JPH10163080A - 半導体製造システム - Google Patents

半導体製造システム

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JPH10163080A
JPH10163080A JP31630096A JP31630096A JPH10163080A JP H10163080 A JPH10163080 A JP H10163080A JP 31630096 A JP31630096 A JP 31630096A JP 31630096 A JP31630096 A JP 31630096A JP H10163080 A JPH10163080 A JP H10163080A
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evaluation function
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JP31630096A
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Shingo Yamaguchi
新吾 山口
Shin Hashimoto
伸 橋本
Keiji Tachikawa
景士 立川
Koji Honda
浩嗣 本田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特性のばらつきを少なくし、高品質の半導体
製品を歩留まりよく、安定に製造する。 【解決手段】 デバイス特性の相関を表す評価関数を作
成する評価関数作成装置150と、製造ラインの工程デー
タを収集する工程データ収集装置120と、工程データを
もとに評価パラメータを計算する評価パラメータ計算装
置130と、評価関数を用いて評価パラメータの変動に対
応する各デバイス特性をそれぞれ解析し次工程の製造条
件の候補を計算するデバイス特性解析装置140と、製造
条件の候補の中から次工程の製造条件を最適化する次工
程製造条件制御装置160と、最適化した次工程の製造条
件を製造ラインに指示する製造条件指示装置170とから
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造システ
ムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体の製造装置は、図5に示し
たように複数の加工装置や検査装置から構成され、それ
らの装置を予め決められた製造条件で稼働させていた。
図5において、半導体ウエハ1は加工装置2に入り、様
々な処理が施され、検査装置3にて測定、検査が行われ
る。このとき、加工装置が行う処理は、予め設定された
レシピ4と呼ばれる製造条件通りに遂行される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、加工装置2の処理がばらつき、予定通り
の処理がウエハ1になされなかった場合、製造途中にて
ウエハ1を廃棄したり、ウエハ1上に作られる半導体製
品の性能が低下するといった問題がある。
【0004】また、加工装置2の処理がばらついたと
き、次工程の製造条件をシミュレーションを用いて計算
する方法も考えられるが、シミュレーションの計算に多
くの時間を要して製造ラインの進捗が遅れるという問題
がある。
【0005】また、加工装置2の処理がばらついたと
き、すべてのデバイス特性を同時に最適化する次工程の
製造条件を計算することが困難であるという問題もあっ
た。
【0006】さらには、ロット単位でばらつきが大き
く、次工程の製造条件を変更してデバイス特性の品質を
上げることが困難であるという問題もあった。
【0007】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、高品質の半導体製品を歩留まりよく、安定に製造
できる半導体製造システムを提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の半導体製造システムは、予めプロセスパラ
メータとデバイス特性の相関を表す評価関数を作成する
評価関数作成装置と、製造ラインの加工装置の処理デー
タや検査装置の測定データなどの工程データを収集する
工程データ収集装置と、前記工程データをもとに製造工
程管理に用いる評価パラメータを計算する評価パラメー
タ計算装置と、前記評価関数を用いて前記評価パラメー
タの変動に対応する各デバイス特性をそれぞれ解析し次
工程の製造条件の候補を計算するデバイス特性解析装置
と、前記製造条件の候補の中から半導体製品のすべての
デバイス特性の規格を満足するように次工程の製造条件
を最適化する次工程製造条件制御装置と、最適化した前
記次工程の製造条件を次工程の加工装置および検査装置
に指示する製造条件指示装置とを備えた構成とする。
【0009】上記構成によれば、半導体製品の特性ばら
つきが小さくなり、高品質の半導体製品を歩留まりよ
く、安定して製造することができる。
【0010】また、上記半導体製造システムにおいて、
評価関数作成装置は、レスポンスサーフェス法を用いて
評価関数を計算する機能を有する構成とする。これによ
り、評価パラメータの変動に対応するデバイス特性の解
析を短時間に計算することができる。
【0011】また次工程製造条件制御装置は、ファジー
推論を用いて次工程の製造条件を最適化する機能を有す
る構成とする。これにより、評価パラメータの変動が影
響を及ぼすすべてのデバイス特性を最適化することがで
きる。
【0012】さらに、評価パラメータ計算装置は、工程
毎にウエハ面内のばらつき分布を解析し、評価パラメー
タとしてばらつきの中心値を計算する機能を有する構成
とする。これにより、次工程の製造条件を変更してデバ
イス特性の品質をウエハ面内ばらつきまで向上させるこ
とができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施の形態におけるデバイス特性解析装置をブロック図
で示したものである。図1において、110は製造工程フ
ロー、120は工程データ収集装置、130は評価パラメータ
計算装置、140はデバイス特性解析装置、150は評価関数
作成装置、160は次工程製造条件制御装置、170は製造条
件指示装置である。
【0014】次に、本実施の形態における動作を説明す
る。評価関数作成装置150で、プロセス、デバイス、回
路などの各種シミュレーションの計算結果と、TEGや
実験などの測定データを元にして、レスポンスサーフェ
ス法によりデバイス特性の相関を表す評価関数(レスポ
ンスサーフェス関数)を予め作成しておく。
【0015】そこでまず、工程データ収集装置120で、
製造工程フロー110の工程Aの加工装置や検査装置にて
ウエハ毎に実測した工程データを収集する。
【0016】次に、評価パラメータ計算装置130で、収
集した工程データからウエハ毎のばらつきの中心値を計
算する。
【0017】次いで、デバイス特性解析装置140で、評
価関数(レスポンスサーフェス関数)による次工程製造条
件の候補群を解析する。
【0018】図2は、デバイス特性解析装置140の処理
手順を示したものである。ここで、工程Aはゲート形成
工程、工程BはLDD注入工程、工程CはTEOS成膜
工程とする。
【0019】評価関数作成装置150により、予めPS寸
法(ゲート長)、LDD注入量を変数とするドレイン電流
特性の評価関数(レスポンスサーフェス関数)が作成され
ている。
【0020】ドレイン電流の特性目標値Ids0はPS寸
法(ゲート長)、LDD注入量がともに規格目標値(L
g0、Dldd0)の時に実現し、評価関数(レスポンスサーフ
ェス関数)面上の特性目標曲線上の点Aに位置する。
【0021】まず、評価パラメータ計算装置130から受
け取ったPS寸法(ゲート長)の中心値Lgが規格目標値
Lg0からΔLgだけ変動すると、評価関数(レスポンスサ
ーフェス関数)面上の特性目標曲線上の点Aは、LDD
注入量を規格目標値Dldd0に固定したまま評価関数(レ
スポンスサーフェス関数)面上の特性変動曲線上の点B
へと移動する。その時、ドレイン電流は、特性目標値I
ds0からIdsへと変動する。
【0022】次に、ドレイン電流特性をIdsから特性目
標値Ids0へ戻すために、PS寸法(ゲート長)をLgに固
定したまま評価関数(レスポンスサーフェス関数)面上の
特性変動曲線上の点Bを特性目標曲線上の点Cに移動す
る。
【0023】次に、特性目標曲線上の点Cに対応するL
DD注入量DlddIdsをグラフより計算する。
【0024】同様にして、TEOS成膜条件TteosIds
を計算する。
【0025】以上のように、評価関数(レスポンスサー
フェス関数)を用いて、評価パラメータの変動つまりプ
ロセスの変動に対応するデバイス特性を高速に解析し、
次工程の製造条件の候補群を計算する。
【0026】次に、次工程製造条件制御装置160で、フ
ァジー推論による次工程の製造条件を最適化する。
【0027】図3は、その次工程製造条件制御装置160
の処理手順を示したものである。ここで、工程Aはゲー
ト形成工程、工程BはLDD注入工程、工程CはTEO
S成膜工程とする。
【0028】製造条件を変数とする歩留まり分布をメン
バシップ関数とする。まず、デバイス特性解析装置140
で計算した次工程の製造条件の候補(LDD注入量Dldd
Ids、DlddVt、…)に対応する複数のデバイス特性(ド
レイン電流、しきい電圧、…)のメンバシップ関数を同
じ座標系に表現する。
【0029】次に、各メンバシップ関数の重なり合った
多角形(斜線部分)の面積の重心Dldd´を計算し、最適
なLDD注入量とする。
【0030】同様にして、TEOS成膜条件Tteos´を
計算する。
【0031】以上のように、ファジー推論を用いて容易
に複数デバイス特性を同時に最適化する次工程の製造条
件を計算する。
【0032】次に、製造条件指示装置170で、次工程製
造条件制御装置160で計算した次工程の最適な製造条件
を製造工程フロー110の工程B、Cに指示する。
【0033】ここで、製造条件の指示の手段としては、
製造ラインの工程管理端末に表示して作業者が行った
り、装置のレシピの設定を自動的に行ったりする。
【0034】以上の動作によるプロセスのばらつきとデ
バイス特性のばらつきの関係を図4を用いて説明する。
【0035】図4において、410はウエハNo.1のPS
寸法、412はウエハNo.2のPS寸法、414はウエハNo.
50のPS寸法の各ばらつき、420はウエハNo.1のLD
D注入量(あるいはTEOS成膜条件)、422はウエハN
o.2のLDD注入量(あるいはTEOS成膜条件)、424
はウエハNo.50のLDD注入量(あるいはTEOS成膜
条件)、430はウエハNo.1のドレイン電流特性、432は
ウエハNo.2のドレイン電流特性、434はウエハNo.50
のドレイン電流特性の各ばらつきである。
【0036】まず、ウエハNo.1はPS寸法ばらつき41
0の中心値が規格目標値に等しいので、次工程(LDD注
入、TEOS成膜工程)の製造条件420も規格目標値通り
に指示することで、ドレイン電流特性は特性目標値のま
わりにウエハ面内ばらつきに相当するばらつきとなる。
【0037】次に、ウエハNo.2はPS寸法ばらつき41
2の中心値が規格目標値よりも大きいので、次工程(LD
D注入、TEOS成膜工程)の製造条件422を規格目標値
より小さく指示することで、ドレイン電流特性はウエハ
No.1と同じように特性目標値のまわりにウエハ面内ば
らつきに相当するばらつきとなる。
【0038】次に、ウエハNo.50はPS寸法ばらつき41
4の中心値が規格目標値よりも小さいので、次工程(LD
D注入、TEOS成膜工程)の製造条件424を規格目標値
より大きく指示することで、ドレイン電流特性はウエハ
No.1と同じように特性目標値のまわりにウエハ面内ば
らつきに相当するばらつきとなる。
【0039】しきい電圧も上記と同様な関係である。
【0040】このようにして、ある工程(例えばゲート
形成工程)が変動した時、つまりPS寸法が変動した
時、複数のデバイス特性(例えばドレイン電流、しきい
電圧など)の変動を相殺し、特性目標値に戻すように、
次工程(例えばLDD注入、TEOS成膜など)の製造条
件を制御することで、半導体製品のデバイス特性のばら
つきを小さくし、高品質の半導体製品を歩留まりよく安
定して製造することができる。
【0041】なお、上記実施の形態では、評価関数の作
成にレスポンスサーフェス法を用いたが、ニューラルネ
ットワーク、ファジー推論、エキスパートシステム、人
工知能を単独あるいは組み合わせて用いても、同様の効
果が得られることは言うまでもない。
【0042】また、次工程の製造条件の最適化にファジ
ー推論を用いたが、ニューラルネットワーク、エキスパ
ートシステム、人工知能を単独あるいは組み合わせて用
いても、これまた同様の効果が得られる。
【0043】また、次工程の製造条件を計算するのに、
レスポンスサーフェス法による評価関数とファジー推論
を組み合わせて用いたが、次工程の製造条件を計算した
結果を知識ベースに蓄積し、ニューラルネットワーク、
ファジー推論、エキスパートシステム、人工知能を単独
あるいは組み合わせて用いても、同様の効果が得られる
ことは言うまでもない。
【0044】さらに、評価パラメータに工程のウエハ面
内ばらつきの中心値を用いたが、工程毎のウエハ面内ば
らつき分布は異なるので、ウエハ面内ばらつきの平均
値、最頻値、中央値などの他の各種統計パラメータを工
程毎に変更しても同様の結果が得られる。
【0045】本願発明は、上記実施の形態に限られるも
のではない。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予めプロセスパラメータとデバイス特性の相関を表す評
価関数を作成する評価関数作成装置と、製造ラインの加
工装置の処理データや検査装置の測定データなどの工程
データを収集する工程データ収集装置と、前記工程デー
タをもとに製造工程管理に用いる評価パラメータを計算
する評価パラメータ計算装置と、前記評価関数を用いて
前記評価パラメータの変動に対応する各デバイス特性を
それぞれ解析し次工程の製造条件の候補を計算するデバ
イス特性解析装置と、前記製造条件の候補の中から半導
体製品のすべてのデバイス特性の規格を満足するように
次工程の製造条件を最適化する次工程製造条件制御装置
と、最適化した前記次工程の製造条件を次工程の加工装
置および検査装置に指示する製造条件指示装置とを備え
ることにより、半導体製品の特性ばらつきが小さくな
り、高品質の半導体製品を歩留まりよく、安定して製造
することができる。
【0047】また、上記半導体製造システムにおいて、
評価関数作成装置が、レスポンスサーフェス法を用いて
評価関数を計算する機能を有することにより、評価パラ
メータの変動に対応するデバイス特性の解析を短時間に
計算することができる。
【0048】また次工程製造条件制御装置が、ファジー
推論を用いて次工程の製造条件を最適化する機能を有す
ることにより、評価パラメータの変動が影響を及ぼすす
べてのデバイス特性を最適化することができる。
【0049】さらに、評価パラメータ計算装置が、工程
毎にウエハ面内のばらつき分布を解析し、評価パラメー
タとしてばらつきの中心値を計算する機能を有すること
により、次工程の製造条件を変更してデバイス特性の品
質をウエハ面内ばらつきまで向上させることができる、
等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における半導体製造シス
テムのブロック図である。
【図2】同実施の形態におけるデバイス特性解析装置の
処理手順を説明する図である。
【図3】同実施の形態における次工程製造条件制御装置
の処理手順を説明する図である。
【図4】同実施の形態におけるプロセスのばらつきとデ
バイス特性のばらつきの関係図である。
【図5】従来例の半導体製造システムのブロック図であ
る。
【符号の説明】
110…製造工程フロー、 120…工程データ収集装置、
130…評価パラメータ計算装置、 140…デバイス特性解
析装置、 150…評価関数作成装置、 160…次工程製造
条件制御装置、 170…製造条件指示装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 浩嗣 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予めプロセスパラメータとデバイス特性
    の相関を表す評価関数を作成する評価関数作成装置と、
    製造ラインの加工装置の処理データや検査装置の測定デ
    ータなどの工程データを収集する工程データ収集装置
    と、前記工程データをもとに製造工程管理に用いる評価
    パラメータを計算する評価パラメータ計算装置と、前記
    評価関数を用いて前記評価パラメータの変動に対応する
    各デバイス特性をそれぞれ解析し次工程の製造条件の候
    補を計算するデバイス特性解析装置と、前記製造条件の
    候補の中から半導体製品のすべてのデバイス特性の規格
    を満足するように次工程の製造条件を最適化する次工程
    製造条件制御装置と、最適化した前記次工程の製造条件
    を次工程の加工装置および検査装置に指示する製造条件
    指示装置とを備えていることを特徴とする半導体製造シ
    ステム。
  2. 【請求項2】 評価関数作成装置は、レスポンスサーフ
    ェス法を用いて評価関数を計算する機能を有することを
    特徴とする請求項1記載の半導体製造システム。
  3. 【請求項3】 次工程製造条件制御装置は、ファジー推
    論を用いて次工程の製造条件を最適化する機能を有する
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体製造システム。
  4. 【請求項4】 評価パラメータ計算装置は、工程毎にウ
    エハ面内のばらつき分布を解析し、評価パラメータとし
    てばらつきの中心値を計算する機能を有することを特徴
    とする請求項1記載の半導体製造システム。
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