JP6606030B2 - 製造装置、製造システム、及び製造方法 - Google Patents
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Description
背景技術について補足説明する。半導体製造処理方式において、フォトリソ処理工程は、レジスト塗布、フォトマスクであるレチクルを用いた露光、現像、ベーク、洗浄等の処理工程から構成される。パターン成形の際、層の不要部を除去したい場合にはエッチングが行われ、層上に必要部を追加したい場合にはデポジション、成膜が行われる。エッチングは、ドライエッチングやウェットエッチングがある。また、エッチングには前工程でフォトリソ処理工程が行われた場合にはレジスト除去工程を含む。デポジション、成膜は、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相蒸着)や真空蒸着等がある。
FIB装置は、FIB方式でエッチング、デポジション、観察等を行う機能を有する。FIB装置は、観察を行う場合、光源からの光を、集束レンズ等を含む光学系、及び電界を通じて集束してイオンビームにし、そのビームを、対物レンズ等を通じて試料表面の焦点に合わせて照射する。その際、FIB装置は、偏向器を通じた偏光制御によって試料表面をビームにより走査する。FIB装置は、試料表面から発生した二次電子を、検出器を通じて検出する。これにより、試料表面の顕微鏡像の観察ができる。
図1〜図29を用いて、本発明の実施の形態の製造装置、製造システム、及び製造方法について説明する。
図1は、実施の形態の製造システムの構成を示す。実施の形態の製造システムは、製造装置1と、複数の処理装置2と、設計装置3とを有し、それらの装置が通信手段等により接続されている。
図2は、製造装置1の機能ブロック構成を含む構成を示す。製造装置1は、制御部101、記憶部102、入力部103、出力部104、通信部105等を有し、それらがバスを介して接続されている。入力部103は、ユーザによる入力操作を受け付ける。出力部104は、ユーザに対する出力として表示画面を表示する。通信部105は、通信インタフェースを有し、処理装置2や設計装置3との通信処理を行う。
図3は、製造システムにおける、設計者の作業フローを示す。図3のフローは、ステップS1〜S9を有する。以下、ステップの順に説明する。なお、ステップS1b等は、実施の形態の変形例の場合のステップを示す。
図4は、製造装置1の処理フローを示す。図4のフローは、ステップS11〜S24を有する。以下、ステップの順に説明する。
図5は、製造装置1の製造処理フロー生成処理の処理フローを示し、加工時間比較の場合の処理フローを示す。図5のフローは、ステップS31〜S37を有する。以下、ステップの順に説明する。
図6は、処理装置設定情報61の構成及び設定例を示す。処理装置設定情報61の表は、列として、処理装置ID、種別、処理方法区分、処理方法ID、レシピ制御パラメータを有し、これらが関連付けられて設定されている。処理装置IDは、処理装置2のIDを示す。種別は、FIB方式や非FIB方式等の種別を示す。処理方法区分は、処理方法に関する区分を示す。処理方法IDは、処理方法のIDを示す。レシピ制御パラメータは、その処理方法及び処理装置に対応するレシピの制御パラメータを示す。
図7は、処理方法設定情報62の構成及び設定例を示す。処理方法設定情報62の表では、処理方法毎に、加工時間や加工精度等を計算するための情報が設定されている。処理方法設定情報62の表では、処理方法毎に、及び材質毎に、加工精度、加工率等が、関連付けられて設定されている。この表は、列として、処理方法、処理方法区分、処理装置、材質、加工精度、加工率、加工時間設定値を有する。「処理方法」列は、処理方法IDを示す。「処理方法区分」列は、その処理方法の区分を示す。「処理装置」列は、その処理方法に対応する機能を持つ処理装置2の処理装置IDを示す。「材質」列は、その処理方法で加工対象及び候補となる材質を示す。
図8は、材質設定情報63の構成及び設定例を示す。材質設定情報63の表では、ユーザが選択指定可能である各種の材質が設定されている。この表で、例えば、材質値m1は材質がSi(シリコン)であり、材質値m2は材質がSiN(シリコン窒化物、窒化シリコン)であり、材質値m3は材質がSiO(SiO2、シリコン酸化物、酸化シリコン)である。
図9は、フラグ設定情報64の構成及び設定例を示す。フラグ設定情報64の表では、ユーザが選択指定可能である各種のフラグが設定されている。フラグ値として、処理装置設定情報61の処理装置、種別や、処理方法設定情報62の処理方法区分、処理方法等が指定可能である。この表で、例えば、フラグ値f0=“i”は、初期(initial)、非加工を示す。フラグ値f1=“d”は、デポジションを示す。フラグ値f2=“e”は、エッチングを示す。フラグ値f3=“r”は、リリースを示す。フラグ値f4=“p”は、平坦化を示す。フラグ値f1〜f4は、処理方法区分の指定例である。フラグ値f11は、「depo-A1」処理方法を示す。フラグ値f12は、「dry-etch-1」処理方法を示す。フラグ値f13は、「VPE-1」処理方法を示す。フラグ値f11〜f13は、処理方法の指定例である。フラグ値f21は、処理装置ID=#1(F1)である処理装置21を示し、処理装置2の指定例である。
図10は、ルール設定情報65の構成及び設定例を示す。ルール設定情報65の表では、順序を持つ処理工程に関するルールが設定されている。このルールは、特に、処理工程を自動追加する際に用いるルールの設定を含む。この表では、列として、処理工程処理方法、前処理工程処理方法、後処理工程処理方法を有する。行毎にルールを示す。「処理工程処理方法」列は、処理工程の処理方法のIDを示す。例えば、「BC-1」「BC-2」「FC-1」「FC-2」等を有する。「BC-1」(Backside Cleaning-1)は、裏面洗浄処理方法の1つを示す。「FC-1」(Frontside Cleaning-1)は、表面洗浄処理方法の1つを示す。
図11は、製造処理フロー40の構成概要を示す。製造処理フロー40の表では、順序を持つ複数の処理工程における処理工程毎の情報が行毎に設定されている。製造処理フロー40の表毎に、ヘッダ情報として、製造処理フローID、構造物ID、作成日時、総加工時間、総加工精度、等の情報を持つ。なお、製造処理フローは、加工時間優先の場合には総加工時間の情報を含み、加工精度優先の場合には総加工精度の情報を含む。
図12は、FIB方式、エッチングの場合の処理工程の生成について示す。説明上、直交座標系及びその方向として(X,Y,Z)を示す。ある例の構造物3次元データ31のX−Z断面を示す。この構造物の例は、Si基板部121と空間部122とを有する。空間部122は、Si基板の上面に形成される凹凸を持つ溝部であるとする。空間部122は、X方向の位置x1から位置x12までの範囲A1、Z方向で位置z0から位置z1までの範囲Z1の領域において、Z方向の深さd1を有する。位置x2から位置x3までの範囲a2、及び位置x10から位置x11までの範囲a10では、位置z0から位置z2までの深さd2を有する。位置x4から位置x5までの範囲a4、及び位置x8から位置x9までの範囲a8では、位置z0から位置z3までの深さd3を有する。位置x6から位置x7までの範囲a6では、位置z0から位置z4までの深さd4を有する。
図13は、非FIB方式、エッチングの場合の処理工程の生成について示す。図12と同じ構造物の3次元データのX−Z断面を示す。この構造物を、非FIB装置の非FIB方式のエッチング処理方法を用いて形成する場合、以下のような処理工程が生成される。例えば、処理装置23の「Litho-1」処理方法や、処理装置24の「dry-etch-1」処理方法等が用いられる。
図14は、製造対象の構造物の一例の3次元イメージを、一断面であるX−Z断面で示す。この構造物は、形状概要として、主要な基板のX−Y平面において、3つの空洞部の領域103を有し、それらの空洞部の領域103の上に被さるように、3つの構造部の領域105を有する。主要な基板は、Z方向下側から順に、材質としてSiの領域101と、SiNの領域102と、SiO2の領域103との複数層により形成されている。3つの空洞部の領域103は、X方向で左側から順に、領域103−1、領域103−2、領域103−3を有し、Z方向の深さが異なる。3つの構造部の領域105は、X方向で左側から順に、領域105−1、領域105−2、領域105−3を有し、Z方向の高さが異なる。構造部の領域105は、Siにより形成されており、Z方向に貫通する複数のホールが設けられている。
図15は、図14の構造物に関する入力構造物3次元データ31及び付随情報32の一例を、X−Z断面で示す。構造物の全体は、グループ及び領域に区分されている。各領域はグループとしても設定されている。グループが設定された領域をグループ領域とも称する。
図16は、製造装置1の第1の表示画面例として、製造処理フロー生成機能に関するメニュー画面を示す。このメニュー画面は、構造物3次元データ入力画面等を含んでいる。このメニュー画面は、欄として、入力構造物3次元データ欄161、入力構造物3次元データ確認欄162、設定欄163、操作メニュー欄164を含む。
図17は、製造装置1の第2の表示画面例として、製造処理フロー画面を示す。この画面では、生成部12により生成された製造処理フローの内容が表示され、ユーザにより製造処理フローの内容を確認や修正することができる。この画面は、製造処理フローヘッダ欄171と、製造処理フロー欄172と、操作メニュー欄173とを含む。
実施の形態の製造システムで、図14のような構造物を製造する場合の製造処理フローの生成例は以下である。生成部12は、図15の入力構造物3次元データ31及び付随時情報32に基づいて、図5の製造処理フロー生成処理を行う。その結果、例えば図18のような第1例の製造処理フローを含む複数の製造処理フローが生成される。
図18は、生成部12により生成された製造処理フローの第1例を示す。この第1例は、加工時間優先の場合に生成された最適第1フローである。この第1例は、特に、グループG3の領域R31〜R33の処理工程に関して、FIB方式の処理方法の場合の方が、加工時間が短くなるために採用された場合である。なお、図18等の製造処理フローでは加工時間等の図示を省略している。
図19は、同様の構造物に関して、生成部12により生成された製造処理フローの第2例を示す。第2例は、加工精度優先の指定の場合に生成された複数の製造処理フローのうちの最適第1フローの例である。第2例では、特に、図15のグループG3の領域R31〜R33の加工のための処理工程に関して、FIB方式よりも非FIB方式の処理方法の方が、加工精度が高くなった場合である。そのため、この第2例の製造処理フローが最適第1フローとして出力されている。
図20は、生成部12により生成された製造処理フローの第3例を示す。第3例は、加工時間優先の指定の場合に生成された複数の製造処理フローのうちの最適第1フローの別の例を示す。第3例は、特に、図15のグループG5の領域の加工のための処理工程に関して、FIB方式よりも非FIB方式の処理方法の方が、総加工時間が短くなった場合である。そのため、第3例の製造処理フローが最適第1フローとして出力されている。
なお、入力構造物3次元データにおける座標データの座標系は、前述の直交座標系(X,Y,Z)だけでなく、図29のような円柱座標系(r,θ,z)等も選択可能である。
上記のように、実施の形態の製造装置等によれば、設計者の構造物製造処理フローの設計手順に係わる作業の手間を軽減でき、作業に要する時間を短縮することができる。更に、実施の形態によれば、設計手順及び加工手順を含む製造手順に要する総時間を短縮することができ、開発製造効率を高めることができる。構造物の試作を繰り返す場合でも、短期間で実現できる。本製造システムでは、製造装置1から製造処理フローのレシピによって各処理装置2の加工製造を自動操作でき、加工製造を効率化できる。本製造システムでは、FIB方式と非FIB方式との両方を候補として、好適な製造処理フローを生成できる。本製造システムでは、加工時間と加工精度を使い分けて、好適な製造処理フローを生成できる。本製造システムでは、付随情報32の設定によって、好適な製造処理フローの生成を制御できる。
Claims (11)
- 構造物の製造処理フローの設計を含む作業を支援する製造装置であって、
ユーザの入力操作に基づいて、前記構造物の3次元データを含む設計情報を外部から入力する入力部と、
前記製造処理フローの生成のための設定情報と、
前記設計情報及び前記設定情報に基づいて、順序を持つ複数の処理工程から構成される前記製造処理フローを生成する生成部と、
前記生成された前記製造処理フローを前記ユーザに対する画面に表示して前記ユーザによる確認、修正、及び確定を可能とする出力部と、
を備え、
前記設定情報は、前記構造物の加工を行うための複数の処理装置における処理装置毎に、処理方法と、前記処理方法を用いた処理工程の制御パラメータと、前記処理方法毎に加工時間を計算するための情報と、を含み、
前記処理方法は、FIB方式を含む直接造形方式の第1処理方法と、非FIB方式である半導体製造処理方式の第2処理方法と、を含み、
前記生成部は、前記入力された前記3次元データの領域毎に、複数の処理方法における各処理方法を適用した場合の組み合わせによる複数の製造処理フローを生成し、
前記複数の製造処理フローは、前記第1処理方法を用いた場合の第1処理工程を含む第1製造処理フローと、前記第2処理方法を用いた場合の第2処理工程を含む第2製造処理フローと、を含み、
前記製造処理フローは、前記処理工程毎に、使用する前記処理装置、前記処理方法、制御パラメータ値、前記加工時間、及び、前記複数の処理工程の総加工時間を含み、
前記出力部は、前記複数の製造処理フローのうち、少なくとも、前記総加工時間が最短である製造処理フローを出力する、
製造装置。 - 請求項1記載の製造装置において、
前記確定された前記製造処理フローに基づいて、前記処理装置毎の前記処理工程の前記制御パラメータ値を含むレシピ情報を、各々の前記処理装置へ出力し、前記処理装置を制御して、前記構造物の加工を実行させる、
製造装置。 - 請求項1記載の製造装置において、
前記入力部は、前記ユーザの入力操作に基づいて、前記3次元データの前記領域毎に、材質を含む付随情報を設定し、または、前記材質を含む前記付随情報が設定されている前記3次元データを外部から入力し、
前記材質は、空気及び空間を含む複数の材質から選択指定可能であり、
前記生成部は、前記領域毎の前記付随情報に従い、前記製造処理フローの前記処理方法を適用する、
製造装置。 - 請求項1記載の製造装置において、
前記入力部は、前記ユーザの入力操作に基づいて、前記3次元データの前記領域毎に、フラグを含む付随情報を設定し、または、前記フラグを含む前記付随情報が設定されている前記3次元データを外部から入力し、
前記フラグは、前記複数の処理方法または処理方法区分から選択指定可能であり、
前記生成部は、前記領域毎の前記付随情報に従い、前記製造処理フローの前記処理方法を適用する、
製造装置。 - 請求項1記載の製造装置において、
前記生成部は、
前記第1処理方法を用いた前記第1処理工程については、前記領域の範囲毎の加工の深さまたは高さに応じて前記制御パラメータ値を変更する処理工程を含む前記第1製造処理フローを生成し、
前記第2処理方法を用いた前記第2処理工程については、前記領域の加工の深さまたは高さに応じて複数に分割した層毎の複数の処理工程を含む前記第2製造処理フローを生成する、
製造装置。 - 請求項1記載の製造装置において、
前記設定情報は、前記処理方法毎、及び材質毎に、加工時間設定値、または加工率が設定されており、
前記生成部は、前記加工時間設定値、または、前記処理工程毎の加工領域サイズと前記加工率とを用いて、前記処理工程毎の前記加工時間を計算し、前記処理工程毎の前記加工時間の総合計算により前記総加工時間を計算する、
製造装置。 - 請求項1記載の製造装置において、
前記設定情報は、前記処理方法毎、及び材質毎に、加工精度が設定されており、
前記生成部は、前記処理工程毎の前記加工精度を用いて、総合計算により、前記製造処理フローの全体の総加工精度の指標値を計算し、
前記生成された前記製造処理フローは、前記処理工程毎の前記加工精度、及び前記総加工精度を含み、
前記出力部は、前記複数の製造処理フローのうち、少なくとも、前記総加工精度が最高の製造処理フローを出力する、
製造装置。 - 請求項1記載の製造装置において、
前記設定情報は、前記処理方法に対応した前記処理工程の順序を含むルールが設定されており、
前記生成部は、前記ルールに従い、前記製造処理フローの前記処理工程を自動追加する、
製造装置。 - 構造物の製造処理フローの設計を含む作業を支援する製造装置と、
前記構造物の加工を行うための複数の処理装置と、
前記構造物の3次元データを含む設計情報を設計する設計装置と、
を有する製造システムであって、
前記製造装置は、
ユーザの入力操作に基づいて、前記設計装置から、前記構造物の前記3次元データを含む前記設計情報を入力する入力部と、
前記製造処理フローの生成のための設定情報と、
前記設計情報及び前記設定情報に基づいて、順序を持つ複数の処理工程から構成される前記製造処理フローを生成する生成部と、
前記生成された前記製造処理フローを前記ユーザに対する画面に表示して前記ユーザによる確認、修正、及び確定を可能とする出力部と、
を備え、
前記設定情報は、前記複数の処理装置における処理装置毎に、処理方法と、前記処理方法を用いた処理工程の制御パラメータと、前記処理方法毎に加工時間を計算するための情報と、を含み、
前記処理方法は、FIB方式を含む直接造形方式の第1処理方法と、非FIB方式である半導体製造処理方式の第2処理方法と、を含み、
前記生成部は、前記入力された前記3次元データの領域毎に、複数の処理方法における各処理方法を適用した場合の組み合わせによる複数の製造処理フローを生成し、
前記複数の製造処理フローは、前記第1処理方法を用いた場合の第1処理工程を含む第1製造処理フローと、前記第2処理方法を用いた場合の第2処理工程を含む第2製造処理フローと、を含み、
前記製造処理フローは、前記処理工程毎に、使用する前記処理装置、前記処理方法、制御パラメータ値、前記加工時間、及び、前記複数の処理工程の総加工時間を含み、
前記出力部は、前記複数の製造処理フローのうち、少なくとも、前記総加工時間が最短である製造処理フローを出力する、
製造システム。 - 請求項9記載の製造システムにおいて、
前記製造装置は、前記確定された前記製造処理フローに基づいて、前記処理装置毎の前記処理工程の前記制御パラメータ値を含むレシピ情報を、各々の前記処理装置へ出力し、前記処理装置を制御して、前記構造物の加工を実行させる、
製造システム。 - 構造物の製造処理フローの設計を含む作業を支援する製造装置における製造方法であって、
前記製造装置で実行されるステップとして、
ユーザの入力操作に基づいて、前記構造物の3次元データを含む設計情報を外部から入力する入力ステップと、
前記設計情報、及び前記製造処理フローの生成のための設定情報に基づいて、順序を持つ複数の処理工程から構成される前記製造処理フローを生成する生成ステップと、
前記生成された前記製造処理フローを前記ユーザに対する画面に表示して前記ユーザによる確認、修正、及び確定を可能とする出力ステップと、
を備え、
前記設定情報は、前記構造物の加工を行うための複数の処理装置における処理装置毎に、処理方法と、前記処理方法を用いた処理工程の制御パラメータと、前記処理方法毎に加工時間を計算するための情報と、を含み、
前記処理方法は、FIB方式を含む直接造形方式の第1処理方法と、非FIB方式である半導体製造処理方式の第2処理方法と、を含み、
前記生成ステップは、前記入力された前記3次元データの領域毎に、複数の処理方法における各処理方法を適用した場合の組み合わせによる複数の製造処理フローを生成するステップを含み、
前記複数の製造処理フローは、前記第1処理方法を用いた場合の第1処理工程を含む第1製造処理フローと、前記第2処理方法を用いた場合の第2処理工程を含む第2製造処理フローと、を含み、
前記製造処理フローは、前記処理工程毎に、使用する前記処理装置、前記処理方法、制御パラメータ値、前記加工時間、及び、前記複数の処理工程の総加工時間を含み、
前記出力ステップは、前記複数の製造処理フローのうち、少なくとも、前記総加工時間が最短である製造処理フローを出力するステップを含む、
製造方法。
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