grasp the polishing rate in real time as compared with the conventional method in which the film thickness is measured during polishing, and high-precision polishing is possible. Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, when a plurality of buried wirings are formed, the interlayer insulating film can be planarized while controlling the interlayer insulating film thickness to a desired value. Furthermore, the polishing rate can be predicted more accurately by increasing the types of equipment parameters collected in step S1.

また、上述のように、ステップS4ではnロット目のウェーハでの研磨レートをn+1ロット目のウェーハの研磨レートと等しいと近似することで、簡便に適切な研磨時間の予測が可能となる。研磨レートの変化がロット毎あるいは時系列で大きく変化する場合には、より詳細な関係式を用いてn+1ロット目のウェーハでの研磨レートを精度良く予測することもできる。   Further, as described above, in step S4, by approximating the polishing rate of the n-th wafer to be equal to the polishing rate of the (n + 1) -th wafer, it is possible to easily predict an appropriate polishing time. When the change in the polishing rate changes greatly for each lot or in time series, the polishing rate for the wafer of the (n + 1) th lot can be accurately predicted using a more detailed relational expression.

また、ステップS5で研磨時間を算出する際に、上述したように被研磨膜の研磨膜膜厚等による補正項を入れた式を用いているので、より膜厚の予測精度を向上させることが可能となっている。   In addition, when calculating the polishing time in step S5, the formula including the correction term based on the polishing film thickness of the film to be polished as described above is used, so that the accuracy of film thickness prediction can be further improved. It is possible.

なお、ステップS3での研磨前の被研磨前の層間絶縁膜の膜厚測定にはある程度の時間を要するが、あるロットでの膜厚測定を行っている間に別のロットの研磨を行うことができるため、半導体装置を製造する際の実質的なスループットが膜厚測定によって落ちることはない。   In addition, although it takes a certain amount of time to measure the film thickness of the interlayer insulating film before polishing in step S3, polishing another lot while measuring the film thickness in one lot is performed. Therefore, the substantial throughput when manufacturing the semiconductor device is not reduced by the film thickness measurement.

また、半導体装置の品種が異なる場合でも、共通の式(1)、式(2)を用いて研磨レート及び研磨時間の算出を行えるので、本実施形態の半導体装置の製造方法は、多品種少量生産を行う場合であっても好ましく用いられる。   Further, even when the types of semiconductor devices are different, the polishing rate and the polishing time can be calculated using the common formulas (1) and (2). Even in the case of production, it is preferably used.

また、図2に示す半導体装置の製造システムによれば、上述した製造方法を実行することができる。   Further, according to the semiconductor device manufacturing system shown in FIG. 2, the above-described manufacturing method can be executed.

また、本実施形態で説明した研磨方法は、STI(Shallow Trench Isolation)における絶縁膜の研磨や、埋め込み配線形成時の配線材料の研磨時に適用することも可能である。   In addition, the polishing method described in the present embodiment can also be applied when polishing an insulating film in STI (Shallow Trench Isolation) or polishing a wiring material when forming a buried wiring.

(第2の実施形態)
第1の実施形態では研磨前の層間絶縁膜厚を膜厚測定器により測定したが、本発明の第2の実施形態では研磨前の層間絶縁膜厚を成膜処理時の設備パラメータにより算出し、膜厚測定器による測定を全く行わない。このため、膜厚測定によるロットの進行時間の短縮を図るとともに、膜厚測定コストをなくすことによる製造コストの低減を図ることができる。以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を詳細に説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the interlayer insulating film thickness before polishing is measured by a film thickness measuring device, but in the second embodiment of the present invention, the interlayer insulating film thickness before polishing is calculated by equipment parameters during the film forming process. No measurement is performed with a film thickness measuring instrument. Therefore, it is possible to shorten the lot progress time by the film thickness measurement and reduce the manufacturing cost by eliminating the film thickness measurement cost. Hereinafter, the manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment will be described in detail.

図4は、第2の実施形態に係る製造システムの構成を示す図であり、図5は、本実施形態の半導体装置の製造方法に係る、層間絶縁膜の膜厚を一定に制御するための製造フローを示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the manufacturing system according to the second embodiment, and FIG. 5 is a diagram for controlling the thickness of the interlayer insulating film to be constant according to the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment. It is a figure which shows a manufacture flow.

図4に示すように、本実施形態の半導体装置の製造システムは、絶縁膜を成膜する成膜装置11と、CMP装置19と、成膜装置11の設備パラメータを収集する第2の設備モニタリングシステム(第2のモニタリング装置)21aと、CMP装置19の設備パラメータを収集する第1の設備モニタリングシステム(第1のモニタリング装置)21bと、CMP装置による研磨時間を算出するAPCシステム13と、ロット進行制御を行うとともに、研磨時間をCMP装置19に指示する生産管理装置(MES)15とを備えている。   As shown in FIG. 4, the semiconductor device manufacturing system of this embodiment includes a film forming apparatus 11 that forms an insulating film, a CMP apparatus 19, and second equipment monitoring that collects equipment parameters of the film forming apparatus 11. A system (second monitoring device) 21a, a first facility monitoring system (first monitoring device) 21b for collecting facility parameters of the CMP device 19, an APC system 13 for calculating polishing time by the CMP device, and a lot A production management device (MES) 15 that controls the progress and instructs the CMP device 19 on the polishing time is provided.

一般に、半導体装置を量産する場合、複数枚のウェーハがロット単位で成膜装置11、CMP装置19により順次処理される。以下に、ロットの流れとデータ処理について説明する。   In general, when mass-producing semiconductor devices, a plurality of wafers are sequentially processed by the film forming apparatus 11 and the CMP apparatus 19 in lot units. The lot flow and data processing will be described below.

本実施形態の製造方法では、複数のチャンバーを持つ成膜装置11でロットが処理された際、第2の設備モニタリングシステム21aがウェーハ毎に成膜処理時の設備パラメータを収集し、収集した設備パラメータをAPCシステム13に送信する。ここでは、チャンバー毎の設備パラメータを送信してもよいが、膜厚予測はウェーハ毎に行うため、ウェーハ毎に設備パラメータを収集、送信する方がより好ましい。APCシステム13は、設備パラメータから膜厚を予測するためのモデル式を予め格納しておき、受信した設備パラメータをこのモデル式に代入して各ウェーハにおける層間絶縁膜の膜厚を予測する。この膜厚Tchはロット処理時の研磨時間算出に用いる。   In the manufacturing method of this embodiment, when a lot is processed by the film forming apparatus 11 having a plurality of chambers, the second equipment monitoring system 21a collects equipment parameters at the time of film forming processing for each wafer, and the collected equipment. The parameter is transmitted to the APC system 13. Here, the equipment parameters for each chamber may be transmitted. However, since the film thickness prediction is performed for each wafer, it is more preferable to collect and transmit the equipment parameters for each wafer. The APC system 13 stores in advance a model formula for predicting the film thickness from the equipment parameters, and substitutes the received equipment parameters into this model formula to predict the film thickness of the interlayer insulating film in each wafer. This film thickness Tch is used to calculate the polishing time during lot processing.

膜厚を算出する式として、例えば、以下の式(3)を使用することができる。式(3)は、成膜装置11の設備パラメータx1〜xnと、係数k1〜kn、定数mと、成膜の処理時間tとにより膜厚を表現した合成式である。   As a formula for calculating the film thickness, for example, the following formula (3) can be used. Expression (3) is a composite expression that expresses the film thickness by the equipment parameters x1 to xn of the film forming apparatus 11, the coefficients k1 to kn, the constant m, and the film processing time t.

Tch=(k1*x1+k2*x2…+kn*xn+m)*t ・・・(3)
ここで(k1*x1+k2*x2…+kn*xn+m)の項は成膜レートであり、成膜レートはこのように設備パラメータの合成式として表現できる。成膜レートに処理時間を乗じて膜厚を予測する。なお、式(3)において記号*は掛け算を表すものとする。
Tch = (k1 * x1 + k2 * x2... + Kn * xn + m) * t (3)
Here, the term (k1 * x1 + k2 * x2... + Kn * xn + m) is a film formation rate, and the film formation rate can be expressed as a synthesis equation of equipment parameters in this way. The film thickness is predicted by multiplying the film formation rate by the processing time. In Expression (3), the symbol * represents multiplication.

なお、式(3)において、成膜装置11の設備パラメータx1〜xnは、特定のタイミングで取得された測定値であってもよく、統計値であってもよい。統計値とは、例えば、1回の加工処理中に複数回取得される設備パラメータの平均値、中央値、標準偏差、分散、レンジ(最大値−最小値)等を指す。この場合、係数k1〜knおよび定数mは、例えば、複数回の加工処理にわたって取得された、設備パラメータの各統計値と、それぞれの設備パラメータの統計値が取得された加工処理における成膜レートの実測値とを対象とする重回帰分析により求めることができる。また、式(1)中で変数x1〜xnとして使用する設備パラメータは、多変量解析、変数増減法等の変数決定法等により成膜レートと高い相関関係を有する設備パラメータから適宜選択されたものであればよい。なお、成膜レートの算出式は、一次多項式に限らず設備パラメータの2次関数や指数関数や対数関数などを用いてもよい。なお成膜装置11で取得する設備パラメータは例えば、チャンバー圧力、圧力制御バルブの開度、ガス流量、サセプタヒータの温度、ウォール温度、進行波電力、反射波電力、マッチング位置、Vpp、Vdc、などである。ここで、Vppはチャンバー内のプラズマ密度であり、Vdcはプラズマ生成時に加わる電界である。   In Equation (3), the equipment parameters x1 to xn of the film forming apparatus 11 may be measured values acquired at specific timing or statistical values. The statistical value refers to, for example, an average value, median value, standard deviation, variance, range (maximum value−minimum value), etc. of equipment parameters acquired a plurality of times during one processing. In this case, the coefficients k1 to kn and the constant m are, for example, the statistical values of the equipment parameters acquired over a plurality of times of processing and the film formation rates in the processing where the statistical values of the equipment parameters are acquired. It can be obtained by multiple regression analysis with actual measurement values as targets. In addition, the equipment parameters used as the variables x1 to xn in the formula (1) are appropriately selected from equipment parameters having a high correlation with the film forming rate by variable determination methods such as multivariate analysis and variable increase / decrease method. If it is. The film formation rate calculation formula is not limited to a linear polynomial, and a quadratic function, an exponential function, a logarithmic function, or the like of equipment parameters may be used. The equipment parameters acquired by the film forming apparatus 11 are, for example, chamber pressure, pressure control valve opening, gas flow rate, susceptor heater temperature, wall temperature, traveling wave power, reflected wave power, matching position, Vpp, Vdc, etc. It is. Here, Vpp is the plasma density in the chamber, and Vdc is an electric field applied during plasma generation.

次に、CMP装置19までロットの処理が進行した際に、MES15は研磨時間をAPCシステム13に要求し、APCシステム13は以下に説明する研磨時間の算出方法により研磨時間を算出し、MES15に応答する。CMP装置19はMES15が指示した研磨時間だけ研磨する。研磨時の設備パラメータデータは第1の設備モニタリングシステム21bにより収集され、APCシステム13に送信される。APCシステム13は、設備パラメータを用いてブランクウェーハの研磨レートを予測するモデル式を予め格納しており、設備パラメータデータの受信と同時に、このモデル式に受信した設備パラメータを代入することで、研磨時の研磨レートを予測する。この研磨レートは以降のロット処理時の研磨時間算出に用いる。ブランクウェーハの研磨レートを算出する式として、第1の実施形態に係る方法と同様に式(1)を使用することができる。   Next, when the lot processing proceeds to the CMP apparatus 19, the MES 15 requests the APC system 13 for the polishing time, and the APC system 13 calculates the polishing time by the polishing time calculation method described below. respond. The CMP apparatus 19 performs polishing for the polishing time specified by the MES 15. Equipment parameter data at the time of polishing is collected by the first equipment monitoring system 21 b and transmitted to the APC system 13. The APC system 13 stores in advance a model formula for predicting the polishing rate of the blank wafer using the equipment parameter, and at the same time as receiving the equipment parameter data, by substituting the received equipment parameter into this model formula, polishing is performed. Predict the hourly polishing rate. This polishing rate is used for polishing time calculation in subsequent lot processing. As a formula for calculating the polishing rate of the blank wafer, the formula (1) can be used similarly to the method according to the first embodiment.

次に、図5を用いて、本実施形態の研磨方法を説明する。   Next, the polishing method of this embodiment will be described with reference to FIG.

まず、図5のステップS11では、APCシステム13が、CMP工程で処理されたnロット目におけるウェーハのCMP研磨処理時の設備パラメータをウェーハ毎に収集する。   First, in step S11 of FIG. 5, the APC system 13 collects equipment parameters for each wafer in the n-th lot processed in the CMP process at the time of CMP polishing for each wafer.

次に、ステップS12では、APCシステム13が、CMP研磨処理時におけるnロット目のブランクウェーハの研磨レートR(n)を算出する。ここで、研磨レートの算出に際し、複数ヘッドで研磨する研磨装置の場合はヘッド毎に研磨レートを算出し、当該ヘッド毎に研磨レートのデータをAPCシステム13内のメモリ等に格納することが望ましい。また、ロット内の複数ウェーハの研磨レートの平均値や、各ウェーハの研磨レートに異なる重み係数をかけた重みつき平均値を研磨レートR(n)として利用することもできる。 Next, in step S12, the APC system 13 calculates the polishing rate R (n) of the blank wafer in the nth lot during the CMP polishing process. Here, when calculating the polishing rate, in the case of a polishing apparatus that performs polishing with a plurality of heads, it is desirable to calculate the polishing rate for each head and store the polishing rate data for each head in a memory or the like in the APC system 13. . In addition, an average value of polishing rates of a plurality of wafers in a lot, or a weighted average value obtained by applying a different weighting factor to the polishing rate of each wafer can be used as the polishing rate R (n) .

次に、ステップS13では、CMP工程で処理されるn+1ロット目が成膜された際、APCシステム13が各成膜チャンバー毎の設備パラメータを第2の設備モニタリンスシステム21aから取得し、APCシステム13内で膜厚Tch(n+1)を設備パラメータから予測する。予測された絶縁膜の膜厚Tch(n+1)のデータは、APCシステム13に格納される。 Next, in step S13, when the (n + 1) th lot processed in the CMP process is formed, the APC system 13 acquires the equipment parameters for each film forming chamber from the second equipment monitor rinsing system 21a, and the APC system 13, the film thickness Tch (n + 1) is predicted from the equipment parameters. Data on the predicted film thickness Tch (n + 1) of the insulating film is stored in the APC system 13.

次に、n+1ロット目ウェーハの研磨時におけるブランクウェーハの研磨レートR(n+1)を予測する。本ステップでは、研磨レートR(n+1)をnロット目のブランクウェーハの研磨レートR(n)とほぼ等しい、すなわち、R(n+1)=R(n)であると予測する。これは、nロット目処理時の研磨レートがn+1ロット目処理時の研磨レートとほとんど変化しないと近似できるからである。ここでも、第1の実施形態のステップS4と同様に、nロット目とn+1ロット目の研磨レートが同じと近似できないほどロット毎の研磨レート変化が大きい場合は、より詳細な式を用いて研磨レートR(n+1)を予測してもよい。 Next, the polishing rate R (n + 1) of the blank wafer at the time of polishing the n + 1 lot wafer is predicted. In this step, it is predicted that the polishing rate R (n + 1) is substantially equal to the polishing rate R (n) of the n-th blank wafer, that is, R (n + 1) = R (n) . This is because it can be approximated that the polishing rate at the time of the n-th lot processing hardly changes from the polishing rate at the time of the (n + 1) th lot processing. Here, similarly to step S4 of the first embodiment, when the polishing rate change for each lot is so large that the polishing rates of the n-th lot and the (n + 1) -th lot cannot be approximated, polishing is performed using a more detailed formula. The rate R (n + 1) may be predicted.

次に、ステップS15では、n+1ロット目の研磨時間(各成膜チャンバー毎)t(n+1)をウェーハ毎に式(2)により算出する。 Next, in step S15, the polishing time for each of the (n + 1) th lot (for each film forming chamber) t (n + 1) is calculated for each wafer by equation (2).

(n+1)=(Tt−Tch(n+1))/R(n+1)+F(Tch) ・・・・・(2)
ここで、Tch(n)はnロット目の各成膜チャンバーの膜厚、R(n)はnロット目のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レート予測値、R(n+1)はn+1ロット目処理時のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートの予測値、Ttはターゲット残膜厚である。F(Tch)は研磨時間補正項であり、Tchの関数、例えば、Tchの1次関数としてc*Tch+dと表すことができる。c、dは係数であり、実験で膜厚を条件振りしたロットについて、式(2)の第1項目のみで算出した研磨時間で処理した場合の製品の研磨膜厚とターゲット研磨膜厚(Tt−Tch(n+1))との差異から適切な研磨時間を推測することで決定できる。ここで、c、dを品種毎、品種レーヤー毎に準備すると更に研磨時間の精度を向上させることができ、被研磨膜の膜厚を精度良く所望の値にすることができる。なお、Rとしてはヘッド毎の研磨レートを用いることが望ましい。
t (n + 1) = (Tt−Tch (n + 1) ) / R (n + 1) + F (Tch) (2)
Here, Tch (n) is the film thickness of each film forming chamber of the nth lot, R (n) is the predicted polishing rate of the insulating film in the blank wafer of the nth lot, and R (n + 1) is the processing of the n + 1th lot. The predicted value of the polishing rate of the insulating film on the blank wafer at the time, Tt is the target remaining film thickness. F (Tch) is a polishing time correction term and can be expressed as c * Tch + d as a function of Tch, for example, a linear function of Tch. “c” and “d” are coefficients, and the product polishing film thickness and the target polishing film thickness (Tt) when the lot subjected to the film thickness condition in the experiment is processed with the polishing time calculated by only the first item of Expression (2). It can be determined by estimating an appropriate polishing time from the difference from -Tch (n + 1) ). Here, if c and d are prepared for each product type and each product layer, the accuracy of the polishing time can be further improved, and the film thickness of the film to be polished can be accurately set to a desired value. As R, it is desirable to use a polishing rate for each head.

次に、ステップS16では、n+1ロット目のウェーハを、ステップS15で算出されたt(n+1)を研磨時間として研磨する。 Next, in step S16, the wafer of the (n + 1) th lot is polished using t (n + 1) calculated in step S15 as the polishing time.

次に、ステップS17では、nをn+1に置き換えて上記ステップS11に戻る。その後は、ステップS12からステップS17(本ステップ)までを繰り返すことで逐次最新の研磨レートを反映した研磨時間でCMP研磨を行う。以後、ステップS11からステップS17までを必要な回数繰り返す。   In step S17, n is replaced with n + 1, and the process returns to step S11. After that, by repeating steps S12 to S17 (this step), CMP polishing is sequentially performed with a polishing time reflecting the latest polishing rate. Thereafter, steps S11 to S17 are repeated as many times as necessary.

本実施形態の半導体装置の製造方法において、ステップS11での設備パラメータの収集や、ステップS14でのn+1ロット目のブランクウェーハの研磨レートの予測、ステップS16での研磨時間t(n+1)の算出には、被研磨膜の膜厚測定に比べて圧倒的に短い時間しか要しないので、常に直近のブランクウェーハでの研磨レートを予測により把握することができる。このため、研磨中に膜厚測定を行っていた従来の方法に比べてリアルタイムで研磨レートを把握することができ、精度の高い研磨が可能となる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the equipment parameters are collected in step S11, the polishing rate of the blank wafer of the (n + 1) th lot is predicted in step S14, and the polishing time t (n + 1) is calculated in step S16. Since an extremely short time is required compared with the measurement of the film thickness of the film to be polished, the polishing rate of the latest blank wafer can always be grasped by prediction. For this reason, it is possible to grasp the polishing rate in real time as compared with the conventional method in which the film thickness is measured during polishing, and high-precision polishing is possible.

さらに、本実施形態の製造方法では、ステップS13で成膜装置の設備パラメータから研磨前の被研磨膜の膜厚を予測するので、研磨前の被研磨膜の膜厚を測定する第1の実施形態の方法と比べて研磨前の被研磨膜の膜厚を把握するための時間を大幅に短縮できる。従って、各ウェーハを処理するのに要する時間をより短縮することができる。このため、本実施形態の製造方法によれば、埋め込み配線を複数層形成する場合に、層間絶縁膜厚を精度良く制御しながら層間絶縁膜の平坦化を図ることができる。さらに、ステップS11、S13で収集する設備パラメータの種類を増やすことによって研磨レートをより正確に予測することが可能となる。   Furthermore, in the manufacturing method of this embodiment, since the film thickness of the film to be polished before polishing is predicted from the equipment parameters of the film forming apparatus in step S13, the first embodiment of measuring the film thickness of the film to be polished before polishing is performed. Compared with the method of the embodiment, the time for grasping the film thickness of the film to be polished before polishing can be greatly shortened. Therefore, the time required to process each wafer can be further shortened. Therefore, according to the manufacturing method of the present embodiment, when a plurality of embedded wirings are formed, the interlayer insulating film can be planarized while accurately controlling the interlayer insulating film thickness. Furthermore, the polishing rate can be predicted more accurately by increasing the types of equipment parameters collected in steps S11 and S13.

また、上述のように、ステップS14ではnロット目のウェーハでの研磨レートをn+1ロット目のウェーハの研磨レートと等しいと近似することで、簡便に適切な研磨時間の予測が可能となる。研磨レートの変化がロット毎あるいは時系列で大きく変化する場合には、より詳細な関係式を用いてn+1ロット目のウェーハでの研磨レートを精度良く予測することもできる。   Further, as described above, in step S14, it is possible to easily predict an appropriate polishing time by approximating the polishing rate of the n-th wafer to be equal to the polishing rate of the (n + 1) -th wafer. When the change in the polishing rate changes greatly for each lot or in time series, the polishing rate for the wafer of the (n + 1) th lot can be accurately predicted using a more detailed relational expression.

また、ステップS15で研磨時間を算出する際に、上述したように被研磨膜の研磨膜膜厚等による補正項を入れた式を用いているので、より膜厚の予測精度を向上させることが可能となっている。   In addition, when calculating the polishing time in step S15, as described above, an equation including a correction term based on the polishing film thickness of the film to be polished is used, so that the accuracy of film thickness prediction can be further improved. It is possible.

また、半導体装置の品種が異なる場合でも、共通の式(2)、式(3)を用いて研磨レート及び研磨時間の算出を行えるので、本実施形態の半導体装置の製造方法は、多品種少量生産を行う場合であっても好ましく用いられる。   Further, even when the types of semiconductor devices are different, the polishing rate and the polishing time can be calculated using the common equations (2) and (3). Even in the case of production, it is preferably used.

また、図4に示す半導体装置の製造システムによれば、上述した製造方法を実行することができる。   Further, according to the semiconductor device manufacturing system shown in FIG. 4, the manufacturing method described above can be executed.

なお、本発明は、以上で説明した実施形態の内容に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形可能である。例えば、ステップS1、S11やステップS13で収集される設備パラメータや、関係式などは、具体例を挙げたものに限定されることはない。   In addition, this invention is not limited to the content of embodiment described above, It can deform | transform in the range which does not deviate from the meaning of invention. For example, the equipment parameters and relational expressions collected in steps S1, S11 and S13 are not limited to the specific examples.

以上のように、本発明によれば、プロセスマージンが小さい半導体デバイスにおいても配線層間の絶縁膜厚を精度良く所望の値にできるため、被研磨膜の膜厚ばらつきを抑え、半導体装置の歩留りを改善できる。従って、本発明は、設計ルールが微細化した半導体装置の製造等に利用可能である。   As described above, according to the present invention, even in a semiconductor device having a small process margin, the insulating film thickness between wiring layers can be accurately set to a desired value, so that variations in the film thickness of the film to be polished can be suppressed and the yield of the semiconductor device can be reduced. Can improve. Therefore, the present invention can be used for manufacturing a semiconductor device with a fine design rule.

1 第一層間絶縁膜
2 トレンチ
3 バリアメタル膜
4 配線材料膜
5 拡散防止膜
6 第二層間絶縁膜
10 下層配線
11 成膜装置
13 APCシステム
15 MES
17 膜厚測定器
19 CMP装置
21 設備モニタリングシステム
21a 第2の設備モニタリングシステム
21b 第1の設備モニタリングシステム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st interlayer insulation film 2 Trench 3 Barrier metal film 4 Wiring material film 5 Diffusion prevention film 6 2nd interlayer insulation film 10 Lower layer wiring 11 Film-forming apparatus 13 APC system 15 MES
17 Film thickness measuring device 19 CMP apparatus
21 Equipment monitoring system
21a Second facility monitoring system 21b First facility monitoring system

Claims (13)

半導体基板からなるウェーハ上に被研磨膜である絶縁膜を堆積する工程と、前記被研磨膜を所定の膜厚まで研磨する工程とを備えた半導体装置の製造方法であって、
前記被研磨膜を研磨する工程は、
nを正の整数とするとき、nロット目の前記ウェーハを研磨する時の第1の設備パラメータを収集する工程(a)と、
前記第1の設備パラメータからnロット目のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを算出する工程(b)と、
n+1ロット目の前記被研磨膜が成膜されたチャンバー毎に、研磨前の前記被研磨膜の膜厚を前記ウェーハの各々について把握する工程(c)と、
n+1ロット目の前記ブランクウェーハについて、絶縁膜の研磨レートを予測する工程(d)と、
前記工程(c)で把握されたチャンバー毎の、前記各ウェーハの前記被研磨膜の膜厚と、前記ステップ(d)で得られたn+1ロット目の研磨レートとから、n+1ロット目の研磨時間t(n+1)を算出する工程(e)と、
研磨装置によってn+1ロット目のウェーハの前記被研磨膜を前記研磨時間t(n+1)の間研磨する工程(f)とを含んでいる半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of depositing an insulating film as a film to be polished on a wafer comprising a semiconductor substrate; and a step of polishing the film to be polished to a predetermined film thickness.
The step of polishing the film to be polished includes
a step (a) of collecting a first equipment parameter when polishing the n-th wafer when n is a positive integer;
A step (b) of calculating a polishing rate of the insulating film in the blank wafer of the n-th lot from the first equipment parameter;
For each chamber in which the film to be polished in the (n + 1) th lot is formed, a step (c) of grasping the film thickness of the film to be polished before polishing for each of the wafers;
a step (d) of predicting the polishing rate of the insulating film for the blank wafer of the (n + 1) th lot;
The polishing time of the (n + 1) th lot from the film thickness of the film to be polished of each wafer obtained in the step (c) and the polishing rate of the (n + 1) th lot obtained in the step (d). a step (e) of calculating t (n + 1) ;
And a step (f) of polishing the film to be polished of the wafer of the (n + 1) th lot for the polishing time t (n + 1) by a polishing apparatus.
請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(d)では、n+1ロット目の絶縁膜の研磨レートを、前記工程(b)で得られた前記nロット目の研磨レートと等しいとみなして予測することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
In the step (d), the polishing rate of the insulating film of the (n + 1) th lot is estimated to be equal to the polishing rate of the nth lot obtained in the step (b) and is predicted. Method.
請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(c)では、n+1ロット目の前記各ウェーハについて、成膜が行われたチャンバー毎に前記被研磨膜の膜厚を測定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 or 2,
In the step (c), the film thickness of the film to be polished is measured for each chamber in which film formation has been performed for each wafer of the (n + 1) th lot.
請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(c)では、研磨前の前記被研磨膜の膜厚を予測するための第1のモデル式を予め用意しておき、n+1ロット目の前記ウェーハ上に前記被研磨膜を成膜する際の第2の設備パラメータを、前記第1のモデル式に代入することで、n+1ロット目の前記各ウェーハの研磨前における前記被研磨膜の膜厚を算出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 or 2,
In the step (c), a first model formula for predicting the film thickness of the film to be polished before polishing is prepared in advance, and the film to be polished is formed on the wafer of the (n + 1) th lot. The thickness of the film to be polished before the polishing of each wafer in the (n + 1) th lot is calculated by substituting the second equipment parameter at the time into the first model formula. Production method.
請求項1〜4のうちいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(b)では、前記ブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを予測するための第2のモデル式を予め用意しておき、nロット目の前記ウェーハを研磨する際の前記第1の設備パラメータを、前記第2のモデル式に代入することで、前記ブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを算出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
In the step (b), a second model formula for predicting the polishing rate of the insulating film on the blank wafer is prepared in advance, and the first equipment for polishing the n-th lot of the wafer is prepared. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a polishing rate of an insulating film on the blank wafer by substituting a parameter into the second model formula.
請求項1〜5のうちいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法において、
前記工程(e)では、n+1ロット目における前記ブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レート依存項と、研磨前の前記被研磨膜の膜厚に依存する項との2項を含む式を用いてn+1ロット目の研磨時間t(n+1)を算出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
In the step (e), n + 1 is obtained by using an equation including two terms: a polishing rate dependent term of the insulating film on the blank wafer in the (n + 1) th lot and a term depending on the film thickness of the film to be polished before polishing. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: calculating a polishing time t (n + 1) of a lot.
請求項1〜6のうちいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法において、
前記被研磨膜は、埋め込み金属配線上に形成された層間絶縁膜であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 6,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the film to be polished is an interlayer insulating film formed on a buried metal wiring.
半導体基板からなるウェーハ上に被研磨膜である絶縁膜を形成するためのチャンバーを有する成膜装置と、
前記被研磨膜を研磨する研磨装置と、
nを正の整数とするとき、nロット目の前記ウェーハを研磨する時の第1の設備パラメータを収集する第1のモニタリング装置と、
前記第1の設備パラメータからnロット目のブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを算出するとともに、前記チャンバー毎に把握された前記ウェーハの各々に形成された研磨前の被研磨膜の膜厚と、n+1ロット目の前記ブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートとから、n+1ロット目の研磨時間t(n+1)を算出するAPCシステムと、
前記APCシステムで算出されたn+1ロット目の前記研磨時間t(n+1)を前記研磨装置に指示する生産管理装置とを備えている半導体装置の製造システム。
A film forming apparatus having a chamber for forming an insulating film as a film to be polished on a wafer made of a semiconductor substrate;
A polishing apparatus for polishing the film to be polished;
a first monitoring device for collecting a first equipment parameter when polishing the n-th wafer when n is a positive integer;
The polishing rate of the insulating film in the n-th blank wafer is calculated from the first equipment parameter, and the film thickness of the film to be polished before being formed on each of the wafers, as determined for each chamber, APC system for calculating the polishing time t (n + 1) of the n + 1 lot from the polishing rate of the insulating film on the blank wafer of the n + 1 lot,
A semiconductor device manufacturing system comprising: a production management device that instructs the polishing apparatus to determine the polishing time t (n + 1) of the (n + 1) th lot calculated by the APC system.
請求項8に記載の半導体装置の製造システムにおいて、
n+1ロット目の前記各ウェーハについて、成膜が行われた前記チャンバー毎に前記被研磨膜の研磨前の膜厚を測定する膜厚測定器をさらに備え、
前記APCシステムは、前記膜厚測定器で測定された被研磨膜の膜厚を格納することを特徴とする半導体装置の製造システム。
The semiconductor device manufacturing system according to claim 8.
For each wafer of the (n + 1) th lot, further comprising a film thickness measuring device for measuring the film thickness of the film to be polished before polishing for each chamber in which film formation has been performed,
The APC system stores a film thickness of a film to be polished measured by the film thickness measuring device.
請求項8に記載の半導体装置の製造システムにおいて、
n+1ロット目の前記ウェーハ上に前記被研磨膜が成膜される際の第2の設備パラメータを前記ウェーハ毎に収集する第2のモニタリング装置をさらに備え、
前記APCシステムは、研磨前の前記被研磨膜の膜厚を予測するための第1のモデル式を予め格納しており、前記被研磨膜が成膜される際の前記第2の設備パラメータを前記第1のモデル式に代入することでn+1ロット目の前記各ウェーハの被研磨膜の研磨前の膜厚を算出することを特徴とする半導体装置の製造システム。
The semiconductor device manufacturing system according to claim 8.
a second monitoring device for collecting, for each wafer, a second facility parameter when the film to be polished is formed on the wafer of the (n + 1) th lot;
The APC system stores in advance a first model formula for predicting the film thickness of the film to be polished before polishing, and sets the second equipment parameter when the film to be polished is formed. A semiconductor device manufacturing system, wherein the film thickness before polishing of the film to be polished of each wafer of the (n + 1) th lot is calculated by substituting into the first model formula.
請求項8〜10のうちいずれか1つに記載の半導体装置の製造システムにおいて、
前記APCシステムは、前記ブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを予測するための第2のモデル式を予め格納しており、nロット目の前記ウェーハを研磨する際の前記第1のパラメータを前記第2のモデル式に代入することで、nロット目の前記ブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートを算出することを特徴とする半導体装置の製造システム。
In the semiconductor device manufacturing system according to any one of claims 8 to 10,
The APC system stores in advance a second model formula for predicting the polishing rate of the insulating film on the blank wafer, and the first parameter when polishing the n-th lot of the wafer is set as the first parameter. A semiconductor device manufacturing system, wherein the polishing rate of the insulating film in the blank wafer of the nth lot is calculated by substituting into the second model formula.
請求項8〜11のうちいずれか1つに記載の半導体装置の製造システムにおいて、
前記APCシステムは、n+1ロット目の前記ブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートをnロット目の前記ブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レートと等しいとみなして、n+1ロット目の前記研磨時間t(n+1)を算出することを特徴とする半導体装置の製造システム。
In the semiconductor device manufacturing system according to any one of claims 8 to 11,
The APC system regards the polishing rate of the insulating film on the n + 1 lot of the blank wafer as being equal to the polishing rate of the insulating film on the nth lot of the blank wafer, and the polishing time t (n + 1) of the n + 1 lot. ) To calculate a semiconductor device manufacturing system.
請求項8〜12のうちいずれか1つに記載の半導体装置の製造システムにおいて、
前記APCシステムは、n+1ロット目における前記ブランクウェーハでの絶縁膜の研磨レート依存項と、研磨前の前記被研磨膜の膜厚に依存する項との2項を含む式を用いてn+1ロット目の前記研磨時間t(n+1)を算出することを特徴とする半導体装置の製造システム。
In the semiconductor device manufacturing system according to any one of claims 8 to 12,
The APC system uses an expression including two terms, a term dependent on the polishing rate of the insulating film on the blank wafer in the (n + 1) th lot and a term depending on the film thickness of the film to be polished before polishing, for the (n + 1) th lot. The semiconductor device manufacturing system is characterized in that the polishing time t (n + 1) is calculated.
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