(57)【要約】プロセスに関連した状態を推定する方法は、プロセスに関連した状態観測値を受け取る。状態観測値は関連プロセス時間を有する。状態観測値を割り引く重み係数を、プロセス時間に基づいて生成する。状態推定値を、割り引かれた状態の観測値に基づいて生成する。システム（１００）は、プロセス装置（１２０，１４０）、計測機器（１３０）、およびプロセス制御部（１５０）を有している。プロセス装置（１２０，１４０）は、操作レシピに従ってプロセスを行うように動作可能である。計測機器（１３０）は、プロセスに関連した状態観測値を生成するように動作可能である。プロセス制御部（１５０）は、関連プロセス時間を有する状態観測値を受け取り、状態観測値を割り引く重み係数をプロセス時間に基づいて生成し、状態推定値を割り引かれた状態の観測値に基づいて生成し、操作レシピの少なくとも１つのパラメータを状態推定値に基づいて決定するように動作可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスに関連した状態を推定する方法であって、
関連プロセス時間を有する、前記プロセスに関連した状態観測値を受け取るステップと、
前記状態観測値を割り引く重み係数を、前記プロセス時間に基づいて生成するステップと、
状態推定値を、前記割り引かれた状態観測値に基づいて生成するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記重み係数は、ｔｐがプロセス時間、ｔが現在の時刻、τが所定の時定数の場合に
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で定義された指数関数型重み係数を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記状態推定値を生成するステップはさらに、時間加重付き指数加重移動平均を用いて前記状態推定値を生成する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記状態の推定値の生成はさらに、時間加重付き再帰型指数加重移動平均を用いて前記状態の推定値を生成する請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記状態推定値を生成するステップは、
以前の状態更新からの経過時間の関数として、前記以前の状態更新からの重み係数を割り引くステップと、
前記更新された状態推定値を、前記割り引かれた状態観測値、前記割り引かれた重み係数、および以前の状態推定値の関数として生成するステップと、
前記重み係数を、前記割り引かれた重み係数及び前記状態観測値を割り引くために使用した前記重み係数に基づいて更新するステップとをさらに含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記状態観測値は第１状態観測値を含み、前記プロセス時間は第１プロセス時間を含み、さらに、
前記第１プロセス時間よりも早い第２関連プロセス時間を有する、前記プロセスに関連した第２状態観測値を受け取るステップと、
前記第２状態観測値を、前記第２プロセス時間に基づいて割り引くステップと、
前記状態推定値を、前記割り引かれた第２状態観測値に基づいて更新するステップとをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
プロセス時間をそれぞれ有する、前記プロセスに関連した複数の状態観測値を受け取るステップと、
各状態観測値を、それぞれの関連プロセス時間の関数として割り引くステップと、
前記状態推定値を、前記割り引かれた状態観測値に基づいて生成するステップとをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記状態推定値を生成するステップは、各状態観測値の受け取りに応答して、更新された状態推定値を生成するステップをさらに含み、更新された各状態推定値を生成するステップは、
前記更新された状態推定値に対する新たな重み係数を、前記更新された状態推定値に組み込まれている前記状態観測値に関連した前記プロセス時間の関数として生成するステップと、
以前に更新された状態推定値に関連した重み係数を、前記以前に更新された状態推定値を生成してからの経過時間の関数として割り引くステップと、
前記更新された状態推定値を、前記新たな重み係数、前記更新された状態推定値に組み込まれている前記状態観測値、前記以前に更新された状態推定値に関連した前記割り引かれた重み係数、および前記以前に更新された状態推定値の関数として生成するステップとをさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記状態観測値のうちの選択された１つを、
前記選択された状態観測値に対する排除重み係数を、前記関連プロセス時間の関数として生成するステップと、
前記選択された状態観測値を、前記選択された状態観測値および前記排除重み係数を用いて排除するステップとによって排除するステップをさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記プロセスを前記状態推定値に基づいて制御するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記プロセスは半導体製造プロセスからなり、前記プロセスを制御するステップはさらに半導体製造プロセスの操作レシピの少なくとも１つのパラメータを決定するステップを含み、前記方法はさらに前記操作レシピの前記少なくとも１つのパラメータを決定した後に半導体デバイスを処理するステップを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
操作レシピに従ってプロセスを実行するように動作可能なプロセス装置（１２０，１４０）と、
前記プロセスに関連した状態観測値を生成するように動作可能な計測機器（１３０）と、
関連プロセス時間を有する前記状態観測値を受け取り、前記状態観測値を割り引く重み係数を前記プロセス時間に基づいて生成し、状態推定値を前記割り引かれた状態観測値に基づいて生成し、前記操作レシピの少なくとも１つのパラメータを前記状態推定値に基づいて決定するように動作可能なプロセス制御部（１５０）を備えるシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の表示】
【０００１】
該当なし
【連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載】
【０００２】
該当なし
【技術分野】
【０００３】
本発明は一般的には時間加重移動平均フィルタの製造に関し、より詳細には、時間加重移動平均フィルタの使用に関する。
【背景技術】
【０００４】
半導体産業の中では、集積回路デバイス、例えばマイクロプロセッサやメモリデバイス等の品質、信頼性、及びスループットを高めるための取り組みが絶え間なく行われている。この取り組みは、より信頼性高く動作するより高品質のコンピュータや電子デバイスを求める消費者の要求によって活発化されている。これらの要求の結果、トランジスタ等の半導体デバイスの製造や、このようなトランジスタを組み込む集積回路デバイスの製造は絶えず改善されている。さらに、一般的なトランジスタの構成要素の製造において欠陥を減らすと、トランジスタ１個あたりの総コストやこのようなトランジスタを組み込む集積回路デバイスのコストもまた減少する。
【０００５】
一般的に、一連の処理工程は、露光ステッパー、エッチング装置、蒸着装置、研磨装置、高速熱処理装置、注入装置等を含む種々の処理装置を用いて、「ロット」と呼ばれることもある１組のウェハに対して行われる。半導体処理装置の基礎になる技術は、ここ数年間注目度が増してきた結果、大幅に向上している。しかし、この領域において向上したにもかかわらず、現在市販されている処理装置の多くはある程度の欠陥を抱えている。特に、このような処理装置は、使い勝手のよいフォーマットでパラメータの履歴データを供給する機能といった高度なプロセスデータ監視機能、および、現在の処理パラメータとラン全体の処理パラメータの両方のリアルタイム表示や、遠隔の、つまり局所と全体の監視といったイベントの記録が備わっていないことが多い。これらの欠陥のために、スループット、精度、安定性および再現性、処理温度、装置の機械的パラメータ等の重要な処理パラメータが最適ではないものに制御されるという危険にさらされる。このような変動は、製品の品質や性能のばらつきの原因となる可能性のあるラン内不均一、ラン間不均一、および装置間不均一として現われてくるが、一方で、このような装置に対する理想的な監視・診断システムであれば、この変動を監視する手段や重要なパラメータの制御を最適化する手段を与えてくれるであろう。
【０００６】
半導体製造処理ラインの操業を改善する技術の１つとして、工場全体にわたる制御システムを使用して様々な処理装置の操業を自動制御することが挙げられる。製造装置はそれぞれ、製造フレームワークまたは処理モジュールのネットワークと通信する。通常、各製造装置は装置機器インターフェースに接続されている。装置機器インターフェースは、製造装置と製造フレームワークの間の通信を促進する設備インターフェースに接続されている。通常、設備インターフェースは先進的プロセス制御（ａｄｖａｎｃｅｄ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）システムの一部であり得る。ＡＰＣシステムは製造モデルに基づいて制御スクリプトを開始するが、この制御スクリプトは製造プロセスを実行するのに必要なデータを自動抽出するソフトウェアプログラムであってもよい。多くの場合、半導体デバイスは多種のプロセスをそれぞれ行う多数の製造装置を経て製造されており、処理された半導体デバイスの品質に関するデータを生成している。
【０００７】
製造プロセス中には、製造中のデバイスの性能に影響する様々なイベントが発生することがある。つまり、製造プロセス工程のばらつきがデバイス性能のばらつきをもたらすのである。形状の微小寸法、ドーピングレベル、コンタクト抵抗、パーティクル汚染等の要因はすべてデバイスの最終性能に影響を与える可能性がある。製造処理ライン内にある種々の装置機器を性能モデルに従って制御することで、処理のばらつきを抑えている。一般的に制御対象となる装置としては、露光ステッパー、研磨装置、エッチング装置、及び蒸着装置が挙げられる。処理前及び／または処理後の計測データをこれらの装置用のプロセス制御部に供給する。処理時間等の操作レシピパラメータを、プロセス制御部によって性能モデル及び計測情報に基づいて計算することにより、処理後の結果を可能な限り目標値に近づけようとしている。このようにしてばらつきを抑えた結果、スループットの増大、コストの削減、デバイス性能の向上等が実現され、これらはすべて収益性の増大に相当する。ウェハもしくはウェハからなるロットの処理前、処理中（つまり処理している状態で）、または処理後に収集した計測データを用いてフィードバック情報及び／またはフィードフォワード情報を生成し、前にある工程のプロセス装置の制御動作（つまりフィードバック）、後にある工程のプロセス装置の制御動作（つまりフィードフォワード）、もしくは両方の制御動作を決定する際に使用してもよい。
【０００８】
通常、制御部は、フィードバックまたはフィードフォワードされた計測情報を使用して制御対象の装置の操作レシピを調整する。制御動作は通常、製造に関連する１つ以上のプロセス状態変数を追跡していく制御モデルを用いて生成される。例えば、制御部はフォトリソグラフィのレシピパラメータを調整して製造されるデバイスの微小寸法（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：ＣＤ）を制御してもよい。同様に、制御部はエッチング装置を制御してトレンチの深さやスペーサの幅の形質に影響を及ぼしてもよい。
【０００９】
制御部の安定性を得るために、通常、制御動作はまさに直前に観測したプロセス状態変数に基づいて生成されることはない。よって、先に行われた測定値は通常、現在値および前値を要素として含むプロセス状態の平均値を出力する指数加重移動平均（ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ  ｗｅｉｇｈｔｅｄ  ｍｏｖｉｎｇ  ａｖｅｒａｇｅ：ＥＷＭＡ）フィルタを通過する。ＥＷＭＡフィルタとは、より最近の状態値の方が平均により大きな影響を与えるという加重平均である。
【００１０】
ＥＷＭＡフィルタは長年、半導体産業においてプロセス状態を推定することに使用されてきた。ＥＷＭＡフィルタの一般式は
【数１】
2009532897.tif 000003
である。ここで、重み係数ωｉ＝（１−λ）ｉはより先に測定された値ほど割り引いており、λは割引の程度に影響を及ぼす調整パラメータ（すなわち０＜λ＜１）である。
【００１１】
測定回数が多い場合、最も先に測定された値は、フィルタリングされた値に対して無視できるほどしか寄与しておらず、再帰型ＥＷＭＡフィルタ
【数２】
2009532897.tif 000004
を用いてもよい。再帰型ＥＷＭＡフィルタは前のプロセス状態の推定値のみを追跡していき、新たなデータを重み係数であるλに基づいて受け取る時にその推定値を更新する。
【００１２】
ＥＷＭＡフィルタは半導体環境に用いられる際にはいくつかの制限がある。半導体製造環境では、個々のウェハもしくはウェハの組（すなわちロット）に対して不連続なプロセスが実施されている。プロセス状態を決定するのに使用される計測データは別々の不連続なイベントにおいて収集される。異なる完成段階で異なる種類のウェハに関するデータを収集する計測源は共有されている。従って、あるプロセス状態に関連して収集された計測データを、制御部が一定の更新期間で受け取ってはいない。
【００１３】
さらに、個別のプロセス装置や測定機器の数ゆえに、計測データは必ずしも連続した時間順には到達していない。言い換えれば、ロットは処理された順通りに常に測定されているわけではない。再帰型ＥＷＭＡフィルタはウェハが順次処理されていると想定しているので、異常のある処理を明らかにはしない。サンプルを使用して、サンプルを受け取る際に新たなプロセス状態の推定値を生成する。また、一旦あるサンプルが再帰型ＥＷＭＡでの状態の推定値に取り込まれると、取り消すことはできない。さらに、ＥＷＭＡフィルタは連続したプロセス間の時間的に有意な時間の間隔を明らかにすることはできない。ＥＷＭＡは、連続したプロセス間の時間の間隔が大きかろうが比較的小さかろうが、同様に等しくデータを割り引く。ＥＷＭＡフィルタがプロセス状態の更新を受け取らないので、大きな時間間隔の間に装置がドリフトしてしまう場合もある。最終的に、ＥＷＭＡフィルタはプロセス状態の推定値に対して品質測定ができなくなってしまう。時間的に遠く散在するデータの状態をＥＷＭＡで推定しても、その値は十分に特徴づけられた新しいデータとまったく同一に扱われるのである。
【００１４】
本明細書のこの段落は、以下に記述及び／または請求される本発明の種々の態様に関係するものであり得る様々な技術態様を紹介するためのものである。この段落によって背景情報が得られるので、本発明の様々な態様の理解がよりしやすくなる。本明細書のこの段落における記述はこのような考え方で読まれるべきものであり、従来技術を認めるものとして読まれるべきではないことは理解すべきである。本発明は上述の問題のうち１つ以上を解決する、もしくは少なくとも影響を小さくするためのものである。
【発明の開示】
【００１５】
以下に、本発明のいくつかの態様の基礎的な理解を得るために、本発明の概要を簡単に提示する。この概要は本発明の大要を網羅するものではない。また、本発明の鍵となる要素、または重要な要素を特定することも、本発明の範囲を叙述することも意図してはいない。唯一の目的は、後述するより詳細な説明への前置きとして、いくつかの概念を簡素化された形式で提示することである。
【００１６】
本発明の一態様は、プロセスに関連した状態観測値を受け取り、プロセスに関連した状態を推定する方法において見られる。状態観測値は関連プロセス時間を有している。状態観測値を割り引く重み係数を、プロセス時間に基づいて生成する。状態推定値を、割り引かれた状態観測値に基づいて生成する。
【００１７】
本発明の別の態様は、プロセス装置、計測機器、及びプロセス制御部を含むシステムにおいて見られる。プロセス装置は、操作レシピに従ってプロセスを行うように動作可能である。計測機器は、プロセスに関連した状態観測値を生成するように動作可能である。プロセス制御部は、関連プロセス時間を有する状態観測値を受け取り、状態観測値を割り引く重み係数をプロセス時間に基づいて生成し、状態推定値を割り引かれた状態観測値に基づいて生成し、操作レシピの少なくとも１つのパラメータを状態推定値に基づいて決定するように動作可能である。
【００１８】
以下に、本発明を図面を参照して説明する。ここで、同様の参照番号は同様の構成要素を示す。
【００１９】
本発明は様々な変型や代替形の余地があるが、本発明の特定の実施形態は一例として示されたものであり、本明細書で詳細に説明されている。しかしながら、特定の実施形態の本明細書での説明は、本発明を開示された特定の形式に限定することを意図するものではなく、反対に、添付の請求項によって定義されるような本発明の精神と範疇の範囲内にあるすべての変型、均等物、及び代替物を網羅することを意図するものであることは理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の１つ以上の実施形態を以下に説明する。本発明はこれらの実施形態及び本明細書に含まれる例証に限定されるものではなく、実施形態の一部や下記の請求項の範囲内にあるような様々な実施形態の構成要素の組み合わせを含んだこれらの実施形態の変形を含むものであることが特に意図されている。これらを任意で実際に遂行するための開発において、いずれの技術計画や設計計画にもあるように、開発者独自の目標を達成するために、システム関連の制約や事業関連の制約の遵守等、遂行ごとに異なる各遂行に特有の決定を非常に多く行わなければならないことは理解すべきである。さらに、このような開発努力は複雑で時間のかかることもあるにもかかわらず、この開示の恩恵を受ける当業者にとっては日常の設計、製作、及び製造業務であるだろうということは理解すべきである。この出願において、「重要（ｃｒｉｔｉｃａｌ）」、または「不可欠（ｅｓｓｅｎｔｉａｌ）」であると明示されていない限り、本発明にとって重要な、または不可欠なものとみなされるものはない。
【００２１】
次に、添付図面を参照して本発明を説明する。様々な構成、システム、及びデバイスが図面中に模式的に示されているが、専ら説明のためのものであって、当業者には周知である細部によって本発明を曖昧にしないためのものである。にもかかわらず、添付図面は本発明の実例を記述し説明するために含まれている。本明細書で使用されている単語及び語句は、関連する技術に堪能な者がこれらの単語や語句に抱く理解と整合性のある意味を持つように理解及び解釈されるべきである。単語や語句の特別な定義、すなわち、当業者が理解する通常かつ従来通りの意味とは異なる定義を、本明細書において単語や語句を一貫して使うことによって含むつもりのものはない。単語や語句に特別な意味、つまり、当業者が理解する以外の意味を持つことを意図する範囲において、このような特別な定義は、単語や語句に対して特別な定義を直接的に、かつ曖昧さを残さないように与える定義付けで、本明細書内で明確に説明される。
【００２２】
次に、各図面、具体的には図１を参照して、本発明に従ってウェハ１１０を処理するための例示的な製造処理ライン１００という状況において、本発明を説明する。ここで、各図面全体を通じて、同様の参照番号は同様の構成要素に相当する。製造処理ライン１００は、第１のプロセス装置１２０、計測機器１３０、第２のプロセス装置１４０、及びプロセス制御部１５０を有している。プロセス制御部１５０は、計測機器１３０からデータを受け取り、プロセス装置１２０，１４０のうちの一方または両方の操作レシピを調整して、処理されたウェハ１１０の特性のばらつきを小さくする。もちろん、各プロセス装置１２０，１４０に対して別々のプロセス制御部１５０を設けてもよい。プロセス制御部１５０によって施されるこの特定の制御動作は、プロセス装置１２０，１４０によって行われる特定のプロセス及び計測機器１３０によって測定される出力特性によって決まる。図示された実施形態では、プロセス制御部１５０は、ウェハ１１０に関連したプロセス状態を推定する時間割引型指数加重フィルタリング（ｔｉｍｅ  ｄｉｓｃｏｕｎｔｅｄ  ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ  ｗｅｉｇｈｔｅｄ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）技術を用いている。一般に、計測機器１３０が収集した計測データは、プロセス制御部１５０が使用する推定された状態を調整するための情報を提供する。この推定された状態は、プロセス制御部１５０によって、制御対象の機器１２０，１４０の操作レシピを調整するために使用される。
【００２３】
本発明は半導体製造施設において実施されるように説明されているが、本発明はこのように限定されたものではなく、他の製造環境、基本的にはあらゆるＥＷＭＡの用途に適用することもできる。本明細書に記載されている技術をマイクロプロセッサ、メモリデバイス、デジタルシグナルプロセッサ、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、もしくは他の同様のデバイスを含む種々の工作物に適用することができるが、これらに限定される訳ではない。また、この技術を半導体デバイス以外の工作物に適用してもよい。
【００２４】
プロセス制御部１５０は、制御動作を生成するために制御されている状態であるプロセス装置１２０，１４０の制御モデル１６０を使用してもよい。制御モデル１６０は一般に知られている線形技術、もしくは非線形技術を経験的に用いて開発されていてもよい。制御モデル１６０は、比較的単純な数式を使用したモデルでも、例えば神経回路網モデルといったより複雑なモデルでも、主成分分析（ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ａｎａｌｙｓｉｓ：ＰＣＡ）モデルでも、あるいは部分最小二乗法／混在的構造に対する射影（ｐａｒｔｉａｌ  ｌｅａｓｔ  ｓｑｕａｒｅｓ／ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｌａｔｅｎｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ：ＰＬＳ）モデルでもよい。制御モデル１６０の具体的な遂行は、選択されたモデリング技術及び制御されている状態にあるプロセスによって異なってもいてもよい。制御モデル１６０を用いて、処理中のウェハ１１０の特性のばらつきを小さくするためにプロセス制御部１５０が操作レシピパラメータを決定してもよい。
【００２５】
図示された実施形態において、プロセス制御部１５０は、記載された機能を実施するようにソフトウェアでプログラミングされたコンピュータである。しかし、当業者なら理解されるように、特定の機能を実施するように設計されたハードウェア制御部もまた用いてもよい。さらに、プロセス制御部１５０が行う機能は、本明細書で説明されるように、システム全体にわたって分布する複数の制御デバイスによって行われてもよい。また、プロセス制御部１５０は、独立型の制御部でも、プロセス装置１２０，１４０上にあっても、集積回路製造施設内のシステム制御司令部の一部であってもよい。本発明の各部分及び対応する詳細な説明は、コンピュータメモリ内においてデータビットで、ソフトウェアまたは操作のアルゴリズム及び記号表示によって提示されている。これらの説明及び表示は、当業者が自分の仕事の趣旨を他の当業者に効果的に伝えるためのものである。アルゴリズムは、ここでこの語が用いられているように、また、一般的に用いられているように、所望の結果を導くセルフコンシステントな工程のシーケンスであると考えられる。各工程は、物理量の物理的な操作を要するものである。通常これらの量は、格納、伝送、結合、比較、あるいは操作が可能な光信号、電気信号、または磁気信号という形をとるが、必ずしもそうとは限らない。これらの信号をビット、値、要素、記号、文字、語、または数等として言及することは、主に一般的な使い方という理由で、時には便利であることがすでに実証されている。
【００２６】
しかしながら、これらの語及び同様の語はすべて適切な物理量に関連付けされることになっており、これらの物理量につけられる便利なラベルにすぎないということを念頭においておかなければならない。特に明記していない限り、もしくは、この説明から明らかなように、「処理（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」「演算（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」「計算（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」「決定（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」「表示（ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ）」等の語は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的な電子量として表されているデータを、コンピュータシステムメモリ、レジスタ、または他のこのような情報格納、伝送、あるいは表示デバイス内にある物理量として同様に表された他のデータへと操作したり伝送したりするコンピュータシステムや同様の電子演算デバイスの動作やプロセスを言及している。
【００２７】
一般的に、プロセス制御部１５０は、プロセス状態の推定値を生成する時間加重技術を実施する。プロセス状態の観測値をプロセス時間（つまり、ウェハまたはロットが装置機器１２０，１４０で処理された時間）で割り引くことによって、プロセス制御部１５０は異常のある処理の問題に対処する。また、再帰的な用途では、時間加重技術もまた最新の状態更新からの時間に基づいて割り引くので、プロセス制御部１５０が観測値の間隔の問題に対処することが可能になる。
【００２８】
時間加重ＥＷＭＡフィルタ（ｔ−ＥＷＭＡ）の一般式は
【数３】
2009532897.tif 000005
である。ここで、τは、どの程度迅速に先の状態の観測情報を割り引くかを決定する、監視中のプロセスに関連した所定の時定数を表し、ｔｉは、ウェハ／ロットが機器１２０，１４０で処理されてからの経過時間（つまりｔｉ＝ｔ−ｔｐ）である。図２は、ある特定の観測値にかけられた重みを、処理からの経過時間に換算した観測期間の関数で図示したものである。
【００２９】
再帰型Ｒｔ−ＥＷＭＡフィルタの式は
【数４】
2009532897.tif 000006
である。ここで、
【数５】
2009532897.tif 000007
（Δｔ＝最新の状態更新からの時間）
であり、
【数６】
2009532897.tif 000008
である。
【００３０】
次に、図３を参照して、時間遅れの観測値を約１．４の観測期間で考察する。この時間遅れのために、プロセス状態の観測値は、[数６]に従って約０．２５の重み係数を有するように割り引かれる。図４は、計測遅れのない新たな観測値を図示したものである。プロセス状態の観測値が現在のものである時は、重み係数は１．０である。どちらの場合とも、前の時間の重み係数は、最新の状態更新からの時間に基づき、[数５]に従って割り引かれている。
【００３１】
次に図５に移り、Ｒｔ−ＥＷＭＡを実施する方法の簡略化したフローチャートを示す。Ｒｔ−ＥＷＭＡを実施するためには、以前の重みであるωｋ，ｏｌｄ、以前の状態推定値である（ハット）ｙｋ、及び前の時間の状態更新のタイムスタンプのみが格納されている必要がある。この格納されているＲｔ−ＥＷＭＡパラメータを更新するために、新たな観測値であるｙｎｅｗ、プロセスランのタイムスタンプであるｔｐ、及び現在のタイムスタンプを考慮する。
【００３２】
方法ブロック５００では、前の時間の重み係数ωｋ，ｏｌｄを、前の時間の状態更新からの経過時間に基づいて割り引く[数５]。方法ブロック５１０では、新たな観測値の重み係数ωｎｅｗをプロセス時間ｔｐに基づいて決定する[数６]。新たな状態の推定値を、方法ブロック５２０[数４]において、新たな観測値ｙｋと以前の状態推定値（ハット）ｙｋの加重平均として計算する。方法ブロック５３０では、割り引かれた前の時間の重み係数を新たな重み係数に加えることによって、重み係数を更新する。
【数７】
2009532897.tif 000009
【００３３】
Ｒｔ−ＥＷＭＡ技術の主な利点は、観測値を状態の推定値から「取り消す（ｕｎｄｏｎｅ）」ことができることである。例えば、一般的なプロセス状態を反映していない故障状況に起因する異常な状態観測値を考える。場合によっては、状態観測値は異常な状態に関連付けられるが、状態推定値を決定する際には無視すべきであることを認識する前に遅れが存在している可能性もある。しかし、従来の再帰型ＥＷＭＡの状況では、一旦観測値を状態推定値に統合してしまったら、状態推定値から排除することができない。対照的に、Ｒｔ−ＥＷＭＡ技術は異常のある処理の問題を回避するので、観測値ｙｘとプロセスタイムスタンプｔｐが
【数８】
2009532897.tif 000010
として既知である場合に観測値を取り消すことができる。
【００３４】
なお、状態観測値を排除する重み係数はプロセス時間に基づいているので、状態観測値を加えるために使用されたものと同じである。さらに、合成重み係数は、状態観測値が最初に加えられた時に加えられた重み係数を単純に引くことで調整される。
【００３５】
以下の例は、半導体製造の状況における、ｔ−ＥＷＭＡまたはＲｔ−ＥＷＭＡ技術の例示的な遂行を図示したものである。この例では、プロセス装置１２０はエッチング装置であり、計測機器１３０はエッチングプロセスによって形成されたトレンチの深さを測定するように構成されている。プロセス制御部１５０が制御モデル１６０に従って使用するエッチング時間ＴＥの決定のためのフィードバック制御式は、
【数９】
2009532897.tif 000011
である。ここで、ＴＢはデフォルトのエッチング時間値に相当するベースエッチング時間、ｋは調整パラメータ、ＴＤＴはトレンチの深さの目標値、（ハット）ＴＤＭは観測されるトレンチ深さの推定値である。個々のトレンチ深さの観測値は、本発明に従って状態推定値を生成するｔ−ＥＷＭＡまたはＲｔ−ＥＷＭＡ技術によってフィルタリングされたプロセス状態の観測値である。トレンチ深さの目標値とトレンチ深さの状態推定値との間の差は、誤差値を反映する。ゲイン定数であるｋは、プロセス制御部１５０がトレンチ深さの誤差にどの程度積極的に反応するかを表している。
【００３６】
ｔ−ＥＷＭＡ及びＲｔ−ＥＷＭＡは、半導体製造環境において存在するような、正規の製造の間隔や正常な状態観測値を得られない状況において採用される場合に、従来のものに比べて多数の効果を有している。入力される観測値はそれぞれのプロセス時間に基づいて割り引かれるので、観測値が入力される順番は状態推定値の信頼性にそれほど大きくは影響せず、その結果、プロセス制御部１５０の性能が向上する。また、再帰的な遂行では、前の時間の状態の重み係数に施された割り引きのために、各状態更新の間の時間遅れの影響を最小限にすることができる。従って、状態推定値を決定する際には、時間が経った観測値よりもより近い時に行われた観測値に対して、より大きな重みが与えられる。また、観測値が異常なデータを表していると判定された場合には、その観測値は状態推定値から排除することができる。
【００３７】
本発明は、本明細書にある教示の恩恵を受ける当業者にとって明らかである、互いに異なるが同等である方法で変形もしくは実行可能であるので、上記で開示された特定の実施形態は例示的なものにすぎない。さらに、以下の請求項に記述されているようなこと以外に、本明細書で示された構造や設計の詳細説明に限定することを意図してはいない。従って、上記で開示された特定の実施形態は変更もしくは変形可能であり、またこのような変形はすべて本発明の範疇と精神の範囲内であるとみなされることは明らかである。よって、本明細書において要求される保護は以下の請求項に記載のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のある例示的実施形態に従った製造処理ラインの簡略化したブロック図。
【図２】特定の観測値にかけられた重みを観測期間の関数で示した図。
【図３】新たな観測例にかけられた重みを示す図。
【図４】新たな観測例にかけられた重みを示す図。
【図５】本発明の別の例示的実施形態に従った時間加重付き再帰型ＥＷＭＡを実施する方法の簡略化したフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年4月16日(2008.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスに関連した状態を推定する方法であって、
前記プロセスが行われた時間を示す関連プロセス時間をそれぞれ有する、前記プロセスに関連した複数の状態観測値を受け取るステップと、
各々の状態観測値を割り引く重み係数を、それぞれの関連プロセス時間値から生成するステップと、
状態推定値を、割り引かれた状態観測値に基づいて生成するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記重み係数は、関連プロセス時間値の数学関数として生成される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記重み係数は、ｔｐはプロセス時間、ｔは現在の時刻、τは所定の時定数の場合に
2009532897.tif 000018
で定義された指数関数型重み係数からなる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記状態推定値を生成するステップはさらに、時間加重付き指数加重移動平均を用いて前記状態の推定値を生成するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記状態推定値を生成するステップはさらに、時間加重付き再帰型指数加重移動平均を用いて前記状態の推定値を生成するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記状態推定値を生成するステップは、
以前の状態更新からの重み係数を前記以前の状態更新からの経過時間の関数として割り引くステップと、
前記更新された状態推定値を、前記割り引かれた状態観測値、前記割り引かれた重み係数、および以前の状態推定値の関数として生成するステップと、
前記重み係数を、前記割り引かれた重み係数および前記状態観測値を割り引くために使用した前記重み係数に基づいて更新するステップとをさらに含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記複数の状態観測値のうちの１つは第１状態観測値を含み、前記第１状態観測値に関連したプロセス時刻は第１プロセス時間を含み、
前記第１プロセス時間よりも早い第２関連プロセス時間を有し、前記プロセスに関連した第２状態観測値を受け取るステップと、
前記第２状態観測値を、前記第２プロセス時間に基づいて割り引くステップと、
前記状態推定値を、前記割り引かれた第２状態観測値に基づいて更新するステップとをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記状態推定値を生成するステップはさらに、各状態観測値の受け取りに応答して、更新された状態推定値を生成するステップを含み、更新された各状態推定値を生成するステップは、
前記更新された状態推定値に対する新たな重み係数を、前記更新された状態推定値に組み込まれている前記状態観測値に関連した前記プロセス時間の関数として生成ステップと、
以前に更新された状態推定値に関連した重み係数を、前記以前に更新された状態推定値を生成してからの経過時間の関数として割り引くステップと、
前記更新された状態推定値を、前記新たな重み係数、前記更新された状態推定値に組み込まれている前記状態観測値、前記以前に更新された状態推定値に関連した前記割り引かれた重み係数、および前記以前に更新された状態推定値の関数として生成するステップとをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記状態観測値のうちの選択された１つを、
前記選択された状態観測値に対する排除重み係数を、前記関連プロセス時間の関数として生成するステップと、
前記選択された状態観測値を、前記選択された状態観測値および前記排除重み係数を用いて排除するステップとによって排除するステップをさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記プロセスを前記状態推定値に基づいて制御するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記プロセスは半導体製造プロセスを含み、前記プロセスを制御するステップはさらに半導体製造プロセスの操作レシピの少なくとも１つのパラメータを決定するステップを含み、前記方法はさらに前記操作レシピの前記少なくとも１つのパラメータを決定するステップの後に半導体デバイスを処理するステップを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
操作レシピに従ってプロセスを行うように動作可能なプロセス装置（１２０，１４０）と、
前記プロセスが行われた時間を示す関連プロセス時間をそれぞれ有する、前記プロセスに関連した複数の状態観測値を生成するように動作可能な計測機器（１３０）と、
前記状態観測値を受け取り、各々の状態観測値を割り引く重み係数をそれぞれの関連プロセス時間値から生成し、状態推定値を前記割り引かれた状態観測値に基づいて生成し、前記操作レシピの少なくとも１つのパラメータを前記状態推定値に基づいて決定するように動作可能なプロセス制御部（１５０）とを備えたシステム（１００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本明細書のこの段落は、以下に記述及び／または請求される本発明の種々の態様に関係するものであり得る様々な技術態様を紹介するためのものである。この段落によって背景情報が得られるので、本発明の様々な態様の理解がよりしやすくなる。本明細書のこの段落における記述はこのような考え方で読まれるべきものであることは理解すべきである。本発明は上述の問題のうち１つ以上を解決するために、もしくは少なくとも影響を小さくするためのものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明は様々な変型や代替形の余地があるが、本発明の特定の実施形態は一例として示されたものであり、本明細書で詳細に説明されている。しかしながら、特定の実施形態の本明細書での説明は、本発明を開示された特定の形式に限定することを意図するものではなく、反対に、添付の請求項によって定義されるような本発明の範囲内にあるすべての変型、均等物、及び代替物を網羅することを意図するものであることは理解すべきである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の１つ以上の実施形態を以下に説明する。本発明はこれらの実施形態及び本明細書に含まれる例証に限定されるものではなく、実施形態の一部や下記の請求項の範囲内にあるような様々な実施形態の構成要素の組み合わせを含んだこれらの実施形態の変形を含むものであることが特に意図されている。これらを任意で実際に遂行するための開発において、いずれの技術計画や設計計画にもあるように、開発者独自の目標を達成するために、システム関連の制約や事業関連の制約の遵守等、遂行ごとに異なる各遂行に特有の決定を非常に多く行わなければならないことは理解すべきである。さらに、このような開発努力は複雑で時間のかかることもあるにもかかわらず、この開示の恩恵を受ける当業者にとっては日常の設計、製作、及び製造業務であるだろうということは理解すべきである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明は、本明細書にある教示の恩恵を受ける当業者にとって明らかである、互いに異なるが同等である方法で変形もしくは実行可能であるので、上記で開示された特定の実施形態は例示的なものにすぎない。さらに、以下の請求項に記述されているようなこと以外に、本明細書で示された構造や設計の詳細説明に限定することを意図してはいない。従って、上記で開示された特定の実施形態は変更もしくは変形可能であり、またこのような変形はすべて本発明の範囲内であるとみなされることは明らかである。よって、本明細書において要求される保護は以下の請求項に記載のとおりである。
【国際調査報告】
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