(57)【要約】【課題】品質特性値に製品の位置に依存する部分的な偏りが存在する場合においても、正確に製造工程の管理状態を把握することができる工程管理装置、工程管理方法及びプログラムを提供する。【解決手段】工程管理装置１０は、製造装置１により所定の工程が実施された基板Ｗについて、測定装置１１により、基板Ｗの所定の複数の測定位置から品質特性値を取得する。センタ装置１３は、過去において取得された各測定位置の品質特性値の平均値と、新たに取得された品質特性値との差分を演算し、この値に基づいてＲ管理図を作成し、モニタ１５に管理情報として出力する。【選択図】図１
2008027184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造工程から得られる製品又は半製品の品質特性値の変動に基づいて、前記製造工程の
管理状態を把握する工程管理装置であって、
前記製品又は半製品における所定の複数の測定位置における前記品質特性値を受信する
受信手段と、
該受信手段により受信した前記品質特性値を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶された前記品質特性値から、前記測定位置毎の前記品質特性値の平均
値を演算する平均値演算手段と、
前記測定位置毎に受信される前記品質特性値と前記平均値とに基づいて前記製造工程の
管理状態値を演算する管理状態値演算手段と、
前記管理状態値を出力する出力手段と、を具備すること特徴とする工程管理装置。
【請求項２】
前記管理状態値は、工程性能指数によって表されるものであって、
前記管理状態値演算手段は、前記測定位置毎の前記工程性能指数を演算し、複数の該工
程性能指数のうちの最小値を前記製造工程の前記工程性能指数として出力することを特徴
とする請求項１に記載の工程管理装置。
【請求項３】
前記管理状態値は、管理図によって表されるものであって、
前記管理状態値演算手段は、前記測定位置毎に前記平均値に対する前記品質特性値の差
を算出し、該差を前記管理図の前記品質特性値として出力することを特徴とする請求項１
に記載の工程管理装置。
【請求項４】
製造工程から得られる製品又は半製品の品質特性値情報の変動に基づいて、前記製造工
程の管理状態を把握する工程管理方法であって、
前記製品又は半製品における所定の複数の測定位置における前記品質特性値を受信する
受信工程と、
該受信手段により受信した前記品質特性値を記憶する記憶工程と、
該記憶工程において記憶された前記品質特性値から、前記測定位置毎の前記品質特性値
の平均値を演算する平均値演算工程と、
前記測定位置毎に受信される前記品質特性値と前記平均値とに基づいて前記製造工程の
管理状態値を演算する管理状態値演算工程と、
前記管理状態値を出力する出力工程と、を具備すること特徴とする工程管理方法。
【請求項５】
製造工程から得られる製品又は半製品の品質特性値情報の変動に基づいて、前記製造工
程の管理状態を把握する工程管理方法を行うためのプログラムであって、
前記製品又は半製品における所定の複数の測定位置における前記品質特性値を受信する
受信手段と、
該受信手段により受信した前記品質特性値を記憶する記憶機能と、
該記憶機能によりに記憶された前記品質特性値から、前記測定位置毎の前記品質特性値
の平均値を演算する平均値演算機能と、
前記測定位置毎に受信される前記品質特性値と前記平均値とに基づいて前記製造工程の
管理状態値を演算する管理状態値演算機能と、
前記管理状態値を出力する出力機能と、をコンピュータに実現させるためのプログラム
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工程管理装置、工程管理方法及びプログラムに関し、特に製造工程から得ら
れる製品又は半製品の品質特性値の変動に基づいて、前記製造工程の管理状態を把握する
工程管理装置、工程管理方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、製品の製造工程を管理する手法として、統計的工程管理（ＳＰＣ；Statisti
cal Process Control）が用いられている。統計的工程管理は、ＪＩＳ  Ｚ  ９０２１に
記載の管理図等を用いて、製造工程における品質のばらつきを管理する手法である。
【０００３】
例えば、管理図としては、製品の品質特性値を取得し、該品質特性値の群の平均値（Ｘ
bar）と群内のばらつきの範囲（Ｒ）とをプロットした管理図であるＸbar-Ｒ管理図が用
いられる。また、Ｘbar-Ｒ管理図の代わりに、群の平均値（Ｘbar）と群の標準偏差（ｓ
）の管理図を組み合わせたＸbar-ｓ管理図が用いられることもある。
【０００４】
これらの管理図は、製造工程におけるサンプルの所定の品質特性値の平均値及びばらつ
きを表すデータを、それぞれ図にプロットすることによって、その製造工程の管理状態が
、安定状態にあったのか、非安定状態にあったのかを把握するために用いられる。このよ
うな管理図を工程管理において利用したシステムは、例えば、特開２００３−３１８０７
５号公報及び特開２００５−２５４７５号公報に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３１８０７５号公報
【特許文献２】特開２００５−２５４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電気光学装置等を含む半導体装置の基板の製造工程においては、基板の表面
上の位置によって、管理対象となる品質特性値に部分的な偏りが生じる場合がある。例え
ば、エッチング工程後の回路パターンの幅や、レジスト形成工程後のレジストの膜厚等の
品質特性値について、基板の中央部と外周部とで分布に異なる傾向が生じる場合がある。
【０００６】
例えば、図６（ａ）に示すような略矩形状の半導体装置用の基板Ｗにおいて、フォトリ
ソグラフィ工程により形成された同じ寸法として設計されたレジストマスク寸法を、基板
Ｗ上の所定の３箇所の測定位置である測定位置Ｌ１、Ｌ２及びＬ３において測定した値を
図６（ｂ）に示す。図６（ａ）に示すように、基板Ｗは略矩形の平板状であり、その表面
に半導体素子や配線パターンが形成されるものである。基板Ｗ上には、表面上に３箇所の
測定位置Ｌ１、Ｌ２及びＬ３が定められている。測定位置Ｌ１は、基板Ｗの中央部とされ
、測定位置Ｌ２及び３は、基板Ｗの周辺部でありかつそれぞれが略矩形状の基板Ｗの対角
上とされる。
【０００７】
図６（ｂ）は、連続してフォトグラフィ工程が実施された複数の基板Ｗから５０枚の基
板Ｗを抽出して測定された、各測定位置Ｌ１、Ｌ２及びＬ３毎のレジストマスク寸法の測
定結果ｘを時系列にプロットしたものである。また、図７に、この工程の群の範囲Ｒを時
系列にプロットしたＲ管理図を示す。
【０００８】
図６（ｂ）に示すように、基板Ｗ上に形成されたレジストマスク寸法は、基板Ｗ上の位
置によって、その平均値に差が生じている。具体的には、基板Ｗの周辺部である測定位置
Ｌ２及びＬ３における測定結果の平均値に対して、基板Ｗの中央部である測定位置Ｌ１に
おける測定結果の平均値が小さくなる傾向が見られる。
【０００９】
例えば、図６（ｂ）に示したグラフの１つの群、例えば群１の範囲Ｒ１を求める場合は
、群１の最大値、すなわち測定位置Ｌ２の値Ｌ２１と、測定位置Ｌ１の値Ｌ１１との差の
絶対値で算出される。つまり、製品である基板Ｗの位置に依存する品質特性値の偏りが存
在する場合、その偏りが群の範囲Ｒの算出に含まれてしまうのである。
【００１０】
ここで、図６（ｂ）に示した品質特性値のデータから作成されるＲ管理図は、図７のよ
うになる。図７に示すように、基板Ｗの位置に依存する品質特性値の偏りが群の範囲Ｒの
算出に含まれてしまう場合、Ｒ管理図の上方限界線ＵＣＬ及び下方限界線ＬＣＬは、Ｒの
平均値から大きく離れた値となってしまう。これは、従来の方法では基板Ｗの表面内にお
ける位置に依存した品質特性値の偏りが、品質特性値のばらつきの大きさの指標である範
囲Ｒの大きさの大部分を占めてしまうからである。
【００１１】
このため、従来のＲ管理図では、例えば測定位置Ｌ２の値が突発的要因により大きく変
動した場合においても、範囲Ｒの値は、Ｒ管理図上では限界線内に収まってしまうのであ
る。すなわち、Ｒ管理図を用いて製造工程の異常を発見することが困難であった。したが
って、従来の方法では、品質特性値に製品の位置に依存する部分的な偏りが存在する場合
に、正確に製造工程の管理状態を把握することができないという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、品質特性値に製品の位置に依存す
る部分的な偏りが存在する場合においても正確に製造工程の管理状態を把握することがで
きる工程管理装置、工程管理方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の工程管理装置は、製造工程から得られる製品又は半製品の品質特性値の変動に
基づいて、前記製造工程の管理状態を把握する工程管理装置であって、前記製品又は半製
品における所定の複数の測定位置における前記品質特性値を受信する受信手段と、該受信
手段により受信した前記品質特性値を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された前記
品質特性値から、前記測定位置毎の前記品質特性値の平均値を演算する平均値演算手段と
、前記測定位置毎に受信される前記品質特性値と前記平均値とに基づいて前記製造工程の
管理状態値を演算する管理状態値演算手段と、前記管理状態値を出力する出力手段と、を
具備すること特徴とする。
【００１４】
また、本発明の工程管理方法は、製造工程から得られる製品又は半製品の品質特性値情
報の変動に基づいて、前記製造工程の管理状態を把握する工程管理方法であって、前記製
品又は半製品における所定の複数の測定位置における前記品質特性値を受信する受信工程
と、該受信手段により受信した前記品質特性値を記憶する記憶工程と、該記憶工程におい
て記憶された前記品質特性値から、前記測定位置毎の前記品質特性値の平均値を演算する
平均値演算工程と、前記測定位置毎に受信される前記品質特性値と前記平均値とに基づい
て前記製造工程の管理状態値を演算する管理状態値演算工程と、前記管理状態値を出力す
る出力工程と、を具備すること特徴とする。
【００１５】
また、本発明のプログラムは、製造工程から得られる製品又は半製品の品質特性値情報
の変動に基づいて、前記製造工程の管理状態を把握する工程管理方法を行うためのプログ
ラムであって、前記製品又は半製品における所定の複数の測定位置における前記品質特性
値を受信する受信手段と、該受信手段により受信した前記品質特性値を記憶する記憶機能
と、該記憶機能によりに記憶された前記品質特性値から、前記測定位置毎の前記品質特性
値の平均値を演算する平均値演算機能と、前記測定位置毎に受信される前記品質特性値と
前記平均値とに基づいて前記製造工程の管理状態値を演算する管理状態値演算機能と、前
記管理状態値を出力する出力機能と、をコンピュータに実現させるプログラムである。
【００１６】
本発明のこのような構成によれば、管理状態値は、測定位置毎の品質特性値の平均値に
基づいて算出されるため、測定位置に依存する品質特性値の部分的な偏りを排除すること
ができる。よって、この管理状態値を用いることによって、使用者は正確に製造工程の管
理状態を把握することができる。
【００１７】
また、本発明は、前記管理状態値は、工程性能指数によって表されるものであって、前
記管理状態値演算手段は、前記測定位置毎の前記工程性能指数を演算し、複数の該工程性
能指数のうちの最小値を前記製造工程の前記工程性能指数として出力することが好ましい
。
【００１８】
このような構成によれば、まず、測定位置毎の工程性能指数を求めることで、各測定位
置における品質特性値のばらつきの状態を的確に把握することができる。この測定位置毎
の工程性能指数のうちの最小値を製造工程の工程性能指数とすることで、品質特性値の位
置に依存する部分的な偏りの影響が排除されるため、より正確に製造工程の工程性能を出
力することができる。
【００１９】
また、本発明は、前記管理状態値は、管理図によって表されるものであって、前記管理
状態値演算手段は、前記測定位置毎に前記平均値に対する前記品質特性値の差を算出し、
該差を前記管理図の前記品質特性値として出力することが好ましい。
【００２０】
このような構成によれば、Ｒ管理図から品質特性値の位置に依存する部分的な偏りの影
響を排除される。すなわち、Ｒ管理図には、製造工程の変動に起因する品質特性値のばら
つきの様子のみが表されるため、使用者は、製造工程の管理状態を的確に把握することが
できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本
実施形態の半導体装置用基板の製造の工程管理装置について説明する。図１は、半導体装
置用基板の製造装置１及びその工程管理装置１０の構成を示す構成図である。本実施形態
の製造工程である製造装置１は、液晶装置等の電気光学装置を含む半導体装置用の基板Ｗ
を製造するための全工程中において、基板Ｗに対して一つの処理工程を実施するための装
置である。
【００２２】
本実施形態では、製造装置１は、基板Ｗ上にフォトリソグラフィ技術によりレジストマ
スクを形成する枚葉式のフォトリソグラフィ装置１ａを具備している。製造装置１は、図
１に示すように、前工程２（例えば成膜工程）を経て搬入される基板Ｗに対してレジスト
塗布工程、露光工程及び現像工程を施すことにより、基板Ｗの表面上に所定のパターン形
状を有するレジストマスクを形成した後に、後工程３（例えばエッチング装置）へ基板Ｗ
を搬出する。なお、製造装置１はこの形態に限るものではなく、例えばエッチング装置や
成膜装置であってもよい。
【００２３】
製造装置１には、本実施形態の工程管理装置１０が配設されている。工程管理装置１０
は、品質特性値取得手段である測定装置１１と、通信ライン１２と、演算手段であるセン
タ装置１３とを具備して構成される。測定装置１１は、フォトリソグラフィ装置１ａに隣
接して設けられており、フォトリソグラフィ装置１ａによって表面上にレジストマスクが
形成された基板Ｗについての所定の品質特性値ｘを計測し取得する装置である。
【００２４】
基板Ｗについての所定の品質特性値ｘとは、製造装置１が基板Ｗに対して実施する工程
について、品質管理を行うために必要な計量値であり、例えば、長さ、厚さや回路素子の
特性値等のことである。本実施形態では、測定装置１１は、基板Ｗの表面上の所定の複数
の位置における同一の寸法として設計されたレジストマスクの幅寸法を測定し、品質特性
値ｘとして取得する。測定装置１１は、品質特性値ｘと該品質特性値ｘを取得した基板Ｗ
上の測定位置情報とを、測定データとしてセンタ装置１３へ出力する。
【００２５】
ここで、本実施形態の半導体装置用の基板Ｗは、図６（ａ）に示すように、略矩形の平
板状であり、その表面に半導体素子や配線パターンが形成されるものである。基板Ｗの表
面上には、予めｎ箇所の所定の測定位置Ｌｉ（ｉは測定位置番号；ｉ＝１、２、・・・ｎ
）が定められており、該測定位置Ｌ１〜Ｌｎにおける品質特性値ｘが測定装置１１により
測定される。本実施形態では、基板Ｗ上に、表面上に３箇所の測定位置Ｌ１、Ｌ２及びＬ
３が定められている。測定位置Ｌ１は、基板Ｗの中央部とされ、測定位置Ｌ２及び３は、
基板Ｗの周辺部でありかつそれぞれが略矩形状の基板Ｗの対角上とされる。
【００２６】
なお、測定位置Ｌｉは、全ての基板Ｗにおいて必ず同じ位置とされる。例えば、基板Ｗ
が表面上に３行３列の行列上に９個の半導体装置が形成されるマザー基板である場合、測
定位置Ｌ１は、中央の半導体装置の所定の回路パターンとなる位置に設定される。またこ
の場合、測定位置Ｌ２及びＬ３は、それぞれ１行１列目及び３行３列目の半導体装置の所
定の回路パターンとなる位置に設定される。ここで、所定の回路パターンは、例えば半導
体装置の回路中のある特定のトランジスタ部等とされる。なお、基板Ｗの表面上には、半
導体装置が一つのみ形成される構成であってもよい。
【００２７】
本実施形態のフォトリソグラフィ装置１ａは、所定の時間ｔ毎に１つの基板Ｗの表面上
にレジストマスクを形成する枚葉式の製造装置である。この、時間ｔ毎にフォトリソグラ
フィ装置１ａから搬出される複数の基板Ｗのうち、測定装置１１は、所定の枚数おきに１
枚の基板Ｗを抽出し、それぞれの基板Ｗから上記測定データを取得する。
【００２８】
ここで、測定装置１１は、基板Ｗの表面上のｎ箇所の所定の測定位置Ｌｉからそれぞれ
品質特性値ｘを取得するものであり、以下、この一枚の基板Ｗから取得されるｎ点の品質
特性値ｘの纏りを一つの群と称する。
【００２９】
また、以下の説明において、基板上の測定位置番号をｉ、群番号をｊ、群の大きさをｎ
とし、ある基板Ｗから取得された品質特性値ｘをｘｉｊとする。具体的には、本実施形態
では測定位置番号ｉはそれぞれ測定位置Ｌ１、Ｌ２及びＬ３に対応し、ｉは１から３の自
然数となる。また、群番号ｊは、抽出された基板Ｗに時系列順に振られた番号に対応する
ものであり、それぞれの群の大きさｎは３である。
【００３０】
例えば、製造装置１により処理が実施された複数の基板Ｗの中から、初めて抽出された
基板Ｗから取得される品質特性値ｘの群は、ｘ１１、ｘ２１及びｘ３１の３点となり、２
番目に抽出された基板Ｗから取得される品質特性値ｘの群は、ｘ１２、ｘ２２及びｘ３２
の３点となる。
【００３１】
測定装置１１は、単なる通信線もしくはイーサネット（登録商標）等の通信ネットワー
ク等からなる通信ライン１２及び受信手段である通信装置１６を介して、センタ装置１３
に接続されている。測定装置１１から出力された基板Ｗの品質特性値ｘｉｊ及びその測定
位置情報からなる測定データは、通信ライン１２を介して通信装置１６により受信され、
センタ装置１３に入力される。
【００３２】
すなわち、本実施形態では、測定装置１１により抽出された基板Ｗ上の測定位置Ｌ１、
Ｌ２及びＬ３におけるレジストマスクの幅寸法の測定値が、それぞれの測定位置情報とと
もに、測定データとしてセンタ装置１３に入力されるのである。
【００３３】
センタ装置１３は、平均値演算手段及び管理状態値演算手段を構成するものであり、図
示しない制御装置、演算装置、記憶装置、入力装置等を備えたコンピュータである。また
、センタ装置１３には、グラフィカルユーザインターフェースのための出力手段としての
表示画面を備えたモニタ１５及び、各種データを記憶する記憶手段である補助記憶装置１
４とが接続されている。また、補助記憶装置１４には、後述するプログラムが記憶されて
いる。センタ装置１３は、測定装置１１により取得された後に通信装置１６により受信さ
れ補助記憶装置１４に記憶された測定データを、後述するプログラムによって演算処理す
ることで、後述する管理図及び工程性能を工程の管理状態値としてモニタ１５に出力する
。したがって、ユーザは、モニタ１５に出力された管理図及び工程性能を利用して、半導
体装置用の基板Ｗの製造の工程の管理状態を把握し、適切な管理を行うことが可能となる
。
【００３４】
なお、基板Ｗの測定データは測定装置１１によって自動的に取得されるものではなく、
人により操作される測定機器により取得されるものであってもよい。また、基板Ｗの測定
データのセンタ装置１３への入力操作も、人による作業によって行われるものであっても
よい。
【００３５】
以下に本実施形態のセンタ装置１３が、Ｒ管理図を作成する方法について説明する。
【００３６】
まず、本実施形態のＲ管理図を作成するために必要なデータについて、以下にその内容
と算出方法を説明する。Ｒ管理図を作成するために必要なデータは、上述の品質特性値ｘ
ｉｊ、部分平均値ｘｉｂａｒ、平均値基準品質特性値Ｘｉｊ、範囲Ｒｊ、平均値Ｒｊｂａ
ｒ、上方管理限界ＵＣＬ及び下方管理限界ＬＣＬである。
【００３７】
初めに、基板Ｗの複数の測定位置Ｌｉ毎の品質特性値の平均値である部分平均値ｘｉｂ
ａｒを求める。この部分平均値ｘｉｂａｒは、測定位置Ｌｉに固有の値であり、現時点よ
りも過去の時点において測定された複数の品質特性値の群を基に、基板Ｗの同一測定位置
Ｌｉの平均値を求めたものである。
【００３８】
例えば、本実施形態では、部分平均値ｘｉｂａｒは、現時点よりも過去の時点において
測定装置１１により測定された５０個の品質特性値の群のデータを基にして、これらの品
質特性値を測定位置Ｌ１、Ｌ２及びＬ３のそれぞれにおいて得られた品質特性値を平均す
ることで求められる。基板Ｗの測定位置Ｌ１、Ｌ２及びＬ３のそれぞれにおける品質特性
値の部分平均値はｘ１ｂａｒ、ｘ２ｂａｒ及びｘ３ｂａｒとなる。なお、ｘｉｂａｒを求
めるための過去の品質特性値のデータは、特殊な原因により生じたと考えられる異常値を
除いた後のデータであってもよい。また、基板Ｗの複数の測定位置Ｌｉ毎における品質特
性値の部分平均値ｘｉｂａｒを求める方法はこの方法に限るものではなく、ｘｉｂａｒは
例えば基板Ｗの製造に先立って行われる実験の結果から求められるものであってもよい。
【００３９】
次に、新たに測定装置１１により取得されたある群ｊの品質特性値ｘｉｊを受信し、各
測定位置Ｌｉ毎にそれぞれ対応する部分平均値ｘｉｂａｒと品質特性値ｘｉｊとの差であ
る、平均値基準品質特性値Ｘｉｊを求める。平均値基準品質特性値Ｘｉｊは、次式（１）
で求められる。  
Ｘｉｊ＝ｘｉｊ−ｘｉｂａｒ  ・・式（１）  
すなわち、平均値基準品質特性値Ｘｉｊは、群ｊの個々の品質特性値ｘｉｊと、個々の
品質特性値ｘｉｊの測定位置Ｌｉにそれぞれ対応した品質特性値の部分平均値ｘｉｂａｒ
との偏差量である。例えば、測定位置Ｌ１における平均値基準品質特性値Ｘ１ｊは、最新
の品質特性値ｘ１ｊと、過去５０点の品質特性値ｘ１ｊの平均値である部分平均値ｘ１ｂ
ａｒとの差である。なお部分平均値ｘ１ｂａｒの算出には最新の品質特性値ｘ１ｊを含め
ることもできる。
【００４０】
次に、群ｊの平均値基準品質特性値Ｘｉｊの最大値と最小値との差の絶対値を、群ｊの
範囲Ｒｊとして求める。群ｊの範囲Ｒｊは、次式（２）で求められる。  
Ｒｊ＝｜ｍａｘ（Ｘｉｊ）−ｍｉｎ（Ｘｉｊ）｜  ・・式（２）  
ここで、｜  ｜は絶対値、ｍａｘ（）は括弧内の最大値を返す関数、
ｍｉｎ（）は括弧内の最小値を返す関数
所定の数以上の群についての平均値基準品質特性値Ｘｉｊが得られた後に、範囲Ｒｊの
平均値Ｒｊｂａｒ、上方管理限界ＵＣＬ及び下方管理限界ＬＣＬを求める。群の数をｍと
した場合、平均値Ｒｊｂａｒ、上方管理限界ＵＣＬ及び下方管理限界ＬＣＬは、それぞれ
次式（３）、（４）及び（５）で求められる。なお、本実施形態では、群の数ｍが２５以
上となった場合に平均値Ｒｊｂａｒ、上方管理限界ＵＣＬ及び下方管理限界ＬＣＬを求め
る。  
Ｒｊｂａｒ＝（ΣＲｊ）／ｍ  ・・式（３）  
ＵＣＬ＝Ｄ４・Ｒｊｂａｒ  ・・式（４）  
ＬＣＬ＝Ｄ３・Ｒｊｂａｒ  ・・式（５）  
ここで、Ｄ４及びＤ３は所定の係数であり、群の大きさｎに対応して値が定められてい
るものである。例えば本実施形態では、ｎ＝３であるため、Ｄ４＝２．５７４となり、Ｄ
３は存在しないということになる。Ｄ４及びＤ３の値については、例えば、ＪＩＳ  Ｚ  
９０２１に記されている。  以上の方法で求められた、範囲Ｒｊ、平均値Ｒｊｂａｒ、上
方管理限界ＵＣＬ及び下方管理限界ＬＣＬを用いて、本実施形態のＲ管理図が作成される
。
【００４１】
以下に、本実施形態のセンタ装置１３が、工程性能指数Ｐｐｋを算出する方法について
以下に説明する。  
まず、基板Ｗの複数の測定位置Ｌｉにおける品質特性値の部分平均値ｘｉｂａｒを求め
る。部分平均値ｘｉｂａｒはＲ管理図を作成するために求めるものと同一である。
【００４２】
次に、基板Ｗの、各測定位置Ｌｉ毎に独立して部分工程性能指数Ｐｐｋｉを求める。部
分工程性能指数Ｐｐｋｉは、所定の測定位置Ｌｉにおいて測定された品質特性値ｘｉｊの
みを基に求められるものであり、次式（６）で求められる。
【００４３】
Ｐｐｋｉ＝ｍｉｎ（（ＵＳＬ−ｘｉｂａｒ）／３σｉ  ，  （ｘｉｂａｒ−ＬＳＬ）／
３σｉ  ・・式（６）  
ここで、ｍｉｎ（）は括弧内の最小値を返す関数、σｉはｘｉｊの標準偏差
なお、上方許容限界ＵＳＬ及び下方許容限界ＬＳＬは、管理する工程の規格により定め
られる値である。本実施形態では、測定位置はＬ１、Ｌ２及びＬ３の３箇所であるため、
Ｐｐｋｉは、Ｐｐｋ１、Ｐｐｋ２及びＰｐｋ３の３つの値が求められる。
【００４４】
次に、各測定位置Ｌｉにおける測定結果を用いた個別の部分工程性能指数Ｐｐｋｉのう
ち、最小となる値を、管理する工程の工程性能指数Ｐｐｋとする。つまり、本実施形態の
工程性能指数Ｐｐｋは次式（７）で求められる。
【００４５】
Ｐｐｋ＝ｍｉｎ（Ｐｐｋｉ）  ・・式（７）  
以上の方法で、工程性能指数Ｐｐｋが算出される。
【００４６】
次に、以上のようにして作成及び算出されるＲ管理図及び工程性能指数Ｐｐｋの作成処
理について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
まず、センタ装置１３は、基板Ｗの複数の測定位置Ｌｉにおける品質特性値の部分平均
値ｘｉｂａｒを算出するに足る点数の品質特性値ｘｉｊが、補助記憶装置１４に記憶され
ているか否かを判定する（ステップＳ１）。より具体的には、現時点よりも過去において
、フォトリソグラフィ装置１ａにより処理が施された一定数以上（本実施形態では５０枚
以上）の基板Ｗから取得した品質特性値ｘｉｊ’が、補助記憶装置１４に記憶されている
かどうかを判断する。過去の品質特性値ｘｉｊ’が５０点以上取得されていなければ、ス
テップＳ２へ進む。過去の品質特性値ｘｉｊ’が５０点以上取得されていれば、ステップ
Ｓ３へ進む。
【００４８】
過去の品質特性値ｘｉｊ’が５０点以上取得されていない場合、センタ装置１３は、５
０点以上の品質特性値ｘｉｊを測定装置１１から受信し、補助記憶装置１４に記憶する（
ステップＳ２）。ステップＳ３は受信工程及び記憶工程を構成する。
【００４９】
次に、センタ装置１３は、過去の品質特性値ｘｉｊ’のうち、最新の５０点を用いて、
上述した部分平均値ｘｉｂａｒを算出する。センタ装置１３は、算出した部分平均値ｘｉ
ｂａｒを補助記憶装置１４に記憶する（ステップＳ３）。ステップＳ３は、平均値演算工
程を構成する。
【００５０】
次に、センタ装置１３は、新たに受信された最新の品質特性値ｘｉｊと、部分平均値ｘ
ｉｂａｒとを用いて、上述した式（１）から平均値基準品質特性値Ｘｉｊを算出する。ま
た、この平均値基準品質特性値Ｘｉｊから、上述した式（２）を用いて範囲Ｒｊを算出す
る。センタ装置１３は、算出した範囲Ｒｊを補助記憶装置１４に記憶する（ステップＳ４
）。ステップＳ４、次のステップＳ５及びＳ６は、管理状態値演算工程を構成する。
【００５１】
次に、範囲Ｒｊの点数が２５点以上取得された時点で、センタ装置１３は、上述の式（
３）から（５）を用いて、平均値Ｒｊｂａｒ、上方管理限界ＵＣＬ及び下方管理限界ＬＣ
Ｌを算出する。センタ装置１３は、範囲Ｒｊ、平均値Ｒｊｂａｒ、上方管理限界ＵＣＬ及
び下方管理限界ＬＣＬを用いて、Ｒ管理図を作成する（ステップＳ５）。
【００５２】
次に、センタ装置１３は、部分平均値ｘｉｂａｒと上述した式（６）及び（７）から、
工程性能指数Ｐｐｋを算出する（ステップＳ６）。
【００５３】
次に、センタ装置１３は、モニタ１５による表示により、Ｒ管理図及び工程性能指数Ｐ
ｐｋを出力する（ステップＳ７）。ステップＳ７は出力工程を構成する。
【００５４】
以上のようにして、モニタ１５の表示画面上に管理状態値としてのＲ管理図及び工程性
能指数Ｐｐｋが出力されるため、工程の管理を行うユーザは、Ｒ管理図及び工程性能指数
Ｐｐｋを参照して製造装置１における製造工程の管理状態を把握することができる。
【００５５】
以下に、本実施形態の工程管理装置１０により得られる効果を説明する。図２に、本実
施形態の工程管理装置１０が、図６に示すような、位置に依存した品質特性値の分布を示
す基板Ｗを用いて作成したＲ管理図を示す。
【００５６】
従来、図６に示すような、品質特性値に位置に依存する部分的な偏りが存在する製品に
ついてＲ管理図を作成した場合、図７に示すように、品質特性値の偏りが範囲Ｒの算出に
含まれてしまい、管理限界線がＲの平均値から大きく離れた値となってしまう。このため
、製造工程の異常と判断するべき品質特性値の変動を見逃してしまうという問題があった
。
【００５７】
一方、本実施形態の工程管理装置１０により出力されるＲ管理図は、基板Ｗの所定の測
定位置Ｌｉにおいて取得された品質特性値ｘｉｊから、それぞれに対応する測定位置の品
質特性値の部分平均値ｘｉｂａｒを差し引くことにより求められる平均値基準品質特性値
Ｘｉｊに基づいて作成されているためである。平均値基準品質特性値Ｘｉｊは、基板Ｗの
所定の測定位置Ｌｉの平均値からの偏差量を表すものであるため、平均値基準品質特性値
Ｘｉｊには、基板Ｗの位置に依存する品質特性値の偏り成分がキャンセルされ含まれてい
ない。すなわち、平均値基準品質特性値Ｘｉｊは、製造装置１によって基板Ｗに実施され
た製造工程により発生する品質特性値ｘｉｊの変動成分のみを含有するものである。よっ
て、本実施形態の工程管理装置１０により作成されるＲ管理図では、基板Ｗの位置に依存
する品質特性値の偏りの影響を排除することができる。
【００５８】
よって、図２に示すように、本実施形態の工程管理装置１０により出力されるＲ管理図
では、図７に示した従来の例と同一のデータを用いながら、範囲Ｒの上方管理限界ＵＣＬ
が範囲Ｒの平均値Ｒｂａｒのより近くに設定される。すなわち、本実施形態の工程管理装
置１０により出力されるＲ管理図を用いることで、ユーザは、製造装置１の製造工程にお
ける品質特性値のばらつきの様子のみを的確に把握することができ、製造工程の管理状態
をより正確に把握することができるのである。
【００５９】
また、本実施形態の工程管理装置１０は、基板Ｗの固定された位置における品質特性値
の変動の様子を正確に出力する。このため、ユーザは、異なる処理を基板Ｗに実施する製
造工程においても、同一の位置について品質特性値を得ることが可能となる。よって、ユ
ーザは、例えばレジストマスクの幅寸法が、エッチング工程後のパターン寸法に及ぼす影
響や、パターン寸法がトランジスタの特性に及ぼす影響等を追跡して調査することができ
る。すなわち、ユーザは本実施形態の工程管理装置１０を用いることにより、複数の製造
工程の間における因果関係を把握することができ、より的確に製品である基板Ｗの品質を
管理することができるようになるのである。
【００６０】
一方、本実施形態の工程管理装置１０では、まず複数の所定の測定位置Ｌｉ毎に独立し
て算出し、次いでそれらの内の最小値を採ることで製造装置１の工程性能指数Ｐｐｋを求
めている。
【００６１】
例えば、図６に示した位置に依存した品質特性値の分布を示す基板Ｗの品質特性値の分
布を、ヒストグラムとして表すと図３の曲線Ｃａのような分布となる。すなわち、基板Ｗ
の位置に依存する品質特性値の偏りに影響されて、品質特性値の分布は下方許容限界側に
偏ってしまっており、正規分布にのるものではなくなっている。このため、従来、このよ
うな品質特性値の分布に偏りの生じる工程の工程性能指数Ｐｐｋの算出は、的確に行われ
てはいなかった。
【００６２】
ここで、図３の曲線Ｃ１は、基板Ｗの観測位置Ｌ１において取得された品質特性値の分
布であり、曲線Ｃ２は、基板Ｗの観測位置Ｌ２において取得された品質特性値の分布を示
している。この曲線Ｃ１及びＣ２に着目すると、基板上の個別の観測位置Ｌｉにおいて取
得される品質特性値は、正規分布を示すことがわかる。
【００６３】
本実施形態の工程管理装置１０は、まず、基板Ｗの所定の測定位置Ｌｉにおいて取得さ
れた品質特性値のみを基に算出される部分工程性能指数Ｐｐｋｉを求めている。これは、
上述のように、個別の観測位置Ｌｉにおいては、品質特性値が正規分布を示すことに基づ
いたものであり、よって、部分工程性能指数Ｐｐｋｉは、的確に製造装置１の工程性能を
表すものとなるのである。部分工程性能指数Ｐｐｋｉの最小値を製造装置１の工程性能指
数Ｐｐｋとして出力することにより、本実施形態の工程管理装置１０は、的確な工程性能
指数Ｐｐｋを出力することができるのである。よって、本実施形態の工程管理装置１０に
より出力される工程性能指数Ｐｐｋを用いることで、ユーザは、製造装置１の製造工程の
工程性能を的確に把握することができ、製造工程の管理状態をより正確に把握することが
できるのである。
【００６４】
以下に本実施形態の変形例を説明する。  
基板Ｗの複数の測定位置Ｌｉにおける品質特性値の変動幅が、測定位置によって大きく
異なる場合、工程管理装置１０はこの変動幅に対して係数を乗じて、全ての測定位置にお
いて変動幅を揃えるように補正してもよい。例えば、基板Ｗの３箇所の測定位置Ｌ１、Ｌ
２及びＬ３において取得された品質特性値が、図５に示すように、測定位置Ｌ１に対して
、測定位置Ｌ２及びＬ３における品質特性値の変動幅が大きい場合には、センタ装置１３
は、測定位置Ｌ１における平均値基準品質特性値Ｘ１ｊに所定の係数を乗じる。この係数
は、各測定位置Ｌｉについての個別の平均値基準品質特性値Ｘｉｊの変動幅の比率から算
出されるものである。個別の平均値基準品質特性値Ｘｉｊの変動幅は、それぞれの標準偏
差から求められる。
【００６５】
基板Ｗの位置に依存して品質特性値の変動幅が異なると言うことは、基板Ｗの位置によ
って、製造工程により実施される処理に対する感度が異なると言い換えることができる。
本変形例では、このような、基板Ｗの位置に依存して異なる品質特性値の変動幅を補正し
て揃えることにより、工程管理装置１０は、基板Ｗの位置に依存する要因が排除されたＲ
範囲図を出力することが可能となる。よって、ユーザは、製造装置１の製造工程における
品質特性値のばらつきの様子のみを的確に把握することができ、製造工程の管理状態をよ
り正確に把握することができるのである。以上は、解析用の段階の管理図すなわち解析用
管理図の場合を説明したが、工程が安定し管理用管理図に移行してからも平均値基準特性
値を用いてＲ管理図を作成することに変わりは無い。この場合設定したＲ管理図の中心線
、限界線は固定し将来に延長して用いることは従来のＲ管理図と変わりは無いが、個々の
測定位置ごとの特性値の平均値（部分平均値）も設定時の値を将来に延長して用い、もし
必要があれば適宜見直しを行う。
【００６６】
なお、本実施形態の工程管理装置１０は、製造工程の管理状態を把握するための管理図
として、Ｒ管理図を出力するものとしたが、これはｓ管理図を出力する形態であってもよ
い。ｓ管理図を作成する場合、
ある群ｊにおける標準偏差ｓｊは次式（８）で求められる。
【数１】
2008027184.tif 000003
【００６７】
上式（８）のように、平均値基準品質特性値Ｘｉｊを用いて作成されるｓ管理図は、本
実施形態のＲ管理図と同様に、基板Ｗの位置に依存する品質特性値の偏りの影響が排除さ
れたものであり、本実施形態のＲ管理図同様の効果を奏するものである。
【００６８】
また、本実施形態の工程管理装置１０は、製造装置１の管理状態値として、Ｒ管理図及
び工程性能指数Ｐｐｋを出力するものであるが、これはこの形態のみに限るものではない
。例えば、範囲Ｒの値が、管理限界線を超えた場合に、警報を出力する、もしくは製造装
置を停止させる機能を有しても良い。また、モニタには従来の管理図も同時に作成されて
出力されるものであってもよい。
【００６９】
本明細書における各処理内容は、実施の形態の各機能に対応する概念的なもので、必ず
しも特定のハードウエアやソフトウエア・ルーチンに１対１には対応しない。また、本実
施の形態における各手順の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、
複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。
【００７０】
なお、以上説明した動作を実行するプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯ
Ｍ等の可搬媒体や、ハードディスク等の記憶装置等に、その全体あるいは一部が記録され
、あるいは記憶されている。そのプログラムがコンピュータにより読み取られて、動作の
全部あるいは一部が実行される。あるいは、そのプログラムの全体あるいは一部を通信ネ
ットワークを介して流通または提供することができる。利用者は、通信ネットワークを介
してそのプログラムをダウンロードしてコンピュータにインストールしたり、あるいは記
録媒体からコンピュータにインストールすることで、容易に本発明の工程管理装置を実現
することができる。
【００７１】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から
読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更
を伴う工程管理装置、工程管理方法及びプログラムもまた本発明の技術的範囲に含まれる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】製造装置と工程管理装置の例を示す構成図である。
【図２】工程管理装置により出力されるＲ範囲図である。
【図３】基板の品質特性値の分布を示すヒストグラムである。
【図４】Ｒ管理図及び工程性能指数Ｐｐｋを出力する処理のフローチャートである。
【図５】範囲の値を補正する方法を説明するためのグラフである。
【図６】基板及び基板の品質特性値の例を示す図である。
【図７】従来の方法で作成されたＲ管理図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  製造装置、  ２  前工程、  ３  後工程、  １０  工程管理装置、  １１  測定装置
、  １２  通信ライン、  １３  センタ装置、  １４  補助記憶装置、  １５  モニタ、
１６  通信装置、  Ｗ  基板
【図１】
2008027184.tif 000004
【図２】
2008027184.tif 000005
【図３】
2008027184.tif 000006
【図４】
2008027184.tif 000007
【図５】
2008027184.tif 000008
【図６】
2008027184.tif 000009
【図７】
2008027184.tif 000010