(57)【要約】【課題】ＦＭＥＡの評価において、経時変化によるリスクの変化を含めることにより、高品質で安定した半導体装置を製造する。【解決手段】電子システムは、半導体製造装置の各評価項目（消耗品、定期交換、老朽化）毎にＴＲＰＮを算出する。ＴＲＰＮは、影響度（Ｓ）、発生度（Ｏ）、および検出度（Ｄ）から求めたＰＲＮに発生度経時パラメータ（ＴＯ）を考慮したものであり、ＴＲＰＮ＝影響度（Ｓ）×発生頻度（Ｏ）×検出度（Ｄ）×（１＋発生度経時パラメータ（ＴＯ）×（ｎ−１））（ここで、ｎは、半導体製造装置の稼働日数）、から算出される。そして、評価項目毎に算出したＴＲＰＮを総計し、’トータルＴＲＰＮ’を算出する。高品質製品の半導体装置を製造する場合、各製造工程において、’トータルＴＲＰＮ’の値が少ない半導体製造装置を選択して半導体装置の製造を実施する。【選択図】図６
2010118562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置製造におけるリスク指数を算出するステップと、
算出した前記リスク指数と設定された発生度経時パラメータとから、半導体製造装置における各評価項目毎の経時変化リスクを算出するステップと、
算出した前記半導体製造装置における各評価項目毎の前記経時変化リスクを総計してトータル経時変化リスクを算出し、前記半導体製造装置のリスク評価を行うステップとを有することを特徴とする半導体製造装置のリスク評価方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体製造装置のリスク評価方法において、
前記半導体製造装置における各評価項目は、
少なくとも前記半導体製造装置の消耗品、前記半導体製造装置の定期交換、および前記半導体製造装置の老朽化に対する経時変化リスクを含むことを特徴とする半導体製造装置のリスク評価方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体製造装置のリスク評価方法において、
前記トータル経時変化リスクが、予め設定された任意のしきい値以上の値になると、該当する半導体製造装置をインタロックするステップを有することを特徴とする半導体製造装置のリスク評価方法。
【請求項４】
請求項１記載の半導体製造装置のリスク評価方法において、
各製造工程毎に、前記トータル経時変化リスクが最も少ない半導体製造装置によって着工パスを構成するようにディスパッチするステップを有することを特徴とする半導体製造装置のリスク評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置におけるリスク評価技術に関し、特に、ＦＭＥＡ（Ｆａｉｌｕｒｅ  Ｍｏｄｅ  ａｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いた半導体装置の不良防止に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置における製造品質向上、および不良を未然に防止する解析技術として、ＦＭＥＡが広く知られている。
【０００３】
このＦＭＥＡは、生産に関わるリスクを故障モードを想定し、各故障モードのリスクを算出、評価するものであり、対象（たとえば、半導体素子構造、プロセス、製造装置など）に発生しうる不良要因のリスクを次式で示すＲＰＮ（Ｒｉｓｋ  Ｐｒｉｏｒｉｔｙ  Ｎｕｍｂｅｒ）で算出してリスクを定量的に評価し、指数を低減する活動を行う。
【０００４】
ＲＰＮ（リスク指数）＝影響度（Ｓ）×発生頻度（Ｏ）×検出度（Ｄ）    （式１）
なお、この種のＦＭＥＡを用いた解析手法として、たとえば、抽出された不具合情報に含まれる検出状況情報および処置内容情報の少なくともいずれか１つに基づいて統計処理を行うことにより、特定の不具合が管理対象に与える影響の度合いを示す影響度を客観的な値として算出するものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２８０３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のようなＦＭＥＡによる解析技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
【０００６】
すなわち、ＦＭＥＡは、経時変化のパラメータがないため静的な評価のみとなっており、消耗部品、部品の経時変化、ならびに老朽化のリスク評価などの経時変化するものに対して精度よくリスク判定ができないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、ＦＭＥＡの評価において、経時変化によるリスクの変化を含めることにより、高品質で安定した半導体装置を製造する技術を提供することにある。
【０００８】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１０】
本発明は、半導体装置製造におけるリスク指数を算出するステップと、算出した該リスク指数と設定された発生度経時パラメータとから、半導体製造装置における各評価項目毎の経時変化リスクを算出するステップと、算出した該半導体製造装置における各評価項目毎の経時変化リスクを総計してトータル経時変化リスクを算出し、半導体製造装置のリスク評価を行うステップとを有するものである。
【００１１】
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。
【００１２】
本発明は、前記半導体製造装置における各評価項目が、少なくとも半導体製造装置の消耗品、半導体製造装置の定期交換、および半導体製造装置の老朽化に対する経時変化リスクを含むものである。
【００１３】
また、本発明は、前記トータル経時変化リスクが、予め設定された任意のしきい値以上の値になると、該当する半導体製造装置をインタロックするステップを有するものである。
【００１４】
さらに、本発明は、各製造工程毎に、前記トータル経時変化リスクが最も少ない半導体製造装置によって着工パスを構成するようにディスパッチするステップを有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１６】
（１）高精度な半導体製造装置におけるリスク評価を行うことができる。
【００１７】
（２）また、上記（１）により、半導体装置の品質を安定して高品質化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態による電子システムの構成例を示すブロック図、図２は、図１の電子システムが算出した半導体製造装置の消耗品に対するＦＭＥＡシートの一例を示す説明図、図３は、図１の電子システムが算出した半導体製造装置の老朽化に対するＦＭＥＡシートの一例を示す説明図、図４は、図１の電子システムが算出した半導体製造装置の定期交換に対するＦＭＥＡシートの一例を示す説明図、図５は、本発明の一実施の形態によるＴＲＰＮの算出モデルの一例を示す説明図、図６は、図１の電子システムが算出する総計リスクの一例を示す説明図、図７は、図６のトータルＴＲＰＮに基づいた半導体製造装置の着工例を示す説明図、図８は、図６のトータルＴＲＰＮによる高品質製品における着工ディスパッチ例を示した説明図である。
【００２０】
本実施の形態において、半導体装置製造におけるリスク判定技術は、経時変化によるリスクである経時変化リスク（ＴＲＰＮ：Ｔｉｍｅ  Ｒｉｓｋ  Ｐｒｉｏｒｉｔｙ  Ｎｕｍｂｅｒ）を算出して評価するものであり、これらは、パーソナルコンピュータやワークステーションなどに例示されるコンピュータシステムからなる電子システム１によって処理される。ＴＲＰＮは、リスク指数ＲＰＮの値に時間経過の概念を加えてリスクを評価する。
【００２１】
電子システム１は、図１に示すように、入力部２、計算機３、ならびに出力部４から構成されている。入力部２は、種々のデータを入力することができるキーボードなどであり、該入力部２には、計算機３が接続されている。
【００２２】
出力部４は、ディスプレイやプリンタなどからなり、入力部２から入力したデータや計算機３が演算した結果などを表示したり、プリント出力などを行う。計算機３には、制御部、格納部、プログラム格納部、および演算部などが備えられている。
【００２３】
制御部は、計算機３におけるすべての制御を司る。格納部は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などからなり、入力部２から入力されたデータ、および演算部による演算結果のデータなどを格納する。
【００２４】
プログラム格納部は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、あるいはハードディスク装置などの記憶装置からなり、電子システムによって内部処理されるプログラムが格納されている。演算部は、プログラム格納部に格納されたプログラムに基づいて、格納部に格納された様々なデータを用いて、ＴＲＰＮなどの演算を行う。
【００２５】
次に、本実施の形態における電子システム１によるＴＲＰＮの算出について説明する。
【００２６】
まず、入力部２から、装置データ、およびＦＭＥＡデータをそれぞれ入力する。装置データは、たとえば、半導体製造装置などの消耗品の交換などのメンテナンスデータからなる。
【００２７】
ＦＭＥＡデータは、’潜在的故障モード’、’故障潜在的影響’、’推定原因’、’影響度（Ｓ）’、’発生度（Ｏ）’、’検出度（Ｄ）’、ならびに’発生度経時パラメータ（ＴＯ）’などである。潜在的故障モードは、故障の種類であり、故障の潜在的影響は、その故障による影響がどのようなものであるかを示し、推定原因は、故障の原因を推定するデータある。
【００２８】
また、影響度（Ｓ）は、発生した故障により、最終製品にどのくらいの影響があるかを示すデータであり、発生度（Ｏ）は、故障の発生確率を示すデータであり、検出度（Ｄ）は、故障発見の確率を示すデータである。
【００２９】
発生度経時パラメータ（ＴＯ）は、時間経過とともに発生度が増減するパラメータであり、たとえば、設計者などが実験結果などにより得られたデータに基づいて算出する。
【００３０】
電子システム１は、入力された装置データ、およびＦＭＥＡデータに基づいて、ＲＰＮ、およびＴＲＰＮをそれぞれ算出し、ＦＭＥＡシートを生成する。
【００３１】
図２〜図４は、任意の半導体製造装置（たとえば、真空蒸着装置）における電子システム１が算出したＦＭＥＡシートの一例を示す説明図である。
【００３２】
図２は、半導体製造装置の消耗品における評価項目に対するＦＭＥＡシートを示している。図２において、左側には、’潜在的故障モード’として’リーク起因不良’が上げられている。その右側には、’故障の潜在的影響’として’寸法規格外’が表示されている。
【００３３】
’故障の潜在的影響’の右側には、’推定原因’の項目があり、推定原因として’Ｓｉ（シリコン）インサートリング劣化’が示されている。
【００３４】
また、’推定原因’の右側には、’影響度（Ｓ）’、’発生度（Ｏ）’、および’検出度（Ｄ）’がそれぞれ示されている。’検出度（Ｄ）’の右側には、’影響度（Ｓ）’、’発生度（Ｏ）’、および’検出度（Ｄ）’から算出した’ＲＰＮ’の値が表示され、該’ＲＰＮ’の右側には、’発生度経時パラメータ（ＴＯ）’が表示され、その右側には、’ＴＲＰＮ’の値が表示される。
【００３５】
このＦＭＥＡシートは、出力部４のディスプレイに表示したり、あるいはプリンタによるプリント出力も可能である。
【００３６】
図３は、半導体製造装置の定期交換における評価項目に対するＦＭＥＡシートを示している。この図３における項目は、図２と同様となっており、左側から右側にかけて、’潜在的故障モード’、’故障の潜在的影響’、’推定原因’’影響度（Ｓ）’、’発生度（Ｏ）’、’検出度（Ｄ）’、’ＲＰＮ’、’発生度経時パラメータ（ＴＯ）’、および’ＴＲＰＮ’がそれぞれ表示される。
【００３７】
この場合、’潜在的故障モード’として’異物不良’が上げられており、’故障の潜在的影響’として’異物不良’、’導通不良’、’レジスト焼き付け’が表示されている。また、’推定原因’として、’アルミパーツ表面状態変動による発塵’が示されている。
【００３８】
図４は、半導体製造装置の老朽化における評価項目に対するＦＭＥＡシートの一例を示している。
【００３９】
図４においても項目は、図２と同様となっており、左側から右側にかけて、’潜在的故障モード’、’故障の潜在的影響’、’推定原因’’影響度（Ｓ）’、’発生度（Ｏ）’、’検出度（Ｄ）’、’ＲＰＮ’、’発生度経時パラメータ（ＴＯ）’、および’ＴＲＰＮ’がそれぞれ表示される。
【００４０】
この図４では、’潜在的故障モード’として’放電起因不良’が上げられており、’故障の潜在的影響’として’寸法規格外’が表示されている。また、’推定原因’として、’ＲＦ（高周波）制御設定値のずれによる実行パワー変化’が示されている。
【００４１】
ここで、ＲＰＮ、およびＴＲＰＮの算出技術について説明する。
【００４２】
ＲＰＮは、前述した式１から算出される。また、ＴＲＰＮは、以下に示す式２によって算出される。
【００４３】
ＴＲＰＮ＝影響度（Ｓ）×発生頻度（Ｏ）×検出度（Ｄ）×（１＋発生度経時パラメータ（ＴＯ）×（ｎ−１））                              （式２）
ここで、ｎは、半導体製造装置の稼働日数とする。
【００４４】
たとえば、図２に示すように、半導体製造装置が稼働１日目の場合には、式２から、ＴＲＰＮは、ＲＰＮと同じ値となる’１８’となり、稼働２日目の場合では、式２から、ＴＲＰＮは、’１８．５’となり、稼働３日目の場合には、式２から、ＴＲＰＮは、’１９’となる。また、ＴＲＰＮの算出式は、図５に示すように、線形（リニア）で計算を行うものとする。
【００４５】
計算機３は、たとえば、図６に示すように、図２〜図４のＦＭＥＡシートのデータを一纏めにして総計リスクとして処理する。処理された総計リスクは、出力部４のディスプレイに表示したり、あるいはプリンタなどによってプリント出力される。
【００４６】
図６では、任意の１つの半導体製造装置における総計リスクが一覧で表示される形式となっており、’消耗品’、’定期交換’、’老朽化’について、’推定原因’、影響度（Ｓ）’、’発生度（Ｏ）’、’検出度（Ｄ）’、’ＲＰＮ’、’発生度経時パラメータ（ＴＯ）’、’初期ＴＲＰＮ’、’現在ＴＲＰＮ’、および’トータルＴＲＰＮ’がそれぞれ示された構成となっている。
【００４７】
’初期値ＴＲＰＮ’は、稼働１日目のＴＰＲＮの値であり、’ＲＰＮ’と同じである。’現在ＴＲＰＮ’は、製造開始する当日（稼働ｎ日目）のＴＰＲＮの値である。’トータルＴＲＰＮ’は、図２〜図４におけるすべての’現在ＴＲＰＮ’を加算した値である。
【００４８】
そして、高品質製品（いわゆる，Ｑ１品）を製造する場合、作業者は、各製造工程において、出力部４の’トータルＴＲＰＮ’の値が少ない半導体製造装置を選択して半導体装置の製造を実施する。たとえば、図７に示すように、同じ工程の半導体製造装置であっても、１号機の半導体製造装置のトータルＴＲＰＮの値が、２号機の半導体製造装置のトータルＴＲＰＮの値よりも小さい場合には、１号機の半導体製造装置を用いて半導体製造を行う。
【００４９】
あるいは、トータルＴＲＰＮの値が、予め設定されたしきい値以上になった場合に、高品質製品の着工をストップ（インタロック）ようにしてもよい。ここで、現在ＴＲＰＮは、半導体製造装置に対して該当するメンテナンスが行われた際には、リセットされて初期ＴＲＰＮと同じになる。たとえば、消耗品の交換が行われた場合には、’消耗品’における’現在ＴＲＰＮ’が’初期ＴＲＰＮ’と同じになる。
【００５０】
図８は、トータルＴＲＰＮによる高品質製品における着工ディスパッチ例を示した説明図である。
【００５１】
図８の左側から右側にかけて、拡散工程、エッチング工程、および洗浄工程を示しており、各工程には、１号機と２号機の半導体製造装置が設けられているものとする。
【００５２】
まず、拡散工程では、１号機の半導体製造装置のトータルＴＲＰＮが１００であり、トータルＴＲＰＮが２００である２号機の半導体製造装置よりも値が小さいので、１号機の半導体製造装置が選択される。
【００５３】
続いて、エッチング工程では、１号機の半導体製造装置のトータルＴＲＰＮが１５０であり、２号機の半導体製造装置のトータルＴＲＰＮが８０であるので、トータルＴＲＰＮが小さい２号機の半導体製造装置によって製造が行われる。
【００５４】
そして、洗浄工程では、１号機の半導体製造装置のトータルＴＲＰＮが３００であり、２号機の半導体製造装置のトータルＴＲＰＮが１５０あるので、２号機の半導体製造装置によって製造が行われる。
【００５５】
また、半導体製造装置のディスパッチは、作業者が行うのではなく、製造工程が自動化されている場合には、電子システム１が半導体ウエハを半導体製造装置に運ぶロボットなどに直接指示を行い、半導体製造装置をディスパッチする構成としてもよい。
【００５６】
さらに、ＴＰＲＮの算出パターンは、前述したように線形モデル（図５）を用いていたが、たとえば、図９（ａ）に示すバスタブモデル、図９（ｂ）に示すワイブル分布（製品寿命に関する確率分布）、あるいは図９（ｃ）に示すアウニウスモデル（温度ストレスによる反応速度の依存）などを用いることも可能である。
【００５７】
それにより、本実施の形態によれば、ＦＭＥＡに発生度経時パラメータ（ＴＯ）を導入し、ＴＲＰＮ（経時変化リスク）を算出することにより、安定して高品質な半導体装置を製造することができる。
【００５８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、高品質な半導体装置を安定して製造することのできる半導体製造技術に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施の形態による電子システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の電子システムが算出した半導体製造装置の消耗品に対するＦＭＥＡシートの一例を示す説明図である。
【図３】図１の電子システムが算出した半導体製造装置の老朽化に対するＦＭＥＡシートの一例を示す説明図である。
【図４】図１の電子システムが算出した半導体製造装置の定期交換に対するＦＭＥＡシートの一例を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるＴＲＰＮの算出モデルの一例を示す説明図である。
【図６】図１の電子システムが算出する総計リスクの一例を示す説明図である。
【図７】図６のトータルＴＲＰＮに基づいた半導体製造装置の着工例を示す説明図である。
【図８】図６のトータルＴＲＰＮによる高品質製品における着工ディスパッチ例を示した説明図である。
【図９】本発明の他の一実施の形態によるＴＲＰＮの算出モデル例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  電子システム
２  入力部
３  計算機
４  出力部
【図１】
2010118562.tif 000003
【図２】
2010118562.tif 000004
【図３】
2010118562.tif 000005
【図４】
2010118562.tif 000006
【図５】
2010118562.tif 000007
【図６】
2010118562.tif 000008
【図７】
2010118562.tif 000009
【図８】
2010118562.tif 000010
【図９】
2010118562.tif 000011