(57)【要約】加工品（１０５）のバッチの計測ルーティングを動的に調節するための方法および装置が提供される。方法は、処理ツール（６１０）を使用して加工品（１０５）のバッチにプロセスステップを実行するステップと、処理ツール（６１０）にツール状態の分析を実行するステップと、ツール状態の分析に基づいて動的計測ルーティング調節プロセスを実行するステップとを含む。動的計測ルーティング調節プロセスは、ツール状態の分析と加工品（１０５）のバッチとを相関させるステップと、この相関に基づいて計測ルーティングを調節するステップとを更に含む。
2007527612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理ツール（６１０）を使用して加工品（１０５）のバッチにプロセスステップを実行するステップと、
前記処理ツール（６１０）にツール状態分析を実行するステップと、
前記ツール状態分析に基づき、動的計測ルーティング調節プロセスを実行するステップとを含み、前記動的計測ルーティング調節プロセスが前記ツール状態分析と前記加工品（１０５）のバッチとを相関させるステップと、前記相関に基づき計測ルーティングを調節するステップとを更に含む、方法。
【請求項２】
前記処理ツール（６１０）に前記ツール状態の分析を実行するステップが、ツール状態データを獲得するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ツール状態データを獲得するステップは、前記加工品に実行される前記プロセスステップに関する圧力データ、温度データ、湿度データ、およびガス流量データのうちの少なくとも１つを獲得するステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記処理ツール（６１０）に前記ツール状態の分析を実行するステップは、前記処理ツール（６１０）に関するツールヘルス分析を実行するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記バッチの前記処理に関する異常検知分析を実行するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記動的計測ルーティング調節プロセスは、計測キューの前記バッチの位置を修正するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記動的計測ルーティング調節プロセスは、計測ツールが分析する加工品数に関連してサンプリングレートを修正するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記動的計測ルーティング調節プロセスは、ツールヘルスバイオレーションに関連づけられる異常許容レベルを修正するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
加工品（１０５）のバッチの計測ルーティングを動的に調節するシステムであって、
加工品（１０５）のバッチを処理するための処理ツール（６１０）と、
前記処理ツール（６１０）にツール状態の分析を実行するため、また、前記ツール状態の分析に基づき動的計測ルーティング調節プロセスを実行するために動作可能に結合されたプロセスコントローラ（３１０）とを含み、前記動的計測ルーティング調節プロセスは前記ツール状態の分析と前記加工品（１０５）のバッチとを相関させる処理と、前記相関に基づき、計測ルーティングを調節する処理とを更に含む、システム。
【請求項１０】
命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能なプログラム格納デバイスであって、コンピュータによる実行時に、
処理ツール（６１０）を使用して加工品（１０５）のバッチにプロセスステップを実行するステップと、
前記処理ツール（６１０）にツール状態の分析を実行するステップと、
前記ツール状態の分析に基づき、動的計測ルーティング調節プロセスを実行するステップとを含み、前記動的計測ルーティング調節プロセスは、前記ツール状態の分析と前記加工品（１０５）のバッチとを相関させるステップと、前記相関に基づき計測ルーティングを調節するステップを更に含む、方法を実行する、命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能なプログラム格納デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、半導体の製造に関し、さらに詳しく言えば、異常検知分析に基づいて計測ディスパッチを実行するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造産業における技術の急激な発展により、数多くの新しく革新的な製造プロセスが生まれてきた。今日の製造プロセス、特に、半導体製造プロセスには、多数の重要なステップが要求される。これらのプロセスステップは、一般に、不可欠なものであり、したがって、適切な製造制御を維持するために、一般的に微調整される多数の入力を必要とする。
【０００３】
半導体デバイスの製造は、半導体原料からパッケージングされた半導体デバイスを作り出すために、多数の別個のプロセスステップを必要とする。半導体材料の初期成長から、個々のウェハへの半導体結晶のスライシング、製作ステージ（エッチング、ドーピング、イオン注入など）、パッケージングおよび完成したデバイスの最終テストまでさまざまなプロセスは、互いに異なり特殊化されたものであるため、プロセスは、異なる制御方式を含む、異なる製造場所で実行されることがある。
【０００４】
一般的に、ロットと呼ばれることもある半導体ウェハの群にわたって、処理ステップのセットが実行される。例えば、種々の異なる材料から構成されたものであってよいプロセス層が、半導体ウェハにわたって形成されてもよい。その後、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、プロセス層にわたってフォトレジストのパターン化された層が形成されてもよい。典型的に、その後、マスクなどのフォトレジストのパターン化された層を用いて、プロセス層にわたってエッチプロセスが実行される。このエッチングプロセスにより、プロセス層にさまざまなフィーチャまたはオブジェクトが形成される。このようなフィーチャは、例えば、トランジスタのゲート電極構造として使用されてもよい。何度も、半導体ウェハにわたって電気的領域を分離するために、半導体ウェハの基板にわたってトレンチ分離構造が形成される。使用可能な分離構造の１つの例は、シャロー・トレンチ・アイソレーション（ＳＴＩ：ｓｈａｌｌｏｗ  ｔｒｅｎｃｈ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造である。
【０００５】
半導体製造工場内の製造ツールは、典型的に、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状態にある。各製造ツールは、一般的に、機器インタフェースに接続される。機器インタフェースは、製造ネットワークが接続された機械インタフェースに接続されることによって、製造ツールと製造フレームワーク間の通信を容易にする。機械インタフェースは、一般的に、先進的プロセス制御（ＡＰＣ：ａｄｖａｎｃｅｄ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ）の一部であり得る。ＡＰＣシステムは、製造プロセスを実行するのに必要なデータを自動的に引き出すソフトウェアプログラムであってもよい制御スクリプトを始動する。
【０００６】
図１は、典型的な半導体ウェハ１０５を示す。半導体ウェハ１０５は、典型的に、グリッド１５０状に配設された複数の個々の半導体ダイ１０３を含む。公知のフォトリソグラフィプロセスおよび機器を用いて、パターン化される１つ以上のプロセス層にわたって、パターン化されたフォトレジスト層が形成されてもよい。フォトリソグラフィプロセスの一環として、典型的に、使用される特定のフォトマスクに応じて、単一の、又は複数のダイ１０３の場所で、ステッパによって一度に露光プロセスが実行される。パターン化されたフォトレジスト層は、下地層または材料層、例えば、ポリシリコン層、金属または絶縁材料上に実行されるウェットまたはドライのエッチングプロセス中に、マスクとして使用でき、所望のパターンを下地層に転写する。フォトレジストのパターン化層は、複数のフィーチャ、例えば、下地プロセス層に複製されるラインタイプのフィーチャまたは開口タイプのフィーチャから構成される。
【０００７】
以下、図２を参照すると、従来技術のプロセスフローのフローチャートが示されている。一般に製造システムは半導体ウェハ１０５の複数のロット／バッチを処理する（ブロック２１０）。一般にこのようなロットは待ち行列に入れられて製造ストリームを通じて送られる。半導体ウェハ１０５を処理すると、製造システムは、計測分析のために待ち行列にあるバッチ／ロットの半導体ウェハ１０５のサンプルから計測データを獲得してもよい（ブロック２２０）。一般に半導体ウェハ１０５上の計測データを獲得するために先入れ先出し(first-in first-out)法を用いる。言い換えれば、計測分析のために、処理される第１ロットが先に送られる。しかし、一般的に、これらのロットは計測分析のために待ち行列で待機することから、このシステムを使うと製造システムが計測データを獲得するのは長時間の遅延後である。一方で、ロットのウェハ１０５を最初に処理した処理ツールが様々なプロセスステップを実行してもよい。計測データを獲得すると、その計測データが分析される（ブロック２３０）。この分析に基づいて、製造システムが処理の修正を実行してもよい。（ブロック２４０）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
現行の方法に関する問題として、半導体ウェハ１０５の多数のロット／バッチが待ち行列に入れられるために計測データの分析が実質的に遅い時間に行われる場合があることが挙げられる。一方で特定のバッチに実質的に相当量の誤差が存在し得ると判断される前に、その他の処理を継続するバッチも存在する。更に、待ち行列のロットが分析されるまで、欠陥のある処理ツールが処理を継続し得る。何度も、半導体ウェハ１０５のバッチもしくは処理ツール自体に欠陥があるかどうかは、実質的な遅延後に判断される。したがって、誤差が検出および／または修正される前に、製造システムを通じて、半導体ウェハ１０５の欠陥のあるバッチが処理され、もしくは、欠陥のある処理ツールが継続してオペレーションを行う。これにより、製造プロセスに非効率性が生じ、また処理された半導体ウェハに相当数の異常が生じる。このためにウェハの生産高に影響を与えるとともに費用がかかることが分かる。
【０００９】
本発明は、上述した問題の１つ以上を解消し、またはその影響を少なくとも低減することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの形態において、加工品のバッチの計測ルーティングを動的に調節（調整、adjustment）する方法が提供される。該方法は、処理ツールを使用して加工品のバッチに処理ステップを実行するステップと、処理ツールにツール状態の分析を実行するステップと、そのツール状態の分析に基づき、動的計測ルーティング調節プロセスを実行するステップと、を含む。動的計測ルーティング調節プロセスは更に、ツール状態の分析と加工品のバッチとを相関させ、その相関結果に基づいて計測ルーティングを調節するステップを含む。
【００１１】
本発明の別の形態において、加工品のバッチの計測ルーティングを動的に調節する方法が提供される。該方法は、処理ツールを使用して複数の加工品のバッチに処理ステップを実行するステップと、処理ツールに基づきツールヘルスの分析を実行するステップと、加工品のバッチ処理に関する異常検知分析を実行するステップと、を含む。該方法は更に、ツールヘルスの評価と、ツールヘルスの分析と異常検知分析に基づく少なくとも１つの加工品のバッチとを相関させるステップ、および、その相関に基づき、少なくとも１つの加工品のバッチの計測ルーティングを調節するステップと、を含む。
【００１２】
本発明の別の形態において、加工品のバッチの計測ルーティングを動的に調節するためのシステムが提供される。該システムは加工品を処理するための処理ツールを含む。また、該システムは、処理ツールに動作可能に結合されたプロセスコントローラを含む。このプロセスコントローラは処理ツールにツール状態の分析を実行可能であり、かつ、このツール状態の分析に基づき動的計測ルーティング調節プロセスを実行可能である。動的計測ルーティング調節プロセスにおいては、更に、ツール状態の分析を加工品のバッチと相関させ、その相関に基づき計測ルーティングを調節する。
【００１３】
本発明の別の形態において、加工品のバッチの計測ルーティングを動的に調節するための装置が提供される。該装置は、加工品のバッチを処理可能な処理ツールにツール状態の分析を実行するのに適した、また、そのツール状態の分析に基づいて動的計測ルーティング調整プロセスを実行するのに適したプロセスコントローラを含む。動的計測ルーティング調節プロセスにおいては、更に、ツール状態の分析と加工品のバッチとを相関させるステップと、その相関に基づき計測ルーティングを調整するステップと、を含む。
【００１４】
本発明の更に別の形態において、加工品のバッチの計測ルーティングを動的に調整するための、命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能なプログラム格納デバイスが提供される。命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能なプログラム格納デバイスは、コンピュータによる実行時、処理ツールを用いて加工品のバッチに処理ステップを実行するステップと、処理ツールにツール状態の分析を実行するステップと、そのツール状態の分析に基づいて動的計測ルーティング調節プロセスを実行するステップと、を含む方法を実行する。動的計測ルーティング調節プロセスは更に、ツール状態の分析を加工品のバッチと相関させるステップと、その相関結果に基づいて計測ルーティングを調節するステップと、を含む。
【００１５】
本発明は、添付の図面と組み合わせて以下の記載を参照することによって理解されてもよく、図面において、参照番号が同一のものは、それぞれ同様の要素を示す。
【００１６】
本発明には、さまざまな修正および別の形態が可能であるが、本発明の特定の実施形態は、図面に例示的に示されており、本願明細書において詳細に記載される。しかしながら、特定の実施形態の本願明細書の記載は、開示された特定の形態に本発明を制限することを意図したものではなく、むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲に定義したような本発明の趣旨および範囲内のすべての修正、均等物、および代替物に及ぶものであることを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の例示的な実施形態について記載する。説明を明確にするため、本願明細書では実際の実施例における特徴をすべて記載しているわけではない。言うまでもなく、このような実際の実施形態を開発するにあたっては、いずれの場合もシステム関連の制約やビジネス関連の制約を踏まえるなど、実施例ごとにさまざまな判断を下して開発者等の意図する目的を達成していく必要があり、これは実施例によって異なることは理解できよう。さらに、このような開発作業は複雑かつ時間を要するものになる場合があるが、それでも本願の開示内容を理解できる当業者等にとっては日常業務の一環であることも理解できよう。
【００１８】
半導体製造に伴うプロセスには数多くの個別のプロセスがある。何度も、複数の製造プロセスツールによって、加工品（例えば、半導体ウェハ１０５、半導体デバイスなど）が段階的に処理される。本発明の実施形態は、特定の処理ツールのツールヘルス（tool health）を評価し、それらをウェハのロット／バッチデータと相関させる。この相関に基づき、計測分析を行うために、半導体ウェハ１０５のロット／バッチのルーティングを決定することができる。
【００１９】
更に、異常検知分析が行われてツールヘルスの分析結果と異常情報とを相関させる。ツールヘルスと一定のウェハのロットとの間を相関させるためにこの処理を用いてもよい。この相関に基づき、一定のロットのルーティングを調整してもよい。例えば、計測分析を行うために、ウェハのロットが待ち行列の１０番目の位置で待ち行列に入れられる場合は、異常検知データとツールヘルスデータとの相関に基づいて、待ち行列における一定のロットにそれぞれの位置が再度割り当てられる。更に、より厳密に計測分析を行うために、半導体ウェハ１０５のロット／バッチ内で分析される半導体ウェハ１０５のサンプルレートを修正してもよい。ツールヘルスバイオレーション(tool health violation)と相関される特定のロットは、より実効的な計測ルーティングを行うために、また、処理マネージャへアラームをトリガーする(trigger)ために有効である。
【００２０】
以下、図３を参照すると、本発明の実施形態によるシステム３００のブロック図が示されている。システム３００のプロセスコントローラ３１０が、処理ツール６１０に関するさまざまな動作を制御可能である。システム３００は、処理された半導体ウェハ１０５に関する計測データ、ツール状態データなどの製造関連データを獲得可能である。また、システム３００は、処理された半導体ウェハ１０５に関する計測データを獲得するための計測ツール６５０を含んでもよい。
【００２１】
また、システム３００は、データベースユニット３４０を含んでもよい。データベースユニット３４０は、製造関連データ、システム３００の動作に関するデータ（例えば、処理ツール６１０の状態、半導体ウェハ１０５の状態など）などの、複数のタイプのデータを格納するために与えられる。データベースユニット３４０は、処理ツール６１０によって実行される複数のプロセスランに関するツール状態データを格納してもよい。データベースユニット３４０は、ツール状態データおよび／または処理半導体ウェハ１０５に関する他の製造データをデータベース格納ユニット３４５に格納するためのデータベースサーバ３４２を含んでもよい。
【００２２】
また、システム３００は、ツール状態データを獲得するためのツール状態データ獲得ユニット３２０を含んでもよい。ツール状態データは、処理ツール６１０の動作に関する、圧力データ、温度データ、湿度データ、ガス流量データ、さまざまな電気データなどを含んでもよい。エッチツールの例示的なツール状態データは、ガス流量、チャンバ圧力、チャンバ温度、電圧、反射電力、後部（backside）ヘリウム圧力、ＲＦ同調パラメータなどを含んでも良い。また、ツール状態データは、周囲温度、湿度、圧力などの処理ツール６１０の外部データを含んでもよい。図４および以下の記載において、ツール状態データ獲得ユニット３２０のより詳細な説明および記載が与えられる。
【００２３】
また、システム３００は、半導体ウェハ１０５の処理に関するさまざまな異常検知分析を実行可能な異常検知分類ユニット（ＦＤＣ：ｆａｕｌｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｕｎｉｔ）３３０を含む。異常検知分類ユニット３３０は、半導体ウェハ１０５の処理中の異常に関するデータを提供可能である。異常検知分類ユニット３３０によって実行される異常検知分析は、ツール状態データおよび／または計測データの分析を含んでもよい。ＦＤＣユニット３３０は、計測ツールデータを分析することによって、処理された半導体ウェハ１０５で検出された誤差に特定のツール状態データを相関させてもよい。例えば、処理された半導体ウェハ１０５で発見された限界寸法誤差などの特定の誤差は、ツール状態データに関する特定のガス流量または温度データに相関されてもよい。また、ＦＤＣユニット３３０によって実行される異常検知は、処理ツール６１０に統合されたｉｎ  ｓｉｔｕセンサからのデータを分析することを含んでもよい。
【００２４】
また、システム３００はツールヘルス−ウェハロット相関ユニット３５０を含む。該ユニット３５０はシステム３００が検出したツールヘルスバイオレーションと半導体ウェハ１０５の特定ウェハのロット／バッチとを相関させることができる。ツール状態データ獲得ユニット３２０および／またはＦＤＣユニット３３０が処理ツール６１０に関する特定の異常を検出すると、ツールヘルスの評価が行われる。この評価に基づいて、その特定の処理ツール６１０が処理した半導体ウェハ１０５の特定のバッチを相関させ、またシステム３００内にトラッキングさせる。この相関に基づいて分析を行い、その結果、分析を更に行うためには特定ロットからのより精密な計測データが必要であることが示される。例えば、特定のツールヘルスバイオレーションと相関させたウェハロットを、計測分析のために待機中の待ち行列の前列へ移動させることができる。また、決定されたツールヘルスのしきい値限界に基づいて、ウェハロットに優先度をつけないために（de-prioritize）この処理を用いることもできる。
【００２５】
更に、上述している相関に基づいて、ロット内で分析される半導体ウェハ１０５の数のサンプリングレートを増加又は減少させてもよい。計測ディスパッチユニット３６０は、優先する計測データ分析ルーティングへ特定のロットをルーティングするためにルーティング方式を再度割り当てることことができる。これには、その待ち行列の外へ特定のロットを再ルーティングし、それらのロットを、計測ツール６５０などの計測分析ステーションの前方へ移動させることを含む。これにより、より実効的な誤差の分析もしくはより迅速な修正アクションを実行して、ウェハ１０５の特定のバッチ／ロットの一定の異常または一定のツールヘルスバイオレーションを修正することができる。
【００２６】
また、ツールヘルス−ウェハロット相関ユニット３５０は発見される誤差のタイプ／分類をロギング(logging)し、それらを特定のウェハロットと関連付けることができる。更に、ツールヘルス−ウェハロット相関ユニット３５０はＦＤＣユニット３３０へデータの提供が可能であり、そのようなデータはＦＤＣユニット３３０に組み込まれているＦＤＣモデルを修正もしくは更新するために使用されてよい。従って、異常アラームが起動すると、つまり、ツールヘルス−ウェハロット相関ユニット３５０によって、この相関がツールヘルスもしくはウェハロットのどちらにも認識可能ないずれのタイプの誤差をもたらさない、と判断されると、ＦＤＣユニット３３０はＦＤＣモデルをアップデートするため、および／または、より許容性のある新たなモデルを生成するために、一定数のそのような異常アラームを利用してもよい。また、ツールヘルス−ウェハロット相関ユニット３５０はツールヘルスバイオレーションと特定ロットとの相関の数に基づき特定のアラームをトリガーしてもよい。規定のツールヘルスバイオレーション数の限界を超えると、特定のアラームが呼び出され、システム３００に関連する人員に警告する。
【００２７】
プロセスコントローラ３１０、ＦＤＣユニット３３０、ツールヘルス−ウェハロット相関ユニット３５０、および／または計測ディスパッチユニット３６０は、スタンドアローン型のユニットであるソフトウェア、ハードウェア、またはファームウェアユニットであってもよく、またはシステム３００に関連付けられたコンピュータシステムに統合されてもよい。さらに、図３に示すブロックによって表されたさまざまな構成部品は、システム通信ライン３１５を介して互いに通信し合ってもよい。システム通信ライン３１５は、コンピュータバスリンク、専用ハードウェア通信リンク、電話システム通信リンク、ワイヤレス通信リンク、または本願明細書の利益を享受する当業者によって実行されてもよい他の通信リンクであってもよい。
【００２８】
以下、図４を参照すると、図３に示すツール状態データ獲得ユニット３２０のより詳細なブロック図が示されている。ツール状態データ獲得ユニット３２０は、任意の種々の異なるタイプのセンサ、例えば、圧力センサ４１０、温度センサ４２０、湿度センサ４３０、ガス流量センサ４４０、電気センサ４５０などを含んでもよい。別の実施形態において、ツール状態データ獲得ユニット３２０は、処理ツール６１０に一体化されるｉｎ  ｓｉｔｕセンサを含んでもよい。圧力センサ４１０は、処理ツール６１０内の圧力を検出可能である。温度センサ４２０は、処理ツール６１０のさまざまな部分の温度を感知可能である。湿度センサ４３０は、処理ツール６１０のさまざまな部分の相対湿度、または周囲状況の相対湿度を検出可能である。ガス流量センサ４４０は、半導体ウェハ１０５の処理中に利用可能な複数のプロセスガスの流量を検出可能である。例えば、ガス流量センサ４４０は、ＮＨ３、ＳｉＨ４、Ｎ２、Ｎ２Ｏ、および／または他のプロセスガスなどのガスの流量を検出可能なセンサを含んでもよい。
【００２９】
１つの実施形態において、電気センサ４５０は、フォトリソグラフィプロセスにおいて使用されるランプに与えられる電流などの複数の電気パラメータを検出可能である。また、ツール状態データ獲得ユニット３２０は、本願明細書の利益を享受する当業者に公知の種々の製造変数を検出可能な他のセンサを含んでもよい。また、ツール状態データ獲得ユニット３２０は、データインタフェース４６０を含んでもよい。データインタフェース４６０は、処理ツール６１０および／またはツール状態データ獲得ユニット３２０内に収容されるか、または関連付けられたさまざまなセンサからのセンサデータを受信し、プロセスコントローラ３１０にデータを送信してもよい。
【００３０】
以下、図５を参照すると、計測ディスパッチユニット３６０のより詳細な記載が示されている。計測ディスパッチユニット３６０はＦＤＣユニット３３０から異常データを、１つ以上の計測ツール６５０から計測データを、および／または待ち行列で待機中のロット上で実行される処理タイプに関する処理ステップデータを受信してもよい。ディスパッチの調整および／またはその他に行われる修正ステップ、例えばロット内で分析される半導体ウェハ１０５のサンプリングレートの修正など、を決定するために計測ディスパッチユニット３６０が受信したデータを使用することもできる。計測ディスパッチユニット３６０は計測ルーティングユニット５１０、計測キューユニット５２０、および計測サンプルレートユニット５３０を含んでもよい。計測キューユニット５２０は特定のロット／バッチの、待ち行列における場所を評価することができる。この評価と、ツールヘルス−ウェハロット相関ユニット３５０が行った相関結果に基づいて、計測キューユニット５２０は特定のロットの待ち行列の位置を変更する必要があると判断することができる。例えば、分析処理を迅速に行うために、疑いのある（欠陥のある）処理ツール６１０が更に処理を実行する前に、もしくは、ロットのウェハ１０５上で更に処理を実行する前に、待ち行列の第１０番目の位置にあるロットを待ち行列の最前部に移動させてもよい。
【００３１】
計測キューユニット５２０の分析に基づいて、計測ルーティングユニット５１０は、計測分析を促進するために特定の計測ステーションまでの特定のロットルートを修正してもよい。更に、計測サンプルレートユニット５３０は、計測ツール６５０が分析するロット内のウェハ１０５の数を修正してもよい。例えば、特定の処理に対しては、半導体ウェハ１０５の検査レートが５分の１（つまり、半導体ウェハ５つのうちの１つに対して検査する）であるとすると、計測サンプルレートユニット５３０は、ツールヘルスとウェハロット分析の相関に基づいて、計測をより精密に行うために、そのロットにおいてウェハ１０５の２枚に１枚を分析する必要があると判断することができる。他の形態において、同様の例では、ツールヘルス／ウェハロット−データ分析結果に応答して１０個のうちの１つのウェハ１０５を分析することができる。計測ディスパッチユニット３６０が実施した分析に基づき、特定の計測分析までのロットのルーティングに関するデータが提供され、また、計測サンプルレートに関するデータも提供される。特定の計測ステーションまで特定のロットをルーティングし、また、新しく調節されたサンプルレートを実行するために、処理コントローラ３１０がこのデータを使用してもよい。従って、この計測ディスパッチユニット３６０は、ツールヘルス−ウェハロット修正ユニット３５０が実施した分析に基づいて特定のロットのルーティングを修正する。
【００３２】
以下、図６を参照すると、本発明の１つの実施形態によるシステム３００のより詳細なブロック図が示されている。ラインやネットワーク６２３を介して与えられる複数の制御入力信号、いわゆる製造パラメータを用いて、処理ツール６１０ａ、６１０ｂに半導体ウェハ１０５が処理される。制御入力信号、いわゆる制御パラメータは、ライン６２３上で、コンピュータシステム６３０から機械インタフェース６１５ａ、６１５ｂを介して処理ツール６１０ａ、６１０ｂに送信される。第１および第２の機械インタフェース６１５ａ、６１５ｂは、一般的に、処理ツール６１０ａ、６１０ｂの外側に位置する。別の実施形態において、第１および第２の機械インタフェース６１５ａ、６１５ｂは、処理ツール６１０ａ、６１０ｂ内に位置する。半導体ウェハ１０５は、複数の処理ツール６１０に与えられ、そこから搬送される。１つの実施形態において、半導体ウェハ１０５は、処理ツール６１０に手動で与えられてもよい。別の実施形態において、半導体ウェハ１０５は、処理ツール６１０に自動式に与えられてもよい（例えば、半導体ウェハ１０５のロボット式移動）。１つの実施形態において、複数の半導体ウェハ１０５が、処理ツール６１０へロットごとに輸送される（例えば、カセットにスタックされる）。
【００３３】
１つの実施形態において、コンピュータシステム６３０は、ライン６２３上で、制御入力信号、いわゆる製造パラメータを第１および第２の機械インタフェース６１５ａ、６１５ｂに送信する。コンピュータシステム６３０は、処理動作を制御可能である。１つの実施形態において、コンピュータシステム６３０は、プロセスコントローラである。コンピュータシステム６３０は、複数のソフトウェアプログラムおよびデータセットを含んでもよいコンピュータ格納ユニット６３２に連結される。コンピュータシステム６３０は、本願明細書に記載した動作を実行可能な１つ以上のプロセッサ（図示せず）を含んでもよい。コンピュータシステム６３０は、ライン６２３上に制御入力信号を生成するために、製造モデル６４０を用いる。１つの実施形態において、製造モデル６４０は、処理ツール６１０ａ、６１０ｂにライン６２３上で送信される複数の制御入力パラメータを決定する製造レシピを含む。
【００３４】
１つの実施形態において、製造モデル６４０は、特定の製造プロセスを実行するプロセススクリプトおよび入力制御を規定する。処理ツールＡ６１０ａ用のライン６２３上の制御入力信号（または制御入力パラメータ）は、第１の機械インタフェース６１５ａによって受信され処理される。処理ツールＢ６１０ｂ用のライン６２３上の制御入力信号は、第２の機械インタフェース６１５ｂによって受信され処理される。半導体製造プロセスにおいて使用される処理ツール６１０ａ、６１０ｂの例は、ステッパ、エッチプロセスツール、堆積ツールなどである。
【００３５】
また、処理ツール６１０ａ、６１０ｂによって処理される半導体ウェハ１０５の１つ以上は、計測データを獲得するための計測ツール６５０に送ることもできる。計測ツール６５０は、光波散乱計測（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）データ獲得ツール、オーバーレイ誤差測定ツール、限界寸法測定ツールなどであってもよい。１つの実施形態において、計測ツール６５０が、１つ以上の処理された半導体ウェハ１０５を検査する。計測データ分析ユニット６６０は、計測ツール６５０からデータを収集し、整理し、および分析してもよい。計測データは、半導体ウェハ１０５にわたって形成されたデバイスの種々の物理的または電気的特徴に向けられる。例えば、計測データは、ライン幅測定、トレンチの深さ、側壁の角度、厚み、抵抗などに関して得られてもよい。計測データは、処理された半導体ウェハ１０５にわたって存在することがある異常を決定するために使用されてもよく、これは、処理ツール６１０の性能を定量化するために使用されてもよい。
【００３６】
上述したように、ＦＤＣユニット３３０は特定の処理ツール６１０に関する異常データ、および／または半導体ウェハ１０５の一定のロットに関連付けられた異常を提供する異常検出データを提供する。また、データベースユニット３４０は処理されたデータ、および／または、ツールヘルス−ウェハロット修正ユニットに送信できるツールヘルスデータを格納することができる。更に、ツール状態データ獲得ユニット３２０はツールヘルス−ウェハロット修正ユニット３５０に、処理ツール６１０の状態に関するデータ、例えば、圧力、温度、湿度などのデータを送信する。ツールヘルス−ウェハロット修正ユニット３５０が実行した分析に基づき、計測ディスパッチユニット３６０はコンピュータシステム６３０へルーティングデータとサンプルレートデータとを送信する。コンピュータシステム６３０は半導体ウェハ１０５の特定のロットにサンプルレートを実行し、また、修正したルーティングを実行することができる。
【００３７】
以下、図７を参照すると、本発明の実施形態による方法のフローチャートが例示されている。システム３００は特定のバッチ／ロットに関連付けられる半導体ウェハ１０５を処理する（ブロック７１０）。半導体ウェハ１０５を処理すると、一般的に、サンプリングおよび所定のルーティング方式に基づき、計測データが獲得される。言い換えれば、処理された半導体ウェハ１０５のロットは、待ち行列を含むルーティング方式に配置され、また、計測データの獲得のために特定の計測ステーションへ送られる。計測分析を行うためにロット内で、所定のサンプリングレートを用いて、特定数の半導体ウェハをサンプリングしてもよい。
【００３８】
また、システム３００は上述した異常検知分析を用いて異常データを獲得してもよい（ブロック７３０）。この異常データにはツール状態データを含むことができ、このデータにおいて、特定の処理ツール６１０のツールヘルスに関連する一定の異常、もしくは例外的な違反（unusual violation）が示されてよい。異常データには、処理ツール６１０の特定の動作に関連する異常、および／または処理された半導体ウェハ１０５に関連する異常を含むことができる。実質的な誤差もしくはヘルスバイオレーションが存在するかどうかを判断するための分析を行うために、この計測データと異常データを使用してもよい（ブロック７４０）。
【００３９】
計測データの分析と異常検知分析を行うと、システム３００は動的ルーティング調節プロセスを実行してもよい。動的ルーティング調節プロセスにおいては、一定のツールヘルスバイオレーションを特定のロットと相関させる（ブロック７５０）。図８および以下の記載に、動的計測ルーディング調節ユニットの更なる詳細が示される。動的計測ルーティング調節プロセスを実行すると、修正した計測ルーティング方式に関するデータ、および／または調節したサンプルレートデータに関するデータがシステム３００に送られる。システム３００は半導体ウェハ１０５の処理を継続してもよく、および／または、新しく調節された計測ルーティングの調節に基づいて計測データの分析を実行してもよい（ブロック７６０）。言い換えれば、ルーティングの調節もしくはサンプルレートの調節が必要ではないと判断するために動的計測ルーティング調節プロセスを使用してもよい。その結果、通常の処理の流れが継続する。
【００４０】
反対に、動的計測ルーティング調節プロセスに基づく場合、計測ルーティングの調節、および／またはロット内で分析された半導体ウェハ１０５のサンプルレートの調節を行う必要があると判断され、より精密に計測データを分析するために、新たなルーティング方式とサンプルレートが実行される。この分析に基づき、特定の処理ツール６１０が非効率的に動作していると判断され得る。他の形態では、半導体ウェハ１０５の特定のバッチ／ロットに欠陥があり、別の方法で再加工もしくは再処理する必要があると判断され得る。更に、動的計測データルーティング調節プロセスを使用して、処理ツール６１０もバッチ／ロットも実質的にパフォーマンスが低下する危険がないと判断することができる。その結果、異常もしくは誤差を引き起こす許容レベルが緩和され、円滑な処理の流れを実現することができる。
【００４１】
以下、図８を参照すると、図７のブロック７５０に示した動的計測ルーティング調節プロセスの詳細なフローチャートの記載が示されている。システム３００は異常データを獲得もしくは受信することができる。このデータには、処理ツール６１０、ウェハ１０５、ツールヘルスなどに関するデータが含まれてよい（ブロック８１０）。また、システム３００は計測データを獲得もしくは受信することができ（ブロック８２０）、また処理ステップデータを獲得もしくは受信することができる。この処理ステップデータは半導体ウェハ１０５の特定のロット上に実施される処理のタイプを示すことができる（ブロック８３０）。システム３００は半導体ウェハ１０５の特定のバッチ／ロットを特定のツール状態／ヘルスと相関させてよい（ブロック８４０）。一定のツール−ヘルスバイオレーションを特定のロットと相関させ、また、その特定のロットとツールヘルスバイオレーション間の一定の関係を切り離す（isolate）ことができる。
【００４２】
次にシステム３００は、この相関結果が計測キュー（待ち行列）の調節を必要とするかどうかを判断する。この調整においては、より精密に計測分析を行うために、そのバッチ／ロットを、ラインの外に出して、優先する位置に移動させてよい（ブロック８５０）。発見される異常の深刻度、もしくは付加的な計測データ分析に基づいた修正の可能性に基づいてディスパッチされる。また、システム３００は計測ツール６５０がロット内の特定の半導体ウェハ１０５を分析するサンプリングレートを修正してもよい（ブロック８７０）。更に、このシステム３００は検出される相関異常の数と深刻度に基づき、付加的アラームをトリガーしてもよい（ブロック８８０）。図８に説明するステップの完了によって、実質的に図７のブロック７５０に示す動的計測ルーティング調節プロセスの実行プロセスが完了する。
【００４３】
本発明の実施形態を利用すると、ツールヘルスと一定のウェハロットとの相関に基づいて、より実効的な計測ルーティング方式を実行することができる。従って、特定のロットに付加的もしくは不要な作業を行う前に、修正された計測ルーティングを実行して、より実効的に計測分析を獲得することができる。この、迅速な計測分析の結果、特定の処理ツール６１０が修正され、特定のロットが当初の予定とは違う方法で処理され、および／または半導体ウェハ１０５もしくは処理ツール６１０内で特定のタイプの異常をトリガーする一定の許容レベルが修正される。本発明の実施形態を利用すると、半導体ウェハ１０５をより効率的に処理することができる、より実効的なプロセスフローを生成することができる。計測データの迅速な獲得に基づいて一定の処理ツール６１０を修正すると、処理された半導体ウェハ１０５の生産効率（歩留まり）を向上することができる。
【００４４】
本発明により教示した原理は、ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ，  Ｉｎｃ．によって提供されるＣａｔａｌｙｓｔシステムなどの先進的プロセス制御（ＡＰＣ）フレームワークにおいて実施され得る。Ｃａｔａｌｙｓｔシステムは、半導体製造装置／材料に関する業界団体（ＳＥＭＩ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）のコンピュータ統合生産（ＣＩＭ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）フレームワークに準拠したシステム技術を使用し、先進的プロセス制御（ＡＰＣ）フレームワークをベースにしたものである。ＣＩＭ（ＳＥＭＩ  Ｅ８１−０６９９  −  ＣＩＭフレームワークドメインアーキテクチャの暫定仕様）およびＡＰＣ（ＳＥＭＩ  Ｅ９３−０９９９  −  ＣＩＭフレームワーク先進的プロセス制御コンポーネントの暫定仕様）の仕様は、ＳＥＭＩから入手可能な公開されたものである。ＡＰＣフレームワークは、本発明により教示した制御方式を実施するための好ましいプラットフォームである。いくつかの実施形態において、ＡＰＣフレームワークは、工場規模のソフトウェアシステムであってもよく、したがって、本発明による制御方式は、工場フロアの半導体製造ツールのほとんどすべてのものに適用可能である。また、ＡＰＣフレームワークにより、リモートアクセスおよびプロセス性能の監視が可能となる。さらに、ＡＰＣフレームワークを利用することによって、データ格納の利便性、柔軟性を高め、ローカルドライブより安価にすることができる。ＡＰＣフレームワークにより、必要なソフトウェアコードを書き込むさいの柔軟性が非常に高まるため、より高度なタイプの制御を行うことができる。
【００４５】
本発明により教示した制御方式をＡＰＣフレームワークへ展開するには、多数のソフトウェアコンポーネントが必要となる可能性がある。ＡＰＣフレームワーク内のコンポーネントの他に、制御システムに関与する半導体製造ツールの各々に、コンピュータスクリプトが書き込まれる。制御システムの半導体製造ツールが半導体製造工場で始動されると、一般的に、オーバーレイコントローラなどのプロセスコントローラによって要求されるアクションを始動するためのスクリプトを要求する。制御方法は、一般的に、これらのスクリプトに定義され実行される。これらのスクリプトの開発は、制御システムの開発の重要な部分を含み得る。本発明により教示した原理は、他のタイプの製造フレームワークに実施され得る。
【００４６】
上述した特定の実施形態は例示的なものにすぎず、本発明は、本願明細書の教示の利益を享受する当業者に明らかな異なるが同等の方法で修正および実行されてもよい。さらに、特許請求の範囲に記載される以外の、本願明細書に示す構成またはデザインの詳細に限定されることを意図したものではない。したがって、上述した特定の実施形態は、変更または修正されてもよく、このような変更のすべては、本発明の範囲および趣旨内であるとみなされる。したがって、本願明細書において求める保護は、特許請求の範囲に示されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】処理される従来技術の半導体ウェハの簡易図。
【図２】半導体ウェハの製造中の従来技術のプロセスフローの簡易フローチャート。
【図３】本発明の１つの例示的実施形態によるシステムのブロック図。
【図４】本発明の１つの例示的実施形態による、図３のツール状態データ獲得ユニットのより詳細なブロック図。
【図５】本発明の１つの実施形態による、図３の計測ディスパッチユニットのより詳細なブロック図。
【図６】本発明の１つの実施形態による、図３のシステムのより詳細なブロック図。
【図７】本発明の１つの例示的実施形態による方法のフローチャート。
【図８】本発明の１つの例示的実施形態による、図７に示すような動的計測ルーティング調節プロセスを実行する方法のより詳細なフローチャート。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年6月9日(2005.6.9)
【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】
処理ツール（６１０）を使用して加工品（１０５）のバッチにプロセスステップを実行するステップと、
前記処理ツール（６１０）にツール状態分析を実行するステップと、
前記ツール状態分析に基づき、動的計測ルーティング調節プロセスを実行するステップと、を含み、前記動的計測ルーティング調節プロセスが前記ツール状態分析と前記加工品（１０５）のバッチとを相関させるステップと、前記相関に基づき計測ルーティングを調節するステップとを更に含む、方法。
【請求項２】
前記処理ツール（６１０）に前記ツール状態の分析を実行するステップが、ツール状態データを獲得するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ツール状態データを獲得するステップは、前記加工品に実行される前記プロセスステップに関する圧力データ、温度データ、湿度データ、およびガス流量データのうちの少なくとも１つを獲得するステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記処理ツール（６１０）に前記ツール状態の分析を実行するステップは、前記処理ツール（６１０）に関するツールヘルス分析を実行するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記バッチの前記処理に関する異常検知分析を実行するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記動的計測ルーティング調節プロセスは、計測キューの前記バッチの位置を修正するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記動的計測ルーティング調節プロセスは、計測ツールが分析する加工品数に関連してサンプリングレートを修正するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記動的計測ルーティング調節プロセスは、ツールヘルスバイオレーションに関連づけられる異常許容レベルを修正するステップを更に含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
加工品（１０５）のバッチの計測ルーティングを動的に調節するシステムであって、
加工品（１０５）のバッチを処理するための処理ツールと、
前記処理ツール（６１０）にツール状態の分析を実行するため、また、前記ツール状態の分析に基づき動的計測ルーティング調節プロセスを実行するために動作可能に結合されたプロセスコントローラ（３１０）と、を含み、前記動的計測ルーティング調節プロセスは前記ツール状態の分析と前記加工品（１０５）のバッチとを相関させるため、かつステップと、前記相関に基づき、計測ルーティングを調節するために動的に結合されたプロセスコントローラと、を含むステップと、を更に含む、システム。
【請求項１０】
命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能なプログラム格納デバイスであって、コンピュータによる実行時に、
処理ツール（６１０）を使用して加工品（１０５）のバッチにプロセスステップを実行するステップと、
前記処理ツール（６１０）にツール状態の分析を実行するステップと、
前記ツール状態の分析に基づき、動的計測ルーティング調節プロセスを実行するステップと、を含み、前記動的計測ルーティング調節プロセスは、前記ツール状態の分析と前記加工品（１０５）のバッチとを相関させるステップと、前記相関に基づき計測ルーティングを調節するステップを更に含む、方法を実行する、命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能なプログラム格納デバイス。
【国際調査報告】
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