JP4828831B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4828831B2 JP4828831B2 JP2005010154A JP2005010154A JP4828831B2 JP 4828831 B2 JP4828831 B2 JP 4828831B2 JP 2005010154 A JP2005010154 A JP 2005010154A JP 2005010154 A JP2005010154 A JP 2005010154A JP 4828831 B2 JP4828831 B2 JP 4828831B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recipe
- manufacturing
- etching apparatus
- process control
- processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 51
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 63
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 56
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 55
- 238000004886 process control Methods 0.000 claims description 54
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 12
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 7
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 26
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 19
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013075 data extraction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000013179 statistical model Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/41835—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by programme execution
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/32—Operator till task planning
- G05B2219/32057—Control cell as function of correlation between stored and detected machine state
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/32—Operator till task planning
- G05B2219/32058—Execute program as function of deviation from predicted state, result
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/32—Operator till task planning
- G05B2219/32096—Batch, recipe configuration for flexible batch control
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/32—Operator till task planning
- G05B2219/32135—APC advanced process control applications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/32—Operator till task planning
- G05B2219/32198—Feedforward inspection data for calibration, manufacturing next stage
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37224—Inspect wafer
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- General Factory Administration (AREA)
Description
本発明は、特に半導体装置の製造過程におけるプロセス制御技術についての半導体装置の製造方法に関するものである。
従来のプロセス制御技術は、設備内のガス圧力やＲＦパワーなどのセンサーデータに基づいて実施すること多い。そしてしかも多くのプロセス制御の場合は、ロット単位で実行されている。つまり、一つのロットに対して一つのレシピが対応してプロセスが実施されている。例えば、ゲートエッチング工程を例に取れば、エッチング設備のセンサー値を元に最適な設定パラメータ値にレシピ内容を変化させてエッチングを実施する。ガス圧力がずれていれば値を調整して実施する。これによりエッチング設備の反応室の状態変化を考慮したエッチングを実施できる（例えば、特許文献１参照）。
また、半導体装置の製造方法は、非常に多くの工程を組み合わせて実施されるため、ロット管理を含め全て製造実行システム（Manufacturing Execution System :ＭＥＳ）が統括管理していることが一般的である。このような製造方法においてロットが設備に到着すると設備はＭＥＳに処理レシピを問い合わせる。ＭＥＳはロットに対応するレシピ番号を設備に送信する。ここで、前述のように反応室状態に合わせてレシピを変更するためには、ＭＥＳが設備にレシピを送信する前にＭＥＳに付随するシステムに問い合わせて、その結果を設備に送信するということが一般的に行われている。
特開２００２−９０５９号公報
従来のプロセス制御技術では、製造実行システム（ＭＥＳ）がプロセス制御方法をＭＥＳに付属するシステムに問い合わせるためにウェーハ毎にプロセス制御するような製造方法は困難であるという課題があった。また、工程間をまたがったプロセス制御、つまり前工程の結果を元にプロセス制御するためのシステムが対応できないという課題があった。
したがって、この発明の目的は、ウェーハ情報を考慮したプロセス制御が可能であり、ウェーハ毎にレシピを変更するプロセス制御に対応できる半導体装置の製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために本発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法は、製造実行システムからエッチング装置に処理レシピを送信し、半導体装置のロットに処理を実行する半導体装置の製造方法であって、前記製造実行システムと前記エッチング装置がＬＡＮ接続したネットワークの経路にプロセス制御システム及び設備モニタリングシステムを挿入する工程と、前記プロセス制御システムが、前記製造実行システムから処理レシピを受け取る工程と、前記設備モニタリングシステムが、前記エッチング装置の状態を確認する工程と、前記エッチング装置の状態を確認する工程において、前記エッチング装置の状態が正常と判断された場合に、前記プロセス制御システムがロットの前工程の製造設備での処理結果を取得し前記製造実行システムから受け取った処理レシピを書き換える工程と、前記エッチング装置の状態を確認する工程において、前記エッチング装置の状態が異常と判断された場合に、前記エッチング装置を停止させる工程と、前記プロセス制御システムから前記エッチング装置に書き換えた処理レシピを送信する工程とを含み、前記処理レシピを書き換える工程で取得する処理結果は、前記ロットの前工程の製造設備でのリソグラフィ後のゲートパターン寸法であり、前記処理レシピを書き換える工程は、前記プロセス制御システムにおいて前記ゲートパターン寸法である処理結果に基づいて前記エッチング装置における酸素のガス流量を予め計算する工程と、前記エッチング装置における酸素のガス流量を用いて処理レシピを書き換える工程と
を含むことを特徴とする。
を含むことを特徴とする。
本発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、製造実行システムと製造設備がＬＡＮ接続したネットワークの経路にプロセス制御システムを挿入する工程と、プロセス制御システムでロットの前工程の処理結果を取得し処理レシピを書き換える工程と、プロセス制御システムから製造設備に書き換えた処理レシピを送信する工程とを含むので、従来のプロセス技術とは異なり、製造実行システム（ＭＥＳ）にプロセス制御システムが付属せずプロセス制御システムが独立にプロセス制御を実行することができる。このため、ＭＥＳがプロセス制御システムにプロセス制御方法を問い合わせる時間を省略することが可能になる。また、ロットの前工程の処理結果であるウェーハ情報を取得するステップが含まれているのでウェーハ状態を考慮した制御パラメータの計算が可能であり、ウェーハ毎のプロセス制御が可能になる。
さらに、プロセス制御システムにおいてエッチング装置の状態を確認する工程と、エッチング装置の状態により処理レシピを書き換える工程とを含むので、エッチング装置が異常である場合、プロセス制御システムにより算出された値で最適なプロセス制御ができないために、プロセス制御システムが動作して処理レシピを書き換えることを制限することができる。
さらに、プロセス制御システムにおいてロットの前工程の製造設備でのリソグラフィ後のゲートパターン寸法である処理結果に基づいてエッチング装置における酸素のガス流量を予め計算する工程と、エッチング装置における酸素のガス流量で処理レシピを書き換える工程とを含むことが好ましい。
エッチング装置における酸素のガス流量で書き換えた処理レシピを保存する工程と、処理を実行したロットの検査結果を取得する工程と、検査結果からエッチング装置における酸素のガス流量を更新する工程とを含むこととすれば、エッチング装置における酸素のガス流量を常に最新のものに更新することができる。このため、多品種になった場合でも高い精度でプロセス制御ができる。
本発明の第１の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態で用いたＡＰＣ（Advanced Process Control）システムを含めたシステム構成図を示す。
図１に示すように、製造実行システム１０２から製造設備１０３に処理レシピを送信し、半導体装置のロットに処理を実行する際に、製造実行システム１０２と製造設備１０３がＬＡＮ接続したネットワークの経路にプロセス制御システム１０１を挿入する工程と、プロセス制御システム１０１でロットの前工程の処理結果を取得し処理レシピを書き換える工程と、プロセス制御システム１０１から製造設備１０３に書き換えた処理レシピを送信する工程とを含む。
ＡＰＣシステム１０１は、ＭＥＳ１０２と設備１０３の間に挿入することによって、ＭＥＳ１０２から設備１０３に送信するレシピＡをダイレクトに受信できるので、所望の値に変化させたレシピＡ’を設備１０３に送信する役割を果たす。ここで重要なことは以下の２点である。一つは、ＭＥＳ１０２に対してＡＰＣシステム１０１を実装する必要がなく、ＭＥＳ１０２と設備１０３がオンラインで接続されている系であれば、ＡＰＣシステム１０１を挿入可能であるということである。一般的に付加的なシステム（サブシステム）は、ＭＥＳ１０２に実装することが多く、そのためにインターフェースを設計してシステムを構築する。しかしながら本発明の実施形態ではＭＥＳ１０２とＡＰＣシステム１０１のインターフェースを設計する必要がないという利点があった。もう一つは、ＭＥＳ１０２からのレシピをＡＰＣシステム１０１がダイレクトに受けるので、枚葉対応に非常に適しているということである。３００ｍｍ対応の設備では、ウェーハ毎にレシピの中のパラメータを変化させることが可能なオンライン仕様（設備とＭＥＳを通信によって接続する仕様）になっている。しかし、実際にウェーハ毎にパラメータ値を変化させる場合には、ＭＥＳ１０２が一枚一枚に対してＡＰＣシステム１０１にパラメータの変化量を問い合わせる必要があり、通信に時間を要する。最悪の場合、設備１０３はＡＰＣシステム１０１が計算して得られたレシピを待つため、処理が停止する。その結果、設備１０３の稼働率が低下するという問題があった。本発明の実施形態のシステム構成では、ＭＥＳ１０２が関知せずＡＰＣシステム１０１が独立に対応できるので、迅速なウェーハ毎の対応が可能である。この場合、ＡＰＣシステム１０１は、前工程の検査装置１０５により測定された結果を蓄積したデータベース１０４にアクセスし、所定の処理データを取得することができる。また、ロット番号やウェーハ番号などＭＥＳ１０２と設備１０３間で共有する情報についてもＭＥＳ１０２と設備１０３間のデータのやり取りはＡＰＣシステムを経由して実行されるためＡＰＣシステムが取得することができる。
図２に本発明の第１の実施の形態のフローチャートを示す。
図２に示すように、まず、設備１０３に所定のロットが到着すると、設備１０３もしくは設備付帯のロット認識装置でロット番号もしくはウェーハ番号を読み取り、設備１０３はロット処理するためのレシピもしくはレシピ番号についてＡＰＣシステム１０１を介してＭＥＳ１０２に問い合わせる（ステップ２０１〜２０３）。この時、ＡＰＣシステム１０１はロット番号およびウェーハ番号からＡＰＣ対象ロットであることを認識する。
次にＡＰＣシステム１０１は、ロットの前工程の処理データを検査装置１０５に接続されたデータベース１０４から取得し（ステップ２０４）、当該工程での加工目標値になるようにシステム内に予めプログラムされたアルゴリズムを使用して制御パラメータ値の計算を実行する（ステップ２０５）。
次にＡＰＣシステム１０１がＭＥＳ１０２から送られてきたレシピ内容を変更し（ステップ２０６）、変更したレシピ内容を設備１０３に送信する（ステップ２０７）。そして設備１０３はＡＰＣシステム１０１が書き換えたレシピ内容に基づきロット処理を実施する（ステップ２０８）。
図３に本発明の第１の実施の形態をゲート電極加工工程に適用した工程断面図を示す。図３（ａ）はリソグラフィ工程、（ｂ）はＡＲＣエッチング工程、（ｃ）はゲートエッチング工程である。図３（ａ）に示すように、シリコン基板５上に、ゲート酸化膜４、ポリシリコン膜３及びＡＲＣ膜２を順次形成する。そして、ゲートパターンを形成するためにフォトレジスト膜１をマスクにエッチングを行なう。ゲート電極エッチング加工の場合は、ゲート電極寸法ばらつきおよび中心値のずれを低減するためリソグラフィ工程後の寸法測定データを元にエッチング時の時間、ガス流量、ガス圧力、高周波電力を変化させることでエッチング後のゲート寸法の中心値を目標値に近づけることができる。同時に寸法のばらつきも低減可能である。この時、図３（ｂ）に示すように、電極自体のエッチングステップの前のステップでレジストもしくは電極上に堆積させた有機膜（ＡＲＣ：Anti-reflective Coating）や絶縁膜のエッチングを実施する。このＡＲＣエッチング時のプロセス制御について説明する。
図４に本発明の第１の実施の形態をゲート電極加工工程に適用した場合のフローチャートを示す。図４に示すように、まず、ＭＥＳ１０２は、エッチングを行なう設備１０３からレシピ要求を受けて（ステップ３０１）、当該ロット処理のための所定のレシピもしくはレシピ番号を設備１０３に送信する（ステップ３０２）。この時、ＭＥＳ１０２から送信されたレシピもしくはレシピ番号はＡＰＣシステム１０１によって受信される（ステップ３０３）。ＡＰＣシステム１０１は、リソグラフィ後のゲートパターン寸法（ＳＥＭ式測長装置もしくは光学式測長装置などによって測定された結果）を蓄積したデータベース１０４にアクセスし、所定の寸法データを取得する（ステップ３０４）。次にＡＰＣシステム１０１は内部に予め設定されたエッチングパラメータに対するＡＲＣエッチング後の寸法シフト量の検量線データ（図５）からパラメータ値を導き出す（ステップ３０５）。
図５は酸素流量に対して寸法シフトが変化するデータである。ここでの寸法シフトは、ＡＲＣエッチング後のゲート電極寸法からリソグラフィ後のゲート電極寸法を引いた値である。このデータを元にリソグラフィ後の寸法が所定の値よりも大きい場合は、エッチングで寸法を細くするように酸素流量を多くする。リソグラフィ後の寸法が小さい場合は、この逆に酸素流量を少なくする。このようにＡＰＣシステム１０１は酸素流量をデフォルト値から変化させ（ステップ３０６）、変化させたレシピもしくはレシピ番号を設備１０３に送信する（ステップ３０７）。この時、レシピ番号を送る場合には設備１０３側にデフォルトのレシピ以外に予め複数のレシピを入力しておかなくてはならない。３００ｍｍ設備のようにレシピ自体を受信できる設備はパラメータを変化させたレシピを送信することになる。次に設備１０３はＡＰＣシステム１０１から送られてきた変更されたレシピもしくはレシピ番号で当該ロットの処理を実施する（ステップ３０８）。本発明の第１の実施の形態を０．１８μｍデバイスのゲート加工に適用した場合、適用しなかった場合の３σで０.０２６μｍあった寸法ばらつきを０.０１８μｍに低減することに成功した。同様に０．１３μｍデバイスに導入した場合は、適用しなかった場合の３σで０．０１５９μｍの寸法ばらつきを０．００８４μｍに低減できた。
本実施形態では、ウェーハ情報を取得するステップ（アルゴリズム）が含まれているのでウェーハ状態を考慮した制御パラメータの計算が可能である。また、ＭＥＳと設備の間にプロセス制御（ＡＰＣ）システムが挿入されているのでＭＥＳとＡＰＣシステムの通信がなく、通信負荷量が軽減されるため、枚葉でのプロセス制御が可能である。
すなわち、前述したように本発明の実施形態のＡＰＣシステムを用いた半導体装置の製造方法では、ＭＥＳがＡＰＣシステムに問い合わせ、その結果を受信し、さらにＭＥＳから設備に送信する従来のＡＰＣシステムを用いた製造方法に比べ５０％の時間短縮が可能であった。本ＡＰＣシステムではデーターベースからのデータ抽出時間は０．２５秒から１．７５秒であり、アルゴリズム計算を含めて当初目標にしていたスペックの５秒以内に全て完了できた。これにより、通常ＡＰＣが計算結果を算出する前に処理すべきウェーハが処理チャンバに到着した場合は、処理を停止させることになり、設備の生産能力に影響を与えるという問題を解決できた。
本発明の第２の実施の形態を図６および図７に基づいて説明する。
第１の実施の形態の中で敢えて課題を上げると第１の実施の形態では、設備状態を考慮していないということであった。つまり、設備が異常の場合にレシピ内容を変更すると、目標の加工結果を得られないという課題がある。設備が異常である場合は、図５で示したような予め取得した検量線データが異なるということである。極端に言えば設備が異常である場合は、本発明の第１の実施の形態のＡＰＣシステムによって算出された値では最適なプロセス制御ができないということである。このような場合は、ＡＰＣシステムが動作してレシピ変更することを制限する必要がある。
図６に本発明の第２の実施の形態に必要なシステム構成図を示す。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
図６に示すように、第１の実施の形態と同様にＡＰＣシステム１０１はＭＥＳ１０２と設備１０３の間に挿入している。このシステムと同位置に設備モニタリングシステム１０６を挿入し、ＡＰＣシステム１０１と共存させることで、設備状態を考慮せずプロセス制御する課題を解決した。また、本発明の実施形態の大きな特徴は、同一のハード内での２つのシステムを共存させているため、システム間の連携が極めて容易なことである。つまり、一つのハードでＡＰＣシステム１０１と設備モニタリングシステム１０６が共存しているので、効率的であるというメリットがあり、システム間のインターフェース設計をほぼ省略することができたことが大きな利点であった。さらに重要なことは、ＡＰＣシステム１０１が設備モニタリングシステム１０６にウェーハ毎に問い合わせる時間を省略できるということである。
ここで設備モニタリングシステム１０６の働きを説明しておく。設備モニタリングシステム１０６は設備パラメータ変動をモニタリングし、システム内に設定された統計モデル（マハラノビス距離、Ｔ２やＤＭＯＤＸ）もしくはエラーバンドによって正常もしくは異常の判断をする。その結果をＡＰＣシステム１０１に送り、常に設備状態を知らせる。もしくはＡＰＣシステム１０１が設備モニタリングシステム１０６に設備状態を問い合わせる。このようにすることで、ＡＰＣシステム１０１は設備の状態を知ることができる。ゲートエッチングのＡＰＣの場合は、設備モニタリングパラメータとして酸素ガス流量はもちろんのこと高周波電力の進行波と反射波、ガス圧力、プラズマ発光量が少なくともモニタリングされている。特にプラズマの発光（ＯＥＳ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）量によってエッチング処理を実施するチャンバ状態をモニタリングしている。このときの発光の対象は、酸素と炭素およびフッ素で、例えばそれらの波長はそれぞれ５５５ｎｍ、５１６ｎｍおよび７０４ｎｍである。
図７に本発明の第２の実施の形態のフローチャートを示す。
図７に示すように、まず、設備１０３に所定のロットが到着すると、設備１０３もしくは設備付帯のロット認識装置でロット番号もしくはウェーハ番号を読み取り、設備１０３はロット処理するためのレシピもしくはレシピ番号についてＡＰＣシステム１０１を介してＭＥＳ１０２に問い合わせる（ステップ４０１）。この時、ＡＰＣシステム１０１はロット番号もしくはウェーハ番号からＡＰＣ対象ロットもしくはウェーハであることを認識する。次にＭＥＳ１０２は、所定のレシピもしくはレシピ番号を設備に送信する（ステップ４０２）。この間にＡＰＣシステム１０１は、設備モニタリングシステム１０６から設備状態のデータを取得する（ステップ４０３）。ここで、パラメータ値がエラーバンド内であるという結果データもしくは各パラメータのＣｐ（Process Capability）値の２乗和の平方根により算出した総合的なＣｐ値によって設備状態が正常であるか異常であるかを判定する（ステップ４０４）。設備状態が正常と判断された場合に次のステップに進む。次のステップ以降（ステップ４０５〜４０９）のフローは本発明の第１の実施の形態の（ステップ３０４〜３０８）と同様である。異常の場合は、ＡＰＣシステム１０１での計算は凍結し、設備を停止させる。
本発明の第３の実施の形態を図８および図９に基づいて説明する。
本発明の第１および第２の実施の形態で半導体装置を製造した場合、通常のロット処理には問題がなかった。しかし、半導体製造にはロット処理ランクつまり通常のスピードで製造が進行するロットと通常のスピードより早く製造が進行するロットがある。これを特急ロットと言っているが、この特急ロット処理においてＡＰＣシステムがロットの前工程の処理結果をデータベースから取得する時にデータが存在しないという問題が発生した。これは、データベースにデータが記録される前にロットが次工程つまりプロセス制御する工程に到着してしまうために発生したことが新たにわかった。
そこで本発明の第３の実施の形態では、特急ロットの場合は、前工程の装置から直接ＡＰＣシステムにデータを送信するものである。
図８に本発明の第３の実施の形態で用いられるシステム構成図を示す。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
図８に示すように、ＡＰＣシステム１０１は第１及び第２の実施の形態同様にＭＥＳ１０２と設備１０３の間に挿入される。第１及び第２の実施の形態とは異なる点は、前工程特に検査装置１０５から直接データを受信できることである。ここでＡＰＣシステム１０１には随時検査装置１０５からのデータを受けられるようにするためにプロセス制御を司るＣＰＵ（Central Processor Units）とは別のＣＰＵ１０７を備えた。つまり、ＡＰＣシステム１０１によってプロセス制御している間に特急ロット処理のための検査データをタイムラグ無く対応できるようにしている。
図９に本発明の第３の実施の形態のフローチャートを示す。
図９に示すように、例えば、ゲート電極加工工程の寸法制御ではリソグラフィ工程後の寸法測定結果をＳＥＭ式もしくは光学式測長装置（検査装置）１０５から測定結果を蓄えるデータベース１０４への送信（ステップ５１１）と同時にダイレクトに並行してＡＰＣシステム１０１に送信する（ステップ５０１，５０２）。そして、ＡＰＣシステム１０１は随時寸法データを取得する（ステップ５０３）。このようにすることで特急ロットの寸法結果をＡＰＣシステム１０１が認識し、さらに最適パラメータの算出するためのアルゴリズムを実行する（ステップ５１２）。計算結果は、ＡＰＣシステム１０１内に一時保存する。もしくは、ＡＰＣシステム１０１からＭＥＳ１０２に送信し、ＭＥＳ１０２に知らせることも可能である。次に、所定の特急ロットが設備１０３に到着すると設備１０３はロット番号を送信し、ＭＥＳ１０２にレシピもしくはレシピ番号を要求する。次にＭＥＳ１０２から所定のレシピもしくはレシピ番号を送信する。そのレシピもしくはレシピ番号がＡＰＣシステム１０１を通過する際に予め計算しておいた値にレシピを変更するか、レシピ番号を変更して（ステップ５１３）、変更したレシピ内容を設備１０３に送る（ステップ５０４）。次に設備１０３は送られてきたレシピに基づいて処理を実施する（ステップ５０５）。
このようにすることで特急ロットに対しても本発明のＡＰＣシステムは対応できた。
本発明の第４の実施の形態を図１０および図１１に基づいて説明する。
本発明の第４の実施の形態は、生産が経過した場合の検量線データの変動への対応もしくは検量線データのない半導体装置の製造に対応するためのものである。図５に示したような検量線は、ある時期に取得したものであり、設備状態の変動によりデータが変動することがある。精度の高いプロセス制御を実施するためには検量線データは非常に重要であり常に最新のものに更新する必要がある。しかし、更新するためには故意にパラメータを変動させてデータを再取得する労力（時間と費用）を要する課題がある。また、エッチング工程における寸法シフト量は半導体装置の開口率（エッチング工程におけるウェーハ面積に対するエッチング面積の比率）によって変化することは一般的によく知られている。つまり半導体装置の品種によってフォトレジストパターン率は異なるので、当然開口率は異なる。第１から第３の本発明の実施の形態では単一品種に対しては、高い精度でプロセス制御ができるが、多品種になった場合には精度にばらつきが発生する問題点があった。もちろん多品種に対して、もしくは予め開口率を変動させた検量線データを取得すること、つまり複数の検量線データを備えることでこの課題を解決することは可能である。
本発明の第４の実施の形態では、ＡＰＣシステムに自己学習機能を備えたものである。
図１０に本発明の第４の実施の形態のシステム構成図を示す。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
図１０に示すように、ＡＰＣシステム１０１の中に自己学習機能を司る機能ブロック（ステップ１０８）が備えられている。このブロックは、前工程の検査装置１０５ａのデータに基づき、プロセス制御を実施した後工程の検査装置１０５ｂのデータを収集する機能とそれらのデータを保持する機能と複数のデータに基づいて検量線データを更新する機能を有している。なお、本システムでは検量線データは複数保持することが可能にした。これは検量線データの変動を確認および管理するためであり、開口率の異なる複数品種に対して検量線データを使い分けるためである。
図１１に本発明の第４の実施の形態のゲート加工工程に用いた場合のフローチャートを示す。
図１１に示すように、リソグラフィ工程後の寸法測定結果を基にエッチング工程で最適パラメータ（酸素流量）を算出し（ステップ６０１）、エッチングパラメータを変化させてプロセスを実施する（ステップ６０２〜６０４）。次にプロセス制御を施したウェーハは次工程のゲート寸法測定工程に移動する。そこで検査装置１０５ｂにより測定された寸法データはデータベース１０４に保存される（ステップ６０５）。一般的には、リソグラフィ後の寸法データと同一のデータベースに保存されることが多い。（別のデータベースでも不都合はない。）ＡＰＣシステム１０１は、このデータベース１０４にアクセスしプロセス制御後の効果として寸法データを取得する。この寸法データを変動させたプロセスパラメータと紐づけてシステム内に保持する（ステップ６０６）。同様の操作を繰り返して複数ウェーハの寸法データを取得する。これら複数の寸法データの平均値から更新する値を求め（ステップ６０７）、予め設定した周期で検量線データを更新する（ステップ６０８）。つまり、このようにすることでＡＰＣシステム１０１が自己学習しながらプロセス制御の精度を高めることができた。
多品種の開口率変化に対しても同様の自己学習機能が大きな効果があることがわかった。まず基準となる検量線データを用いて開口率が異なるロットもしくはウェーハに対してもプロセス制御を実施する。その結果として後工程の測定データを取得し蓄える。ここで、開口率と紐づけてデータを保存することが重要である。複数ウェーハを処理していくうちに自動的に開口率毎の検量線データが作成されていく。極端に言えば、デフォルトの検量線データは真のデータでなくても自動的に検量線データが作られる。つまり、この自己学習機能によって検量線データやモデル式などを入力しなくても使用可能なＡＰＣシステムを構築することが可能となった。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、ＭＥＳと独立のシステムで前工程の結果を元に処理レシピを変更するステップもしくはＡＰＣシステム内にその変更機能および変更するためのアルゴリズムを有し、半導体装置の製造方法およびその製造システムとして有用である。また液晶パネルの製造方法等の用途にも応用できる。
１ フォトレジスト膜
２ ＡＲＣ膜
３ ポリシリコン膜
４ ゲート酸化膜
５ シリコン基板
１０１ ＡＰＣシステム
１０２ ＭＥＳ
１０３ 設備
１０４ データベース
１０５ 検査装置
２ ＡＲＣ膜
３ ポリシリコン膜
４ ゲート酸化膜
５ シリコン基板
１０１ ＡＰＣシステム
１０２ ＭＥＳ
１０３ 設備
１０４ データベース
１０５ 検査装置
Claims (1)
- 製造実行システムからエッチング装置に処理レシピを送信し、半導体装置のロットに処理を実行する半導体装置の製造方法であって、
前記製造実行システムと前記エッチング装置がＬＡＮ接続したネットワークの経路にプロセス制御システム及び設備モニタリングシステムを挿入する工程と、
前記プロセス制御システムが、前記製造実行システムから処理レシピを受け取る工程と、
前記設備モニタリングシステムが、前記エッチング装置の状態を確認する工程と、
前記エッチング装置の状態を確認する工程において、前記エッチング装置の状態が正常と判断された場合に、前記プロセス制御システムがロットの前工程の製造設備での処理結果を取得し前記製造実行システムから受け取った処理レシピを書き換える工程と、
前記エッチング装置の状態を確認する工程において、前記エッチング装置の状態が異常と判断された場合に、前記エッチング装置を停止させる工程と、
前記プロセス制御システムから前記エッチング装置に書き換えた処理レシピを送信する工程と
を含み、
前記処理レシピを書き換える工程で取得する処理結果は、前記ロットの前工程の製造設備でのリソグラフィ後のゲートパターン寸法であり、
前記処理レシピを書き換える工程は、前記プロセス制御システムにおいて前記ゲートパターン寸法である処理結果に基づいて前記エッチング装置における酸素のガス流量を予め計算する工程と、前記エッチング装置における酸素のガス流量を用いて処理レシピを書き換える工程と
を含む
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005010154A JP4828831B2 (ja) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | 半導体装置の製造方法 |
| US11/305,074 US7324866B2 (en) | 2005-01-18 | 2005-12-19 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005010154A JP4828831B2 (ja) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006202821A JP2006202821A (ja) | 2006-08-03 |
| JP4828831B2 true JP4828831B2 (ja) | 2011-11-30 |
Family
ID=36685030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005010154A Active JP4828831B2 (ja) | 2005-01-18 | 2005-01-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7324866B2 (ja) |
| JP (1) | JP4828831B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022137219A1 (ko) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | 하나 마이크론㈜ | 반도체 후공정 시스템에서 lot 추적 방법 및 장치 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070016449A1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Gary Cohen | Flexible glucose analysis using varying time report deltas and configurable glucose target ranges |
| JP4952338B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2012-06-13 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法、エッチング装置及び記憶媒体 |
| US7875851B1 (en) * | 2006-05-01 | 2011-01-25 | Advanced Micro Devices, Inc. | Advanced process control framework using two-dimensional image analysis |
| JP4790649B2 (ja) * | 2007-03-16 | 2011-10-12 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2009278055A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-26 | Seiko Epson Corp | 露光時間の決定方法、マスクの作製方法及び半導体装置の製造方法 |
| US20090271021A1 (en) * | 2008-04-28 | 2009-10-29 | Popp Shane M | Execution system for the monitoring and execution of insulin manufacture |
| US8229691B2 (en) * | 2008-06-09 | 2012-07-24 | International Business Machines Corporation | Method for using real-time APC information for an enhanced lot sampling engine |
| US8391999B2 (en) * | 2010-06-09 | 2013-03-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Auto device skew manufacturing |
| JP2012212847A (ja) | 2011-03-24 | 2012-11-01 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法、製造システムおよび調整装置 |
| CN108170944B (zh) * | 2017-12-26 | 2021-07-30 | 全球能源互联网研究院有限公司 | 一种半导体器件的压力均衡制作参数优化方法及制作方法 |
| CN113535413B (zh) * | 2020-04-21 | 2023-10-17 | 长鑫存储技术有限公司 | 交易请求的处理方法及半导体生产系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04354663A (ja) * | 1991-05-28 | 1992-12-09 | Fujitsu Ltd | 設備管理システム |
| JP3321499B2 (ja) * | 1994-09-01 | 2002-09-03 | 株式会社日立製作所 | 製造システムおよび設備運転パラメータ自動決定装置 |
| JP3077656B2 (ja) * | 1997-12-22 | 2000-08-14 | 日本電気株式会社 | 半導体製造装置のレシピ修正方法 |
| WO2000079355A1 (en) * | 1999-06-22 | 2000-12-28 | Brooks Automation, Inc. | Run-to-run controller for use in microelectronic fabrication |
| JP2002009059A (ja) | 2000-06-23 | 2002-01-11 | Hitachi Ltd | プラズマエッチング方法および電子デバイスの製造方法並びにプラズマエッチング装置およびプラズマ処理装置 |
| JP4476885B2 (ja) * | 2005-07-06 | 2010-06-09 | 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体製造システム |
-
2005
- 2005-01-18 JP JP2005010154A patent/JP4828831B2/ja active Active
- 2005-12-19 US US11/305,074 patent/US7324866B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022137219A1 (ko) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | 하나 마이크론㈜ | 반도체 후공정 시스템에서 lot 추적 방법 및 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7324866B2 (en) | 2008-01-29 |
| JP2006202821A (ja) | 2006-08-03 |
| US20060161288A1 (en) | 2006-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4828831B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP4377224B2 (ja) | ウェハを処理加工する方法、システム及びそのためのコンピュータプログラム | |
| TWI410822B (zh) | 先進製程控制方法和系統 | |
| KR101154658B1 (ko) | 반도체 프로세싱 시스템에서 프로세싱 시스템 컨트롤러를 조작하는 방법 및 호스트 컨트롤러를 조작하는 방법 | |
| US8588950B2 (en) | Substrate processing apparatus | |
| US7531368B2 (en) | In-line lithography and etch system | |
| US7373216B1 (en) | Method and apparatus for verifying a site-dependent wafer | |
| US7451011B2 (en) | Process control using physical modules and virtual modules | |
| JP2009107107A (ja) | カメラによるロボットキャリブレーションのための方法及び装置 | |
| JP2008091826A (ja) | 基板処理システムの処理レシピ最適化方法，基板処理システム，基板処理装置 | |
| US7650200B2 (en) | Method and apparatus for creating a site-dependent evaluation library | |
| JP2006277298A (ja) | 基板処理装置、履歴情報記録方法、履歴情報記録プログラム及び履歴情報記録システム | |
| US7596423B2 (en) | Method and apparatus for verifying a site-dependent procedure | |
| US20080140590A1 (en) | Process control integration systems and methods | |
| JP5165878B2 (ja) | 基板処理装置の制御装置、制御方法および制御プログラムを記憶した記憶媒体 | |
| KR20050055729A (ko) | 측정된 전기적 특성에 기초한 제조 공정 제어 방법 및 장치 | |
| US8055368B2 (en) | Control device and control method of plasma processing system, and storage medium storing control program | |
| US6895295B1 (en) | Method and apparatus for controlling a multi-chamber processing tool | |
| JP4712462B2 (ja) | 基板処理監視装置、基板処理監視システム、基板処理監視プログラム及び記録媒体 | |
| US7103439B1 (en) | Method and apparatus for initializing tool controllers based on tool event data | |
| US7020535B1 (en) | Method and apparatus for providing excitation for a process controller | |
| US7153709B1 (en) | Method and apparatus for calibrating degradable components using process state data | |
| US9772624B2 (en) | Control apparatus, substrate processing apparatus, and substrate processing system | |
| KR100513404B1 (ko) | 반도체 제조설비 관리시스템의 제어방법 | |
| KR20060085290A (ko) | 반도체 제조설비의 제어 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060921 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070612 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20110124 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20110228 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110412 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110414 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110607 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110628 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110811 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110906 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110915 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140922 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4828831 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |