(57)【要約】本発明は処理中のメトロロジー作業を動的に制御する様々な方法およびシステムを目的としている。一実施形態では、該方法は、少なくとも１つのメトロロジーツール(14)に対してメトロロジー作業フローを制御するように構成されたメトロロジー制御ユニット(12)を提供するステップと、メトロロジーキューにある複数のウェハロット(23)を識別するステップとを含み、ウェハロット(23)は少なくとも１つのメトロロジーツール(14)で処理される予定であり、メトロロジー制御ユニット(12)は、少なくとも１つのメトロロジーツール(14)においてメトロロジー処理を行うために少なくとも１つのウェハロット(23)を選択するとともに、少なくとも１つのメトロロジーツール(14)において、少なくとも１つのウェハロット(23)のメトロロジー処理に基づいてメトロロジーキューから除外される複数のウェハロット(23)のうちの少なくとも１つの他のロットを選択する。
2008523458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）に対するメトロロジー作業フローを制御するように構成されたメトロロジー制御ユニット（１２）を提供するステップを有し、
メトロロジーキューにある複数のウェハロット（２３）を識別するステップを有し、前記ウェハロット（２３）は、前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）において処理される予定のものであり、
前記メトロロジー制御ユニット（１２）は、前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）においてメトロロジー処理を行うために少なくとも１つの前記ウェハロット（２３）を選択するとともに、前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）のうちの前記選択された少なくとも１つのウェハロットのメトロロジー処理に基づいて、前記複数のウェハロット（２３）のうち前記メトロロジーキューから除外されるべき少なくとも１つの他のロットを選択する、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）は、少なくとも１つのメトロロジーオペレーションを実行するように構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のウェハロット（２３）の各々は、関連付けられた固有のロット識別番号と、前記ロットに対して前の処理オペレーションが実行された日時を示すタイムマークと、少なくとも１つのメトロロジールールと、を有し、各ルールは、前記ロットに対して実行されたメトロロジーオペレーションのタイプ、および、前記ロットに対して実行された前の処理オペレーションの処理エンティティを示す、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）においてメトロロジー処理を行うために前記少なくとも１つのウェハロット（２３）を選択するステップは、前記メトロロジーキューにおけるロットが、どれだけ最近に前の処理オペレーションにさらされたかということに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）においてメトロロジー処理を行うために、前記少なくとも１つのウェハロット（２３）の選択ステップは、前記ロットに関連付けられたメトロロジールールに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）においてメトロロジー処理を行うために前記少なくとも１つのウェハロット（２３）の選択ステップは、前記メトロロジーキューにおけるロットが、どれ程最近に前の処理オペレーションおよび前記ロットに関連付けられたメトロロジールールにさらされたかに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
メトロロジー処理のために前記選択されたウェハロット（２３）が前の処理オペレーションにさらされ、前記メトロロジーキューから除外される前記複数のロットのうち少なくとも１つを選択する前記ステップは、前記選択されたウェハロットの前に前記処理オペレーションにさらされた少なくとも１つのウェハロットを識別するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記メトロロジーキューから除外するために選択された前記少なくとも１つのウェハロット（２３）を除外するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記メトロロジーキューから除外することのできるウェハロット（２３）数を制限するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
複数の付加的ウェハロット（２３）に対してメトロロジーオペレーションを実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記メトロロジー制御ユニット（１２）は、複数のメトロロジーツール（１４）を制御するように構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）は、限界寸法の測定、層厚の測定、表面の平坦性の測定、電気的特徴の測定、膜の抵抗率の測定、膜の光学特性の測定、欠陥の測定、オーバーレイアライメントの測定、のうち少なくとも１つのメトロロジーオペレーションを実行するように構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記メトロロジーキューから除外され得ない前記複数のロット（２３）のうち少なくとも１つを識別するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）に対するメトロロジー作業フローを制御するように構成されたメトロロジー制御ユニット（１２）を提供するステップを有し、
メトロロジーキューにある複数のウェハロット（２３）を識別するステップを有し、前記ウェハロット（２３）は前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）で処理される予定のものであり、かつ、
前記メトロロジー制御ユニットは、
（ａ）前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）においてメトロロジー処理を行うために前記ウェハロット（２３）の少なくとも１つを選択し、メトロロジー処理を行うために選択された前記少なくとも１つのロットは、前の処理オペレーションにさらされ、
（ｂ）前記少なくとも１つのメトロロジーツール（１４）のうちの前記選択された少なくとも１つのウェハロットのメトロロジー処理に基づいて、前記選択された少なくとも１つのウェハロットが前記メトロロジーキューから除外される前に、前記処理オペレーションにさらされる前記複数のウェハロット（２３）のうちの少なくとも１つの他のロットを選択する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
概して、本発明は産業プロセスに関し、より詳細には、処理中のメトロロジー作業を動的に制御する各種方法およびシステムに関す。
【背景技術】
【０００２】
当業者であれば、本出願の査読後に、様々に異なるタイプの装置あるいは加工品の製造を含む様々な産業に本発明を広く応用することができることを理解するであろう。あくまで例示として、以下に、そのような応用の背景を、集積回路装置の製造において直面する様々な問題点に照らして記載する。しかし、本発明は、半導体業界だけでの利用に限定されるものではない。
【０００３】
半導体業界においては、集積回路装置、例えばマイクロプロセッサ、メモリ装置等の品質、信頼性およびスループットの改善に対する継続的な動機付けが存在する。この動機付けは、より高い信頼性を持って動作する高品質のコンピュータおよび電気製品に対する消費者の要求によってあおられている。このような要求は、半導体装置、例えばトランジスタの製造における継続的な改善、さらにはそのようなトランジスタを含む集積回路装置の製造における継続的な改善へと繋がる。さらに、一般的なトランジスタ部品の製造における欠陥を減らすことにより、トランジスタ当たりの全体のコストを下げることができ、さらにはそのようなトランジスタを含む集積回路装置のコストをも下げることができる。
【０００４】
一般的に、ウェハのロットに対して、様々なプロセスツールを用いて一連の処理ステップが実施される。そのようなプロセスツールとしては、フォトリソグラフィステッパ、エッチングツール、デポジションツール、研磨ツール、熱アニール処理ツール、イオン注入（インプランテーション）ツール等が挙げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体プロセスツールの基礎となる技術が過去数年にわたって大きな関心を引き起こし、それにより実質的な改善がなされている。しかし、この分野でなされた進歩にもかかわらず、現在商業的に入手可能なプロセスツールの多くはいくつかの欠点を抱えている。特に、そのようなツールのいくつかは、先進プロセスデータ監視機能を有していないことが多い。例えば、ユーザフレンドリーな形式で、イベントログ、現在のプロセスパラメータおよびラン全体のプロセスパラメータの両方のリアルタイムグラフィカル表示、さらに、ローカルサイトおよび全世界の遠隔監視とともに、履歴パラメトリックデータ(historical parametric data)を提供する能力である。これらの欠点により、スループット、正確性、安定性および再現性、処理温度、機械ツールパラメータなどの重要なプロセスパラメータの制御が最適化されないおそれがある。この変動性はラン内のばらつき、ランとランの間のばらつき、そしてツールとツールの間のばらつきとして現れ、それらは製品の品質および性能のばらつきへと繋がりうる。それに対して、そのようなツール類のための理想的な監視および診断システムは、この変動性を監視する手段とともに、重要なパラメータを最適に制御するための手段をも提供する。
【０００６】
半導体処理ラインの動作を改善する技術の１つは、様々なプロセスツールの動作を自動的に制御する全工場的（ファクトリーワイドな）制御システムを採用することである。製造ツールが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を行う。各製造ツールは、通常、装置インターフェイスに接続される。装置インターフェイスは、製造ツールと製造フレームワークとの間の通信を促進する機械インターフェイスに結合される。機械インターフェイスは一般に先進的プロセス制御（ＡＰＣ：Advanced Process Control）システムの一部であってもよい。ＡＰＣシステムは、製造モデルに基づいて制御スクリプトを起動する。制御スクリプトは、製造プロセスを実行するために必要なデータを自動的に読み出すソフトウェアプログラムとすることができる。半導体装置は、多くの場合、複数のプロセスのための複数の製造ツールを通り抜けて、処理された半導体装置の品質に関するデータを生成する。
【０００７】
製造プロセスの間、製造中のデバイスの性能に影響を与える様々な出来事が発生しうる。つまり、製造プロセスステップ中の変動がデバイスを構成するフィーチャの変動につながるとともに、デバイス性能のばらつきにつながる。構造の限界寸法、ドーピングレベル、接点抵抗、粒子汚染）などの要素はすべて潜在的にデバイスの最終性能に影響を及ぼしうる。処理における変動を低減するために、処理ライン中の様々なツールは性能モデルに従って制御される。一般的に制御されるツールには、フォトリソグラフィステッパ、研磨ツール、エッチングツール、デポジションツールが含まれる。処理前および／または処理後の測定データがツールのためのプロセスコントローラに供給される。処理後の結果が目標値にできるだけ近くなるように、プロセスコントローラは性能モデルおよびメトロロジー情報に基づいて、処理時間などの動作レシピパラメータを計算する。このようにして偏差（ばらつき）を減少させることで、スループットを増大、コスト削減、デバイスの性能向上などの収益率向上に等しい結果が生まれる。
【０００８】
実施される様々な処理に対しての目標値は、概して、製造される装置の設計値に基づく。例えば、ある特定のプロセス層は、あるターゲット厚を有し得る。このターゲット厚に関するばらつきを減少させるために、デポジションツール及び／又は研磨ツールに対するオペレーションレシピを自動的に制御することができる。別の例では、トランジスタゲート電極の限界寸法は、関連するターゲット値を有し得る。目標とする限界寸法を実現するために、フォトグラフィツール及び／又はエッチングツールのオペレーションレシピを自動的に制御することができる。
【０００９】
典型的に、制御モデルは、プロセスツールによる処理に関連して収集されたフィードバックあるいはフィードフォーワードメトロロジーデータに基づいて、制御されるプロセスツールに対してオペレーションレシピの設定を変更するためのコントロールアクションを生成するために使用される。実効的に機能するために、制御モデルは、タイムリーに、かつ、制御モデルが制御するプロセスツールの未来のオペレーションを予測する能力を維持するのに十分な量のメトロロジーデータを備えている必要がある。
【００１０】
多くの製造業では、製造される装置が目標とする仕様を満たすことができるよう、処理オペレーションを正確に確実に行うよう非常な努力がなされている。このことは特に半導体製造業に当てはまる。半導体製造業においては、多くのメトロロジーツールおよびセンサーを使用して膨大な量のメトロロジーデータを取得する。このようなメトロロジーデータにより、プロセスツールで実行されたプロセスオペレーションの実効性と正確性とが判定され、および／又は、製品仕様書に従って製造される加工品のコンプライアンスが決定される。
このために、典型的な半導体製造施設は、そのようなメトロロジーデータを取得するために多くのリソースを投入する。典型的に、最新の半導体製造設備は、多くのメトロロジーツールあるいはステーションを有することとなっており、ここでは各種のメトロロジーオペレーションが実行される。例示のメトロロジーデータは、プロセス層の厚み、基板上に形成されたフィーチャの限界寸法、表面の平面性、などを含み得る。メトロロジーツールの中には、１種類のメトロロジーオペレーションしか実行しないものもあれば（例えば、限界寸法測定）、複数のメトロロジーオペレーションを実行できるメトロロジーツールもある。さらに、典型的な半導体製造設備は、同じメトロロジーオペレーションを実行できる複数のツールを備えることができる。
【００１１】
半導体製造環境では、様々な処理オペレーションに対してメトロロジーサンプリングレートが設定される。このサンプリングレートは、各種要因に応じて、例えば、ゲートエッチプロセスなどの特定のプロセスの重要度、および／又は、制御性の点から見た処理オペレーションの安定度など、に応じて変化し得る。半導体製造環境において、メトロロジーサンプリングレートは通常、サンプリングのために選択された全製品の集合体が、利用可能なあらゆるメトロロジーキャパシティを完全に利用することのできるレベル以下に設定される。これは通常、基準サンプリングレートと呼ばれ得る。この基準サンプリングレートは、最大レベル未満に設定される。これにより、メトロロジーツールは、１以上のメトロロジーツールが様々な理由（例えば、日々のメンテナンス、メトロロジーツールに関する予定外の問題など）で作業から外された後に、蓄積された処理中の作業（ＷＩＰ:work in progress）に”追いつく”ことができる。例えば、利用可能な４つのメトロロジーツールのうちの１つが作業から外されると、この外されたメトロロジーツールが作業に戻るまで、処理中の作業（ＷＩＰ）がメトロロジーキューに徐々に蓄積する。そのときに、利用可能な４つ全てのメトロロジーツールは、処理中の作業（ＷＩＰ）キューが通常の稼働率に下げられるまで、通常の稼働率よりも高い稼働率で動作する。
【００１２】
メトロロジーオペレーションを制御するそのような努力にもかかわらず、処理中の作業（ＷＩＰ）はメトロロジーオペレーションを蓄積するおそれがある。つまり、様々な理由により、様々なメトロロジーオペレーションに対する処理中の作業キューは、利用できるメトロロジーツールの処理能力を超えるおそれがある。処理中のメトロロジー作業あるいはメトロロジーキューを減らすために、各種の動作を行うことができる。例えば、メトロロジーキューが許容レベルまで下がるまで、メトロロジーサンプリングレートを下げてもよい。しかし、そのような方法では、製造設備で実行された様々な処理オペレーションの実効性に関して得られるメトロロジーデータは僅かなものとなってしまう。その結果、他の態様と比較して、製造施設内の問題を早期に検出することができなくなってしまう。従って、処理中のメトロロジー作業を減らすそのような方法を用いると、生産歩留まりや生産効率が下がる。
【００１３】
本発明は、上述した１つ以上の問題点を克服する、あるいは少なくとも低減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
概して、本発明は処理中のメトロロジー作業を動的に制御する様々な方法およびシステムを目的としている。一実施形態では、該方法は、少なくとも１つのメトロロジーツールに対するメトロロジー作業フローを制御するように構成されたメトロロジー制御ユニットを提供するステップと、メトロロジーキューにある複数のウェハロットを識別するステップと、を含み、これらのウェハロットは少なくとも１つのメトロロジーツールにおいて処理されるべきものであり、メトロロジー制御ユニットは、少なくとも１つのメトロロジーツールにおけるメトロロジー処理のために少なくとも１つのウェハロットを選択するとともに、少なくとも１つのメトロロジーツールにおいて選択された少なくとも１つのウェハのメトロロジー処理に基づいて、メトロロジーキューから除外される複数のウェハのうちの少なくとも１つの他のウェハロットを選択する。
【００１５】
別の例示的実施形態では、該方法は、少なくとも１つのメトロロジーツールに対するメトロロジー作業フローを制御するように構成されたメトロロジー制御ユニットを提供するステップと、メトロロジーキューにある複数のウェハロットを識別するステップとを含み、このメトロロジーキューにおいて、これらのウェハロットは少なくとも１つのメトロロジーツールにおいて処理される予定であり、メトロロジー制御ユニットは、
（ａ）少なくとも１つのメトロロジーツールにおいてメトロロジー処理を行うために少なくとも１つのウェハロットを選択し、選択された少なくとも１つのロットは、前の処理オペレーションにさらされ、
かつ、
（ｂ）少なくとも１つのメトロロジーツールにおいて選択された少なくとも１つのウェハロットのメトロロジー処理に基づいて選択された少なくとも１つのウェハロットが除外される前に、処理オペレーションにさらされる複数のウェハロットのうちの少なくとも１つの他のウェハロットを選択する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、添付の図面と併せて以下の記載を参照することで理解することができる。図面において、同じ参照符号は同様の要素を表す。
【００１７】
本発明は、様々な改良を行い、また、他の形態で実施することができるが、ここに説明されている特定の実施例は、例として示されたものであり、以下にその詳細を記載する。しかし当然のことながら、ここに示した特定の実施例は、本発明を開示されている特定の形態に限定するものではなく、むしろ本発明は添付の請求項によって規定されている発明の範疇に属する全ての改良、等価物、及び変形例を包含するものである。
【００１８】
本発明の実施形態を以下に記載する。それらは各実施形態によって様々に変化するものである。簡素化のために、現実の実装品におけるすべての特徴を本明細書に記載することはしていない。当然のことながら、そのような現実の実施形態の開発においては、開発者における特定の目標を達成するため、システム的制限やビジネス的制限との摺り合せなど、多くの特定の実装品の決定がなされる。更に、そのような開発努力は複雑で時間を消費するものであるのは当然のことであるが、それでもなお、この開示の恩恵を有する当業者にとっては通常作業の範疇に入るものである。
【００１９】
以下に、本発明を添付の図面を参照しながら説明する。図面において、説明だけを目的として、また、当業者にとっては周知の詳細を伴う本発明を曖昧にしないよう、様々な構造、システムおよび装置が概略的に示されている。しかし、本発明の実施例を記載・説明するために、添付の図面が含まれる。本明細書で使用される用語や言い回しは関連技術において当業者たちによって理解される単語や言い回しと一貫した意味を持つものと理解、解釈される。本明細書において用語あるいは言い回しを一貫して使用していても、これらの用語や言い回しのいかなる特定の定義、すなわち、当業者により理解される通常の意味及び慣習的な意味からは異なる定義を意味するものではない。用語や言い回しを、特定の意味を有する範囲において用いる場合、つまり当業者により理解されているのとは異なる意味で用いる場合、本明細書においては、直接かつ明確にそのような言葉や言い回しの特定の定義を行う。
【００２０】
図１は、例示的な生産システム１０の簡略ブロック図である。図に示した実施形態では、生産システム１０は半導体装置を製造するよう構成される。本発明は、半導体製造設備に実装され得るように記載するが、本発明はこれに限定されず、その他の製造環境に適用することもできる。本明細書で説明する技術は、さまざまな加工品(workpiece)や製造物に応用することができる。例えば、本発明は、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（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）、またはその他の類似する装置を含む（しかし、これらに限定されない）各種集積回路デバイスの製造に関連して採用することもできる。この技術は半導体装置以外の加工品あるいは製造物に応用することもできる。
【００２１】
ネットワーク２０は生産システム１０の様々な構成要素を相互接続し、これらの構成要素が情報交換できるようにする。例示的な生産システム１０は複数のツール３０−８０を含む。ツール３０〜８０の各々は、ネットワーク２０とインターフェイス接続するためにコンピュータ（図示せず）に結合され得る。ツール３０〜８０は、末尾に付加した文字が示すように、同種のツールのセット（組）に分類される。例えば、ツール３０Ａ〜３０Ｃのセットは、化学機械平坦化ツールなどの、特定のタイプのツールを表す。
ある特定のウェハまたはウェハのロットは、製造時に各ツール３０〜８０を通り、各ツール３０〜８０がプロセスフロー内で特定の機能を実施する。半導体装置製造環境のための例示的なプロセスツールには、メトロロジーツール、フォトリソグラフィステッパ、エッチングツール、デポジションツール、研磨ツール、高速熱アニールツール、イオン注入ツールなどを含む。ツール３０−８０は、例示のみを目的として一般的な(rank and file)グループ分けで示される。現実の製造設備では、ツール３０〜８０は任意の物理的順序あるいはグループ分けに編成可能である。さらに、ツール３０−８０が相互に接続されているのではなく、特定のグループ内のツール間の接続がネットワーク２０への接続であってもよい。
【００２２】
生産システム１０の高レベルのオペレーションを指示するのは、製造実行システム（ＭＥＳ：Manufacturing Execution System）サーバあるいはコントローラ９０である。このＭＥＳサーバ９０は、生産システム１０（つまり、ロット、ツール３０〜８０）内の各種要素の状態を監視し、プロセスフローを通過する製造物（例えば、半導体ウェハのロット）の流れを制御することができる。プロセスフロー内のさまざまな要素および製造物の状態に関連したデータを記憶するために、データベースサーバ１００が設けられている。データベースサーバ１００は、情報を１つ以上のデータ記憶装置１１０に記憶し得る。このデータは、プロセス前およびプロセス後のメトロロジーデータ、ツールの状態、ロットの優先度、オペレーションレシピなどを含み得る。コントローラ９０は、図１に示した１つ以上のツールにオペレーションレシピを供給でき、あるいは、１つ以上のツールで様々なオペレーションが実行されるように命令を出すことができる。当然、コントローラ９０は、これらすべての機能を実行する必要はない。さらに、コントローラ９０に関して記載された機能は、システム１０全体に広がる１つ以上のコンピュータによって実行されてもよい。
【００２３】
本発明の一部とその詳細な説明は、ソフトウェア、もしくはコンピュータメモリ内部でのデータビットに対するオペレーションの記号的表記およびアルゴリズムの形で提示される。このような記述及び表現は、当業者が、自身の作業の内容を他の当業者に効果的に伝えるために用いられているものである。アルゴリズムは、本明細書で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、所望の結果に至るステップからなる自己矛盾のないシーケンスであると考えられている。ステップは物理量の物理的操作を必要とするものである。この物理量は通常、記憶、転送、結合、比較などの操作が可能な光学信号、電気信号または磁気信号の形を取るが、必ずしもこれらに限定されない。主に公共の利用に供するという理由で、これらの信号を、ビット、値、要素、記号、文字、語（term）、数字などと呼べば、時として利便性が高いことが知られている。
【００２４】
しかし、上記の全用語ならびに類似の用語は、適切な物理量に対応しており、この物理量に適用される簡便な標識に過ぎないという点を留意すべきである。特段の断りのない限り、もしくは記載内容から明らかな場合、「処理」、「演算」、「計算」、「判定」、「表示」などの用語は、コンピュータシステムのレジスタ内およびメモリ内で物理的電子的量として表されるデータを、コンピュータシステムのメモリ、レジスタ等の情報の記憶装置、伝送装置または表示装置内で同様に物理量として表される他のデータへと操作および変換するコンピュータシステムないし類似の電子演算装置の動作および処理を指す。
【００２５】
生産システム１０はまた、例示的なワークステーション１５０上で実行するメトロロジー制御ユニット１２を含む。メトロロジー制御ユニット１２は、生産システム１０において実行される製造オペレーションに関連して採用される様々なメトロロジーツールを制御するように使用してもよい。メトロロジー制御ユニット１２は、本文において後述している目的のために、コントローラ９０及び／又は個々のツール３０〜８０に関連付けられている１つ以上の処理コントローラ１４５と通信することが可能である。処理コントローラ１４５が使用する特定の制御モデルは、制御されるツール３０〜８０の形式によって決定する。制御モデルは、公知の線形あるいは非線形技術を使用して経験的に構築され得る。制御モデルは、比較的に単純な数式ベースのモデル(例えば、線形、指数関数、加重平均など)であっても、あるいはニューラルネットワークモデル、主成分分析（PCA:Principal Component Analysis）モデル、または、潜在的構造に対する部分最小二乗（ＰＬＳ：Partial Least Squares）射影モデルなどのより複雑なモデルであってもよい。具体的な制御モデルの実施形態は、選択されたモデリング技術および制御される処理によって変わり得る。特定の制御モデルは、当業者の能力の範囲内で選択および構築される。従って、この制御モデルは、本発明の明確化のために、そして不明瞭にしないよう、本明細書ではより詳細には説明しない。
【００２６】
生産システム１０において使用されるのに適した情報交換及びプロセス制御フレームワークの一例としては、KLA-Tencor社提供のCatalystシステムを用いて実装することができるようなアドバンスド・プロセス・コントロール（ＡＰＣ：Advanced Process Control）フレームワークがある。このCatalystシステムは、ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）コンピュータ統合生産（ＣＩＭ：Computer Integrated Manufacturing）フレームワーク対応システム技術を使用しており、アドバンスド・プロセス・コントロール（ＡＰＣ）フレームワークに基づいている。ＣＩＭ（ＳＥＭＩ，仮仕様書Ｅ８１−０６９９−「ＣＩＭフレームワークドメインアーキテクチャ」）及びＡＰＣ（ＳＥＭＩ，仮仕様書Ｅ９３−０９９９−「ＣＩＭフレームワークアドバンスド・プロセス・コントロールコンポーネント」）の各仕様書が、カリフォルニア州マウンテンビュー（Mountain View，CA）に本拠地を構えるＳＥＭＩから公的に入手可能である。
【００２７】
図１の様々なコンピュータまたはワークステーションにわたって処理機能およびデータ記録機能が分散されており、一般的な独立した中央情報記憶装置を提供している。当然、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、コンピュータの台数を変更したり、構成を変更することができる。
【００２８】
図２は、本発明の１つの例示的実施形態によるメトロロジーシステム５０のより具体的な簡略ブロック図である。図示しているように、メトロロジー制御ユニット１２は複数のツール１４に動作可能に結合される。例示の実施形態では、４つのそのような例示的メトロロジーツール１４−１、１４−２、１４−３、および１４−ｎを概略的に示す。しかし、本発明は、任意の数のメトロロジーツールを採用してもよい。例示のメトロロジーツール１４は、１つ以上の各種メトロロジーオペレーションを実行することができる。例えば、メトロロジーツール１４は、プロセス層の厚みの測定、フィーチャの限界寸法の測定、表面の平坦性、膜抵抗率、膜の光学特性（例えば、ｎおよびｋ）、欠陥、オーバーレイアライメントなどの測定、といったメトロロジーオペレーションを実行することができる。
【００２９】
また、図２には、１つ以上のメトロロジーツール１４において実行される１以上のメトロロジーオペレーションにさらされる複数のウェハロット２３−１、２３−２、２３−３、および２３−ｎを示す。各ロットは、一般的にウェハと呼ばれる複数の、例えば２０〜２５の半導体基板を含む。ロット２３は本質的に代表的なものであるものとする。一般的に、ロット２３は製造段階、つまり、各ロット２３内のウェハ上で少なくとも１つの処理オペレーションが実行された段階にあり、ロット２３のウェハ上で少なくとも１つのメトロロジーオペレーションを１以上のメトロロジーツールに対して実行することが望まれる。任意の各種様々な処理オペレーションをロット２３内のウェハ上で実行してもよく、そのようなプロセスオペレーションとしては、例えば、デポジションプロセス、エッチングプロセス、アニールプロセス、化学機械研磨プロセス、イオン注入あるいは拡散プロセス、フォトリソグラフィプロセスなどが挙げられる。
【００３０】
メトロロジーツール１４に対して進行中の作業（つまり、メトロロジーキュー:metrology queue）を監視し制御するために、メトロロジーシステム５０を採用してもよい。ある場合では、メトロロジーツール１４は一般的に、層厚の測定、フィーチャの限界寸法の測定などの、同じタイプのメトロロジーオペレーションを実行する。しかし、メトロロジーツール１４は、必ずしも全てのメトロロジーオペレーションに対して完全に互換性を有する必要はない。例えば、２つのメトロロジーツール１４と３つのメトロロジーオペレーションがある場合に、２つのメトロロジーツール１４の各々を３つのメトロロジーオペレーションの各々に使用可能とする必要はない。
【００３１】
メトロロジー制御ユニット１２は、メトロロジーツール１４において処理されることになるロット２３を制御し決定することができる。以下に詳述しているように、本発明の一態様に従い、メトロロジー制御ユニット１２は、様々なメトロロジーツール１４に対して蓄積された処理中の作業を管理し制御するように採用することができる。一般的に、メトロロジー制御ユニット１２は、様々な規則および論理に基づいて、１以上のメトロロジーツール１４で処理されるロット２３を選択的に決定するように使用してもよい。これにより、メトロロジーツール１４を実効的な方法で使用することが可能となり、また、製造設備を介してウェハロット２３のフローを向上させることもでき、その結果、製造効率を高め、生産の歩留まりを向上させることができる。
【００３２】
概して、メトロロジー制御ユニット１２は、余分なメトロロジーオペレーションをなくすあるいは減らすことで、及び／又は、他のロット２３で予定したメトロロジーオペレーションを必要としないような方法で、メトロロジーツール１４でウェハロット２３の一部を選択的に処理することで、処理中の蓄積されたメトロロジー作業を制御するように使用してもよい。例えば、一実施形態では、同じメトロロジーオペレーションを求めて待ち行列にある複数のロット２３が存在し得る。つまり、ウェハ上に形成されたゲート電極構造の限界寸法を測定するために、複数のロットがメトロロジーツール１４に送られる。
さらに、これらのウェハロット２３は、様々に異なる時点において、および／又は、様々なプロセスツール、例えば、エッチングツール上で処理されていてもよい。従って、メトロロジーツール１４に送られた全てのロット２３上でメトロロジーオペレーションを実行する必要はなく、また、全てのロット２３上でメトロロジーオペレーションを実行すれば、十分でないメトロロジーリソースを浪費することになる。このために、本発明は、１以上のメトロロジーツール１４においてメトロロジーオペレーションを行う予定のロット２３の一部を除外し、あるいは“処理を後回しにする（ブラケットアウト）”ように使用することができる。つまり、本発明は、様々なメトロロジーツール１４においての処理中の作業レベルをインテリジェントな手法で下げると同時に、十分な量のメトロロジーデータを取得して、製造設備で実行される処理オペレーションを正確に監視することを保証するものである。
【００３３】
一態様では、１以上のメトロロジーツール１４によって処理されるロット２３の各々は、ロット番号、タイムスタンプ、および各ロットに関連づけられたメトロロジールールリストで識別される。様々な制御アクションを行うために、メトロロジー制御ユニット１２がこの識別情報を使用してもよい。当然、この識別情報は任意の所望の形式あるいは構成をとることができる。また、この識別情報は、上述した特定の項目のような情報を含み得る。例えば、一実施形態では、所与のロット２３に対する識別情報は、以下の形式をとることができる。
【表１】
2008523458.tif 000003
この場合、タイムスタンプは、対象となるウェハロットに対して前の処理オペレーションが実行された時間を示す。ＥＴ４０Ｍ１ＣＤは、エッチングツールナンバー４０（ＥＴ４０）で処理されたロットに対して金属１の限界寸法（Ｍ１ＣＤ：Metal One Critical Dimension）のメトロロジーオペレーションが実行されることを示す。第２ルール、Ｒ０２Ｍ１ＣＤは、レチクルナンバー２（Ｒ０２）を使用して、リソグラフィプロセスを介して処理されたロットに対して金属１の限界寸法（Ｍ１ＣＤ）のメトロロジーオペレーションが実行されることを示す。ある単一のロットは、いくつかのメトロロジールールを満たすことができる。
【００３４】
本発明の一態様によれば、ロット２３は様々な理由によって処理中のメトロロジー作業から外される、あるいは”処理を後回しにされる”。その理由としては、例えば、メトロロジーツール１４において他のロットが処理されれば、予定していたメトロロジーオペレーションが余分になるため、及び／又は、より最近に処理されたロットがメトロロジーキューにあるため、といったことが挙げられる。以下の表に、その一例を挙げる。
【表２】
2008523458.tif 000004
この表において、ＥＴ３９はエッチングツールナンバー３９を、Ｓ６４はステッパツールナンバー６４表す。他の情報については上述したとおりである。この実施例では、全てのロットがメトロロジーキューに入っていた場合には、本発明に従って、ロットＪ２０は、必要に応じてメトロロジーキューから外すこともできる。
ロットＪ２０を外すことができるのは、より後のタイムスタンプによって示されているように、ロットＪ２０によって満たされる全てのメトロロジールールが、メトロロジーキューにおいてより最近に理されたロットに一致する、あるいは等価的に満たされるからである。つまり、ロットＪ３０はロットＪ２０のＲ０２Ｍ１ＣＤルールに一致し、ロットＪ４０はロットＪ２０のＥ４０Ｍ１ＣＤルールに一致する。このため、より後のタイムスタンプを有するロットがロットＪ２０に関連するメトロロジーオペレーションおよびルールの全てを満たしているので、ロットＪ２０に対してメトロロジーオペレーションを実行する必要はない。当然、必要であれば、ロットＪ２０に対して実行されるメトロロジーオペレーションを完全になくすのではなく、単に遅らせるように決められてもよい。
つまり、この場合、ロットＪ２０がメトロロジーツール１４において処理できるようになるに十分なまでに、処理中のメトロロジー作業のレベルが下げられるのを待つこともできる。しかし、一実施形態では、本発明を使用してロットＪ２０が処理を後回しにされると、ロットＪ２０に対して実行されるメトロロジーオペレーションが実行されないだけであって、ロットＪ２０は下流へと送られ、そこで、更なる処理オペレーションがロットＪ２０内のウェハに対して実行される。
【００３５】
別の例として、メトロロジーサンプリングに関するルールを、特定のプロセスオペレーションにおける“それぞれの”（“ＥＡＣＨ”）プロセッシングツール、あるいは、“いずれかの”（“ＡＮＹ”）プロセッシングツールに対して特定することができる。“それぞれの”プロセッシングツールに関するルール設定は、それぞれのプロセッシングツールによるサンプリングを保証する。“いずれかの”プロセッシングツールに関するルール設定は、少なくとも１つのプロセッシングツールによるサンプリングを保証する。
あるルールが“それぞれの”プロセッシングツールに関して定義される場合、ロットがメトロロジーオペレーションをうまくパスしたときに、（１）処理のためにメトロロジーツールにまだ入っていない任意のその他のロット、および、（２）メトロロジーオペレーションをパスしたロットの処理時間よりも前にプロセッシングツールで処理された任意のその他のロットは、自動的に処理を後回しにされて、メトロロジーキューから出される。
“いずれかの”プロセッシングツールに関するメトロロジールールが使用されたならば、第１のロットがメトロロジーオペレーションをうまくパスしたときに、そのロットの前に特定のプロセッシングオペレーションにおいて処理されたその他の全てのロットが、使用されたツールに関係なくメトロロジーキューから出されることになる点に留意されたい。本発明はまた、本文に記載した方法に関連して、様々な制約あるいは追加のルールを採用してもよい。例えば、所与の方法オペレーションあるいはルールが本文に記載した方法の処理を後回しにするようなことがあれば、そのような制約あるいは追加のルールを決定する必要があるであろう。
ある所与の処理オペレーションは非常にクリティカルなので、このクリティカルオペレーションにさらされるロット２３の方法オペレーションの処理を後回しにしすることはできず、必ず実行しなければならない。その場合、本文中に記載した方法は、メトロロジーキューのそのようなクリティカルロット２３に適用されない。適切な識別子をそのようなロットに関連付けてもよく、そうすることで、メトロロジー制御ユニットは、これらのクリティカルロット２３はどのような理由であれ方法キューから抜け出すことができないことを認識する。
【００３６】
その他の取り組むべき課題として、その他のロットをメトロロジーキューから除外する、あるいは処理を後回しにするために、条件を満たす代表（ロット）と考えられるサンプルロットに対する適切な基準を与えることが挙げられる。概して、ロットが設備内で処理された大部分のロット２３の特徴を示していれば、そのようなロットは代表ロットであると考えられる。代表ロットとしての資格を与える正確なパラメーターは、特定のアプリケーションに応じて変わってもよい。例えば、例示の実施形態では、代表ロットは典型的に、特定の特徴あるいは目的を持たないフルカセットの（full cassette of）ウェハを備えたロットであり、例えば、エンジニアリングによって新たなプロセスあるいはツールをテストするように要求された特定のロットである。本発明の別の態様では、本発明を使用してスキップできる、あるいは処理を後回しにすることのできるロット２３の数を制限することができる。
非常に多くのロット２３がメトロロジーオペレーションを無視しないよう、そのような制限を設けてもよい。例えば、特定のメトロロジーオペレーション（例えば、限界寸法（ＣＤ）の測定）に対するメトロロジーキューは、エッチングツール４０（ＥＴ４０）からの２０のロットを含み得る。キューがそのように多いのは、例えば、メトロロジーオペレーションを実行できる１つ以上のメトロロジーツール１４の定期保守あるいは緊急停止などの様々な理由によるためである。その場合、ＣＤメトロロジーオペレーションが再開されると、制限がない限り、２０のロットのうち最後に処理されたロットの検査を後回しにするか、最初の１９のロットを除外する。スキップされる連続するロットを４つ以下にするという制限を設ける場合は、ロット２０の検査を単に後回しにするか、ロット１６〜１９を除外する。ロット１５を検査する場合はロット１１〜１４の処理を後回しにし、ロット１０を検査する場合はロット６〜９の処理を後回しにし、ロット５を検査する場合ははロット１〜４の処理を後回しにすることになる。この場合、この目的のために、メトロロジールールに個別の制限数を追加することもできる。所望に応じて、初期設定の制限ルール（例えば、１０ロットなど）を採用してもよい。
【００３７】
本発明は、メトロロジー制御ユニット１２によって行われる動作に影響を及ぼし得る特定のイベントの発生を説明する特定のルールにさらされてもよい。例えば、予防的な維持オペレーション(preventative maintenance operation)がプロセスツールあるいはメトロロジーツールに対して最近実行済みである場合、メトロロジー制御ユニット１２が上述した処理の後回し（ブラケティング）動作の実行が可能となる前に、対象ツールを介して処理された選択された数のロット２３に対してメトロロジーオペレーションが確実に実行されるようにすることが望ましい。この選択される数は、特定のツール及び／又はイベントの種類に応じて変わってもよい。そのような特定のイベントの発生に基づいて、メトロロジー制御ユニット１２は、対象ツールで処理された特定数のロットに対してメトロロジーオペレーションが実行されるまで、対象ツールで処理されたブラケティングロットから免除し得る。この選択された数のロット２３がメトロロジーを介して処理された後、制御ユニット１２は、本発明に従って処理を後回しにされる対象ツールを介して、引き続きロットを処理することができる。
【００３８】
本文に記載したブラケティングアルゴリズムを継続的に、あるいは断続的に実行することができる。例えば、本文に記載した方法は、処理中のメトロロジー作業が予め選択されたレベルを超えるとき、あるいは、後段における処理中のワークのレベルが非常に低いときに動作し得る。所望に応じて、本文に記載したブラケティングアルゴリズムを保留することもできる。概して、本発明は、処理中のメトロロジー作業を動的に制御する方法およびシステムを目的とする。
一実施形態では、該方法は、少なくとも１つのメトロロジーツールに対するメトロロジー作業フローを制御するように構成されたメトロロジー制御ユニットを提供するステップと、メトロロジーキューにある複数のウェハロットを識別するステップと、を含み、ウェハロットは少なくとも１つのメトロロジーツールにおいて処理される予定であり、メトロロジー制御ユニットは、少なくとも１つのメトロロジーツールにおいてメトロロジー処理を行うために、少なくとも１つのウェハロットを選択するとともに、少なくとも１つのメトロロジーツールにおける選択された少なくとも１つのウェハロットのメトロロジー処理に基づいて、メトロロジーキューから除外する複数のウェハロットの少なくとも１つの他のロットを選択する。更なる実施形態では、該方法は、複数の付加的ウェハロットに対して、メトロロジーオペレーションを実行するステップを含む。
【００３９】
他の実施形態では、該方法は、少なくとも１つのメトロロジーツールに対するメトロロジー作業フローを制御するように構成されたメトロロジー制御ユニットを提供するステップと、メトロロジーキューにある複数のウェハロットを識別するステップと、を含み、ウェハロットは少なくとも１つのメトロロジーツールにおいて処理される予定であり、メトロロジー制御ユニットは、
（ａ）少なくとも１つのメトロロジーツールにおいてメトロロジー処理を行うために、少なくとも１つのウェハロットを選択し、選択された少なくとも１つのウェハロットは前の処理オペレーションにさらされ、かつ、
（ｂ）前記少なくとも１つのメトロロジーツールにおいて選択された少なくとも１つのウェハロットのメトロロジー処理に基づいて、選択された少なくとも１つのウェハロットがメトロロジーキューから除外される前に処理オペレーションにさらされる複数のウェハロットのうちの少なくとも１つの他のロットを選択する。
【００４０】
本発明による利益を享受し得る当業者であれば、本発明に関して等価の範囲内で種々の変形及び実施が可能であることは明らかであることから、上述の個々の実施形態は、例示的なものに過ぎない。例えば、上述した方法における各ステップは、その実行順序を変えることもできる。更に上述した構成あるいは設計の詳細は、なんら本発明を限定することを意図するものではなく、請求の範囲の記載にのみ限定されるものである。従って、上述した特定の実施形態は、変形及び修正が可能であることは明らかであり、このようなバリエーションは、本発明の趣旨及び範囲内のものである。従って、本発明の保護は、請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の１つの実施形態に従う生産システムの簡略ブロック図。
【図２】本発明の１つの実施形態に従うシステムをより詳細に示した簡略ブロック図。
【図３】本発明の１つの実施形態に従うメトロロジーオペレーションを制御する方法の簡略フローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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