JP4393146B2 - 半導体製造方法及び半導体製造装置 - Google Patents
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Description
図1に本実施形態における半導体製造装置(CVD(Chemical Vapor Deposit)工程)のブロック図を示す。
Y=f0(X)
=100×X−1000 …(1)
とする。
Xt=g0(Yt)
=(Yt+1000)/100
=(10000+1000)/100
=110
で決定される。
Y=f1(X)
=100×X−1000+e …(2)
e:外乱因子による膜厚変動分
と(2)式で表される関係に更新される。eは、長期的には変動しやすいが、短期的には比較的安定していることが多い値である。
Y’=100×Xt−1000+e …(2)
=10000+e
e=Y’ −10000
となる。eが次回の処理においても再現するとした場合、
Y=f1(X)
=100×X−1000+e …(2)
=100×X−1000+(Y’ −10000)
となる。
Xt’=g1(Yt)
={Yt+1000−(Y’−10000)}/100
=110−(Y’−10000)/100 …(3)
と表される。
Y1=f1(X1、X2、X3、・・・、Xn)
Y2=f2(X1、X2、X3、・・・、Xn)
:
Ym=fm(X1、X2、X3、・・・、Xn)
という関係が成り立っているとする。ここで、加工度の狙い目が、Y1t、Y2t、Y3t、・・・、Ymt(mは任意数)、加工度がY1’、Y2’、Y3’、・・・、Ym’(mは任意数)、とすると、狙い目からのズレ量は、Y1’−Y1t、Y2’−Y2t、・・・、Ym’−Ymtとなる。さらに夫々の重要度を、K1、K2、K3、・・・、Km(mは任意数)とすると、ズレ量の総和:Δは、
Δ=K1×(Y1’−Y1t)+K2×(Y2’−Y2t)
+・・・+Km×(Ym’−Ymt)
と表される。或いは、単純加算ではなく、
Δ=K1×(Y1’−Y1t)2+K2×(Y2’−Y2t)2
+・・・+Km×(Ym’−Ymt)2
で表される二乗和としてもよい。そして、Y1、Y2、Y3、・・・、Ymは、X1、X2、X3、・・・、Xnの関数であるので、
Δ=g(X1、X2、X3、・・・、Xn)
となる。求める最適加工条件X1’、X2’、X3’、・・・、Xn’は、このΔを最小にする条件であればよいので、ΔをそれぞれX1、X2、X3、・・・、Xnで微分した値が0になるように決定すればよい。
(実施形態2)
図3に本実施形態における半導体製造装置のブロック図を示す。概要は実施形態1と同様であるが、フローを全て自動化している点で異なっている。
本実施形態の半導体製造装置の構成は実施形態2と同様であるが、条件算出部14において、加工実績データを格納する前に、異常値を取り除いておく点で異なっている。
本実施形態の半導体製造装置の構成は実施形態3と同様であるが、条件算出部14において、異常値を取り除いた後、さらに加工実績データの重み付けを行っておく点で異なっている。
W=(10日−経過日数)/10日
とすると、表4に示すように、データNo.11においては、40%となる。データNo.12〜14においても同様に算出される。
本実施形態の半導体製造装置の構成は実施形態2と同様であるが、条件算出部14において、最適加工条件を求める際に、補正係数を持たせる点で異なっている。
Xt’=110−(9975.1−10000)/100
=110.2(sec)
と、算出され、この条件でNo.4が処理される。理想的には、この条件で処理すると、狙い目の膜厚:10000Aが得られるはずであるが、外乱因子の影響により、実際は10100Aとなっている。
Xt’=110−K×(Y’−10000)/100 …(4)
K:補正係数
とする。
Xt’=110−0.5×(9975.1−10000)/100
=110.1(sec)
と、算出され、この条件でNo.4が処理される。以下同様に算出、処理が行われる。
実施形態4、5においては、加工実績データの重み付けと補正係数を一定の値としたが、さらにこれを更新、最適化する方法について説明する。
Y=a×X+b(a、b:係数) …(5)
という関係があることがわかっている場合、表7に示すように過去の処理実績を収集する。
Yi=a×Xi+b+ei(ei:i番目処理時の外乱因子による誤差) …(6)
となる。eiは外乱因子による誤差であるため、短期的には大きな変動はないことが多く、処理条件を変えたとしても、同時期には同じ値となると考えると、処理条件をXi→Xi’とした場合に、期待される加工度:Yi’は、
Yi’=a×Xi’+b+ei
となる。ここで、Xi’=Xi+αとすると、
Yi’=a×Xi’+b+ei
=a×(Xi+α)+b+ei
=Yi+a×α
となる。この関係を用いて、表7のNo.1〜nの生データを、一定の加工条件:Xfixで処理したときの加工度:Y1’〜Y’nをシミュレーションする(シミュレーションデータ1)。
Yi”=Yi’+a×(Xki−Xfix)
となる。ここで、重み付けにおいては単純に過去P回のデータを全て重み100%として用いることとし、また、補正係数をKとしたときに、Xk1〜Xkn、Y1”〜Yn”を、P、Kをパラメータにしてシミュレーションを行う。そして、最終的にはY1”〜Yn”のばらつきが小さく、狙い目:Ytに収束するように、P、Kを求めればよい。
D=|Yavg−Yt|+σy
とした場合、DはP、Kの関数として表されるため、
D=f(P,K)
となる。そして、ランダムにP、Kをあてはめたときの計算結果や、最小二乗法によりDをP、Kで微分した値が0になる条件より、Dが最小となるP、Kを求めることができる。このようなアルゴリズムでP、Kを決定することが可能であるが、これらP、Kはプロセスの安定性により異なるため、1回の加工実績データが追加される毎に最適値を更新することがより好ましい。
2 CVD装置
3 膜厚測定装置
4、14 条件算出部
12 加工装置
13 測定装置
Claims (6)
- 予め取得した半導体ウエーハの加工条件と加工実績との関係より、所定の加工度狙い目に対する初期加工条件を算出する工程と、
前記初期加工条件に基づき、半導体ウエーハを加工処理する工程と、
加工処理された半導体ウエーハにおける加工度を測定する工程と、
実際の加工条件と測定された加工度からなる新たな加工実績に基づき、新たに加工条件と加工度との関係を取得する工程と、
新たに取得した加工条件と加工度との関係より、新たに所定の加工度狙い目に対する最適加工条件を、前記新たな加工実績に基づき設定、更新される所定の補正係数による補正を付加して算出し、加工条件を更新する工程と、
更新された加工条件に基づき、半導体ウエーハを加工処理する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法。 - 前記加工実績のうち、所定の範囲を超えたものを検出した場合、これを除外して、前記最適加工条件の算出を行うことを特徴とする請求項1記載の半導体製造方法。
- 前記加工実績に、所定のルールに基づき重み付けを行い、前記最適加工条件の算出を行うことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体製造方法。
- 前記新たな加工実績に基づき、前記ルールを設定、更新することを特徴とする請求項3記載の半導体製造方法。
- 半導体ウエーハの加工条件を指示する手段と、
指示された加工条件に基づき、半導体ウエーハを加工処理する手段と、
加工処理された半導体ウエーハの加工度を測定する手段と、
加工条件と加工度の関係より、所定の加工度狙い目に対する加工条件を算出する手段と、
加工処理された半導体ウエーハの実際の加工条件及び測定された加工度からなる加工実績を、夫々前記加工条件を算出する手段に転送する手段と、
前記加工条件を算出する手段において、転送された前記実際の加工条件と前記加工度との関係より、前記加工実績に基づき設定、更新される所定の補正係数による補正を付加して算出された所定の加工度狙い目に対する最適加工条件を、前記加工条件を指示する手段に転送する手段を備えることを特徴とする半導体製造装置。 - 前記加工実績のうち、所定の範囲を超えたものを検出する手段と、これを除去する手段を備えることを特徴とする請求項5記載の半導体製造装置。
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