JPH01289650A - 製造設備制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は製造設備制御装置に係り、特に、管理困難な要
因が多く変動蓋の特定やその変動蓋の算出が極めて困難
な状況にある製造設備の制御に好適な製造設備側！ｌｌ
ｌ装置に関する。

〔従来の技術〕

製造設備においては、製造設備の変化を把握してワーク
の加工精度等の品質を一定の許容範囲から外れないよう
に管理する必要がある。この管理を行なう装置として、
従来は、特公昭５６−２８６５０号公報記載の自動品質
管理装置が知られている。

この従来技術の概略を第６図を使用して説明する。

従来の自動品質管理装置のコンピュータ６０１は、傾き
演算手段６０２とバラツキ演算手段６０３と推定値演算
手段６０４と判別手段６０５と調整指示手段６０６と調
整量演算手段６０７とを備え、測定設備６０９からの測
定信号を入力として調整量を求め、これを加工設備６０
８に出力してワークの品質を保つ様にしている。つ１シ
、最新の測定値を含めた時系列的に連続する規定数のワ
ークの測定値より、変動傾向を回帰直線で近似した傾向
線の傾ＩＪａ及び切片ｂ（傾き演算手段６０２にて算出
）とバラツキσ（バラツキ演算手段６０５にで算出）と
次のワ−クの推定値Ｅｘ（推定値演算手段６０４にて算
出）とを求め、次のワークの推定値が管理限界を越えて
いるか否かを判別（判別手段６０５にて判別）し、この
推定値が管理限界を越えた場合には加工設備６０８の工
具位置の調整を指示（ＷＪＩ４整指示手段６０６にて指
示）シフ、調整量Ｖを算出（調整量演算手段６０７にて
算出）し、加工設備６０８に調整量を設定して工具位置
の調整を行なう事により、加工精度を規定の精度に維持
しようとしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

製造設備には、例えば半導体デバイス製造設備の様に、
材料や環境さらには半導体製造設備のウェハ処理条件、
設備の状態など管理を困難にする変動要因が極めて多く
存在するものがあり、このような製造設備に上記従来技
術を適用してもあまシ効来が期待できないのが実状であ
る。上述した半導体デバイス製造設備を例に説明すると
、ドライエツチング設備によ他処理されたパターン寸法
等の処理結果は、通常大きなバラツキを持ち、変動も一
定した傾向を示さない場合が多い、更に、処理結果の変
動が何れの要因の変動で発生したのかを特定することは
一般に困難であり、設備の加工精度を規定の精度に維持
するための調整や調整量の算出が極めて困難である。

本発明の目的は、管理困難な要因が多く変動量。

の特定やその変動蓋の算出が極めて困難な状況にある製
造設備の制御を行なえる製造設備制御装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記目的は、製造設備制御装置に、変動検知演算手段と
変動量算出手段と調整指示手段と全設け、変動検知演算
手段には、モニタデータＸ及び品質データｙを時系列順
に監視し平均値が設定値Ｘ。。

ｙＯから外れていないかを判定させ、変動量算出手段に
は、前記判定により平均値が設定値から外れた場合に外
れ始めた時点から外れたと判定された（　Ｘｐ　　Ｘ［
＋　）を算出しこれと製造設備の基本特性から処理条件
の中で変動の発生した条件を特定してその変動ｆを算出
させ、調整指示手段には、前記変動量算出手段により算
出された結果による指示を出力させることで、達成され
る。

〔作用〕

製造設備の処理条件を反映するモニタデータと処理結果
である品質データの関係より変動の生じた処理条件の特
定及び処理条件の変動量を算出し、製造設備の調整指示
或いは調整量の設定を行なうので、製造設備の加工精度
を規定の精度に維持する事ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図を参照して説
明する。

先ず、実施例の説明に先立ち、本発明の原理を第４図及
び第５図を参照して説明する。

製造設備の加工精度を管理する方法としては、設備の処
理条件Ｑ＋　ｒ　Ｑ２　＋・・・・・・、ｑｋ（ｋ；条
件の数）を反映する特性値データ（以下モニタデータと
略す）ｘｔ処理結果のデータ（以下品質データと略す）
の管理に併用する方法が考えられる。例えば、ドライエ
ツチング設備の場合には、第４図（ａ）に示すように、
エツチング時間Ｘとエツチングｔｙを用いる方法が考え
られる。処理条件’ｈ＋４２＋・・・。

９ｋが、設定点ｑう、・・・、鴫から変動していなけれ
ば、ｘ、ｙは設定値Ｘ。１ｙ０を中心とした楕円の内側
の点として観測される。

また、処理条件ｑ１　＋　’１２　＋・・・、９．の中
の１つの条件ｑ、が、設定点喧から９９に変動した場合
には、第４図（ｂ）のように、ｘ、ｙはｘｐ　＋　Ｖｐ
を中心とした楕円の内側の点として現われるようになる
。

ところで、処理条件の変動が小さい場合には、モニタデ
ータＸ及び品質データｙは、処理条件の関数として以下
のように表わされる。

ｘ−ｘｏ＋ａ＋＋　（９ｔ−ｑｃ：）　＋・・’　＋ａ
ｌ＋　（ｑｋｑｌｋ）　　　　　（１）ｙ＝ｙＯ＋ａ１
□（ｑ、　−ｑ’：　）　＋−＋　ａｋ２（ｑ、−ｑ’
Ｑ　）　　　　　　（２）処理条件ｑ１＋・・・、ｑｋ
の中の１つの条件ｑ、が、設定点ｑ０からｑＰに変動［
−た場合のｘ、ｙの値Ｘｐ　＋ｉ ｙは上記の式より以下の様に求まる。

ｘ、＝Ｘｏ　＋　ａｕ　（ＱＸ　’巾　　　　　　　　
　（３）ｙｐ＝ｙＯ十ａユ２（ｑζ−ｑ’；）　　　　
　　　　　　　　　　　（４）上記の２式（３）　、　
（４）よりｑ々〜くを消去するとｙＰ−ｙＯ−ａｉ２（
５） ＸｐＸｏ　　　ａｓ２ となシ、第４図（ｂ）に於いて点（ｘ、、ｙ、）と点（
ｘｏ。

ｙＯ）を結ぶ直線の傾きは、条件ｑ、が変動した場合に
はｌ１Ｌ１２　／　ａ　１．に等しくなる。

通常、第５図に示すように、９４．・・・ｒ　％とＸ。

ｙの関係は、設備の基本特性として実験的に求められて
いる。そこで、これらの直線の傾きａｊ＋　＋ａｊ２（
ｊ＝１＋・・・、　ｋ）’Ｓ−用い、上記（５）式の直
線の傾きに等しいａｊ２／　ａｊｌ　（Ｊ＝１＋・・、
ｋ）をｊの中から求めれば、処理条件Ｑ１＋・・・＋９
４＋・・・、ｑ、の中で変動した条件が９１でｂる事が
分かる。

また、その時の変動量は以下の様に与えられる。

以上の原理に基づき、以下の手順にて製造設備の加工精
度全規定の精度に維持する制御が行なえる。

（ａ）モニタデータＸ及び品質データｙを時系列順に入
力し、平均値が設定値Ｘ。及びｙ。から外れていないか
ｔ−判定する。

（ｂ）　　平均値がＸ。又はｙＯから外れたと判定され
た場合には、外れ始めた時点から外れたと判定された時
点までの平均値ｘｐ　”　ｐを求める。

（Ｑ）　　傾き（ｙ−ｙＯ）／（ｘ、−ｘ。）を求める
。

（ａ）　　ａ、／ａｊ、（ｊ＝１．　・　、　ｋ）の中
から上記（ｃ）で求めた傾きに等しいｊ＝ｉを求める。

（ｅ）処理条件９．の変動量Δ９．を以下の式より求め
る。

Δ９．＝９ζ−ｑｏ、＝（更、−ｘ。）／ａ、、又は（
九−ｘＯ）／”１２（ｆ）製造設備に対し、処理条件ｑ
、がΔ９□　だけ変動した情報を転送設定又は指示を行
なう。

次に、本発明を半導体デバイス製造設備の代表的な設備
であるドライエツチング設備に適用した実施例を第１図
〜第３図により説明する。

ドライエツチング設備は、ウェノ・上に形成されたホト
レジスト膜のパターンを保膿膜として、レジスト膜下の
ウェノ・表面に形成された酸化膜やＰａ１）’−８ｉ膜
等をプラズマ放電によりエツチングし、規定の酸化膜や
Ｐｏ１）’　Ｓｉ膜等の微細ノくターン全形成する設備
である。

規定のパターン寸法を形成するために、高周波出力や真
空度、ステージ温度等の処理条件を規定の値に設定する
。この時の条件設定は、第５図に示した設備の基本特性
に基づき決定する。

本実施例の場合、第２図に於いて、製造設備８がドライ
エツチング設備に、測定装置９がエツチングにより形成
された微細パターンの寸法全測定する装置に、ワークは
ウェハに夫々相当する。

第２図において、製造設備制御装置は、製造設備８に接
続された操作端１及びデータ入力装置２と、測定設備９
に接続されたデータ人力装（ｌ１５と、操作端１、デー
タ入力装置２．３とバス接続されたコンピュータ（ＣＰ
Ｕ）ｓと、該ＣＰＵ５に接続された記憶装置４及び入力
装置６及び表示装置７から構成されている。ＣＰＵ５は
、第１図に示す様に、データ管理手段１０１と、変動検
知演算手段１０２と。

変動量算出手段１０３と、調整指示手段１０４とを備え
ている。これらの各手段１０２．ｊＱ５，１０４は、前
述した本発明の原理に従って、次の様に動作する。変動
検知演算手段１０２は、モニタデータＸ及び品質データ
ｙを時系列順に監視し平均値が設定値Ｘ。１ｙＯから外
れていないかを判定し、変動量算出手段１０３は、前記
判定によシ平均値が設定値から外れた場合に外れ始めた
時点から外れたと判定された時点までの平均値ｘ、ｙを
求めて傾き（ｙ。

Ｐ Ｙ　Ｏ）／　（ｘｐ　　ｘ　ａ　）を算出しこれと第５
図から求めた製造設備の基本特性から処理条件の中で変
動の発生した条件を特定してその変動ｔを算出し、調整
指示手段１０４は、前記変動量算出手段１０３により算
出された結果による指示を操作端１と表示装置７に出力
する。

次Ｋ、第３図に従い、ドライエツチング設備での加工精
度を規定の精度に維持する制御動作においてＣＰＵ５が
行なう処理手順を具体的に説明する。

第３図に於いて、処理３０１では、品質データの１例で
あるパターン寸法及びモニタデータの１例であるエツチ
ング時間の設定値ｙ。、ｘｏ及びそれらの値を形成する
のに盛装な処理条件９′、・・・、ｑ０ｋ （ｋ；処理条件の数）、及び第５図に示すドライエツチ
ング設備の基本特性を表わすパラメータａ４１．・・・
ａｌ（、ｊ　ｌ　ａｌ、２・・・ａｋ、２　　及び平均
値の監視を行なうのに必要な定数ｍ、σ８．σ７．ｕ１
を第１図の入力装置ｆ６よシ入力する。ここで、ｍは平
均値を計算するのに必要な最大のデータ数、σ８．σ、
は工、チング時間及びパターン寸法のバラツキを表す標
準偏差、Ｕ、はＸ及びｙの平均値がＸ。１７０から外れ
ているか否かを判定する理論的な規準値で、αは危険率
である。

次のジョブ３０２では、データ入力装置２及び３からエ
ツチング時間Ｘ及びパターン寸法ｙのデータを入力し、
データ管理手段１０１ｉ介して時系列順を表わすデータ
ｔと共に記憶装置４に格納する。

ジョブ３０３では、前回変動が検出された時刻ｔ。

から最新時刻１．？での間のエツチング時間の平均し’
１　　”０≧ｍ−１の場合には、時刻ｔ１を含めた最新
のｍヶのデータを用いてＸ及びｙを求める。そして、上
述の様にして求めた平均値ｘ、　、　ｙ、　を用いて、
＋１〈ｍの時はＬ−ｔ、　７ｔｏ＋１　、　ｔ、−ｔ。

＋１≧ｍ　の時はＬ＝ｍ）を計算する。そして、ジョブ
３０４でこれらの値がｕ、よシ大きいか否かを判定し、
大きい場合にはち、→１ｏに更新してジョブ３０５に移
り、そうでない場合にはジョブ乙０２に戻９以上のジョ
ブを繰シ返す。

ジププ３０５では、変動検知演算手段１０２により求め
たｘｐ　＋　Ｖ　ｐ及びジョブ３０１で入力したｘ＋ｙ
の設定値Ｘ。Ｊ（４及びドライエツチング設備の基本特
性を表わすパラメータａｌ、ｊ　”’　ａｋ、ｌ　ｌ　
ａｌ、２　”・”ｋ、２の値をデータ管理手段１０１を
介して記憶装置４から読み出し、 ｙＰ−ｙＯａ、　２ ｘＰ−ｘＯａｌｌ を満足する処理条件ｑ１を９１１　”’　％の中カラ特
定する。そして、ジョブ３０６では、変動量算出手段１
０３によシ、ジョブ３０５で特定した処理条件９ｉにつ
いての変動量△（１１ｉを のように求め、変動し次処理条件ｉ及びその変動量Δ９
１を調整指示手段１０４に転送し、ジョブ３０７に移る
。

ジョブ６０７では、これらの情報に基づき、Ｂ造設備の
調整を行なう情報を生成し、操作端１に出力し、必要に
応じて表示装置７に表示し、ジ璽プ３０１に戻り同様の
ジップ金繰り返す。

ＣＰＵ５は、以上の一連の処理を繰シ返す事により、変
動の発生した処理条件の特定及びその変動量の算出、更
にこれらの情報を用いた製造設備の調整を行ない、加工
精度を規定の精度に維持する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、製造設備に於いて変動の発生した処理
条件を特定し、その変動量の算出が行なえるので、製造
設備の加工精度を規定の精度に維持できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る製造設備制御装置を構
成するＣＰＨの詳細構成図、第２図は第１図に示す製造
設備側＠装置と製造設備及び測定設備との接続状Ｉ！ｙ
ｌを示す図、第３図は第２図に示すＣＰＵでの処理手順
を示すフローチャート、第４図（ａ）　、　（ｂ）及び
第５図は製造設備の変動及び基本特性を示す図、第６図
は従来の自動品質管理装置の構成図である。 １・・・操作端 ２．５・・・データ入力装置 ４・・・記憶装置 ５・・・ＣＰＵ １０２・・・変動検知演算手段 １０３・・・変動量算出手段 １０４・・・調整指示手段。 第１図 ３　　テ゛−フ入力狽、ｌ　　１０２　　尖叡−き０演
！号五第　２図 第４１￥］ ＜ａ＞ ソ χＪ （ｂ） チ 第５図 第　６０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、モニタデータｘ及び品質データｙを時系列順に監視
   し平均値が設定値ｘ＿Ｏ、ｙ＿Ｏから外れていないかを
   判定する変動検知演算手段と、前記判定により平均値が
   設定値から外れた場合に外れ始めた時点から外れたと判
   定された時点までの平均値ｘ＿Ｐ、ｙ＿Ｐを求めて傾き
   （ｙ＿Ｐ−ｙ＿Ｏ）／（ｘ＿Ｐ−ｘ＿Ｏ）を算出しこれ
   と製造設備の基本特性から処理条件の中で変動の発生し
   た条件を特定してその変動量を算出する変動量算出手段
   と、該変動量算出手段により算出された結果による指示
   を出力する調整指示手段とを備えることを特徴とする製
   造設備制御装置。