JP4524720B2 - Process control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置や液晶表示装置の製造工程において、被処理体(以下、「製品」と記す)を処理する処理装置を制御するプロセス制御装置に関する。特に、処理によって変化する処理装置の能力をリアルタイムで評価して、高精度の超微細加工を可能とするプロセス制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
DRAM等の各種の半導体装置は、これらを製造する処理装置の限界精度に近い微細加工処理が施されるために処理結果がばらつく場合が多い。微細加工処理がばらついた場合、そのばらついた加工を受けたウエハ上の半導体チップの性能が低下する要因を内在させていても、半導体チップがテストされるまで、性能低下を知ることができないという問題があった。これを解決するために、各処理工程において、各処理装置がどのような処理をしたかを自動的に記録して、この記録されたデータを基に不純物注入や形状形成のシミュレーションおよび半導体チップのシミュレーションを行い、シミュレーション結果に基づいて、最適な製造条件を求め、次工程以降のレシピを自動設定する提案が開示されている(特開昭63−249328号公報)。この技術を適用すれば、半導体チップが完成される途中で不具合な処理が行われた場合、次工程以降の処理において性能低下を防止する矯正的な処理を施すことが可能となる。
【0003】
また、制御が適用された処理工程であっても、その処理の後の検査で得られたデータに基づいて制御が人為的にかけられる場合があった。このため、制御に人為的な因子が介在し、複数の工程間にわたる最適化制御や高精度化制御がとくに困難であった。この問題を解決するために、つぎのような提案(特開昭60−200301号公報)がなされた。それは、半導体装置の製造プロセスの各処理工程と測定工程とを組み合せて一連の製造プロセスを構成し、各処理工程を測定工程で得たデータによって適応制御またはフィードフォワード(FF)制御しようというものである。また、測定工程で得たデータや設計値に基づいて、各処理工程の前後の処理工程の条件を制御できるように構成する。この技術を用いることにより、各処理工程の制御が自動化され、複数の処理工程間の最適化制御が可能となる。その結果、制御の高精度化およびこれによる歩留りの向上を得ることが可能となる。
【0004】
また、近年、製造能率を高めるために、一つの処理工程に複数の処理装置を並列配置した製造ラインが設けられる場合が多い。このような製造ラインの異なる2以上の処理工程において、同じ並列配置された複数の装置を用いる場合、同じロットは同じ装置を用いるべきであるとの提案が開示されている(特開平6−168865号公報)。この方法により、各ロットは異なる処理工程において同じ装置で処理されることになり、良好な特性を得ることが可能になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置の微細化は高度化の一途をたどり、また製造コストを低下させるために製造設備も大型化する傾向を強めている。各処理工程での処理条件も微妙に調整され、多数の要因のバランスの成立の下に高精度の超微細加工を遂行している。このような処理装置に対して、処理条件を変更することは、その変更に伴って副作用ともいうべき劣化要因が現れるリスクを負う。また、微細化の程度が高度化した結果、同じ処理条件の設定のままであっても、処理装置の能力は処理を1つ実行するごとに一定の傾向をもって変動する。必要に迫られて処理条件を変更する場合、この処理装置の能力の変動を取り入れて処理条件の変更を行わなければ、目標値通りまたは目標に近い処理結果が得られない。
【0006】
また、上記並列配置された複数の処理装置を異なる2以上の処理工程で用いる場合、同じロットには同じ処理装置を用いる方法(特開平6−168865号公報)を採用しても、最近の半導体装置の製造に要求されている高精度の超微細加工には不充分である。超微細加工において、同じロットに同じ処理装置を組合せることが最適かどうか自明ではない。同じロットに異なる処理装置を組み合せるほうが好ましい結果が得られる場合も想定される。したがって、上記のような思想の制御技術だけでは、最近の超微細化の動向に追随できない事態となっている。
【0007】
そこで、本発明の第1の目的は、まず、処理条件を変更するリスクを負うことなく高精度の微細加工を行うことができ、必要な場合にはじめて処理条件を変更して高精度の微細加工を行うことができるプロセス制御装置を提供することにある。さらに、処理の種類に応じて、ロットを構成する製品ごとに処理条件の変更をしたり、前履歴のみに基づいてロット選択や処理条件の変更ができる柔軟性に富んだプロセス制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
また、上記したように、半導体装置の微細加工が高度化した結果、従来のように製品全体を一単位として把握する方法では、目標範囲に入る部分は狭い部分に限定され、歩留りが低下する事態が生じる場合がある。そこで、本発明の第2の目的は、製品を複数の領域に区分けして領域別に履歴(特性)を把握することにより大きな歩留りが確保されるプロセス制御装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1のプロセス制御装置は、複数のロットに区分けされる製品に対して処理を行う処理装置のプロセス制御装置である。このプロセス制御装置は、処理装置によって処理された製品の処理結果から最新の前記処理装置の能力を評価する処理装置評価手段と、処理装置評価手段によって評価された最新の処理装置の能力と複数のロットの特性とに基づいて、処理装置の処理条件を変更せずに、処理装置の目標から偏倚する最新の処理装置の能力と反対傾向の特性を有するロットを選択するロット選択手段とを備える。
【0010】
この構成により、その処理装置は、複数のロットの中からその時点において相性の良いロットを選択することができる。ロット選択を行った処理装置は定められた処理条件にしたがってロットの処理を行う。その際、処理条件を変更することも勿論可能であるが、超微細加工を行う場合、処理条件の変更はおもわぬ箇所に変更の影響を及ぼし、不良処理が行われるリスクを負う。このようなリスクを負わずにロットに対して目標に出来るだけ近い処理を行うことができるのは、処理条件を変更せずに、その処理装置の目標から偏倚する能力(特性)と反対傾向の特性を有するロットを選択して処理することである。例えば、制御工程がエッチング処理であり、その時点で平均値よりもパターンの横方向に対して大きなエッチング速度を有する状態にあるエッチング装置を用いる場合、複数のロットの中からレジストパターン間隔が目標値よりも狭いロットを選択する。上記の状態の装置によるエッチングはオーバーエッチングとなるが、上記ロットのようにレジストパターン間隔が狭い場合には、目標に近い幅の溝が形成される。
【0011】
エッチング装置の状態(能力)は、先行製品について当該エッチング処理後の検査において測定され、履歴記憶手段は処理数が増えるにつれ新しい測定値が反映されてゆく。上記の処理装置評価手段は、最新の装置能力を反映するように、通常、新しい数個のデータの移動平均をとって装置能力を更新しながら導出する。または、最新の1個のデータのみを使用してもよい。
【0012】
上記のように、処理直前の装置にとって最適なロット選択を行う制御思想は、従来なかったものである。この制御思想の適用により、おもわぬ箇所に制御条件の変更による劣化要因の発生というリスクを負わずに、目標値または目標値に近い処理を施すことが可能となる。このため、ロット間ばらつきを抑制して歩留り向上を得ることができる。さらに、超微細加工の信頼性を向上させ、この制御装置を用いない場合に比べて、巨額の設備投資を行って新たな装置を購入することなく、同じ装置を用いて1ランク上の超微細加工を行うことが可能となる。
【0013】
請求項2のプロセス制御装置では、上記請求項1の制御装置において、処理装置によって処理された製品の処理結果に関する情報である履歴を記憶する履歴記憶手段をさらに備え、該履歴は上記の複数のロットの特性を含んでいる。
【0014】
この構成により、複数の処理工程間にわたる処理結果を比較することが容易になり、処理工程の制御を量的にも質的にも向上させることができる。また、処理工程間に各処理工程の処理結果に関する情報が、一括して取り込まれるので、他の製造ラインへの適用を容易に行うことができる。この履歴記憶手段は、測定データを記憶する特性記憶手段と処理条件を記憶する処理工程記憶手段とに分けて構成してもよく、このほうが膨大なデータの整理には好適である。なお、上記の履歴には、通常の工程における処理/検査条件や処理/検査結果のほかに、つぎのような履歴も含まれる。
(a)モニタ検査データ:拡散処理工程等のように、例えば、ウエハ100枚単位(25枚のロット、4ロット)で処理される場合、ダミーウエハを、例えば3枚加え、上、中、下の位置に1枚ずつ配置して、合計103枚のウエハの処理を行う。この拡散処理には、上記4ロットの番号と関連づけられたバッチ番号が付与される。ウエハの厚さ測定は、ダミーの3枚についてのみ行われる。この拡散処理のバッチ番号には、上記3枚のダミーの厚さ寸法が処理結果として記録され、上記4ロット番号にもその厚さ寸法が記録される。このように、ロット番号ごとに処理されない処理工程のデータもそのロットの履歴として、とうぜん、利用することができる。
(b)写真の再生ロットのデータ:写真製版処理において、レジストを塗布してマスクを合わせた後にパターン寸法を測定した結果、ウエハごとにやり直しをする場合、やり直しウエハはひとまとめにして、やり直しを行う。すなわち、再生ロット番号が付され、先に塗布したレジストを剥がして、再塗布が行われ写真製版処理が行われる。再処理が行われたウエハは、写真製版処理の後に、母集団(ロット)に再び合流して、母ロットとともに処理が進められてゆく。この写真製版工程において再生ロット番号が付されたウエハの履歴は、写真製版処理工程においては、やり直した処理条件が履歴として記録されるべきであり、実際、やり直しの処理条件が記録される。したがって、プロセス制御も、やり直したウエハについては、このやり直しの処理条件に基づいて行われる。
【0015】
また、やり直し製品からなる再生ロットについてのやり直し処理工程で上記の本発明のプロセス制御装置を適用する場合、母ロットで収集した前工程の収集データを使用してやり直し処理を制御することができる。すなわち、やり直し製品からなる再生ロットのやり直し処理工程における処理装置も、上記の本発明のプロセス制御装置の適用対象である。
【0016】
請求項3のプロセス制御装置では、上記請求項2の制御装置において、複数のロットの特性を、処理の工程より前の工程の履歴から把握するロット特性把握手段をさらに備えている。
【0017】
この構成により、処理対象の複数のロットの特性を数値によって適切に把握することができる。例えば、ロット特性把握手段は、ロットの前工程の履歴について、その履歴の目標値を基準値として、その履歴の値に応じてその基準値の上下に変動する出来栄えを表す出来栄え値を導出することができる。また、上述の処理装置評価手段は、先行製品の履歴から得た値について、その値が目標通りの処理結果をもたらす装置を基準値を有する装置として位置づけ、その値に応じてその基準値の上下に変動する装置の能力の程度を表す機差係数を導出することができる。さらに、ロット選択手段は、出来栄え値に対する前記機差係数の商または積が、それぞれロットの基準値に対する機差係数の基準値の商または積に近いロットを前記ロットの中から選択することができる。このような構成により、ロット選択を最新の客観的な数字によって自動的に行うことが可能となる。処理工程の種類によっては、その工程における処理結果は、該処理によって残された部分の残し寸法または該処理によって消失された部分の抜き寸法に基づいて評価する。残し寸法に基づく評価値と抜き寸法に基づく評価値とは、略逆数の関係にある。両方とも残し寸法によりロット選択を行う場合には、上記の商に基づいてロット選択を行い、装置状態を抜き寸法で行った場合には、上記の積によって行う。
【0018】
なお、ロットの特性には、複数の検査工程で得られた製品の性質、寸法等だけでなく、複数の前工程での処理装置、処理条件、原材料等およびそれを反映したものが含まれる。同様に、装置の能力とは、その装置が処理した製品の複数の前工程および後工程における特性そのもの、またはそれを反映したものである。なお、本説明では、「処理結果に関する情報」と、「履歴」と、「能力」と、「特性」と、「状態」とは同じ意味に用いられる場合がある。上記の装置能力が、生データではなく生データを用いて計算して得た指標である場合には、前工程から後工程の現在位置に至る間の任意の履歴を用いて計算した値を用いることができる。
【0019】
請求項4のプロセス制御装置では、請求項2または3の制御装置において、基準情報記憶手段を備え、基準情報記憶手段は、処理におけるロットの制御方法、処理条件を変更する際の条件、およびその処理について履歴記憶手段にデータを収集すべきか否かの情報を備えている。
【0020】
上記構成を採用することにより、本プロセス制御装置は、(a)収集データの保持、(b)最適処理条件の選択、(c)最適装置の選択等の制御の中枢部分を1つのシステムとして独立させた構成となる。このため、異なるFAシステムに対しても本プロセス制御装置を組み込むことが可能となり、汎用性が向上する。なお、成膜装置、エッチング装置等の各処理装置の制御方法は、各装置ごとに相違しているので、統一的に制御できるように、本プロセス制御装置に含まれる装置として各装置ごとに装置制御端末が配置されていることが望ましい。
【0021】
請求項5のプロセス制御装置では、上記請求項4の制御装置において、処理装置における処理条件を、処理装置の能力とロットの特性との関係に応じてロットごとに変更する処理条件変更手段をさらに備えている。
【0022】
装置にとって処理時点で相性の良いロットを選択するだけでは良好な結果が期待しにくい場合、装置の空き状態を作らないことを優先させたために特性不良が予想される場合等においては、各装置の処理条件を変更する。このような処理条件の変更を余儀なくされる場合には、処理条件の変更によってロットの特性が劣化するリスクよりも、改善される期待のほうが大きい。この結果、装置の高稼動率を維持したうえで目標値通りかそれに近い処理を実行することが可能となる。また、装置によっては装置の機種差がないものがあり、そのような場合は、処理条件を変更して、目標値通りまたはそれに近い処理結果が得られるようにする。
この結果、微細加工処理の精度を向上させることができる。
【0023】
なお、各処理装置においては、処理条件は各装置の条件設定方式に応じて、処理方法の一連の条件を定めたレシピと対応するレシピコードまたは処理方法の変更可能な処理要因についての条件パラメータによって設定されている。このため、処理条件変更手段は、各装置の条件設定方式に応じて、装置のレシピコードを変更するか、または、装置の処理パラメータを変更する。
【0024】
請求項6のプロセス制御装置では、請求項4または5の制御装置において、製品ごとに処理を行う処理装置に対して、ロットを構成する製品の特性と処理装置の能力との関係に応じて製品ごとに処理条件を変更する製品制御変更手段をさらに備えている。
【0025】
微細加工が高度化するにしたがい、ロットごとの制御では目標精度が得られない処理工程が多くなる。このような処理工程では、上記のようにロットを構成する製品ごとの制御を行う。この製品制御手段を採用することにより、ロット内ばらつきは減少し、同じ装置を用いて1ランク上の加工精度を達成することが可能となる。この製品制御手段を用いて、1ロットを構成する全製品に一律に同じ処理条件で処理を施してもよい。
【0026】
請求項7のプロセス制御装置では、請求項4〜6のいずれかの制御装置において、ロットの特性のみに応じて、処理装置におけるロットの選択およびロットごとの処理条件の変更、のうちのいずれか一方または両方を行う簡易制御手段をさらに備えている。
【0027】
この構成により、装置能力等を導出しなくても、例えば、前工程で用いた装置、原材料、処理条件(レシピ、処理コード)等を知っただけで、ロット選択や処理条件を設定することができる。また、前工程の特性の範囲分けをしてその範囲に応じて処理条件(レシピ、処理コード)を設定することもできる。簡便な処理を行う工程ではこのような制御のみで充分用が足りる。このため、処理条件の設定が簡便となり、ミスの発生等が抑えられる。
【0028】
請求項8のプロセス制御装置では、請求項4〜7のいずれかの制御装置において、製品ごとに処理を行う処理装置に対して、製品の特性のみに応じて、製品ごとに処理装置の処理条件の変更を行う簡易製品制御変更手段をさらに備えている。
【0029】
この構成により、製品ごとに処理条件を変更する場合でも、その処理直前の装置能力を評価することなく製品特性のみに応じて、処理条件を簡便に変更することができる。
【0030】
請求項9のプロセス制御装置では、請求項1〜8のいずれかの制御装置において、処理を行う並列配置された複数の同種の処理装置に対して、処理対象のロットの特性と並列配置された複数の同種の処理装置の能力とに応じて、そのロットが処理されるべき処理装置を複数の同種の処理装置から選択する装置選択手段をさらに備えている。
【0031】
この構成により、装置能力に大きな相違がある複数の装置が並列配置されている処理工程で、ロットにとって最適な装置選択を行うことができ、高精度の加工処理を実施することが可能となる。
【0032】
請求項10のプロセス制御装置では、請求項2〜9のいずれかの制御装置において、処理装置評価手段は、その処理装置で処理されたロットのうち、履歴記憶手段にデータ収集されていない未記憶のロットを考慮して、その未記憶のロットの処理によって処理装置の能力に生じる変化を取り入れて、該処理装置の能力を予測する処理装置予測手段をさらに備えている。
【0033】
通常、制御工程での処理が終了した後、検査が行われまでに数時間〜数日間かかり、この数時間〜数日間の間もロットの処理は連続して行われる。この数時間〜数日間の間に、処理したロット数に応じて成膜処理において膜が厚く形成されたり、エッチング特性が変化したり、装置能力の経時変化が進行する。この装置能力の経時変化は、従来あまり問題とされることはなかったが、加工があまりにも微細化されたために、エッチング特性の微妙な経時変化が製品の出来栄えに大きな影響を及ぼすようになっている。上記の構成により、この経時変化を考慮に入れ、制御対象のロットが該制御工程にかかる直前の装置の能力を導出することができる。この結果、高精度の微細加工が可能となり、高い歩留りを維持することが可能となる。
【0034】
請求項11のプロセス制御装置は、請求項1〜10のいずれかの制御装置において、処理装置の能力を手動により入力できる処理装置能力入力手段をさらに備えている。
【0035】
この手動入力により、定期的な補修や臨時補修が行われて装置の能力が更新された場合に経験的に分かっている更新時の能力や実測値に基づく能力を入力して、そのときの正確な装置の能力を把握してその処理結果を目標値に近付けることができるからである。このような手動入力の手段の付加により、どのような事態にも適切に対処できるプロセス制御を行うことができ、歩留り向上や生産性の向上を得ることが可能となる。
【0040】
本発明の請求項12のプロセス制御装置は、複数のロットに区分けされる製品に対して処理を行う処理装置のプロセス制御装置である。このプロセス制御装置は、処理装置によって処理された製品の処理結果に関する情報である製品の領域別の履歴を記憶する履歴記憶手段と、履歴記憶手段に記憶された履歴から、最新の該処理装置の領域別の能力を評価する処理装置評価手段と、処理の工程より前の工程のロットの特性を含む履歴と処理装置評価手段によって評価された最新の処理装置の領域別の能力との関係に応じて、処理装置の処理条件を変更せずに、処理装置の目標から偏倚する最新の処理装置の領域別の能力と反対傾向の特性を有するロットを選択するロット選択手段とを備える。
【0041】
ロット特性はロットを構成する製品の領域に応じて特性が一定傾向で偏倚する場合が多い。この偏倚の程度は装置によって大きく異なるので、処理直前の装置の能力に応じて最適ロット選択を行うことにより、処理条件の変更に伴うリスクを負うことなく製品全体にわたって平均化された特性のウエハを得ることができる。このためチップ良品を数多くとることができるので、その製品、例えばウエハからチップ製造にいたる間の歩留りを向上させることができる。この結果、製品の価値を向上させることが可能となる。また、同じ装置を用いて、1ランク上の微細加工処理を行うことができる。
【0042】
請求項13のプロセス制御装置では、請求項12の装置において、複数のロットの領域別の履歴を、処理の工程より前の工程の履歴から把握するロット特性把握手段をさらに備えている。
【0043】
この構成により、前履歴からその処理にとって好適な制御のための指標を導出することができ、より高精度な微細加工を実施することが可能となる。
【0044】
請求項14のプロセス制御装置では、請求項12または13の制御装置において、製品は半導体ウエハであり、該半導体ウエハが複数の領域に区分けされている。
【0045】
ウエハの場合には、同心円状に特性が変化する場合、中心部を原点として十字線によって分けられる第1〜第4象限の領域に応じて特性が変化する場合等が多い。どのような領域の形状の区分けとするかは、処理装置の種類等によって変化するので、千差万別である。処理装置に応じて適切な領域の形状を設定して、領域別の履歴を得て、特性の領域別分布の矯正等の適切な制御を行う。この結果、ウエハ内の特性は非常にばらつきの小さいものとすることができ、そのウエハの市場価値を向上させることができる。
【0046】
請求項15のプロセス制御装置では、請求項12〜14のいずれかの制御装置において、基準情報記憶手段を備え、基準情報記憶手段は、処理におけるロットの制御方法、処理条件を変更する際の条件、およびその処理について領域別の履歴を収集すべきか否かの情報を備えている。
【0047】
上記構成により、領域別の膨大な量のデータを統一的に上記記憶手段に格納しておき、各処理工程での処理の際、必要に応じて用いることができるので、1パッケージとして任意の処理工程に組み入れることができる。このため、きめ細かい高精度の制御方法であるにもかかわらず、汎用性が向上し、大きな変更をすることなく容易に処理工程に組み込むことが可能となる。
【0048】
請求項16のプロセス制御装置では、請求項15の制御装置において、処理装置における処理条件を、処理装置の領域別の能力とロットの領域別の特性との関係に応じてロットごとに変更する処理条件変更手段をさらに備えている。
【0049】
上記構成により領域別の履歴を考慮して処理条件(レシピコード、処理パラメータ等)を設定することができる。このため、歩留り向上や超微細加工処理の信頼性を向上させることができる。また、同じ装置を用いて1ランク上の微細加工処理を行うことが可能となる。
【0050】
請求項17のプロセス制御装置では、請求項15または16の制御装置において、製品の単位で処理を行う処理装置に対して、ロットを構成する製品の領域別の特性と処理装置の領域別の能力との関係に応じて製品ごとに処理条件を変更する製品処理変更手段をさらに備えている。
【0051】
製品ごとに処理条件を変更することにより、きめの細かい制御を行うことができ、一層高精度な微細加工を実施することが可能となる。
【0052】
請求項18のプロセス制御装置では、請求項15〜17のいずれかの制御装置において、領域別のロットの特性のみに応じて、処理装置におけるロットの選択およびロットごとの処理条件の変更、のうちのいずれか一方または両方を行う簡易制御手段をさらに備えている。
【0053】
上記構成により、処理工程の性格に応じて高精度で柔軟な制御を簡便に行うことが可能となる。
【0054】
請求項19のプロセス制御装置では、請求項15〜18のいずれかの制御装置において、製品ごとに処理を行う処理装置に対して、領域別の製品の特性のみに応じて、製品ごとの処理条件の変更を行う簡易製品制御変更手段をさらに備えている。
【0055】
本発明のプロセス制御装置が適用される処理では、自動化されている処理工程である場合がほとんどなので、製品ごとに処理条件を設定することはロットごとに処理条件を変更することと変わりはない。このため、簡便な方法できめ細かく容易に高精度の微細加工を施すことが可能となる。
【0056】
請求項20のプロセス制御装置では、請求項15〜19のいずれかの制御装置において、処理条件の変更を領域別に行う領域別変更手段をさらに備えている。
【0057】
領域別に処理条件を設定することにより、領域の特性に応じた処理が可能となり、製品特性は大きく向上する。このため、従来の装置を更新することなく現有装置を用いてさらに高レベルの微細加工を遂行することができる。自動化されている処理工程では、領域別に処理条件を設定することは容易であり、高価な装置の更新なしに簡便に高レベルの微細加工が可能となる。
【0058】
請求項21のプロセス制御装置では、請求項12〜20のいずれかの制御装置において、処理を行う並列配置された複数の同種の処理装置に対して、処理対象の領域別のロットの特性と並列配置された複数の同種の処理装置の領域別の能力とに応じて、そのロットが処理されるべき処理装置を複数の同種の処理装置から選択する装置選択手段をさらに備えている。
【0059】
ロットにとって最適な装置選択を領域別のデータに基づいて行うことができるので、精密な装置選択を行うことができる。
【0060】
請求項22のプロセス制御装置では、請求項12〜21のいずれかの制御装置において、処理装置評価手段は、その処理装置で処理された製品のうち、履歴記憶手段にデータ収集されていない未記憶の製品を考慮して、その未記憶の製品の処理によって処理装置の領域別の能力に生じる変化を取り入れて、該処理装置の領域別の能力を予測する処理装置予測手段をさらに備えている。
【0061】
上記の構成により、処理直前の領域別の装置能力を予測でき、領域別の処理条件の変更やロット選択をより実際の能力に近い値を用いて実施することができ、高精度の微細加工の信頼性を一層向上させることができる。
【0062】
【発明の実施の形態】
次に図を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【0063】
(実施の形態1)
図1は実施の形態1におけるシステム構成図である。図1において、処理装置80および検査装置90は、本発明のプロセス制御装置1によって制御される。上記のシステム制御装置が適用される製造ラインは半導体ウエハ処理ラインなので、処理装置には、写真製版、拡散、イオン注入、エッチング等の処理を行う処理装置が含まれる。
【0064】
プロセス制御装置1には、FA計算機2と、FA計算機に付属した品質制御用サーバ3と、装置制御端末85と、基準情報格納部4と、収集データ格納部5と、端末入力装置6とが含まれる。各処理装置における処理条件の設定方式は相違しているが、大別すると、レシピコード指定方式と処理パラメータ設定方式の2方式がある。レシピコード指定方式では、その処理装置での一連の処理がレシピとして与えられ、使用者はレシピコードを指定すればそのレシピコードに対応した一連の処理を行うことができる。一方、処理パラメータ設定方式では、その処理装置における一連の処理結果に大きな影響を有する処理パラメータを設定することができる。
【0065】
基準情報格納部4には、ロットの属する商品種であるチップ名ごとに各処理装置において行われる処理条件等の処理フローに関する情報が格納されている。この処理フローに関する情報は、処理工程の設定、その処理工程における処理方法(製品制御手段、簡易制御手段を用いるか等)、各処理装置の処理条件設定方式に応じたレシピコードまたは処理パラメータを含んでいる。ある処理工程において、ロット特性把握部で用いるべき複数または単一の前工程の履歴の指定や処理装置評価部に用いるべき前工程から後工程にいたる履歴の指定も含まれている。さらに、前工程の装置、処理条件、特性範囲に応じた制御工程で用いるべき装置、処理条件を変更する場合のロット特性と装置能力との関係等も予め定められて、基準情報格納部4に格納されている。また、収集データ格納部に収納すべき処理工程の結果等も指定されている。
【0066】
収集データ格納部5には、製造ライン全体の任意の処理工程における製品特性データを収集記憶することができる。製品特性データの例としては、検査工程で測定された測定結果等を挙げることができる。また、次のデータは、別にQCデータ格納部のような記憶手段を設けて、そこに記憶してもよいが、本実施の形態のように、収集データ格納部5に製品特性データと一緒に記憶してもよい。すなわち、製品が属するロット番号、全処理工程で実際に処理または検査を行った処理装置および検査装置の番号、処理に用いられた原材料、処理装置の処理条件および検査装置の検査条件等のデータは、本実施の形態では収集データ格納部5に記憶される。上記したように、処理条件は処理装置の条件設定方式に応じて、レシピコードまたは処理パタメータが入力される。
【0067】
端末入力装置6は、処理装置が定期補修等を受けて能力が更新された際に、測定データや経験データを基にして、処理装置の能力を入力するための装置である。
【0068】
また、装置制御端末75は、多くの相違するメーカの処理装置を統一的に使用するために、処理装置によって相違する各種信号を統一的に扱うことができるように設けられている。なお、本実施の形態では、本プロセス制御装置は、搬送指示手段は含んでいないが、含めてもよい。
【0069】
図2は、本実施の形態におけるプロセス制御装置の概略構成を示すブロック図である。ロット投入部11は、投入されたロットの商品種名(チップ名)により基準情報格納部4からロット(検移票)番号および処理フローをそのロットに取得させる。搬送先選択部12は、ロット番号と処理フローとから、そのロットが処理される装置を特定し、搬送先であるその装置用のストッカ(棚)を検索し特定する。ロット特性把握部13は基準情報格納部4に格納されている制御工程に関するファイルの指示命令に基づいて、その制御工程にとって有効な前履歴(特性)を収集データ格納部5から読み出し、必要な計算を行いロット特性である出来栄え値を導出する。また、図示していないが、簡易制御手段(図示せず)を用いる場合には、簡易制御手段は収集データ格納部5から前処理工程での処理条件(原材料を含む)や、処理装置番号を呼び出す場合もある。また、処理装置評価部14は、基準情報格納部に格納されたファイルの指示に基づいて、その処理工程の前後の処理結果の特性を収集データ格納部5から読み出し、計算を行い、装置能力である機差係数を処理にかかる際に導出する。最適ロット選択部15は、上記のロット特性と装置能力とに基づき装置選択係数を算出して、処理にかかる際の処理装置にとって目標処理結果を出し易いロットを選択する。さらに、処理条件変更部16は、上記数値化した値等に基づいて、基準情報格納部4に格納された処理条件の変更が必要な場合には、この処理条件の変更を行う。処理/検査制御部17は、この処理条件に基づいて、その装置による処理の制御およびその処理結果を評価する検査を行う。処理および検査が終了したとき、品質データ収集部18は、基準情報の指示に基づき検査結果等を収集データ格納部5に格納する。また、変更された処理条件は収集データ格納部5に収集格納される。収集データ格納部5には、変更がない場合であっても実際に処理された処理条件が格納されてゆく。
【0070】
次に、ロットの流れにしたがって処理工程の制御方法を説明する。図3はロットの処理フローの概要を説明する図である。本発明のプロセス制御装置では、任意の工程を選択して制御対象の工程とすることができる。図3において、ロット投入時(M1)に商品種(製品名)を指定することにより、ロット投入時に設定されている処理フロー上の各工程での制御方法にしたがって、(a)制御をかけるかどうか、(b)どのような制御をかけるか、(c)履歴収集を行うかどうか、等を判断しながら制御が行われる。また、制御が行われる工程では、図3に示すM1〜M8の各ステップにより制御が実施される。
【0071】
図4は、ロット投入の処理フローを示すフローチャートである。チップ名(商品種)を指定してロットを投入し(S1)、チップ名によりSPW(検移票T1)を取得する(S2)。SPW(検移票)には、そのチップ名および検移票番号が記入されている。以下のフローチャートの説明において、各処理でやり取りするデータの内容が処理の脇に示されている。この後、検移票番号に対応する検移票テーブルT2を読みに行き、次工程情報を取得する(S3)。この次工程情報に基づいてそのロットの搬送先が選択される(S4)。図5は検移票テーブルのデータ内容を示す図である。図5には、フィードフォワード制御工程の装置グループ、その装置の特性の算出方法およびその算出に必要なデータ収集工程が示されている。また、検移票番号および連番は省略されている。図6は搬送先を選択する際のフローチャートを示す。搬送先検索開始した(S5)後、次工程検索(S6)の際に、検移票テーブルに示されている装置グループを特定する。本実施の形態では、搬送指示手段は別の装置に備えられているが、含めることももちろん可能である。ロットは直接、装置グループに送られるわけではなく、装置エリアに配置されている棚(ストッカ)に一時的に収納され、処理待ちの状態とされる。そこで、次工程の装置グループを特定した後、次工程装置ストッカを検索する(S7)。検索は検移票テーブルのサブテーブルである装置グループテーブルT3がまず対象となり、処理される装置が分かると、次にその装置の装置テーブルT4を検索してその装置用のストッカを特定する。つぎに装置からのロット選択(S8)に移る。装置からのロット選択は、装置の稼動率を高める制御モードであり、他の制御モードとしてロット特性を最優先させて処理装置を選択するロット優先モードがある。処理装置からのロット選択を実施するか否かは、基準情報に既に盛り込まれている。
【0072】
図7は装置からのロット選択を実施するフローチャートである。このロット選択を行う際、複数のロットが処理待ち状態でストッカに置かれている。まず、検移票テーブルを読みにゆき、フィードフォワード制御を行うかどうかを検知する(S9)。フィードフォワード制御を行うことになっていた場合には、実ロット(先行ロット)から装置能力を導出する(S12)。導出の際に、まず、チップグループT9においてチップグループ名を特定して、そのチップグループ名を基にして、制御工程テーブルT5、フィードフォワードロットデータ収集テーブルT6および規格パラメータテーブルT7を読みにゆく。上記のフィードフォワードロットデータ収集テーブルには、処理を待っている複数のロットの製品特性、または出来栄え値も収納されている。図8〜図10に、制御工程テーブルT5、フィードフォワードロットデータ収集テーブルT6および装置状態テーブルT8のデータ内容を示す。図8の制御工程テーブルには、ロット特性の具体的な数値である出来栄え値を算出する式、装置状態を更新し算出する式、未記憶の先行ロット数から装置状態を予測する関係式等が収納されている。また、フィードフォワードロットデータ収集テーブルには収集工程名や処理した装置、履歴データの種類や収集データ格納部に登録した日時が記載されている(図9)。また、装置状態テーブルには、制御工程で使用する装置名、装置状態の具体例である機差係数算出方法が、未記憶の先行ロットの影響も考慮されたうえで収納される。さらに、新たな履歴が記憶されると更新されるので、更新日時を記録するようになっている(図10)。図7において、先行の実ロットがない場合には、ダミー等の測定値から装置状態を導出する(S13)。測定データはFA端末入力テーブルT8に、端末入力装置6により手動で入力することができる。FA端末入力テーブルは、図11に示すように、その処理装置のエッチングレート等を手入力で入力できるようになっている。図7において、その後、装置状態とロット特性(出来栄え値)を比較して、その装置からみて最適のロットをストッカで待機中のロットの中から選択する(S14)。このロット選択では、装置状態テーブルおよびフィードフォワードロットデータ収集テーブルに収納されているデータが読み込まれる。この選択では当然のことであるがロットの待機時間の長短は考慮されず、その時点の装置状態と相性のよいロットから順に処理され、残ったロットは、処理にしたがって変動してゆく装置状態との相性が良くなったものから順に処理されてゆく。処理は全てのロットについて残らず行われるので、処理条件の変更が必要になるロットについては処理条件を変更して処理が実施される。なお、ロット主体に処理装置が選択されるモードは、ある工程で処理が終了し、検査によりその処理結果の特性が出され、その特性が予め基準情報で定められた範囲にある場合に選択され、その範囲内にある場合に指定されている処理装置に搬送され、その処理装置で処理が行われる。この装置選択が対象となる工程では、各処理装置は装置状態の経時的な変動が小さく、かつ装置状態の処理装置間ばらつきが大きい場合が多い。上記のようなロット主体の装置選択がなされる場合ではなく、ロットが検移票テーブルに定められた処理装置で処理される場合でフィードフォワード制御を行わない場合には、ロットの優先度でロット選択が行われ(S10)、処理検査条件決定に回される(S15)。
【0073】
次に、上記の処理装置とロットとの組合せでの処理条件および検査条件を決定する。図12は処理条件および検査条件を決定する処理フローを示すフローチャートである。処理条件検索開始後に、フィードフォワード制御を行うか否か判断する(S16)。この判断は、検移票テーブルに記載されている。検移票テーブルを読みに行って設定がされていれば、フィードフォワード制御を行う。YESの場合、商品種であるチップグループT9を読みに行き、そのロットのチップグループを特定した後、制御条件選択テーブルT10に設定されている、そのチップグループが施される制御方法が特定される。図13および図14に、チップグループと制御条件選択テーブルのデータ内容を示す。チップグループにはチップ名が記載され、制御条件選択テーブルにはチップ名グループに対応する制御工程、装置、処理条件を変更するのに必要な、選択ID等の情報が収納されている。その後、それぞれの制御方法で制御条件を選択する。選択IDの選択により、制御工程テーブルT5と他のテーブルとの組合せが決定され、制御条件が設定される(S18)。すなわち、ロット出来栄え値を含む制御条件テーブルT11、前工程制御コードを含む制御条件テーブルT12、前工程パタメータを含む制御条件テーブルT13および制御コードパラメータテーブルT14のうちのいずれかと制御工程テーブルT5とを組合せることにより、制御条件が設定される。この後、処理/検査の開始指示を待つ。一方、フィードフォワード制御を行わない場合には、基準情報に設定されている通常の方法で制御条件を選択する(S19)。この選択に際しては、基準情報格納部に格納されている制御条件選択テーブルT10を読みにゆき制御条件を選択する。この後、フィードフォワード制御を行う場合と同様に、処理/検査の開始指示を待つ。
【0074】
図15に処理/検査のフローチャートを示す。処理/検査開始指示を開始した後、決定した上記の処理条件を装置に送信する(S22)。その後、ロットに対して処理および検査が実施される。その後、検査で得られた品質データが収集される。図16は品質データ収集の処理を示すフローチャートである。装置からの処理データ収集(S25)では、フィードフォワードロットデータ収集テーブルT6に収集すべきデータとして挙げられているロット番号、処理装置名、原材料、処理条件、処理パラメータ、検査条件等を記入する。次に、フィードフォワード制御を行うためのデータ収集を行うか判断する(S26)。上記の処理/検査のデータがフィードフォワード制御で用いられる場合には、収集データ格納部5に上記処理/検査のデータが格納される。この指示は、基準情報である検移票テーブルのフィードフォワード制御に記載されている。データ収集を行う場合には、フィードフォワード用のデータ収集を行い(S27)、フィードフォワードロットデータ収集テーブルT6に上記データを格納する。格納するデータは、例えば、ロット名ごとに収集工程、処理装置名、処理条件、処理パラメータ等である。処理の結果の各種測定結果も記録される。さらに、ロット番号ごとに処理が行われない処理工程における(a)モニタ検査データも、ロット番号との対応がつくようにして記録される。すなわち、拡散処理工程等のように、例えば、ウエハ100枚単位(25枚のロット、4ロット)で処理される場合、ダミーウエハを、例えば3枚加え、上、中、下の位置に1枚ずつ配置して、合計103枚のウエハの処理を行う。この拡散処理には、上記4ロットの番号と関連づけられたバッチ番号が付与される。ウエハの厚さ測定は、ダミーの3枚についてのみ行われる。この拡散処理のバッチ番号には、上記3枚のダミーの厚さ寸法が処理結果として記録され、上記4ロット番号にもその厚さ寸法が記録される。このように、ロット番号ごとに処理されない処理工程のデータもそのロットの履歴として、とうぜん、記録されロット選択等の制御に利用することができる。また、(b)写真の再生ロットのデータのような場合にも、実際の処理の履歴がそのウエハと対応づけが付けられるようにして、記録され、制御に利用される。すなわち、写真製版処理において、レジストを塗布してマスクを合わせた後にパターン寸法を測定した結果、ウエハごとにやり直しをする場合、やり直しウエハはひとまとめにして、やり直しを行う。やり直しするウエハはまとまられ、再生ロット番号が付され、先に塗布したレジストが剥がされ、再塗布が行われ写真製版処理が行われる。再処理が行われたウエハは、写真製版処理の後に、母集団(ロット)に再び合流して、母ロットとともに処理が進められてゆく。この写真製版工程において再生ロット番号が付されたウエハの履歴は、写真製版処理工程においては、やり直した処理条件が履歴として記録されるべきであり、実際、やり直しの処理条件が記録される。したがって、プロセス制御も、やり直したウエハについては、このやり直しの処理条件に基づいて行われる。
【0075】
また、やり直し製品からなる再生ロットについてのやり直し処理工程で本発明のプロセス制御装置を適用する場合、母ロットで収集した前工程の収集データを使用してやり直し処理を制御することができる。すなわち、やり直し製品からなる再生ロットのやり直し処理工程における処理装置も、言うまでもなく、本発明のプロセス制御装置の適用対象である。
【0076】
また、フィードフォワード装置データ収集テーブルT16には、処理装置名ごとに処理工程、処理ロット、処理条件を格納する。図17にフィードフォワード装置データ収集テーブルのデータ内容を示す。この後、品質チェックが行われる。一方、フィードフォワード制御のためのデータ収集を行わない場合には、直ちに品質チェックが行われる。
【0077】
図18に品質チェックのフローチャートを示す。品質チェック開始後、規格チェックが行われる(S29)。この規格チェックの際に、規格テーブルに規格を読みに行き、規格をチェックする。その後、各種のチェックを行い、工程完了処理を行う。図19は工程完了処理のフローチャートである。工程完了処理開始の後、次工程検索を行う(S33)。次工程検索の際に、検移票テーブルを読みにゆき、検移票番号を指定して連番、工程および装置グループを特定する。その後、自データを更新して搬送先選択を行う(S35)。
【0078】
図20は、処理条件を変更する場合の3種類のケースについて示す図である。
ケース1は、ロットの出来栄え値と装置能力(機差係数)とから処理条件であるレシピコードを変更する場合を示す。ケース2はロットの出来栄え値のみからレシピコードを変更する場合を示す。また、ケース3は前工程で使用したレシピから処理工程のレシピを変更する場合を示す。このような、処理条件の変更における基準となる関係は、いずれも基準情報として基準情報格納部に格納されている。
【0079】
上記のプロセス制御装置を用いることにより、ロット特性に対してはフィードフォワード制御を、また処理装置についてはフィードバック制御をかけることにより、制御工程での処理を、ばらつきを抑制して実施することができる。また、処理工程の性質に応じて適切な処理方法を柔軟に用いることができ、複雑で多岐にわたる各処理工程での制御を効率良く、簡便に行うことが可能となる。
【0080】
この結果、DRAM等の半導体装置の製造において大きな歩留り向上を達成することができる。また、本来の対象とするレベルの微細加工処理よりも1レベル以上高いレベルの微細加工処理を施すことが可能となる。すなわち、64MバイトのDRAM用の製造ラインに、上記のプロセス制御装置を用いることにより128Mバイトまたは256MバイトのDRAM、もしくはこれらDRAM以外の次世代システムLSI等の半導体デバイスに必要とされる微細加工が可能となる。
【0081】
(実施の形態2)
実施の形態2におけるプロセス制御装置は、実施の形態1で用いた図1に示す構成と類似したプロセス制御装置の構成が用いられる。大きな相違は、製品履歴のうち測定されたデータが領域別のデータとなっている点である。処理条件は、処理装置が領域別に処理条件を設定することができる場合には領域ごとに設定され、領域ごとに設定できない処理装置の場合には単に処理条件が設定される。図21(a)〜(c)は、領域別に処理条件を設定する場合の処理条件設定の考え方を示す図である。また、図21(d)は、領域別に処理条件を設定できないが、領域別に製品特性を把握して、その製品特性と処理装置の癖とを考慮して処理条件を設定したり、処理装置の癖に合わせてロット選択を行う場合の考え方を示す図である。図21(a)は半導体ウエハで特性がほぼ分かれる領域を示す図である。また、図21(b)は領域で特性がほぼ分かれる場合の処理条件の処理のかけ方を示す図である。半導体ウエハの中央領域と周縁領域とで、図21(a)の実線で示すように特性が変わる場合、処理工程では、図21(b)の破線で示すように制御して処理を行うと、図21(c)に示す処理結果が得られる。また、領域別に製品特性を把握して、その製品特性に合わせて処理装置の処理条件を設定したり、処理装置に合わせてロット選択を行う場合は、装置能力が図21(d)に示す状態(癖)の場合に上記ロットを選択するようにする。このロット選択により、ウエハ全体にわたってばらつきの小さい均一な処理結果を得ることができる。図21は説明の便宜のために特性が領域にわたって連続的なグラフを示したが、領域別の特性は、図21のように、連続的なグラフではなく離散的な値である場合がほとんどである。
【0082】
上記のような、領域別のロット特性や領域別の装置特性を把握して、ロット選択や処理条件の変更をしたり、領域別に処理条件を変更したりすることにより、処理結果がウエハ全体にわたって目標範囲内に入りやすくなる。このため、歩留り向上を得ることができ、ばらつきが小さくなった結果、対象とするレベルより上の微細加工を施すことが可能となる。
【0083】
【実施例】
次に、上記実施の形態1に示したプロセス制御装置を適用した2つの実施例について説明する。図22は上記プロセス制御を適用した2つの処理工程を示す図である。一つの処理工程は酸化膜のドライエッチング工程(実施例1)であり、他の一つは写真製版処理工程(実施例2)である。
【0084】
(実施例1)
図22において、実施例1のドライエッチでは、写真製版後の検査で得られた寸法をロットの特性としてロットの出来栄え値を算出する。
【0085】
図23は酸化膜ドライエッチング工程を中心に、その前後の工程を示す図である。図23に示すように、酸化膜ドライエッチの処理に対しては、走査型電子顕微鏡(Scannning Electron Microscope:SEM)による現像検査で得られた寸法がロット特性として用いられる。また、装置状態には同じくSEMによる写真検査で得られたCDロスの寸法が用いられる。CDロスは図24および図25を用いて定義される。図24はレジストの現像検査時の寸法測定を説明する図である。現像検査では、ドライエッチング時にエッチがなされない被エッチング膜の部分を覆うレジストの部分の寸法Aが測定される。ドライエッチがなされた後の写真検査では、ドライエッチされなかった被エッチング膜の部分の寸法Bが測定される。CDロスとは、CDロス=|現像検査時の寸法A−写真検査時の寸法B|、として定義される。CDロスとエッチングレートとは相関がある場合とない場合とがある。ここに挙げた酸化膜のドライエッチングでは、エッチングレートとCDロスとは相関があることが確認されており、CDロスを装置のエッチングレートの指標として使用する。この酸化膜ドライエッチ工程の一つの装置EK120で処理された先行ロットの特性を表1に示す。
【0086】
【表1】
【0087】
表1では、処理順に上から下に配列されたロット番号KA〜KGについて、写真検査寸法(一部)が記載されている。また、CDロスも表示されている。また、表1において平均(3L)はCDロスの3点移動平均を表している。したがって、CDロスの最新の移動平均値は最下欄の0.0195μmである。ロット選択の際の装置状態にはこの最新の値が用いられる。目標CDロスは0.02μmであるので、目標値を1として規格化すると、この装置EK120の能力は(0.0195/0.02)=0.9750と表示される。この0.9750が、この時点のこの装置EK120の機差係数である。
【0088】
一方、装置EK120の処理を待っている処理待ち状態のロットはOA〜OJまで10ロットある。この10ロットを表2に示す。
【0089】
【表2】
【0090】
各ロットについて、写真製版結果の現像寸法(一部)およびその平均値等が表2に示されている。この寸法の目標寸法は0.25μmである。この目標寸法を1に規格化するために、各ロットの平均値を目標値0.25μmで割ると各ロットの出来栄え値を求めることができる。各ロットの出来栄え値は1を中心に上下にばらついている。装置からロットを選択する基準は、機差係数でロット出来栄え値を割った商が1に最も近いことである。そこで、装置選択係数=|1−(出来栄え値/機差係数)|という指標を導入して、この装置選択係数が最もゼロに近いロットをその時点の装置が、まず処理すべきものとして処理が実施される。残ったロットは、装置状態が処理につれて順次変化してゆくので、ロットが1つ処理にかかる度に上記の装置選択係数を算出して、装置選択係数の小さいものから処理にかかってゆく。表2によれば、ロット番号OAが最も小さく、このロットを選択して処理することになる。なお、上記の寸法検査では、図24および図25に示すように「残し寸法」を測定した場合の装置選択係数を導出する方法を示したが、エッチされて消失した部分の「抜き寸法」で機差係数や出来栄え値を導出する場合がある。機差係数を抜き寸法で導出した場合には、装置選択係数=|1−(出来栄え値×機差係数)|として、ゼロに近いロットを処理対象に選択する。
【0091】
上記の制御方法を実施したことによる効果を表3に示す。
【0092】
【表3】
【0093】
表3には、ドライエッチ後の写真検査で得られた、一定期間内の寸法の3シグマ(3σ)が示されている。本プロセス制御装置を導入しない場合に得られる3σは、例えば、期間イでは0.038μmであったものが、0.028μmとなり、0.01μmの大幅減少が得られた。他の期間についても、大幅なばらつき減少効果が得られた。この結果、歩留り向上が得られるばかりでなく、品質向上によって製品の経済的価値を高めることができた。また、1ランク上の微細加工処理も可能となった。
【0094】
(実施例2)
本実施例は、図22において、写真製版処理を制御対象とする例である。この写真製版処理では、ロット特性として前工程での反射率を用いる。また、装置状態として写真製版後の寸法検査における抜き寸法を用いる。ただし、この場合の装置状態は上記の実施例1とは異なり、装置状態係数は求めず、別の形で本制御に取り入れられる。図26は、反射率と写真製版処理により抜かれた部分の寸法との関係を示す。反射率および抜き寸法は規格化表示されている。反射率が低いことはレジスト膜が薄いことを意味し、同じ露光量で露光すると、抜き寸法は大きくなってしまう。すなわち、図26から、反射率が大きくなるにしたがい、線形に抜き寸法が小さくなる傾向が認められる。この反射率と抜き寸法との関係は、他の要因が変われば変化するが、そのような変化は装置状態としてフィードバックされ常に最新の関係が格納されている。例えば、反射率が大きくても、抜き寸法が従来より大きくなった最新のデータが得られた場合、露光量はこの最新のデータを3点移動平均等に取り入れて、修正される。
【0095】
図27は、本発明のプロセス制御装置を適用して、露光量を調節した結果を示す図である。図27の左側は、相対反射率が1.0〜1.2の範囲にあり、露光エネルギEdを20.7mJとして、相対寸法平均0.7835を得た。各ウエハの値はばらつきが少なく揃っている。また、右側は下地膜である窒化膜の厚さが厚くなり反射率が低下した場合の抜き寸法とそのばらつき3σを示すグラフである。本発明の制御装置を用いなければ、このように低い相対反射率では、相対抜き寸法は0.9くらいのものとなるはずであった。しかし、上記の装置状態のフィードバックにより露光量を制御することにより、相対反射率の高い左側のロットと比べて、ほとんど同じ相対抜き寸法が得られた。
【0096】
したがって、上記のプロセス制御装置を用いることにより、設定ミス等の明確な理由がある反射率の変動があっても、そのような事態に対処して、目標通りまたはそれに近い抜き寸法を得ることができる。このため、歩留り低下を防止して製品価値を向上させることが可能となる。また、同じ加工装置を用いて1ランク上の精度の加工を行うことが可能となる。
【0097】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態および実施例に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。
【0098】
【発明の効果】
本発明のプロセス制御装置を用いることにより、処理条件の変更のリスクを負わずに、また、高い生産性を維持したままその時点の装置状態にとって相性の良いロット選択を行うことによって高精度の超微細加工処理を施すことが可能となる。また、ロット選択のみでは高精度が期待できない場合には、処理条件の変更を行って、柔軟な対応をすることができる。また、製品ごとに処理条件を変更したり、ロット特性のみに基づいてロット選択や処理条件の変更を行う簡便できめ細かい制御を行うことができる。品質を最大限重視する場合には、ロット側から装置を選択してきわめて高精度の超微細加工を施すことも可能である。さらに、製品1単位を領域に区分して、領域ごとに最適な処理条件を設定することも可能である。この結果、大きな歩留り向上が得られるだけでなく、精度の向上により製品価値を高めることができる。さらに、設備を更新することなく、1ランク上の微細加工を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1におけるプロセス制御装置の構成図である。
【図2】 図1におけるプロセス制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図3】 処理フローの概略を説明する図である。
【図4】 ロット投入のフローチャートである。
【図5】 検移票テーブルのデータ内容を示す図である。
【図6】 搬送先選択のフローチャートである。
【図7】 ロット選択のフローチャートである。
【図8】 制御工程テーブルのデータ内容を示す図である。
【図9】 フィードフォワードロットデータ収集テーブルのデータ内容を示す図である。
【図10】 装置状態テーブルのデータ内容を示す図である。
【図11】 FA端末入力テーブルのデータ内容を示す図である。
【図12】 処理/検査条件決定のフローチャートである。
【図13】 チップグループのデータ内容を示す図である。
【図14】 制御条件選択テーブルのデータ内容を示す図である。
【図15】 処理/検査開始指示のフローチャートである。
【図16】 品質データ収集のフローチャートである。
【図17】 フィードフォワード装置データ収集テーブルのデータ内容を示す図である。
【図18】 品質チェックのフローチャートである。
【図19】 工程完了処理のフローチャートである。
【図20】 処理条件を変更する場合の3つの基準例を説明する図である。
【図21】 領域別処理条件設定の考え方を説明する図である。(a)は半導体ウエハの領域区分けを示す図である。(b)は領域別処理の設定の仕方を示す図である。(c)は予想される処理結果を示す図である。(d)は領域別に処理条件を設定できない処理装置の領域別能力を示す図である。(d)のような領域別の装置特性を有する場合、(b)に示す特性のロットを選択することが望ましい。
【図22】 実施例にあげる2つの処理工程を説明する図である。
【図23】 実施例1の処理工程の酸化膜ドライエッチを中心に各工程を示した図である。
【図24】 エッチングのレジストパターンを形成した段階の断面図である。
【図25】 エッチング実施後の断面図である。
【図26】 実施例2における反射率と抜き寸法との関係を示す図である。
【図27】 実施例2における各ウエハの反射率、相対抜き寸法およびそのばらつきを示す図である。
【符号の説明】
1 プロセス制御装置、2 FA計算機、3 品質制御用サーバ、4 基準情報格納部、5 収集データ格納部、6 端末入力装置、11 ロット投入部、12 搬送先選択部、13 ロット特性導出部、14 装置状態導出部、15 ロット選択部、16 処理条件変更部、17 処理/検査制御部、18 品質データ収集部、35 ウエハの中央領域、36 ウエハの周縁領域、21 レジスト、22 被エッチング膜、23 Si基板、75 装置制御端末、80 処理装置、90 検査装置、95 搬送手段、A レジストパターンの被覆部寸法、B被エッチング膜パターンの膜部寸法。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a process control apparatus for controlling a processing apparatus for processing an object to be processed (hereinafter referred to as “product”) in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device. In particular, the present invention relates to a process control apparatus that evaluates in real time the ability of a processing apparatus that changes according to processing and enables high-precision ultrafine processing.
[0002]
[Prior art]
In various semiconductor devices such as DRAMs, processing results often vary because fine processing close to the limit accuracy of a processing apparatus for manufacturing these semiconductor devices is performed. When microfabrication processing varies, there is a problem that the performance degradation cannot be known until the semiconductor chip is tested even if there is a factor that degrades the performance of the semiconductor chip on the wafer subjected to the variation processing. was there. In order to solve this, in each processing step, what kind of processing each processing apparatus has performed is automatically recorded, and based on this recorded data, simulation of impurity implantation and shape formation, and semiconductor chip A proposal has been disclosed in which a simulation is performed, an optimum manufacturing condition is obtained based on the simulation result, and recipes in the subsequent steps are automatically set (Japanese Patent Laid-Open No. 63-249328). If this technique is applied, when a defective process is performed in the middle of the completion of the semiconductor chip, it becomes possible to perform a corrective process for preventing the performance degradation in the process after the next process.
[0003]
Further, even in a processing process to which control is applied, there is a case where control is artificially applied based on data obtained by inspection after the processing. For this reason, human factors are involved in the control, and optimization control and high accuracy control over a plurality of processes are particularly difficult. In order to solve this problem, the following proposal (Japanese Patent Laid-Open No. 60-200301) has been made. That is, a series of manufacturing processes are configured by combining each processing step and measurement step of the semiconductor device manufacturing process, and each processing step is to be adaptively controlled or feedforward (FF) controlled by data obtained in the measurement step. is there. Moreover, it is comprised so that the conditions of the process process before and after each process process can be controlled based on the data and design value which were obtained at the measurement process. By using this technique, control of each processing step is automated, and optimization control between a plurality of processing steps becomes possible. As a result, it is possible to obtain higher control accuracy and improved yield.
[0004]
In recent years, in order to increase manufacturing efficiency, a manufacturing line in which a plurality of processing apparatuses are arranged in parallel in one processing step is often provided. In such two or more processing steps of different production lines, there is disclosed a proposal that when the same apparatus is used in the same lot, the same apparatus should be used for the same lot (Japanese Patent Laid-Open No. 6-168865). Issue gazette). By this method, each lot is processed by the same apparatus in different processing steps, and it becomes possible to obtain good characteristics.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The miniaturization of semiconductor devices is becoming increasingly sophisticated, and there is an increasing tendency to increase the size of manufacturing equipment in order to reduce manufacturing costs. The processing conditions in each processing step are also finely adjusted, and high-precision ultra-fine processing is performed under the balance of many factors. For such a processing apparatus, changing the processing conditions bears the risk that a deterioration factor that may be referred to as a side effect appears with the change. Further, as a result of increasing the degree of miniaturization, even if the same processing conditions are set, the capability of the processing apparatus varies with a certain tendency every time one process is executed. When the processing conditions are changed as needed, the processing results according to the target value or close to the target cannot be obtained unless the processing conditions are changed by taking into account the fluctuations in the capacity of the processing apparatus.
[0006]
Further, when a plurality of processing devices arranged in parallel are used in two or more different processing steps, even if a method using the same processing device for the same lot (JP-A-6-168865) is adopted, a recent semiconductor It is insufficient for the high-precision ultra-fine processing required for manufacturing the device. In ultrafine processing, it is not obvious whether it is optimal to combine the same processing equipment with the same lot. It is also envisaged that better results can be obtained by combining different processing equipment in the same lot. Therefore, it is impossible to follow the recent trend of ultra-miniaturization only with the control technology based on the above-mentioned idea.
[0007]
Accordingly, a first object of the present invention is to perform high-precision micromachining without incurring the risk of changing the processing conditions. When necessary, the processing conditions are changed for the first time. It is an object of the present invention to provide a process control apparatus capable of performing the above. Furthermore, it provides a flexible process control device that can change the processing conditions for each product that constitutes a lot according to the type of processing, or can select a lot or change the processing conditions based only on the previous history. For the purpose.
[0008]
In addition, as described above, as a result of sophistication of microfabrication of semiconductor devices, the conventional method of grasping the entire product as a unit limits the portion that falls within the target range to a narrow portion and reduces the yield. May occur. Accordingly, a second object of the present invention is to provide a process control apparatus that ensures a large yield by dividing a product into a plurality of areas and grasping the history (characteristics) for each area.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The process control apparatus according to
[0010]
With this configuration, the processing apparatus can select a lot having a good compatibility at that time from a plurality of lots. The processing apparatus that has performed the lot selection processes the lot according to the predetermined processing conditions. At that time, it is of course possible to change the processing conditions. However, in the case of performing ultra-fine processing, the change of the processing conditions affects a part that is not considered, and there is a risk that defective processing is performed. The processing that is as close to the target as possible with respect to the lot without incurring such a risk is the opposite of the ability (characteristic) to deviate from the target of the processing device without changing the processing conditions. Select and process lots with characteristics. For example, when using an etching apparatus in which the control process is an etching process and has an etching rate that is higher in the lateral direction of the pattern than the average value at that time, the resist pattern interval from a plurality of lots is a target value. Choose a narrower lot. Etching by the apparatus in the above state is over-etching, but when the resist pattern interval is narrow as in the lot described above, a groove having a width close to the target is formed.
[0011]
The state (capability) of the etching apparatus is measured in the inspection after the etching process for the preceding product, and the history storage means reflects the new measurement value as the number of processes increases. The above-mentioned processing device evaluation means usually derives while updating the device capability by taking a moving average of several new data so as to reflect the latest device capability. Alternatively, only the latest data may be used.
[0012]
As described above, there has never been a control idea for selecting an optimum lot for an apparatus immediately before processing. By applying this control concept, it is possible to perform a target value or a process close to the target value without incurring a risk of occurrence of a deterioration factor due to a change in control conditions at an unexpected place. For this reason, the yield improvement can be obtained by suppressing the variation between lots. Furthermore, the reliability of ultra-fine processing is improved, and compared with the case where this control device is not used, ultra-fine processing that is one rank higher using the same device without making a large investment in equipment and purchasing a new device. Processing can be performed.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the process control apparatus according to the first aspect, further comprising history storage means for storing a history that is information related to a processing result of the product processed by the processing apparatus, the history being the plurality of the above-described history records. Includes lot characteristics.
[0014]
With this configuration, it becomes easy to compare the processing results over a plurality of processing steps, and the control of the processing steps can be improved both quantitatively and qualitatively. In addition, since the information regarding the processing result of each processing step is collectively fetched between the processing steps, it can be easily applied to other production lines. This history storage means may be divided into a characteristic storage means for storing measurement data and a processing step storage means for storing processing conditions, which is more suitable for organizing a huge amount of data. The above history includes the following history in addition to the processing / inspection conditions and processing / inspection results in the normal process.
(A) Monitor inspection data: For example, when processing is performed in units of 100 wafers (25 lots, 4 lots) as in the diffusion processing step, three dummy wafers are added, for example, upper, middle, lower One wafer is arranged at each position, and a total of 103 wafers are processed. This diffusion process is given a batch number associated with the four lot numbers. The wafer thickness is measured only for the three dummy sheets. The three dummy thickness dimensions are recorded as the processing results in the batch number of the diffusion process, and the thickness dimensions are also recorded in the four lot numbers. As described above, the data of the processing process that is not processed for each lot number can be used as the history of the lot.
(B) Photo reproduction lot data: In the photoengraving process, as a result of measuring the pattern dimensions after applying a resist and aligning the mask, if redoing is performed for each wafer, the redoed wafers are batched and redoed. . That is, a reproduction lot number is assigned, and the previously applied resist is peeled off, and re-application is performed to perform photolithography. After the photoengraving process, the reprocessed wafer joins the population (lot) again, and the process proceeds with the mother lot. The history of the wafer to which the reproduction lot number is assigned in the photoengraving process should be recorded as the history of the redo process in the photoengraving process, and the redo process condition is actually recorded. Therefore, process control is also performed on the redoed wafer based on the redo processing conditions.
[0015]
Further, when the above-described process control device of the present invention is applied in the redo processing step for the regenerated lot made of redo products, the redo processing can be controlled using the collected data of the previous process collected in the mother lot. That is, the processing device in the redo processing step of the regenerated lot made of redo products is also an application target of the process control device of the present invention.
[0016]
In the process control device according to
[0017]
With this configuration, it is possible to appropriately grasp the characteristics of a plurality of lots to be processed by numerical values. For example, the lot characteristic grasping means derives a performance value representing the performance that fluctuates above and below the reference value according to the value of the history, using the target value of the history as the reference value for the history of the previous process of the lot. Can do. In addition, the above-described processing device evaluation unit positions, as a device having a reference value, a device that has a target processing result for the value obtained from the history of the preceding product, and increases or decreases the reference value according to the value. It is possible to derive a machine difference coefficient that represents the degree of the ability of the apparatus that fluctuates in the range. Further, the lot selecting means can select a lot from among the lots whose quotient or product of the difference coefficient with respect to the quality value is close to the quotient or product of the reference value of the difference coefficient with respect to the lot reference value. . With such a configuration, lot selection can be automatically performed by the latest objective number. Depending on the type of processing step, the processing result in that step is evaluated based on the remaining size of the portion left by the processing or the extracted size of the portion lost by the processing. The evaluation value based on the remaining dimension and the evaluation value based on the blank dimension have a substantially inverse relationship. In both cases, lot selection is performed based on the remaining dimensions, and lot selection is performed based on the quotient.
[0018]
The lot characteristics include not only the properties and dimensions of the products obtained in a plurality of inspection processes, but also the processing apparatuses, processing conditions, raw materials, etc. in a plurality of previous processes and those reflecting them. Similarly, the capability of a device reflects the characteristics of a plurality of pre-processes and post-processes of a product processed by the device, or reflects the characteristics. In this description, “information about processing result”, “history”, “ability”, “characteristic”, and “state” may be used interchangeably. When the above device capability is an index obtained by calculation using raw data instead of raw data, a value calculated using an arbitrary history from the previous process to the current position of the subsequent process is used. be able to.
[0019]
In the process control device of claim 4, the
[0020]
By adopting the above configuration, this process control device is independent of the central part of control such as (a) retention of collected data, (b) selection of optimum processing conditions, and (c) selection of optimum device as one system. It becomes the composition made to do. For this reason, it becomes possible to incorporate this process control apparatus also in different FA systems, and versatility improves. In addition, since the control method of each processing apparatus such as a film forming apparatus and an etching apparatus is different for each apparatus, each apparatus is included in this process control apparatus so that it can be controlled uniformly. It is desirable that a control terminal is arranged.
[0021]
In the process control device according to
[0022]
When it is difficult to expect a good result simply by selecting a lot that is compatible with the device at the time of processing, or when a characteristic failure is expected because priority is given to not creating an empty state of the device, etc. Change processing conditions. When such processing conditions are inevitably changed, the expectation of improvement is greater than the risk that the characteristics of the lot deteriorate due to the change of the processing conditions. As a result, it is possible to execute processing that is close to or close to the target value while maintaining a high operating rate of the apparatus. In addition, some apparatuses have no difference between apparatuses, and in such a case, the processing condition is changed so that a processing result is obtained according to or close to the target value.
As a result, the precision of the fine processing can be improved.
[0023]
In each processing apparatus, the processing condition depends on the recipe code corresponding to the recipe that defines a series of conditions for the processing method or the condition parameter for the processing factor that can change the processing method, depending on the condition setting method of each apparatus. Is set. For this reason, the processing condition changing means changes the recipe code of the device or changes the processing parameter of the device according to the condition setting method of each device.
[0024]
The process control device according to
[0025]
As microfabrication becomes more sophisticated, the number of processing steps in which target accuracy cannot be obtained by lot-by-lot control increases. In such a processing step, the control for each product constituting the lot is performed as described above. By adopting this product control means, variation within a lot is reduced, and it becomes possible to achieve a processing accuracy of one rank higher using the same apparatus. Using this product control means, all products constituting one lot may be uniformly processed under the same processing conditions.
[0026]
In the process control device according to
[0027]
With this configuration, it is possible to set lot selection and processing conditions, for example, only by knowing the equipment, raw materials, processing conditions (recipe, processing code), etc. used in the previous process without deriving equipment capabilities. it can. Further, the range of the characteristics of the previous process can be divided, and the processing conditions (recipe, processing code) can be set according to the range. Such a control is sufficient for a simple process. For this reason, setting of processing conditions becomes simple, and occurrence of mistakes and the like can be suppressed.
[0028]
The process control device according to
[0029]
With this configuration, even when the processing conditions are changed for each product, the processing conditions can be easily changed according to only the product characteristics without evaluating the apparatus capability immediately before the processing.
[0030]
In the process control device according to
[0031]
With this configuration, it is possible to select an optimum apparatus for a lot in a processing step in which a plurality of apparatuses having large differences in apparatus capabilities are arranged in parallel, and it is possible to perform highly accurate processing.
[0032]
In the process control device of
[0033]
Usually, it takes several hours to several days until the inspection is performed after the processing in the control process is completed, and lot processing is continuously performed during these hours to several days. During these several hours to several days, a film is formed thick in the film forming process according to the number of processed lots, the etching characteristics change, and the apparatus capability changes with time. This change in equipment capability over time has not been a problem so far, but since the processing has become too fine, subtle changes in etching characteristics have a major impact on the quality of the product. Yes. With the above-described configuration, it is possible to derive the capability of the apparatus immediately before the control target lot is subjected to the control process in consideration of the change with time. As a result, high-precision microfabrication is possible, and a high yield can be maintained.
[0034]
A process control device according to an eleventh aspect of the present invention is the control device according to any one of the first to tenth aspects, further comprising a processing device capability input means capable of manually inputting the capability of the processing device.
[0035]
This manual input allows you to input the ability based on the updated values and the actual measured values that are empirically known when periodic and temporary repairs are performed and the equipment capacity is updated. This is because it is possible to grasp the capability of a simple device and bring the processing result close to the target value. By adding such manual input means, it is possible to perform process control that can appropriately cope with any situation, and it is possible to improve yield and productivity.
[0040]
A process control apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is a process control apparatus of a processing apparatus that performs processing on a product divided into a plurality of lots. The process control device includes a history storage unit that stores a history for each product area, which is information related to a processing result of a product processed by the processing device; Stored in the history storage means Processing device evaluation means for evaluating the latest capability of each processing device from the history, and processing of Before the process Process Lot of Includes characteristics According to the relationship between the history and the capacity of each latest processing device evaluated by the processing device evaluation means ,place Without changing the processing conditions of the physical device ,place Latest deviation from the goal of science equipment Where The characteristics of the physical equipment have the opposite tendency to the ability by area. B Lot selection means for selecting a batch.
[0041]
Lot characteristics are often biased with a certain tendency depending on the area of the product constituting the lot. The degree of this deviation varies greatly depending on the equipment, so by selecting the optimal lot according to the capacity of the equipment immediately before processing, wafers with characteristics averaged over the entire product can be obtained without incurring the risks associated with changes in processing conditions. Obtainable. For this reason, a large number of good chips can be obtained, so that the yield during the production from the product, for example, a wafer to a chip can be improved. As a result, the value of the product can be improved. In addition, the same apparatus can be used to perform fine processing on one rank.
[0042]
The process control device according to
[0043]
With this configuration, it is possible to derive an index for control suitable for the processing from the previous history, and it is possible to perform fine processing with higher accuracy.
[0044]
[0045]
In the case of a wafer, when the characteristics change concentrically, the characteristics often change in accordance with the first to fourth quadrant areas divided by a crosshair with the center as the origin. Since what kind of region is to be classified varies depending on the type of processing apparatus and the like, it is very different. An appropriate region shape is set according to the processing device, a history for each region is obtained, and appropriate control such as correction of the distribution for each region of the characteristic is performed. As a result, the characteristics in the wafer can be very small in variation, and the market value of the wafer can be improved.
[0046]
[0047]
With the above configuration, a huge amount of data for each region can be stored in the storage means in a unified manner, and can be used as needed during processing in each processing step. Can be incorporated into the process. For this reason, in spite of a fine and precise control method, versatility is improved and it is possible to easily incorporate it into a processing process without making a major change.
[0048]
In the process control device of
[0049]
With the above configuration, processing conditions (recipe code, processing parameters, etc.) can be set in consideration of the history for each region. For this reason, it is possible to improve yield and reliability of ultrafine processing. In addition, it is possible to perform a fine processing process one rank higher using the same apparatus.
[0050]
18. The process control device according to
[0051]
By changing the processing conditions for each product, fine control can be performed, and finer processing with higher accuracy can be performed.
[0052]
The process control device according to
[0053]
With the above configuration, it is possible to easily perform highly accurate and flexible control according to the nature of the processing process.
[0054]
The process control device according to
[0055]
Since most of the processes to which the process control apparatus of the present invention is applied are automated processing steps, setting processing conditions for each product is no different from changing processing conditions for each lot. For this reason, it becomes possible to carry out fine processing with high accuracy with a simple method.
[0056]
[0057]
By setting processing conditions for each area, processing according to the characteristics of the area becomes possible, and product characteristics are greatly improved. For this reason, it is possible to perform a higher level of fine processing using the existing apparatus without updating the conventional apparatus. In an automated processing process, it is easy to set processing conditions for each region, and high-level microfabrication can be easily performed without updating expensive equipment.
[0058]
In the process control device according to
[0059]
Since the optimum device selection for the lot can be performed based on the data for each region, precise device selection can be performed.
[0060]
[0061]
With the above configuration, it is possible to predict the device capacity for each region immediately before processing, change processing conditions for each region, and select lots using values that are closer to the actual capability. Reliability can be further improved.
[0062]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0063]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a system configuration diagram according to the first embodiment. In FIG. 1, the processing device 80 and the
[0064]
The
[0065]
The reference information storage unit 4 stores information related to the processing flow such as processing conditions performed in each processing apparatus for each chip name which is the product type to which the lot belongs. The information regarding the processing flow includes setting of the processing step, processing method in the processing step (whether product control means, simple control means are used, etc.), a recipe code or a processing parameter corresponding to the processing condition setting method of each processing apparatus. It is out. In a certain processing process, designation of a history of a plurality or a single previous process to be used in the lot characteristic grasping unit and designation of a history from the previous process to the subsequent process to be used in the processing apparatus evaluation unit are also included. Furthermore, the relationship between the lot characteristics and the apparatus capability when changing the process conditions, the apparatus to be used in the control process corresponding to the apparatus in the previous process, the process conditions, the characteristic range, etc. are determined in advance in the reference information storage unit 4. Stored. In addition, the result of the processing step to be stored in the collected data storage unit is also specified.
[0066]
The collected
[0067]
The
[0068]
In addition, the
[0069]
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the process control apparatus in the present embodiment. The
[0070]
Next, a process control method according to the lot flow will be described. FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of the lot processing flow. In the process control apparatus of the present invention, an arbitrary process can be selected as a process to be controlled. In FIG. 3, by designating the product type (product name) at the time of lot insertion (M1), according to the control method in each process on the processing flow set at the time of lot injection (a) The control is performed while determining whether (b) what kind of control is applied, (c) whether history collection is performed, or the like. Moreover, in the process in which control is performed, control is implemented by each step of M1-M8 shown in FIG.
[0071]
FIG. 4 is a flowchart showing the lot input processing flow. A lot is inserted by designating a chip name (product type) (S1), and an SPW (inspection slip T1) is acquired by the chip name (S2). In the SPW (inspection slip), the chip name and the inspection slip number are entered. In the following description of the flowchart, the contents of data exchanged in each process are shown beside the process. Thereafter, the inspection slip table T2 corresponding to the inspection slip number is read to obtain next process information (S3). Based on this next process information, the transport destination of the lot is selected (S4). FIG. 5 is a diagram showing data contents of the inspection slip table. FIG. 5 shows a device group in the feedforward control process, a method for calculating the characteristics of the device, and a data collection process necessary for the calculation. Further, the inspection slip number and serial number are omitted. FIG. 6 shows a flowchart for selecting a transport destination. After the transport destination search is started (S5), the device group shown in the inspection slip table is specified in the next process search (S6). In the present embodiment, the conveyance instruction means is provided in another device, but it is of course possible to include it. The lot is not directly sent to the device group, but is temporarily stored in a shelf (stocker) arranged in the device area and is in a state of waiting for processing. Therefore, after specifying the apparatus group of the next process, the next process apparatus stocker is searched (S7). The search is first performed on the device group table T3, which is a sub-table of the inspection slip table. When the device to be processed is known, the device table T4 of the device is next searched to identify the stocker for the device. Next, the process proceeds to lot selection (S8) from the apparatus. Lot selection from the apparatus is a control mode for increasing the operation rate of the apparatus, and there is a lot priority mode for selecting a processing apparatus with the highest priority on lot characteristics as another control mode. Whether or not to perform lot selection from the processing apparatus is already included in the reference information.
[0072]
FIG. 7 is a flowchart for selecting a lot from the apparatus. When this lot selection is performed, a plurality of lots are placed in the stocker in a process waiting state. First, the inspection slip table is read to detect whether or not feedforward control is to be performed (S9). If the feedforward control is to be performed, the device capacity is derived from the actual lot (preceding lot) (S12). When deriving, first, a chip group name is specified in the chip group T9, and the control process table T5, the feedforward lot data collection table T6, and the standard parameter table T7 are read based on the chip group name. The feed forward lot data collection table also stores product characteristics or quality values of a plurality of lots waiting to be processed. 8 to 10 show data contents of the control process table T5, the feedforward lot data collection table T6, and the apparatus state table T8. The control process table of FIG. 8 includes formulas for calculating performance values, which are specific numerical values of lot characteristics, formulas for updating and calculating device status, relational formulas for predicting device status from the number of previous lots not yet stored, and the like. It is stored. Further, the feed forward lot data collection table describes the collection process name, the processed device, the type of history data, and the date and time registered in the collected data storage unit (FIG. 9). Also, the device status table stores the device name used in the control process and the machine difference coefficient calculation method, which is a specific example of the device status, taking into account the influence of an unstored preceding lot. Furthermore, since it is updated when a new history is stored, the update date and time is recorded (FIG. 10). In FIG. 7, when there is no preceding actual lot, the apparatus state is derived from the measured values such as dummy (S13). The measurement data can be manually input to the FA terminal input table T8 by the
[0073]
Next, processing conditions and inspection conditions for the combination of the above processing apparatus and lot are determined. FIG. 12 is a flowchart showing a processing flow for determining processing conditions and inspection conditions. After starting the processing condition search, it is determined whether or not to perform feedforward control (S16). This determination is described in the inspection slip table. If the inspection slip table is read and set, feedforward control is performed. In the case of YES, after reading the chip group T9 which is the product type and specifying the chip group of the lot, the control method applied to the chip group set in the control condition selection table T10 is specified. . 13 and 14 show the data contents of the chip group and the control condition selection table. The chip name is written in the chip group, and the control condition selection table stores information such as a selection ID necessary for changing the control process, apparatus, and processing condition corresponding to the chip name group. Then, control conditions are selected by each control method. By selecting the selection ID, a combination of the control process table T5 and another table is determined, and control conditions are set (S18). That is, any one of the control condition table T11 including the lot performance value, the control condition table T12 including the previous process control code, the control condition table T13 including the previous process parameter, and the control code parameter table T14 is combined with the control process table T5. Thus, the control condition is set. Thereafter, a processing / inspection start instruction is awaited. On the other hand, when the feedforward control is not performed, the control condition is selected by a normal method set in the reference information (S19). In this selection, the control condition is selected by reading the control condition selection table T10 stored in the reference information storage unit. Thereafter, as in the case of performing the feedforward control, a processing / inspection start instruction is awaited.
[0074]
FIG. 15 shows a flowchart of processing / inspection. After starting the processing / inspection start instruction, the determined processing conditions are transmitted to the apparatus (S22). Thereafter, the lot is processed and inspected. Thereafter, quality data obtained by inspection is collected. FIG. 16 is a flowchart showing quality data collection processing. In the processing data collection from the apparatus (S25), the lot number, processing apparatus name, raw material, processing conditions, processing parameters, inspection conditions, etc. listed as data to be collected are entered in the feed forward lot data collection table T6. Next, it is determined whether to collect data for performing feedforward control (S26). When the processing / inspection data is used in feedforward control, the processing / inspection data is stored in the collected
[0075]
Further, when the process control apparatus of the present invention is applied to the redo processing step for the regenerated lot made of redo products, the redo processing can be controlled using the collected data of the previous process collected in the mother lot. In other words, the processing device in the redo processing step of the reworked lot made of the redo product is, of course, an application target of the process control device of the present invention.
[0076]
The feedforward device data collection table T16 stores processing steps, processing lots, and processing conditions for each processing device name. FIG. 17 shows the data contents of the feedforward device data collection table. Thereafter, a quality check is performed. On the other hand, when data collection for feedforward control is not performed, a quality check is immediately performed.
[0077]
FIG. 18 shows a quality check flowchart. After starting the quality check, a standard check is performed (S29). At the time of this standard check, the standard is read in the standard table and the standard is checked. Thereafter, various checks are performed, and process completion processing is performed. FIG. 19 is a flowchart of the process completion process. After starting the process completion process, a next process search is performed (S33). In the next process search, the inspection slip table is read and the inspection slip number is designated to specify the serial number, the process, and the device group. Thereafter, the own data is updated and the transport destination is selected (S35).
[0078]
FIG. 20 is a diagram illustrating three types of cases when processing conditions are changed.
[0079]
By using the above-mentioned process control device, it is possible to carry out the processing in the control process while suppressing variations by applying feedforward control to the lot characteristics and applying feedback control to the processing device. . In addition, an appropriate processing method can be flexibly used according to the properties of the processing steps, and it is possible to efficiently and easily perform control in each of a wide variety of processing steps.
[0080]
As a result, a large yield improvement can be achieved in the manufacture of a semiconductor device such as a DRAM. In addition, it is possible to perform a microfabrication process at a level one level higher than that of the original target microfabrication process. That is, by using the above-mentioned process control device in a production line for 64 MB DRAMs, fine processing required for 128 MB or 256 MB DRAMs or semiconductor devices such as next-generation system LSIs other than these DRAMs can be performed. It becomes possible.
[0081]
(Embodiment 2)
The process control apparatus according to the second embodiment uses a process control apparatus configuration similar to the configuration shown in FIG. 1 used in the first embodiment. The major difference is that the measured data in the product history is data for each region. The processing condition is set for each area when the processing apparatus can set the processing condition for each area, and the processing condition is simply set for a processing apparatus that cannot be set for each area. FIGS. 21A to 21C are views showing the concept of processing condition setting when processing conditions are set for each region. In FIG. 21 (d), processing conditions cannot be set for each area, but the product characteristics for each area can be grasped and the processing conditions can be set in consideration of the product characteristics and the defects of the processing apparatus. It is a figure which shows the way of thinking in the case of selecting a lot according to the bag. FIG. 21A is a diagram showing a region in which characteristics are almost divided in a semiconductor wafer. FIG. 21B is a diagram showing how to process the processing conditions when the characteristics are substantially divided by region. When the characteristics change as shown by the solid line in FIG. 21A in the central region and the peripheral region of the semiconductor wafer, in the processing step, when processing is performed as controlled by the broken line in FIG. The processing result shown in FIG. 21C is obtained. In addition, when the product characteristics are grasped for each region and the processing conditions of the processing apparatus are set according to the product characteristics or lot selection is performed according to the processing apparatus, the apparatus capability is as shown in FIG. In case of (ii), select the above lot. By this lot selection, it is possible to obtain a uniform processing result with little variation over the entire wafer. For convenience of explanation, FIG. 21 shows a graph in which the characteristics are continuous over the areas. However, the characteristics for each area are not discrete graphs as shown in FIG. is there.
[0082]
By grasping lot characteristics for each area and equipment characteristics for each area as described above, processing results can be changed over the entire wafer by selecting lots, changing processing conditions, or changing processing conditions for each area. It becomes easier to enter the target range. For this reason, the yield can be improved, and as a result of the reduced variation, it is possible to perform fine processing above the target level.
[0083]
【Example】
Next, two examples to which the process control apparatus shown in the first embodiment is applied will be described. FIG. 22 is a diagram showing two processing steps to which the process control is applied. One processing step is an oxide film dry etching step (Example 1), and the other is a photolithography process step (Example 2).
[0084]
Example 1
In FIG. 22, in the dry etching of Example 1, the quality value of the lot is calculated using the dimensions obtained by the inspection after photoengraving as the characteristics of the lot.
[0085]
FIG. 23 is a diagram showing processes before and after the oxide film dry etching process. As shown in FIG. 23, for the oxide film dry etching process, dimensions obtained by development inspection using a scanning electron microscope (SEM) are used as lot characteristics. Similarly, the CD loss dimension obtained by SEM photo inspection is used as the apparatus state. CD loss is defined using FIG. 24 and FIG. FIG. 24 is a view for explaining dimension measurement at the time of resist development inspection. In the development inspection, the dimension A of the resist portion covering the portion of the film to be etched that is not etched during dry etching is measured. In the photo inspection after dry etching is performed, the dimension B of the portion of the film to be etched that has not been dry etched is measured. CD loss is defined as CD loss = | dimension A during development inspection−dimension B | during photo inspection. The CD loss and the etching rate may or may not have a correlation. In the dry etching of the oxide film mentioned here, it has been confirmed that there is a correlation between the etching rate and the CD loss, and the CD loss is used as an index of the etching rate of the apparatus. Table 1 shows the characteristics of the preceding lot processed by one apparatus EK120 of this oxide film dry etching process.
[0086]
[Table 1]
[0087]
In Table 1, photographic inspection dimensions (partially) are described for lot numbers KA to KG arranged from top to bottom in the processing order. CD loss is also displayed. In Table 1, the average (3L) represents a three-point moving average of CD loss. Therefore, the latest moving average value of CD loss is 0.0195 μm in the bottom column. This latest value is used as the apparatus state at the time of lot selection. Since the target CD loss is 0.02 μm, when the target value is normalized as 1, the capability of the apparatus EK120 is displayed as (0.0195 / 0.02) = 0.9750. This 0.9750 is the machine difference coefficient of this apparatus EK120 at this time.
[0088]
On the other hand, there are 10 lots waiting for processing of the apparatus EK120 from OA to OJ. These 10 lots are shown in Table 2.
[0089]
[Table 2]
[0090]
Table 2 shows the development dimensions (partial) of the photoengraving results and the average values for each lot. The target dimension for this dimension is 0.25 μm. In order to standardize this target dimension to 1, the average value of each lot is divided by the target value of 0.25 μm to obtain the quality value of each lot. The performance value of each lot varies up and down around 1. A criterion for selecting a lot from the apparatus is that the quotient obtained by dividing the lot performance value by the machine difference coefficient is closest to 1. Therefore, an index of device selection coefficient = | 1− (performance value / machine difference coefficient) | is introduced, and processing is performed assuming that the device at that time should first process the lot whose device selection coefficient is closest to zero. Is done. Since the remaining lot sequentially changes as the apparatus is processed, the apparatus selection coefficient is calculated each time one lot is processed, and the process starts with the one with the smallest apparatus selection coefficient. According to Table 2, the lot number OA is the smallest, and this lot is selected for processing. In the above dimensional inspection, as shown in FIG. 24 and FIG. 25, the method for deriving the device selection coefficient when the “remaining dimension” is measured is shown. In some cases, a machine difference coefficient or a performance value is derived. When the machine difference coefficient is derived as a blank size, a lot close to zero is selected as a processing target as apparatus selection coefficient = | 1− (performance value × machine difference coefficient) |.
[0091]
Table 3 shows the effect of implementing the above control method.
[0092]
[Table 3]
[0093]
Table 3 shows 3 sigma (3σ) of a dimension within a certain period obtained by a photo inspection after dry etching. The 3σ obtained when this process control apparatus is not introduced is 0.028 μm, for example, which was 0.038 μm in the period A, and a large decrease of 0.01 μm was obtained. In other periods as well, a significant variation reduction effect was obtained. As a result, not only was the yield improved, but the economic value of the product could be increased by improving the quality. In addition, it is possible to perform fine processing processing one rank higher.
[0094]
(Example 2)
The present embodiment is an example in which the photoengraving process is controlled in FIG. In this photoengraving process, the reflectance in the previous process is used as the lot characteristic. In addition, as an apparatus state, a blanking dimension in a dimensional inspection after photolithography is used. However, the device state in this case is different from that in the first embodiment, and the device state coefficient is not obtained and is incorporated into the present control in another form. FIG. 26 shows the relationship between the reflectance and the size of the portion extracted by the photolithography process. Reflectance and blank dimensions are standardized. A low reflectance means that the resist film is thin, and if the exposure is performed with the same exposure amount, the extraction dimension becomes large. That is, from FIG. 26, it is recognized that the extraction dimension tends to decrease linearly as the reflectance increases. The relationship between the reflectivity and the extraction size changes if other factors change, but such a change is fed back as the apparatus state and the latest relationship is always stored. For example, even if the reflectivity is large, when the latest data having a larger extraction dimension than before is obtained, the exposure amount is corrected by incorporating this latest data into a three-point moving average or the like.
[0095]
FIG. 27 is a diagram showing the result of adjusting the exposure amount by applying the process control apparatus of the present invention. On the left side of FIG. 27, the relative reflectance is in the range of 1.0 to 1.2, the exposure energy Ed is 20.7 mJ, and a relative dimension average of 0.7835 is obtained. The values of each wafer are aligned with little variation. Further, the right side is a graph showing the extraction dimension and its variation 3σ when the thickness of the nitride film as the base film is increased and the reflectance is lowered. If the control device of the present invention was not used, the relative blanking size should be about 0.9 at such a low relative reflectance. However, by controlling the exposure amount by feedback of the above-mentioned apparatus state, almost the same relative blanking dimension was obtained as compared with the left lot having a high relative reflectance.
[0096]
Therefore, by using the above-described process control device, even if there is a change in reflectivity with a clear reason such as a setting error, it is possible to deal with such a situation and obtain a blank size as intended or close to it. it can. For this reason, it becomes possible to prevent a yield fall and to improve product value. In addition, it is possible to perform processing with higher accuracy by using the same processing apparatus.
[0097]
Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the embodiments and examples of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is the implementation of these inventions. However, the present invention is not limited to these forms and examples. The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
[0098]
【The invention's effect】
By using the process control apparatus of the present invention, it is possible to select a lot that is highly compatible with the apparatus state at that time without incurring the risk of changing the processing conditions and maintaining high productivity. Fine processing can be performed. Further, when high accuracy cannot be expected only by lot selection, the processing conditions can be changed to flexibly cope with it. In addition, it is possible to perform simple and detailed control for changing the processing conditions for each product, or selecting a lot or changing the processing conditions based only on lot characteristics. When quality is most important, it is possible to select a device from the lot side and perform ultra-fine processing with extremely high accuracy. Further, it is possible to divide one unit of product into regions and set optimum processing conditions for each region. As a result, not only a large yield improvement can be obtained, but also the product value can be increased by improving the accuracy. Furthermore, it is possible to carry out the fine processing of one rank without updating the equipment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a process control apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a process control apparatus in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating an outline of a processing flow.
FIG. 4 is a flowchart of lot input.
FIG. 5 is a diagram showing data contents of an inspection slip table.
FIG. 6 is a flowchart of transport destination selection.
FIG. 7 is a flowchart of lot selection.
FIG. 8 is a diagram showing data contents of a control process table.
FIG. 9 is a diagram showing data contents of a feedforward lot data collection table.
FIG. 10 is a diagram showing data contents of a device state table.
FIG. 11 is a diagram showing data contents of an FA terminal input table.
FIG. 12 is a flowchart of processing / inspection condition determination.
FIG. 13 is a diagram showing data contents of a chip group.
FIG. 14 is a diagram showing data contents of a control condition selection table.
FIG. 15 is a flowchart of a processing / inspection start instruction.
FIG. 16 is a flowchart of quality data collection.
FIG. 17 is a diagram showing data contents of a feedforward device data collection table.
FIG. 18 is a flowchart of quality check.
FIG. 19 is a flowchart of a process completion process.
FIG. 20 is a diagram illustrating three reference examples for changing processing conditions.
FIG. 21 is a diagram illustrating the concept of setting processing conditions for each region. (A) is a figure which shows area division of a semiconductor wafer. (B) is a figure which shows the setting method of the process according to area | region. (C) is a figure which shows the process result anticipated. (D) is a diagram showing the capacity of each processing apparatus in which processing conditions cannot be set for each area. In the case of having the device characteristics for each region as shown in (d), it is desirable to select a lot having the characteristics shown in (b).
FIG. 22 is a diagram illustrating two processing steps given in an example.
FIG. 23 is a diagram showing each process centering on oxide film dry etching in the processing process of Example 1;
FIG. 24 is a cross-sectional view of a stage where an etching resist pattern is formed.
FIG. 25 is a cross-sectional view after performing etching.
FIG. 26 is a diagram showing the relationship between reflectance and extraction dimension in Example 2.
FIG. 27 is a diagram showing the reflectivity, relative removal size, and variation of each wafer in Example 2.
[Explanation of symbols]
1 Process control device, 2 FA computer, 3 Quality control server, 4 Reference information storage unit, 5 Collected data storage unit, 6 Terminal input device, 11 Lot input unit, 12 Transport destination selection unit, 13 Lot characteristic deriving unit, 14 Device state deriving unit, 15 lot selecting unit, 16 processing condition changing unit, 17 processing / inspection control unit, 18 quality data collecting unit, 35 wafer central region, 36 wafer peripheral region, 21 resist, 22 film to be etched, 23 Si substrate, 75 device control terminal, 80 processing device, 90 inspection device, 95 transport means, A resist pattern covering portion dimension, B etching target film portion dimension.
Claims (22)
前記処理装置によって処理された製品の処理結果から最新の前記処理装置の能力を評価する処理装置評価手段と、
前記処理装置評価手段によって評価された最新の前記処理装置の能力と前記複数のロットの特性とに基づいて、前記処理装置の処理条件を変更せずに、前記処理装置の目標から偏倚する最新の前記処理装置の能力と反対傾向の特性を有する前記ロットを選択するロット選択手段とを備える、プロセス制御装置。A process control device of a processing device that performs processing on an object to be processed (product) divided into a plurality of lots,
Processing device evaluation means for evaluating the latest capability of the processing device from the processing result of the product processed by the processing device;
Based on the latest capability of the processing device evaluated by the processing device evaluation means and the characteristics of the plurality of lots, the latest that deviates from the target of the processing device without changing the processing conditions of the processing device. A process control device, comprising: a lot selection means for selecting the lot having a tendency opposite to that of the processing device.
前記処理装置によって処理された製品の処理結果に関する情報である領域別の履歴を記憶する履歴記憶手段と、
前記履歴記憶手段に記憶された前記履歴から、最新の該処理装置の領域別の能力を評価する処理装置評価手段と、
前記処理の工程より前の工程の前記ロットの特性を含む前記履歴と前記処理装置評価手段によって評価された最新の前記処理装置の領域別の能力との関係に応じて、前記処理装置の処理条件を変更せずに、前記処理装置の目標から偏倚する最新の前記処理装置の領域別の能力と反対傾向の特性を有する前記ロットを選択するロット選択手段とを備える、プロセス制御装置。A process control device of a processing device that performs processing on an object to be processed (product) divided into a plurality of lots,
A history storage means for storing area-specific history is information on the processing result of the products processed by the processing device,
Before Ki履 history stored in the history storage unit, a processing unit evaluating means for evaluating a region-specific capabilities of the latest of the processor,
Depending on the relationship between the regional capacity of Latest the processing apparatus were evaluated by the history and the processor evaluating means including a characteristic of the lot of the previous step from the processing step, the processing conditions of said processing device A process control device comprising: a lot selection means for selecting the lot having characteristics opposite to the region-specific ability of the latest processing device that deviates from the target of the processing device without changing the target.
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