JPH0524657B2 - - Google Patents

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JPH0524657B2
JPH0524657B2 JP57087956A JP8795682A JPH0524657B2 JP H0524657 B2 JPH0524657 B2 JP H0524657B2 JP 57087956 A JP57087956 A JP 57087956A JP 8795682 A JP8795682 A JP 8795682A JP H0524657 B2 JPH0524657 B2 JP H0524657B2
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JP
Japan
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data
control
ellipso
record
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JP57087956A
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Japanese (ja)
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JPS58206120A (en
Inventor
Toshinori Watanabe
Teruaki Motooka
Koji Sasaki
Yoshiaki Nagai
Noboru Horie
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPS58206120A publication Critical patent/JPS58206120A/en
Publication of JPH0524657B2 publication Critical patent/JPH0524657B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体プロセス制御方式に係り、特に
ウエハ上に形成されたキヤリア分布形状に関する
情報を光学的センサーによつて検出し、その結果
を用いて半導体形成プロセスを制御する方式に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor process control system, and in particular, detects information regarding the carrier distribution shape formed on a wafer using an optical sensor, and uses the result to control the semiconductor formation process. Regarding the method.

従来の半導体プロセス制御、特にウエハへのイ
オン打ち込みあるいは拡散などによるキヤリア分
布形成工程の制御は、キヤリアの濃度分布(これ
が、形成された半導体素子の特性に大きな影響を
及ぼす)の高速検出手段が無かつたため、自動化
することが困難であつた。ところが、先に、本発
明の出願人らによつて示されたように、ウエハ内
のキヤリア分布形状に関する情報を光学的センサ
ーを用いて抽出することが可能となつた(J.
Appl.Phys.51、4125(1980)、特願昭56−17012、
特願昭56−200191)。
Conventional semiconductor process control, especially the control of the carrier distribution formation process by ion implantation or diffusion into the wafer, lacks a means for high-speed detection of the carrier concentration distribution (which has a large effect on the characteristics of the formed semiconductor elements). This made it difficult to automate the process. However, as previously shown by the applicants of the present invention, it has become possible to extract information regarding the carrier distribution shape within a wafer using an optical sensor (J.
Appl.Phys.51, 4125 (1980), patent application 1986-17012,
(Special application 1986-200191).

本発明の目的は、キヤリア分布の光学的計測手
段を用いた高速、かつ高精度の半導体形成プロセ
ス制御方式を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a high-speed and highly accurate semiconductor formation process control method using optical carrier distribution measurement means.

前述の先願で示したように、ウエハ表面に赤外
レーザ光を照射した時の入射光と反射光の偏光偏
倚(以下、エリプソデータとも呼ぶ)を分析する
ことによつて、ウエハ内のキヤリア分布を計測す
ることができる。従来は、ウエハ表面をエツチす
る方法で時間をかけて計測していたキヤリア分布
が、この方法によつて高速で計測できるようにな
つた。本発明はこの新たな計測法を利用したプロ
セス制御方式を提案するものである。
As shown in the earlier application mentioned above, by analyzing the polarization deviation of the incident light and reflected light (hereinafter also referred to as ellipso data) when the wafer surface is irradiated with infrared laser light, the carrier inside the wafer can be determined. Distribution can be measured. Conventionally, the carrier distribution was measured by etching the wafer surface, which took a long time, but with this method, it is now possible to measure it at high speed. The present invention proposes a process control method that utilizes this new measurement method.

以下、本発明の一実施例を説明する。第1図は
本発明の一実施例のブロツク図である。初期条件
設定部100は、外部より与えられるウエハ上に
形成したいキヤリアの深さ方向の分布形状パラメ
タ150を入力し、別途用意されれたエリプソデ
ータ理論値算出プログラムを使用して、当該分布
形状が真であつたとした場合に観測されるべきエ
リプソデータの理論値155を算出する。
An embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention. The initial condition setting unit 100 inputs a distribution shape parameter 150 in the depth direction of carriers to be formed on the wafer given from the outside, and uses a separately prepared ellipso data theoretical value calculation program to determine the distribution shape. The theoretical value 155 of the ellipso data that should be observed if it is true is calculated.

制御信号発生部110では、エリプソデータ理
論値155と、プロセスによつて処理されたウエ
ハから取得されたエリプソデータ実測値170と
を使用して、両者の一致度が向上するようなプロ
セス制御パラメタ160を計算し、これをキヤリ
ア分布形成装置120に渡す。キヤリア分布形成
装置120からは、処理されたウエハ165が出
力される。エリプソデータ検出部130はこのウ
エハ上の所定の半導体素子部位に光線を照射し、
入射光と反射光の間の偏光偏倚データすなわちエ
リプソデータを求める。
The control signal generation unit 110 uses the theoretical ellipso data value 155 and the actual ellipso data value 170 obtained from the wafer processed by the process to generate process control parameters 160 that improve the degree of agreement between the two. is calculated and passed to the carrier distribution forming device 120. The carrier distribution forming device 120 outputs the processed wafer 165. The ellipso data detection unit 130 irradiates a predetermined semiconductor element portion on this wafer with a light beam,
Polarization deviation data, ie, ellipsodata, between the incident light and the reflected light is determined.

第2図は、上記パラメータ150の具体例であ
り、深さZの方向に分布関数200で示されるキ
ヤリア分布を発生させたい場合に、定数P0、ピ
ーク値P1、ピーク深さP2、2つの標準偏差P3
P4を用いて、2つのガウス分布の接合によつて、
この分布を表現する例を示している。
FIG. 2 is a specific example of the above parameters 150. When it is desired to generate a carrier distribution represented by a distribution function 200 in the direction of depth Z, constant P 0 , peak value P 1 , peak depth P 2 , two standard deviations P 3 ,
By joining two Gaussian distributions using P 4 ,
An example expressing this distribution is shown.

第3図と第4図は、第1図のエリプソデータ検
出部130の例であり、先願(特願昭56−17012)
にその詳細が示されている。第3図は、入射光の
角振動数ωkを一定にして、入射角θkを種々に変
えて(k=1,2,……,m)エリプソデータを
取得する場合の装置である。300は赤外線発生
器、310は回転偏光子、320はロータリエン
コーダ、330はターンテーブル、340は回転
検光子、350は検出器であり、取得されたデー
タは小型計算機360によつて実測エリプソデー
タ(Δk,Ψk)K=1,2,……,mに変換され
る。
3 and 4 are examples of the ellipso data detection section 130 shown in FIG.
The details are shown in. FIG. 3 shows an apparatus for acquiring ellipsoscopic data by keeping the angular frequency ω k of incident light constant and varying the incident angle θ k (k=1, 2, . . . , m). 300 is an infrared generator, 310 is a rotating polarizer, 320 is a rotary encoder, 330 is a turntable, 340 is a rotating analyzer, 350 is a detector, and the acquired data is converted into actually measured ellipso data ( Δ k , Ψ k ) K=1, 2, ..., m.

第4図は、入射角θkを一定にして、角振動数
ωkを変化させる場合の装置であり、400は赤
外光源、410は分光器、420は偏光子、43
0は回転検光子、440はロータリエンコーダ、
450は検出器である。
FIG. 4 shows an apparatus for changing the angular frequency ω k while keeping the incident angle θ k constant; 400 is an infrared light source, 410 is a spectrometer, 420 is a polarizer, and 43
0 is a rotary analyzer, 440 is a rotary encoder,
450 is a detector.

第5図、測定状況図であり、ウエハ165上の
所定部Q(510)でのキヤリア分布を計測するため
に、赤外光500を角振動数ωk、入射角θkで入
射させ、反射光510を得ている状況を示す。
FIG. 5 is a measurement situation diagram. In order to measure the carrier distribution at a predetermined portion Q (510) on the wafer 165, infrared light 500 is incident at an angular frequency ω k and an incident angle θ k , and reflected. A situation in which light 510 is obtained is shown.

第6図は、本実施例におけるシステム構成を示
す。大型計算機600は、プログラムPrg.・1
(610)とデータフアイル620を持つており、端
末630を介して利用者と連絡を取る。Prg.1は
第1図100の機能を実行する。大型計算機60
0には、小型計算機640が接続されている。図
中680は他の小型計算機への回線を示す。小型
計算機640は、プログラムPrg.2(650)、とデ
ータフアイル660を持つている。端末670に
よつて外部との連絡も取れるようになつている。
小型計算機640は、キヤリア分布形成装置12
0とエリプソデータ検出装置130とに接続され
ている。第3,4図における小型計算機360
と、本図640の小型計算機とは別のものであつ
ても同じものであつても良い。前者の場合には、
装置130内に360を内蔵させておく必要があ
る。以下では、説明の便宜上、装置130には3
60が内蔵されており、120にも装置制御用の
専用小型計算機が内蔵されているものとする。
Prg.・2は、第1図中110の機能を実行する。
FIG. 6 shows the system configuration in this embodiment. The large computer 600 runs the program P rg.・1
(610) and a data file 620, and communicates with users via a terminal 630. P rg. 1 performs the function of FIG. 1 100. Large computer 60
0 is connected to a small computer 640. In the figure, 680 indicates a line to another small computer. The small computer 640 has a program Prg. 2 (650) and a data file 660. The terminal 670 also allows communication with the outside world.
The small computer 640 is the carrier distribution forming device 12
0 and the ellipso data detection device 130. Small computer 360 in Figures 3 and 4
This may be different from or the same as the small computer shown in FIG. 640. In the former case,
360 must be built into the device 130. In the following, for convenience of explanation, the device 130 includes three
60 is built-in, and 120 is also assumed to have a built-in small dedicated computer for device control.
P rg.2 executes the function 110 in FIG.

本システムの動作について以下に説明する。第
7図は、第6図中のフアイル620の例である。
このフアイルは、製造されるウエハの種別に対応
する品名毎に複数個のレコードを持つている。図
では品名AG1にレコード700〜720が対応
している。品名BG1には730,740等が対
応している。各レコード上には図に示すような項
目が記入される。これらの内容等については、以
下システム動作説明と併行して説明する。
The operation of this system will be explained below. FIG. 7 is an example of file 620 in FIG.
This file has a plurality of records for each product name corresponding to the type of wafer to be manufactured. In the figure, records 700 to 720 correspond to product name AG1. 730, 740, etc. correspond to the product name BG1. Items as shown in the figure are entered on each record. These contents will be explained below along with the explanation of system operation.

第8図は第6図610のプログラム動作説明図
であり、従つて第1図100の初期条件設定処理
の詳細である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the program operation of FIG. 6 610, and therefore details the initial condition setting process of FIG. 1 100.

処理800は初期設定であり、以下の処理をお
こなう。
Processing 800 is initial setting, and the following processing is performed.

(a) 外部より端末630を介して品名を読み込む
(仮にAG1とする)。
(a) Read the product name from the outside via the terminal 630 (temporarily assume it is AG1).

(b) 上記品名に対するサンプル数Nをよみ込む。(b) Read the number of samples N for the above product name.

(c) 上記(a)(b)の結果より、第7図フアイル内74
8に、入力品名を持ち、他の部分はクリアされ
たN個のレコードを作成する(第1図700〜
720)。既に同一品名のものが存在する場合
にはそれらをクリアした後、同様にする。
(c) From the results of (a) and (b) above, 74 in the file in Figure 7
8, create N records with the input product name and other parts cleared (700 to 700 in Figure 1).
720). If items with the same name already exist, clear them and then do the same.

(d) 当該品名に関するキヤリア分布パラメタ(目
標分布に対応するもの、第1図150)を外部
より読み込み、上記(c)で作成したレコードの所
定エリア750に記入する。
(d) Load the carrier distribution parameters (corresponding to the target distribution, 150 in FIG. 1) regarding the product name from the outside and enter them in the predetermined area 750 of the record created in (c) above.

(e) 当該品名に関するエリプソデータ測定条件
((ωk,θk)k=1,2,……,m)における
ケース数mと、(ωk,θk)とを外部より読み込
みフアイル上のエリア752に記入する。
(e) Read the number of cases m under the ellipso data measurement conditions ((ω k , θ k ) k=1, 2, ..., m) and (ω k , θ k ) for the product name from the outside and save them on the file. Fill in area 752.

(f) 当該品名に対するキヤリア分布形成工程制御
条件パラメタの変動許容域を、各パラメタの上
下限値の形で外部より読み込み、エリア762
に記入する。図中では下限をx1 、上限を1で示
している。
(f) Read the permissible variation range of the carrier distribution formation process control condition parameters for the product name from the outside in the form of upper and lower limit values of each parameter, and set it in area 762.
Fill in. In the figure, the lower limit is indicated by x 1 and the upper limit is indicated by 1 .

(g) 当該品名に対する摂動定数(キヤリア分布形
成工程への制御信号x1〜xoを、摂動するための
パラメタ、詳細は後述)を入力しエリア764
に記入する。
(g) Enter the perturbation constant (parameter for perturbing the control signals x 1 to x o to the carrier distribution forming process, details will be described later) for the product name in area 764.
Fill in.

(h) その他、上記以外の当該品名関連情報を入力
し、エリア768に記入する。
(h) Input other information related to the product name other than the above and write it in area 768.

以上によつて、当該品名のN個のレコードの7
48,750,752,762,764,768
部にデータが記入された。754,756,75
8,760,766部はクリア状態になつてい
る。
As a result of the above, 7 of the N records for the product name
48,750,752,762,764,768
The data was entered in the section. 754,756,75
8,760,766 copies are in a clear state.

次の処理810では制御変数代替案の入力をお
こなう。ユーザーに、キヤリア分布形成工程を制
御するための制御変数(通常は温度x1、処理時間
x2が主要変数である)の代替案をN組入力させ、
760部記入する。
In the next process 810, control variable alternatives are input. The user is provided with control variables (typically temperature x 1 , processing time) to control the carrier distribution formation process.
x 2 is the main variable)) input N sets of alternatives,
Fill out 760 copies.

次の処理820では、目標エリプソデータ
(Ψ* k,Δ* k)k=1,2,……,mを作成し、エ
リア754に記入する。計算法は次の通りであ
る。
In the next process 820, target ellipso data (Ψ * k , Δ * k ) k=1, 2, . . . , m is created and written in the area 754. The calculation method is as follows.

Ψk=f−(ωk,P0,P1,P2,P3,P4,θk) Δk=f2(ωk,P0,,P1,P2,P3,P4,θk) ここに、(ωk,θk)k=1,2,……,mはエ
リア752に記入されているエリプソデータ測定
条件を使用し、P0〜P4は750部の分布パラメタを
使用する。関数f1,f2は、偏光偏差を算出するた
めのマツクスウエルの方程式の積分によつて得ら
れるものであり、詳細は本発明出願人によつて既
にされている。J.APPl.Phys.51 4125(1980)、T.
Motooka and K.Watanabe,Damage Profile
determination of ion−implanted Si−layer by
ellipsometry)。
Ψ k = f - (ω k , P 0 , P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , θ k ) Δ k = f 2k , P 0 ,, P 1 , P 2 , P 3 , P 4 , θ k ) Here, (ω k , θ k ) k = 1, 2, ..., m uses the ellipso data measurement conditions written in area 752, and P 0 to P 4 are 750 copies. Use distribution parameters. The functions f 1 and f 2 are obtained by integrating Maxwell's equation for calculating the polarization deviation, and the details have already been provided by the applicant of the present invention. J.APPl.Phys.51 4125 (1980), T.
Motooka and K.Watanabe, Damage Profile
Determination of ion−implanted Si−layer by
ellipsometry).

次の処理830では、外部に繰り返し有無の質
問を行い、繰り返し指定の場合には処理800に
戻り、他の品名についての同様の処理をおこな
う。
In the next step 830, an inquiry is made to the outside as to whether or not repetition is required, and if repetition is specified, the process returns to step 800 and similar processing is performed for other product names.

第9図は、第6図650のプログラム動作説明
図であり、従つて第1図110の制御信号発生部
の詳細である。以下では、プログラム650に、
オンラインモードの動作をさせることを想定して
説明をおこなう。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the program operation of FIG. 6 650, and therefore details of the control signal generation section of FIG. 1 110. Below, the program 650 includes
The explanation assumes that it will operate in online mode.

(a) (処理900)小型計算機640の起動と同時
に、プロググラム650も起動され、割り込み
信号の受理処理を常時おこなつている。
(a) (Processing 900) Simultaneously with the startup of the small computer 640, the program 650 is also started and constantly performs processing for accepting interrupt signals.

(b) (処理910)割り込み信号が発生していない
場合には、900に戻る(912)。割り込み
信号が例えば端末670からの終了指示の場合
には実行を終了する(914)。キヤリア分布形成
装置120からの割り込み信号が発生した場合
には916のパスに分岐する。エリプソデータ
検出装置130からの割り込みの場合には、パ
ス918に分岐する。
(b) (Processing 910) If no interrupt signal has been generated, the process returns to 900 (912). If the interrupt signal is, for example, a termination instruction from the terminal 670, execution is terminated (914). When an interrupt signal is generated from the carrier distribution forming device 120, the process branches to path 916. In the case of an interrupt from ellipso data detection device 130, path 918 is branched.

(c) (処理920)キヤリア分布形成装置120か
ら、処理開始品の品名を読み込む。
(c) (Process 920) The product name of the product to be processed is read from the carrier distribution forming device 120.

(d) (処理922)第7図フアイル内の、上記(c)で
読み込んだ品名のレコードを、第6図660の
小型計算機用フアイルに転送させる(大型計算
機に品名を与え、フアイル620内の該当レコ
ードを転送してもらう)。
(d) (Processing 922) Transfer the product name record read in the above (c) in the file in Figure 7 to the small computer file in Figure 6 660 (give the product name to the large computer and (Please have the relevant record forwarded to you).

(e) (処理924)転送された、フアイル660内
のレコードのエリプソデータ実測値部756を
調べる。もしも、実測値部にクリアされたまま
のレコードがある場合には、926へ分岐し、そ
うでなければ928に分岐する。
(e) (Process 924) Examine the ellipso data actual measurement value section 756 of the transferred record in the file 660. If there is a record that remains cleared in the measured value section, the process branches to 926; otherwise, the process branches to 928.

(f) (処理930)当該品名について設定されたサ
ンプル数Nの制御実験が未完了であるので、フ
アイル660内の756部がクリアされた状態に
なつているレコードの先頭のもの(ランダムに
ひとつ選んでもよい)を探する。
(f) (Processing 930) Since the control experiment with the number of samples N set for the product name has not been completed, the first one of the records in which 756 copies in the file 660 are cleared (one at random) is ).

(g) 上記コードの制御状況フラグ部にフラグを立
てる(処理931)。
(g) Set a flag in the control status flag part of the above code (processing 931).

(h) (処理932)当該品名について設定されたサ
ンプル数Nの制御実験は完了しているので、フ
アイル660内のレコードを用いて、キヤリア
分布形成装置120に渡たす制御信号を発生す
る。その方法の一例を以下に示す。
(h) (Process 932) Since the control experiment with the number of samples N set for the product name has been completed, the record in the file 660 is used to generate a control signal to be passed to the carrier distribution forming device 120. An example of the method is shown below.

(h.1) N個のレコードの内最後のものはワー
ク用に使用し、他のN−1個の内より制御変
数の数n+1個のレコードをランダムに選
ぶ。(この場合、前提として事前にN−1>
n+1と設定されている必要がある)。
(h.1) The last of the N records is used for work, and records with the number of control variables (n+1) are randomly selected from the other N-1 records. (In this case, the premise is that N-1>
must be set to n+1).

(h.2) n+1個のレコードの内、758部の偏差
和の最大のものを選ぶ。このレコード上の制
御変数を〓wと記す。
(h.2) Among n+1 records, choose the one with the largest deviation sum of 758 copies. The control variable on this record is written as 〓 w .

(h.3) n+1個のレコードから、上記のレコ
ードを除いたものについて、制御変数の重心
(G=〓〓i/n)を求める。
(h.3) Find the center of gravity of the control variable (G=〓〓 i /n) for the n+1 records excluding the above records.

(h.4) Gに関する〓wの対称点〓Eを次式でも
とめる。
(h.4) Regarding G〓 Point of symmetry of w〓 Find E using the following formula.

E=2G−〓w (h.5) 〓Eを次式によつてランダマイズする。E = 2G−〓 w (h.5) 〓 Randomize E using the following formula.

E′=〓E+δ〓E ここに、δ〓Eは乱ペクトルであり、その
第i要素δxEiは次式で求める。
E ′=〓 E + δ〓 EHere , δ〓 E is a random vector, and its i-th element δx Ei is determined by the following formula.

δxEi=c(−xi)ri ここにCは当品名用の摂動定数、,xi
各々第i制御変数の上、下限値、riは−1か
ら1の間の一様乱数であり、各iについてひ
とつサンプルされる。〓Eをわざわざ〓E′に
ランダマイズする理由は、後述する。
δx Ei = c (- xi ) r i where C is the perturbation constant for the product name, xi are the upper and lower limits of the i-th control variable, respectively, and r i is a uniform random number between -1 and 1. , one sample for each i. The reason for deliberately randomizing 〓 E to 〓 E ′ will be explained later.

(i) (処理934)上記〓E′をフアイル660のワ
ークレコード(最終レコード)の760部に記入
し、レコードの制御状況フラグ部(766)にフ
ラグを立てる。
(i) (Processing 934) Write the above 〓E ' in the 760th copy of the work record (final record) of the file 660, and set a flag in the control status flag section (766) of the record.

(j) (処理936)フアイル660内のレコードの
中で、制御状況フラグ部の立つたものを見出
し、その制御変数部760のデータをキヤリア分
布形成装置に印加する。
(j) (Processing 936) Among the records in the file 660, a record whose control status flag section is set is found, and the data of the control variable section 760 is applied to the carrier distribution forming device.

(k) (処理938)フアイル660内の当該品名の
レコードを全て、大型計算機側のフアイル62
0上の対応するレコードの上にかぶせて保存す
る。
(k) (Process 938) All records of the product name in file 660 are transferred to file 62 on the large computer side.
Save it over the corresponding record on 0.

(l) 処理900に戻る(940)。(l) Return to processing 900 (940).

(m) (処理950)エリプソデータ検出装置130
から、検査対象ウエハの品名を読み込む。
(m) (Processing 950) Ellipso data detection device 130
The product name of the wafer to be inspected is read from .

(n) (処理952)大型計算機より当該品名に関す
るフアイル620上の全レコードを、フアイル
660に転送してもらう。
(n) (Process 952) All records in the file 620 regarding the product name are transferred to the file 660 from the large computer.

(o) (処理954)フアイル660上の、制御状況
フラグの立つているレコードを検出し、そのエ
リプソデータ測定条件部(第7図752)に記
入されたデータに従つてエリプソデータ検出装
置を動作させる。
(o) (Process 954) Detect the record with the control status flag set on the file 660, and operate the ellipso data detection device according to the data written in the ellipso data measurement condition section (752 in Fig. 7). let

(p) (処理956)上記(o)で得たエリプソデータを、
上記の制御状況フラグをもつレコード内のエリ
プソデータ実測値部(第7図756)に記入する。
(p) (Processing 956) The ellipso data obtained in (o) above is
Enter the ellipso data actual measurement value section (756 in Figure 7) in the record with the above control status flag.

(q) (処理958)上記制御状況フラグ付きレコー
ド上のエリプソデータ目標値(754)と実測値
(756)の偏差を、各測定条件ケース毎に計算
し、それらより偏和〓m k=1(|Ψk−Ψ* k|+|
Δk−Δ* k|)を求める。ここに||は絶対値記
号である。結果を、758部に記入する。
(q) (Process 958) Calculate the deviation between the ellipso data target value (754) and the actual measured value (756) on the record with the control status flag for each measurement condition case, and calculate the deviation m k=1 (|Ψ k −Ψ * k |+|
Find Δ k −Δ * k |). Here || is an absolute value symbol. Write the results on copy 758.

(R) (処理960)当該レコード(制御状況フラグ
が立つているレコード)以外に、フアイル66
0内に未実行レコード(エリプソデータ実測値
部がクリア状態のレコード)がある場合には何
もしないで次の処理(S)へゆく、そうでなけれ
ば、当該レコードの偏差和と、当該レコード以
外の他の全レコードの中で最大の偏差和を持つ
レコードの偏差和とをくらべる。もし前者が後
者よりも小ならば、後者のレコードを前者のレ
コードの上にかぶせる。この処理によつて、偏
差和を小さくする制御変数を持つレコードが、
そうでないレコードに取つて替わることにな
る。
(R) (Processing 960) In addition to the relevant record (the record with the control status flag set), file 66
If there is an unexecuted record within 0 (a record in which the ellipso data actual measurement value part is in a clear state), do nothing and proceed to the next process (S). Otherwise, calculate the deviation sum of the record and the record. Compare the deviation sum of the record with the largest deviation sum among all other records other than . If the former is smaller than the latter, the latter record is placed over the former record. Through this process, records with control variables that reduce the sum of deviations are
It will replace records that do not.

(S) (処理962)フアイル660内のレコードの
制御状況フラグをクリアする。
(S) (Process 962) Clear the control status flag of the record in the file 660.

(T) (処理938)フアイル660上のレコードを
620に戻す。
(T) (Process 938) Return the record on file 660 to 620.

以上の操作を繰り返すことにより、フアイル6
20上の各品名について、制御変数760は次第
に改善され、偏差和(758部参照)は小さくなつ
てゆく。すなわち、所望のウエハ内キヤリア分布
を与えるキヤリア分布形成装置の制御変数が自律
的に探索される。上記(h.5)で〓Eをランダマイ
ズしてわざわざ〓E′とした理由は、例えばフアイ
ル620内の品名AG1のレコード700〜72
0の制御変数〓1〜〓Nに常時、ある程度の変異
を持たせ続けておくためである。もしこれを実施
していないとして、仮に、〓1=〓2=……=〓
と収束してしまつた場合を考えると手続き
(h.4)によつてはもはや新点を生成することは不
可能となる。このため、もしも、装置120が劣
化して、制御変数の最適値が徐々にずれてくるよ
うな事が発生しても、新たな最適値への自律的な
適応が不可能となる。これに対して、(h.5)で述
べた方式で、Cを適当な微少量に選んでランダマ
イズしつづけると、(h.4)の操作のたびに新たな
制御変数〓Eが装置120に渡たされ続けるので、
装置側の特性変化による変数の最適点の変化に自
律的に適応することが可能となり、定期的に装置
を検査して制御条件を見直すといつた作業を省略
することが可能となる。
By repeating the above operations, file 6
For each product name above 20, the control variable 760 is gradually improved, and the sum of deviations (see part 758) becomes smaller. That is, control variables of the carrier distribution forming device that provide a desired intra-wafer carrier distribution are autonomously searched for. The reason for randomizing 〓 E and making it 〓 E ′ in the above (h.5) is, for example, records 700 to 72 of product name AG1 in file 620.
This is to keep the control variables 〓1~〓 N always having a certain degree of variation. If this is not implemented, then 〓1=〓2=……=〓
Considering the case where it converges with N , it is no longer possible to generate new points using procedure (h.4). Therefore, even if the device 120 deteriorates and the optimum value of the control variable gradually shifts, it will not be possible to autonomously adapt to the new optimum value. On the other hand, if we continue to randomize C by selecting an appropriate minute amount using the method described in (h.5), a new control variable 〓 E will be added to the device 120 every time the operation in (h.4) is performed. Because it keeps being handed over,
It becomes possible to autonomously adapt to changes in the optimum point of variables due to changes in the characteristics of the device, and it becomes possible to omit the work of regularly inspecting the device and reviewing control conditions.

上記(h)では、新点〓Eの発生方法をひとつ示し
たが、より効率的な方法としては、シンプレクス
アルゴリズム(Nelder,J.A.and Mead,R.:A
simplex method for function minimization,
Comput.J.5(1965))にもとづく方法等が可能で
ある。この場合には新点〓Eの発生法が複雑にな
る。制御条件フラグを多値にしておいて、フラグ
の値に応じて、新点〓Eの発生方法をスイツチン
グさせれば、上記と類似の枠組みで〓Eを発生で
きる。
In (h) above, one method for generating the new point 〓 E was shown, but a more efficient method is the simplex algorithm (Nelder, JA and Mead, R.: A
simplex method for function minimization,
Comput.J.5 (1965)) is possible. In this case, the method for generating the new point 〓 E becomes complicated. If the control condition flag is made multi-valued and the method of generating the new point 〓 E is switched according to the value of the flag, 〓 E can be generated in a framework similar to the above.

次に、本発明の他の実施例について述べる。上
記実施例では、所望のキヤリア分布形状(第2図
を参照)に対応するエリプソデータ理論値(155)
に対して、プロセスから実測されたエリプソデー
タ(170)が近ずくように、装置120への制御
変数160を調節した。
Next, other embodiments of the present invention will be described. In the above example, the theoretical ellipso data value (155) corresponding to the desired carrier distribution shape (see Figure 2) is used.
The control variable 160 to the device 120 was adjusted so that the ellipsodata (170) actually measured from the process approximated.

しかし、他の方法として、信号155として直
接、所望の分布関数を与えておき、制御信号発生
部110の中に、実測エリプソデータからウエハ
内キヤリア分布を推定する機能を設けておき、先
の所望分布とこの推定分布との差を最小化する方
向に、制御変数160を調整する方法も可能であ
る。これを実現するには、キヤリア分布推定に本
出願人による先願(特願昭56−17012、特願昭56
−200191)の発明を使用し、2つの分布の間の偏
差の縮小には、本発明の上記実施例中の偏差和最
少化の処理方式を利用すればよい。
However, as another method, the desired distribution function is directly given as the signal 155, and the control signal generating section 110 is provided with a function for estimating the intra-wafer carrier distribution from the actually measured ellipso data. It is also possible to adjust the control variable 160 in a direction that minimizes the difference between the distribution and this estimated distribution. In order to achieve this, it is necessary to apply the carrier distribution estimation method to the applicant's earlier application (Japanese Patent Application No. 56-17012,
-200191), and the processing method for minimizing the sum of deviations in the above embodiment of the present invention may be used to reduce the deviation between the two distributions.

次に本発明と半導体製品の再生に適用する方法
について述べる。
Next, the present invention and a method applied to the recycling of semiconductor products will be described.

キヤリア分布形成プロセスで、予定の濃度分布
に満たない分布が形成された場合や、逆に予定の
濃度分布を超える分布が形成された場合には、従
来は不良品として捨ててしまわなければならなか
つた。本発明は、その内容からもわかるように半
導体製品を破壊することなく、そのキヤリア分布
を制御する手段を提供する。よつて、予定の濃度
分布に達しないで不良となつた半導体製品につい
てはエリプソデータが目標エリプソデータに近づ
くように、不純物の追加量や拡散炉の処理温度、
時間等を制御すればば良い。予定の濃度分布を超
えた不良品については、当該不純物の作用を相殺
する不純物を新たに追加し、これを拡散させるこ
とによつて、エリプソデータが目標エリプソデー
タに近づくようにすれば良い。
In the carrier distribution formation process, if a distribution that is less than the planned concentration distribution or conversely exceeds the planned concentration distribution is formed, conventionally, the product must be discarded as a defective product. Ta. As can be seen from its content, the present invention provides means for controlling the carrier distribution of semiconductor products without destroying them. Therefore, for semiconductor products that are defective because they do not reach the expected concentration distribution, the amount of added impurities, the processing temperature of the diffusion furnace, etc. should be adjusted so that the ellipso data approaches the target ellipso data.
All you have to do is control the time etc. For defective products that exceed the planned concentration distribution, the ellipso data may be brought closer to the target ellipso data by adding a new impurity that offsets the effect of the impurity and diffusing it.

これらの実施にあたつては既に形成されたキヤ
リア分布の精密な変更を要するので、たとえば下
記のようなモデルを使用してキヤリア分布形成工
程を制御する。
In carrying out these operations, it is necessary to precisely change the carrier distribution that has already been formed, so the carrier distribution forming process is controlled using, for example, the following model.

Δi=a0i+aiΔ* 1+a2iΔ* 2+…+aniΔ* n+b1iΨ* 1
…+
bniΨ* n+c1ix1+C2ix2+…+coixo i=1,2,…,m Ψi=a′0i+a′1iΔ* 1+a′2iΔ* 22 *+…+a′niΔ* n
+b′1iΨ* 1
+…+b′niΨ* n+c′1ix1+c′2ix2+…+c′oixo i=1,2,…,m ここに、(Δi,Ψi)i=1〜mは目標エリプソ
データであり、(Δ* i,ψ* ii=1〜mは不良品のエリ
プソデータ実測値である。x1〜xoは拡散炉の制御
変数や追加不純物質である。式の未知係数a0i
coi,a′0i〜c′oiは、(Δi,Ψi)、(Δ* i,Ψ* i
、x1〜xo
等の実績値を用いて、例えば、最小2乗法によつ
て推定しておく。不良品の再生にあたつては、
(Δi,ψi)が目標値として既知、(Δ* i,ψ* i)が現
状値として既知のもとで、上記の連立方程式を解
いて、制御変数x1〜xoを求める(式が解けるため
にはn≦mと選んでおく。不良品に対して、この
制御変数を用いた追加処理をおこなうと、目標エ
リプソデータ(Δi,ψi)に近いエリプソデータを
与える半導体素子が得ることができる。すなわ
ち、不良品の再生が可能となる。
Δ i =a 0i +a i Δ * 1 +a 2i Δ * 2 +…+a ni Δ * n +b 1i Ψ * 1 +
…+
b ni Ψ * n +c 1i x 1 +C 2i x 2 +…+c oi x o i=1, 2,…, m Ψ i =a′ 0i +a′ 1i Δ * 1 +a′ 2i Δ * 22 * +…+a ′ ni Δ * n
+b′ 1i Ψ * 1
+…+b′ ni Ψ * n +c′ 1i x 1 +c′ 2i x 2 +…+c′ oi x o i=1, 2,…, m Here, (Δ i , Ψ i ) i=1~m This is the target ellipso data, and (Δ * i , ψ * ii = 1~m are the actual measured ellipsodata values of defective products. x1 ~ xo are the control variables of the diffusion furnace and additional impurities. Coefficient a 0i ~
c oi , a′ 0i ~ c′ oi are (Δ i , Ψ i ), (Δ * i , Ψ * i )
, x 1 ~ x o
It is estimated by, for example, the method of least squares using actual values such as . When recycling defective products,
With (Δ i , ψ i ) known as the target values and (Δ * i , ψ * i ) known as the current values, the above simultaneous equations are solved to find the control variables x 1 to x o ( In order to solve the equation, select n≦m.If additional processing is performed using this control variable on a defective product, a semiconductor element that gives ellipsodata close to the target ellipsodata (Δ i , ψ i ) In other words, it is possible to reproduce defective products.

本発明によれば、従来不可能であつた半導体製
造プロセス内のキヤリア分布形成工程の全自動、
高性能制御が可能となり、製品歩留りの向上や短
縮を可能化することができる。
According to the present invention, the carrier distribution forming process in the semiconductor manufacturing process can be fully automated, which was previously impossible.
High-performance control becomes possible, making it possible to improve and shorten product yield.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明制御の一実施例のブロツク
図、第2図はキヤリア分布のパラメタ表現法説明
図、第3図,第4図は、エリプソデータ取得装置
説明図、第5図は、エリプソデータ取得状況図、
第6図は、本発明制御方式の一実施例のシステム
構成図、第7図は、第6図中のデータフアイル6
20の内容説明図、第8図は、第6図中のプログ
ラム610の処理内容説明図、第9図は、第6図
中のプログラム650の処理内容説明図である。
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the control of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of a parameter expression method for carrier distribution, Figs. 3 and 4 are an explanatory diagram of an ellipso data acquisition device, and Fig. 5 is Ellipso data acquisition status diagram,
FIG. 6 is a system configuration diagram of an embodiment of the control method of the present invention, and FIG. 7 is a diagram of the data file 6 in FIG.
20, FIG. 8 is an explanatory diagram of the processing contents of the program 610 in FIG. 6, and FIG. 9 is an explanatory diagram of the processing contents of the program 650 in FIG.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体ウエーハの表面に赤外光を、少なくと
も該赤外光の角振動数もしくは入射角を変えて入
射し、上記半導体ウエーハの表面からの反射光の
偏光の変化を測定して、上記赤外光の反射光のエ
リプソデータを求め、上記赤外光の反射光のエリ
プソデータの測定値と、上記半導体ウエーハ上に
形成したいキヤリアの深さ方向の分布に対して観
測されるべきエリプソデータ理論値との偏差を求
め、該偏差値が少なくなるように上記半導体ウエ
ーハのキヤリア分布形成プロセスの制御を行なう
ことを特徴とする半導体形成プロセス制御方式。
1. Infrared light is incident on the surface of a semiconductor wafer while changing at least the angular frequency or incidence angle of the infrared light, and the change in polarization of the reflected light from the surface of the semiconductor wafer is measured. Calculate the ellipsodata of the reflected light, and calculate the measured value of the ellipsodata of the reflected infrared light and the theoretical value of the ellipsodata that should be observed for the distribution in the depth direction of carriers that you want to form on the semiconductor wafer. 1. A semiconductor formation process control method, characterized in that the carrier distribution forming process of the semiconductor wafer is controlled so that the deviation value is reduced.
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