(57)【要約】【課題】  プロセス処理から検査処理までの時間（サイクルタイム）を短縮しつつ，各プロセス装置の稼働率を向上させる。【解決手段】  工場内の各ベイ（エリア）１１０ごとに設けられ，処理結果を予測可能であるプロセス装置１２０，１２２，１２４により半導体ウエハに対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって，各ベイ内でプロセス処理される被処理体の計測を行う少なくとも１つの計測装置１３０と，各ベイ内における各プロセス装置と，計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置の搬送路１４０と，各ベイ内における各プロセス装置，計測装置，搬送装置を制御するプロセス制御装置１５０とを各ベイごとに設けた。【選択図】    図１
2004207703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場内の各エリアごとに設けられ，処理結果を予測可能である少なくとも１つのプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測を行う少なくとも１つの計測装置と，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御する制御装置と，
を備えたことを特徴とするプロセス制御システム。
【請求項２】
前記制御装置は，前記プロセス装置によってプロセス処理される被処理体について前記計測装置で計測し，その計測結果に基づいて前記プロセス装置の処理条件を設定することを特徴とする請求項１に記載のプロセス制御システム。
【請求項３】
前記制御装置は，少なくとも前記プロセス装置によるプロセス処理後に前記被処理体を前記搬送装置により前記計測装置に搬送し，前記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と処理結果の目標値とを比較して，前記実測値と前記目標値の誤差が所定値以上であると判断した場合は，その誤差に応じて前記プロセス装置の処理条件を設定し直すことを特徴とする請求項２に記載のプロセス制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は，少なくとも前記プロセス装置によるプロセス処理後に前記被処理体を前記搬送装置により前記計測装置に搬送し，前記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と処理結果の目標値とを比較し，前記実測値と前記目標値の誤差の変動の状況を観測してその傾向を予測し，前記誤差が所定値を越える前に，その誤差変動の傾向に応じて，前記プロセス装置の処理条件を設定し直すことを特徴とする請求項２に記載のプロセス制御システム。
【請求項５】
前記計測装置は，自機に異常があるか否かを診断する自己診断手段を設け，
前記制御装置は，前記処理結果の実測値と目標値の誤差が所定値以上であると判断した場合に，前記計測装置の自己診断手段により自己診断を行わせ，その自己診断の結果に基づいて前記計測装置に異常がないと判断した場合にのみ，前記プロセス装置の処理条件を設定し直すことを特徴とする請求項３又は４に記載のプロセス制御システム。
【請求項６】
前記制御装置は，前記プロセス装置による運転データ及び処理結果データに基づいて多変量解析を行うことにより前記運転データと前記処理結果データの相関関係を求め，この相関関係に基づいて相関関係を得た被処理体以外の被処理体を処理した時の運転データを用いて処理結果の予測値を求めることを特徴とする請求項１に記載のプロセス制御システム。
【請求項７】
前記制御装置は，少なくとも前記プロセス装置によるプロセス処理後に前記被処理体を前記搬送装置により前記計測装置に搬送し，前記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と前記予測値とを比較して，前記実測値と前記予測値との誤差が所定値以上であると判断した場合に前記相関関係を生成し直すことを特徴とする請求項６に記載のプロセス制御システム。
【請求項８】
前記計測装置は，自機に異常があるか否かを診断する自己診断手段を設け，
前記制御装置は，前記処理結果の実測値と予測値の誤差が所定値以上であると判断した場合に，前記計測装置の自己診断手段に自己診断を行わせ，自己診断の結果に基づいて前記計測装置に異常がないと判断した場合にのみ，前記相関関係を生成し直すことを特徴とする請求項６又は７に記載のプロセス制御システム。
【請求項９】
前記多変量解析としてＰＬＳ法を用いることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のプロセス制御システム。
【請求項１０】
処理結果を予測可能である少なくとも１つのプロセス装置と，このプロセス装置でプロセス処理される被処理体の計測を行う少なくとも１つの計測装置と，前記プロセス装置及び前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御する制御装置とを各エリアごとに設けたプロセス制御システムにおける前記各エリアの制御装置が行うプロセス制御方法であって，
前記プロセス装置によってプロセス処理される被処理体について前記計測装置で計測する工程と，
前記計測装置による計測結果に基づいて前記プロセス装置の処理条件を設定する工程と，
を有することを特徴とするプロセス制御方法。
【請求項１１】
さらに，少なくとも前記プロセス装置によるプロセス処理後に前記被処理体を前記搬送装置により前記計測装置に搬送し，前記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と処理結果の目標値とを比較し，前記実測値と前記目標値の誤差が所定値以上であると判断した場合は，その誤差に応じて前記プロセス装置の処理条件を設定し直す工程を有することを特徴とする請求項１０に記載のプロセス制御方法。
【請求項１２】
少なくとも前記プロセス装置によるプロセス処理後に前記被処理体を前記搬送装置により前記計測装置に搬送し，前記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と処理結果の目標値とを比較し，前記実測値と前記目標値の誤差の変動の状況を観測してその傾向を予測し，前記誤差が所定値を越える前に，その誤差変動の傾向に応じて，前記プロセス装置の処理条件を設定し直すことを特徴とする請求項１０に記載のプロセス制御方法。
【請求項１３】
前記プロセス装置の処理条件を設定し直す工程は，前記処理結果の実測値と目標値の誤差が所定値以上であると判断した場合に，前記計測装置に自己診断を行わせ，その自己診断の結果に基づいて前記計測装置に異常がないと判断した場合にのみ，前記プロセス装置の処理条件を設定し直すことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のプロセス制御方法。
【請求項１４】
前記プロセス装置による運転データ及び処理結果データに基づいて多変量解析を行うことにより前記運転データと前記処理結果データの相関関係を求め，この相関関係に基づいて相関関係を得た被処理体以外の被処理体を処理した時の運転データを用いて処理結果の予測値を求める工程を有することを特徴とする請求項１０に記載のプロセス制御方法。
【請求項１５】
さらに，少なくとも前記プロセス装置によるプロセス処理後に前記被処理体を前記搬送装置により前記計測装置に搬送し，前記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と前記予測値とを比較して，前記実測値と前記予測値との誤差が所定値以上であると判断した場合に前記相関関係を生成し直すことを特徴とする請求項１４に記載のプロセス制御方法。
【請求項１６】
前記相関関係を生成し直す工程は，前記処理結果の実測値と予測値の誤差が所定値以上であると判断した場合に，前記計測装置に自己診断を行わせ，自己診断の結果に基づいて前記計測装置に異常がないと判断した場合にのみ，前記相関関係を生成し直すことを特徴とする請求項１５に記載のプロセス制御方法。
【請求項１７】
前記多変量解析としてＰＬＳ法を用いることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載のプロセス制御方法。
【請求項１８】
工場内の各エリアごとに設けられ，少なくとも１つのプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって，
前記各プロセス装置はそれそれ，被処理体をプロセス処理するための処理室と，この処理室において被処理体をプロセス処理する前後又はプロセス処理する前若しくは後のいずれかに，その被処理体の計測処理を実行する計測ユニットと，被処理体を少なくとも前記処理室と前記計測ユニットとの間で搬送可能な装置内搬送手段とを設け，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測処理を実行可能な少なくとも１つの計測装置と，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御する制御装置と，
を備えたことを特徴とするプロセス制御システム。
【請求項１９】
前記計測装置は，前記プロセス装置の計測ユニットに対する基準機として，前記計測ユニットによる計測結果と前記計測装置による計測結果とのずれがないか又はそのずれが許容範囲内であることを定期的に確認することを特徴とすることを特徴とする請求項１８に記載のプロセス制御システム。
【請求項２０】
前記計測装置は，前記プロセス装置の計測ユニットが実行する計測処理に必要な計測処理情報を作成するために用い，
前記計測ユニットは，前記計測処理情報に基づいて計測処理を行うことを特徴とする請求項１８に記載のプロセス制御システム。
【請求項２１】
前記計測処理情報は，少なくとも前記被処理体上に計測箇所を特定するための座標を設定するための座標情報を含むことを特徴とする請求項２０に記載のプロセス制御システム。
【請求項２２】
前記計測装置及び前記プロセス装置の計測ユニットの計測対象は，前記被処理体上の膜の膜厚であることを特徴とする請求項１〜５，１８〜２１のいずれかに記載のプロセス制御システム。
【請求項２３】
前記計測装置及び前記プロセス装置の計測ユニットの計測対象は，前記被処理体上の堆積物であることを特徴とする請求項１〜５，１８〜２１のいずれかに記載のプロセス制御システム。
【請求項２４】
前記計測装置及び前記プロセス装置の計測ユニットの計測対象は，前記被処理体上に形成されたパターンの幅であることを特徴とする請求項１〜５，１８〜２１のいずれかに記載のプロセス制御システム。
【請求項２５】
前記計測装置及び前記プロセス装置の計測ユニットの計測対象は，前記被処理体上の欠陥であることを特徴とする請求項１〜５，１８〜２１のいずれかに記載のプロセス制御システム。
【請求項２６】
前記計測装置及び前記プロセス装置の計測ユニットの計測対象は，前記被処理体上に形成されたパターンのオーバーレイであることを特徴とする請求項１〜５，１８〜２１のいずれかに記載のプロセス制御システム。
【請求項２７】
少なくとも１つのプロセス装置と，前記各プロセス装置に設けられた少なくとも１つの計測ユニットと，前記プロセス装置でプロセス処理される被処理体の計測処理を実行可能な少なくとも１つの計測装置と，前記プロセス装置と前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，前記プロセス装置及び前記計測装置及び前記搬送装置を制御する制御装置とを各エリアごとに設けたプロセス制御システムにおける前記各エリアの制御装置が行うプロセス制御方法であって，
前記プロセス装置によりプロセス処理される被処理体が前記計測ユニットで計測処理される工程と，
前記計測ユニットによる計測結果に基づいて前記プロセス装置の処理条件が設定される工程と，
前記計測ユニットのメンテナンス時には，被処理体が前記搬送装置により前記計測装置に搬送されて，前記計測装置により計測処理され，その計測結果に基づいて前記プロセス装置の処理条件が設定される工程と，
を有することを特徴とするプロセス制御方法。
【請求項２８】
前記計測装置は，前記プロセス装置の計測ユニットに対する基準機として，前記計測ユニットによる計測結果と前記計測装置による計測結果とのずれがないか又はそのずれが許容範囲であることを定期的に確認することを特徴とすることを特徴とする請求項２７に記載のプロセス制御方法。
【請求項２９】
前記計測装置は，前記プロセス装置の計測ユニットが実行する計測処理に必要な計測処理情報を作成するために用い，
前記計測ユニットは，前記計測処理情報に基づいて計測処理を行うことを特徴とする請求項２７に記載のプロセス制御方法。
【請求項３０】
前記計測処理情報は，少なくとも前記被処理体上に計測箇所を特定するための座標を設定するための座標情報を含むことを特徴とする請求項２７に記載のプロセス制御方法。
【請求項３１】
前記計測装置及び前記プロセス装置の計測ユニットの計測対象は，前記被処理体上の膜の膜厚であることを特徴とする請求項１０〜１３，２７〜３０のいずれかに記載のプロセス制御方法。
【請求項３２】
前記計測装置及び前記プロセス装置の計測ユニットの計測対象は，前記被処理体上の堆積物であることを特徴とする請求項１０〜１３，２７〜３０のいずれかに記載のプロセス制御方法。
【請求項３３】
前記計測装置及び前記プロセス装置の計測ユニットの計測対象は，前記被処理体上に形成されたパターンの幅であることを特徴とする請求項１０〜１３，２７〜３０のいずれかに記載のプロセス制御方法。
【請求項３４】
前記計測装置及び前記プロセス装置の計測ユニットの計測対象は，前記被処理体上の欠陥であることを特徴とする請求項１０〜１３，２７〜３０のいずれかに記載のプロセス制御方法。
【請求項３５】
前記計測装置及び前記プロセス装置の計測ユニットの計測対象は，前記被処理体上に形成されたパターンのオーバーレイであることを特徴とする請求項１０〜１３，２７〜３０のいずれかに記載のプロセス制御方法。
【請求項３６】
工場内の各エリアごとに設けられ，２つ以上の異なる種類のプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測を行う少なくとも１つの計測装置と，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御する制御装置と，
を備えたことを特徴とするプロセス制御システム。
【請求項３７】
工場内の各エリアごとに設けられ，少なくとも１つのプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって，
前記各プロセス装置はそれそれ，被処理体をプロセス処理するための処理室と，この処理室において被処理体をプロセス処理する前後又はプロセス処理する前若しくは後のいずれかに，その被処理体の計測処理を実行する計測ユニットと，被処理体を少なくとも前記処理室と前記計測ユニットとの間で搬送可能な装置内搬送手段とを設け，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測処理を実行可能な少なくとも１つの計測装置と，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，
前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御する制御装置とを備え，
前記制御装置は，あるプロセス装置の計測ユニットが使用できない場合に，そのプロセス装置で実行するプロセス処理のための被処理体の計測を他のプロセス装置の計測ユニットで行うように，前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御することを特徴とするプロセス制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，例えば半導体デバイスを製造するためのプロセス制御を行うプロセス制御システム及びプロセス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製造工場では，半導体製造を行うプロセスユニットが複数配設される。各プロセスユニットは，例えばエッチング装置などの複数のプロセス装置に被処理体として例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」と称する。）を搬送する搬送装置を設けて構成される。このようなプロセスユニットでは，ウエハを各プロセス装置に搬送させながら，所定の順序でプロセス処理を行うようになっている。一般に，このエッチング装置などのプロセス仕上りを定期的に確認するために，検査用ウエハを用意する。そして検査用ウエハに対して上記プロセス処理を行う。次いでプロセス処理を行った検査用ウエハに対して検査装置によりエッチングレート，面内均一性などを検査する。この検査結果に応じて上記プロセス処理を続行してよいかを判断していた。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２２３０６号公報
【特許文献２】特開平１０−１２６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，上記検査装置は，一般に，プロセスユニットの配置された部屋とは別の部屋に集中して配設される。また，このような検査装置には様々なものがあるが，すべての検査用ウエハが必ずしもすべての検査を行うわけではない。ところが，これらの検査装置の使用計画も整理されていないため，検査用ウエハの検査待ちが発生する。また，検査用ウエハにより各プロセス工程ごとにプロセス装置の状態確認を行う場合には，あるプロセス工程で検査が終るまで，別のプロセス工程のプロセス装置へ検査用ウエハを搬送する場合に搬送待ちが発生する。これにより，プロセス処理に時間がかかり，プロセス装置の稼働率を低下させる原因ともなっていた。なお，検査装置がプロセスユニットの配置された部屋とは別の部屋に集中して配設されたものとしては，例えば特許文献１に記載の技術がある。
【０００５】
また，例えば特許文献２に記載の技術のように通常の製品としての生産用ウエハの生産用搬送経路とは別に，検査用ウエハの検査用搬送系路を設け，検査を行う場合にはこの検査用搬送経路によって検査用ウエハを搬送するものもある。ところが，これでは生産用ウエハの検査を搬送系路が２系統必要となるので，クリーンルームにこれらを設置するエリアも多く必要となり，またウエハの搬送にも時間がかかる。
【０００６】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，プロセス処理から検査処理までの時間（サイクルタイム）を短縮しつつ，各プロセス装置の稼働率を向上させることができるプロセス制御システム及びプロセス制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，工場内の各エリアごとに設けられ，処理結果を予測可能である少なくとも１つのプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測を行う少なくとも１つの計測装置と，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするプロセス制御システムが提供される。
【０００８】
上記課題を解決するために，本発明の第２の観点によれば，処理結果を予測可能である少なくとも１つのプロセス装置と，このプロセス装置でプロセス処理される被処理体の計測を行う少なくとも１つの計測装置と，前記プロセス装置及び前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御する制御装置とを各エリアごとに設けたプロセス制御システムにおける前記各エリアの制御装置が行うプロセス制御方法であって，前記プロセス装置によってプロセス処理される被処理体について前記計測装置で計測する工程と，前記計測装置による計測結果に基づいて前記プロセス装置の処理条件を設定する工程とを有することを特徴とするプロセス制御方法が提供される。
【０００９】
このような第１の観点によるシステム又は第２の観点による方法によれば，工場内のクリーンルームなどにおける各エリア（ベイともいう）ごとに計測装置を設けたことにより，各エリアで必要なときに計測装置で必要な計測を行うことができるので，計測装置による計測待ちや搬送待ちも生じることがなく，またプロセス処理を行ってから計測を行うまでの時間も短縮することができる。このため，プロセス装置の稼働率を向上させることができる。しかも，各エリアで行うプロセス制御に必要な計測機器を計測装置に設ければ足りるので，設備投資のコストを低下させることができる。
【００１０】
また，上記第１の観点によるシステム又は第２の観点による方法において，上記制御装置は，前記プロセス装置によってプロセス処理される被処理体について前記計測装置で計測し，その計測結果に基づいて前記プロセス装置の処理条件を設定する如く構成すれば，各エリアごとに，プロセス装置によってプロセス処理を行う製品としての被処理体そのものを計測装置に搬送し，被処理体に形成されたパターンの線幅，膜厚，ドープ量，膜の密度，ストレスなどのプロセス仕上がり，ウエハ内での分布などを計測装置により自動的に計測して，これらが目標仕様内で加工されているかを検査することができる。このため，プロセス処理を行ってから計測を行うまでの時間も短縮することができる。
【００１１】
また，上記第１の観点によるシステム又は第２の観点による方法において，上記制御装置は，少なくとも前記プロセス装置によるプロセス処理後に前記被処理体を前記搬送装置により前記計測装置に搬送し，前記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と処理結果の目標値とを比較して，前記実測値と前記目標値の誤差が所定値以上であると判断した場合は，その誤差に応じて前記プロセス装置の処理条件を設定し直すようにしてもよい。なお，上記計測は，例えばプロセス処理後のみならず，プロセス処理前後に行ってもよい。
【００１２】
また，少なくとも前記プロセス装置によるプロセス処理後に前記被処理体を前記搬送装置により前記計測装置に搬送し，前記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と処理結果の目標値とを比較し，前記実測値と前記目標値の誤差の変動の状況を観測してその傾向を予測し，前記誤差が所定値を越える前に，その誤差変動の傾向に応じて，前記プロセス装置の処理条件を変更するようにしてもよい。なお，この場合の計測も，例えばプロセス処理後のみならず，プロセス処理前後に行ってもよい。
【００１３】
このように構成すれば，目標値からの誤差が大きい場合にはその誤差を補正するようにプロセス条件を調整することができる。このような補正が可能であるため，被処理体にばらつきがあったり，プロセス装置の状態が若干変化するようなことがあったりしても，常に最適な処理条件を設定でき，厳しい設計仕様を満足するプロセス処理を行うことができる。また，製品としての被処理体を１枚ごとに計測装置により計測しつつ，プロセス処理を行うこともでき，所定ロットだけの計測や全枚数のウエハを計測することもできるので，各エリアごとに適切なプロセス条件を設定することができる。このように自動的にプロセス条件を設定できるので，プロセス装置の稼働率を向上させることができる。
【００１４】
また，上記第１の観点によるシステム又は第２の観点による方法において，上記計測装置は，自機（自計測装置）に異常があるか否かを診断する自己診断手段を設け，前記制御装置は，前記処理結果の実測値と目標値の誤差が所定値以上であると判断した場合に，前記計測装置の自己診断手段により自己診断を行わせ，その自己診断の結果に基づいて前記計測装置に異常がないと判断した場合にのみ，前記プロセス装置の処理条件を設定し直す如く構成すれば，計測装置に異常があっても，その影響をプロセス制御に与えることを防止できるので，正確な制御を行うことができる。
【００１５】
また，上記第１の観点によるシステム又は第２の観点による方法において，上記前記制御装置は，前記プロセス装置による運転データ及び処理結果データに基づいて多変量解析を行うことにより前記運転データと前記処理結果データの相関関係を求め，この相関関係に基づいて相関関係を得た被処理体以外の被処理体を処理した時の運転データを用いて処理結果の予測値を求める如く構成すれば，各エリアごとに，少数の試料を処理して得られる少数の運転データ及び処理結果データを収集するだけで相関関係（モデル式）を求めることができ，その後は被処理体を処理した時の運転データを予測式に当てはめるだけで被処理体の処理結果を簡単且つ高精度に予測することができる。
【００１６】
また，上記第１の観点によるシステム又は第２の観点による方法において，上記制御装置は，少なくとも前記プロセス装置によるプロセス処理後に前記被処理体を前記搬送装置により前記計測装置に搬送し，前記計測装置による少なくともプロセス処理後の計測結果に基づいて得られた被処理体の処理結果の実測値と前記予測値とを比較して，前記実測値と前記予測値との誤差が所定値以上であると判断した場合に前記相関関係を生成し直す如く構成すれば，一度，上記相関関係（モデル式）を求めた後であっても，ウエハの処理結果が予測値よりも大きく外れてしまう場合には，相関関係（モデル式）を自動的に生成し直して更新するため，常に予測精度を高く保つことができる。
【００１７】
また，上記第１の観点によるシステム又は第２の観点による方法において，上記計測装置は，自機に異常があるか否かを診断する自己診断手段を設け，前記制御装置は，前記処理結果の実測値と予測値の誤差が所定値以上であると判断した場合に，前記計測装置の自己診断手段に自己診断を行わせ，自己診断の結果に基づいて前記計測装置に異常がないと判断した場合にのみ，前記相関関係を生成し直す如く構成すれば，計測装置に異常があっても，その影響を相関関係（モデル式）に与えることを防止できるので，正確な予測を行うことができる。なお，上記第１の観点によればシステム又は第２の観点によれば方法において，多変量解析としてＰＬＳ法を用いてもよい。
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明の第３の観点によれば，工場内の各エリアごとに設けられ，少なくとも１つのプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって，前記各プロセス装置はそれそれ，被処理体をプロセス処理するための処理室と，この処理室において被処理体をプロセス処理する前後又はプロセス処理する前若しくは後のいずれかに，その被処理体の計測処理を実行する計測ユニットと，被処理体を少なくとも前記処理室と前記計測ユニットとの間で搬送可能な装置内搬送手段とを設け，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測処理を実行可能な少なくとも１つの計測装置と，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするプロセス制御システムが提供される。
【００１９】
上記課題を解決するために，本発明の第４の観点によれば，少なくとも１つのプロセス装置と，前記各プロセス装置に設けられた少なくとも１つの計測ユニットと，前記プロセス装置でプロセス処理される被処理体の計測処理を実行可能な少なくとも１つの計測装置と，前記プロセス装置と前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，前記プロセス装置及び前記計測装置及び前記搬送装置を制御する制御装置とを各エリアごとに設けたプロセス制御システムにおける前記各エリアの制御装置が行うプロセス制御方法であって，前記プロセス装置によりプロセス処理される被処理体が前記計測ユニットで計測処理される工程と，前記計測ユニットによる計測結果に基づいて前記プロセス装置の処理条件が設定される工程と，前記計測ユニットのメンテナンス時には，被処理体が前記搬送装置により前記計測装置に搬送されて，前記計測装置により計測処理され，その計測結果に基づいて前記プロセス装置の処理条件が設定される工程とを有することを特徴とするプロセス制御方法が提供される。
【００２０】
このような第３の観点によるシステム又は第４の観点による方法によれば，工場内のクリーンルームなどにおける各エリア（ベイともいう）ごとに計測装置を設けるとともに，各プロセス装置ごとについてもそれぞれ計測ユニットを設けることにより，通常は各プロセス装置ごとにそのプロセス装置内で必要な計測処理を行い，計測ユニットが故障やメンテナンスなどにより使用できない場合に，計測ユニットの代りに計測装置を使用することができる。このため，計測ユニットは使用できないが，ウエハのプロセス処理は行うことができる場合に，そのプロセス装置全体が使用できなくなることを防止することができる。これにより，各エリア内におけるウエハ処理のサイクルタイムを短くすることができると共に各エリア内の稼働率の低下及び製造キャパシティの低下を極力抑えることができる。
【００２１】
また，上記第３の観点によるシステム又は第４の観点による方法において，上記計測装置は，前記プロセス装置の計測ユニットに対する基準機として，前記計測ユニットによる計測結果と前記計測装置による計測結果とのずれがないか又はそのずれが許容範囲内であることを定期的に確認するようにしてもよい。これにより，各エリア内の各プロセス装置の計測ユニットにおける計測結果のばらつきを防止することができる。
【００２２】
また，上記第３の観点によるシステム又は第４の観点による方法において，上記計測装置は，前記プロセス装置の計測ユニットが実行する計測処理に必要な計測処理情報を作成するために用い，前記計測ユニットは，前記計測処理情報に基づいて計測処理を行うようにしてもよい。これにより，各エリア内の各プロセス装置の計測ユニットは常にデバイスなどの生産のために稼働できる状態にしておくことができる。従って，各エリア内の製造キャパシティに影響を与えないようにすることができる。
【００２３】
上記第３の観点によるシステム又は第４の観点による方法において，上記計測処理情報としては，例えば前記被処理体上に計測箇所を特定するための座標を設定するための座標情報，前記被処理体上の膜の膜厚，前記被処理体上の堆積物，前記被処理体上に形成されたパターンの幅，前記被処理体上の欠陥，前記被処理体上に形成されたパターンのオーバーレイなどが挙げられる。
【００２４】
上記課題を解決するために，本発明の第５の観点によれば，工場内の各エリアごとに設けられ，２つ以上の異なる種類のプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測を行う少なくとも１つの計測装置と，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするプロセス制御システムが提供される。これによれば，同じ種類のプロセス装置に対してのみならず，異なる種類のプロセス装置に対しても，各プロセス装置に応じた処理条件などのデータをやり取りすることができる。
【００２５】
上記課題を解決するために，本発明の第６の観点によれば，工場内の各エリアごとに設けられ，少なくとも１つのプロセス装置により被処理体に対して行うプロセス処理を制御するプロセス制御システムであって，前記各プロセス装置はそれそれ，被処理体をプロセス処理するための処理室と，この処理室において被処理体をプロセス処理する前後又はプロセス処理する前若しくは後のいずれかに，その被処理体の計測処理を実行する計測ユニットと，被処理体を少なくとも前記処理室と前記計測ユニットとの間で搬送可能な装置内搬送手段とを設け，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内でプロセス処理される被処理体の計測処理を実行可能な少なくとも１つの計測装置と，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置を含む各装置間で被処理体を搬送する搬送装置と，前記各エリアごとに設けられ，前記各エリア内における前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御する制御装置とを備え，前記制御装置は，あるプロセス装置の計測ユニットが使用できない場合に，そのプロセス装置で実行するプロセス処理のための被処理体の計測を他のプロセス装置の計測ユニットで行うように，前記プロセス装置，前記計測装置，前記搬送装置を制御することを特徴とするプロセス制御システムが提供される。これにより，各エリア内におけるウエハ処理のサイクルタイムを短くすることができると共に各エリア内の稼働率の低下及び製造キャパシティの低下を極力抑えることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば，プロセス処理から検査処理までの時間（サイクルタイム）を短縮しつつ，各プロセス装置の稼働率を向上させることができるプロセス制御システム及びプロセス処理方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
先ず，第１の実施形態では，プロセス制御システムとして半導体装置の製造プロセスを制御するものを例に挙げて説明する。図１に，プロセス制御システムの全体の概略構成を示す。プロセス制御システム１００は，例えば半導体製造工場のクリーンルームに設けられる。
【００２９】
クリーンルーム内は，複数のエリア（ここでは「ベイ」と称する。）１１０（１１０Ａ，１１０Ｂ…）に分けられている。ベイは半導体装置の製造工程に応じた数だけ設けられる。
【００３０】
各ベイ１１０（１１０Ａ，１１０Ｂ…）には，ウエハをプロセス処理する複数のプロセス装置１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ…），１２２（１２２Ａ，１２２Ｂ…），１２４（１２４Ａ，１２４Ｂ…）…が配設されている。プロセス装置１２０，１２２，１２４…は，例えばエッチング装置，ＣＶＤ（Chemical vapor deposition：化学気相成長法）装置，コータデベロッパ，洗浄装置，ＣＭＰ（Chemical
Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）装置，ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition：物理気相成長法）装置，露光装置，イオンインプランタなどがある。なお，以下において，プロセス装置１２０は，特に区別しない場合には，ベイ１１０内のプロセス装置１２０，１２２，１２４…を示す。
【００３１】
各ベイ１１０には，それぞれのベイ１１０内でプロセス処理されるウエハを計測する少なくとも１つの計測装置１３０が配設されている。計測装置１３０によるウエハの計測は，ウエハをプロセス処理する前後に行ってもよく，プロセス処理する前若しくは後のいずれかに行ってもよい。計測装置としては，例えば膜厚装置，ＯＤＰ（Optical Digital Profiler），ＦＴＩＲなどがある。なお，各ベイ１１０には，複数の計測装置１３０を設けてもよい。計測装置１３０には自機（自計測装置）の構成回路に異常がないか否かを自己診断する自己診断手段の１例としての自己診断部１３２を設けてもよい。
【００３２】
各ベイ１１０には，搬送装置が設けられている。搬送装置は，例えば各ベイ１１０に設けられたベイ搬送路１４０（１４０Ａ，１４０Ｂ…）を備える。ベイ搬送路１４０は，各ベイ１１０内に配設された各プロセス装置１２０の間又はプロセス装置１２０と計測装置１３０との間でウエハを搬送する搬送路である。ベイ搬送路１４０は，それぞれベイ１１０間の搬送路を構成する主搬送路１４２に接続している。搬送装置を例えばＯＨＴ（Overhead Hoist Transport），ＡＧＶ（Automatic Guided Vehicle）などで構成する。この場合，上記搬送路１４０，１４２をレールで構成し，このレールでガイドされる走行車により例えばＦＯＵＰやウエハカセットなどのキャリアにウエハを保持させた状態で搬送するようにしてもよい。
【００３３】
各ベイ１１０には，各ベイ１１０内における各プロセス装置１２０，１２２，１２４，計測装置１３０，搬送装置の各装置を制御する制御装置の１例としてのプロセス制御装置１５０が配設されている。各ベイ１１０（１１０Ａ，１１０Ｂ…）内において，プロセス制御装置１５０（１５０Ａ，１５０Ｂ…），各プロセス装置１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ…），１２２（１２２Ａ，１２２Ｂ…），１２４（１２４Ａ，１２４Ｂ…），計測装置１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ…），搬送装置はそれぞれネットワーク１５２（１５２Ａ，１５２Ｂ…）を介して接続されており，プロセス制御装置１５０，各プロセス装置１２０…，計測装置１３０，搬送装置はそれぞれ上記ネットワーク１５２を介してデータや信号のやり取りを行うことができるようになっている。
【００３４】
プロセス制御装置１５０は，例えばプロセス装置１２０によってプロセス処理されるウエハについて計測装置１３０で計測し，その計測結果に基づいてプロセス装置１２０の処理条件を設定する。具体的には計測装置１３０による計測結果に基づいてプロセス処理の結果についてモデル式を生成する際の処理条件を決定するようにしてもよい。プロセス装置１２０が行う処理の具体例の詳細は後述する。
【００３５】
上記プロセス制御装置１５０は，例えばＣＰＵ（Central Processing Unit ），各回路を制御するプログラムが格納されているＲＯＭ（Read Only Memory），ＣＰＵがＲＯＭ（Read
Only Memory）から必要に応じて読出したプログラムを展開して記憶するメモリ領域などを設けたＲＡＭ（Random Access Memory）を備えたマイクロプロセッサを備える。また，ハードディスク装置などの記録手段，キーボードなどの入力手段，ディスプレイなどの表示手段，異常があったときに報知する報知手段などを設けてもよい。
【００３６】
次に，上記プロセス装置１２０の１例としてのエッチング装置について図面を参照しながら説明する。図２はエッチング装置の概略構成を示す断面図である。エッチング装置２０１は，電極板が上下平行に対向し，一方にプラズマ形成用電源が接続された容量結合型平行平板エッチング装置として構成されている。
【００３７】
このエッチング装置２０１は，例えば表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムからなる円筒形状に成形されたチャンバ（処理室）２０２を有しており，このチャンバ２０２は接地されている。チャンバ２０２内の底部にはセラミックなどの絶縁板２０３を介して，ウエハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台２０４が設けられている。このサセプタ支持台２０４の上には，下部電極を構成するサセプタ２０５が設けられている。このサセプタ２０５にはハイパスフィルター（ＨＰＦ）２０６が接続されている。
【００３８】
サセプタ支持台２０４の内部には，温度調節媒体室２０７が設けられている。そして，導入管２０８を介して温度調節媒体室２０７に温度調節媒体が導入，循環され，排出管２０９から排出される。このような温度調節媒体の循環により，サセプタ２０５を所望の温度に制御できるようになっている。
【００３９】
サセプタ２０５は，その上側中央部が凸状の円板状に成形され，その上にウエハＷと略同形の静電チャック２１１が設けられている。静電チャック２１１は，絶縁材の間に電極２１２が介在された構成となっている。静電チャック２１１は，電極２１２に接続された直流電源２１３から例えば１．５ｋＶの直流電圧が印加されることにより，静電力によってウエハＷを静電吸着する。
【００４０】
そして，絶縁板２０３，サセプタ支持台２０４，サセプタ２０５，さらには静電チャック２１１には，被処理体であるウエハＷの裏面に，伝熱媒体（例えばＨｅガスなどのバックサイドガス）を供給するためのガス通路２１４が形成されており，この伝熱媒体を介してサセプタ２０５とウエハＷとの間の熱伝達がなされ，ウエハＷが所定の温度に維持されるようになっている。
【００４１】
サセプタ２０５の上端周縁部には，静電チャック２１１上に載置されたウエハＷを囲むように，環状のフォーカスリング２１５が配置されている。このフォーカスリング２１５は，セラミックス或いは石英などの絶縁性材料或いは導電性材料からなり，エッチングの均一性を向上させるようになっている。
【００４２】
また，サセプタ２０５の上方には，このサセプタ２０５と平行に対向して上部電極２２１が設けられている。この上部電極２２１は，絶縁材２２２を介して，チャンバ２０２の内部に支持されている。上部電極２２１は，サセプタ２０５との対向面を構成し多数の吐出孔２２３を有する電極板２２４と，この電極板２２４を支持する電極支持体２２５とによって構成されている。上記電極板は例えば石英からなり，上記電極支持体２２５は例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムなどの導電性材料からなる。なお，サセプタ２０５と上部電極２２１との間隔は，調節可能とされている。
【００４３】
上部電極２２１における電極支持体２２５の中央には，ガス導入口２２６が設けられている。このガス導入口２２６には，ガス供給管２２７が接続されている。さらにこのガス供給管２２７には，バルブ２２８，並びにマスフローコントローラ２２９を介して，処理ガス供給源２３０が接続されている。
【００４４】
この処理ガス供給源２３０から，プラズマエッチングのためのエッチングガスが供給されるようになっている。なお，図２には，上記の処理ガス供給源２３０等からなる処理ガス供給系を１つのみ図示しているが，これらの処理ガス供給系は複数設けられており，例えば，ＣＦ４，Ｏ２，Ｎ２，ＣＨＦ３等のガスをそれぞれ独立に流量制御して，チャンバ２０２内に供給できるよう構成されている。
【００４５】
一方，チャンバ２０２の底部には排気管２３１が接続されており，この排気管２３１には排気装置２３５か接続されている。排気装置２３５はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており，チャンバ２０２内を所定の減圧雰囲気（例えば０．６７Ｐａ以下）まで真空引き可能に構成されている。また，チャンバ２０２の側壁にはゲートバルブ２３２が設けられている。このゲートバルブ２３２を開にした状態で，ウエハＷが，ベイ搬送路１４０との間でウエハカセットなどを介して搬送されるようになっている。
【００４６】
上部電極２２１には，第１の高周波電源２４０が接続されており，その給電線には整合器２４１が介挿されている。また，上部電極２２１にはローパスフィルター（ＬＰＦ）２４２が接続されている。この第１の高周波電源２４０は，５０〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有している。このように高い周波数の電力を印加することにより，チャンバ２０２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができ，従来より低圧条件下のプラズマ処理が可能となる。この第１の高周波電源２４０の周波数は，５０〜８０ＭＨｚが好ましく，典型的には図示した６０ＭＨｚまたはその近傍の周波数が採用される。
【００４７】
下部電極としてのサセプタ２０５には，第２の高周波電源２５０が接続されており，その給電線には整合器２５１が介挿されている。この第２の高周波電源２５０は数百ｋＨｚ〜十数ＭＨｚの範囲の周波数を有している。このような範囲の周波数を印加することにより，被処理体であるウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第２の高周波電源２５０の周波数は，典型的には図示した１３．５６ＭＨＺまたは２ＭＨｚ等の周波数が採用される。
【００４８】
次に，本実施形態にかかるプロセス制御システムによるプロセス制御の具体例について説明する。ここでは，上記エッチング装置２０１をプロセス装置１２０とし，計測装置１３０をウエハのパターンの形状要素を計測する装置として構成し，ウエハに形成するマスク（例えば有機系反射防止膜）のトリミング量の制御を行う場合について説明する。
【００４９】
このトリミングは，ウエハ上により細かい配線などを行う場合に有効である。すなわち，フォトリソ工程によりウエハに所定のパターンを形成する場合，一般的には露光／現像工程の技術的限界により０．０７μｍ程度以下の線幅のマスク層を形成することが困難である。しかし，予めマスク層の線幅を本来形成した幅よりも広く設定しておき，この縁幅をエッチング工程によって狭くする（トリミングする）ことにより，マスク層の露光，現像工程において，無理にマスク層の線幅を細くすることなく，エッチング工程におけるトリミングによって，結果として線幅の細い配線等を形成することができる。
【００５０】
このようなマスクのトリミング量は，例えば流量比［Ｏ２流量／（ＣＦ４＋Ｏ２）流量］により制御することができることが実験等によりわかった。従って，本実施の形態では，上記のことを利用して，計測装置１３０によりウエハに形成されたパターンにおける形状要素を計測し，その計測結果に基づいて流量比［Ｏ２流量／（ＣＦ４＋Ｏ２）流量］を制御し，ウエハ上に設計通りのパターンを形成させる。
【００５１】
先ず，マスク（例えば有機系反射防止膜）のトリミング量と流量比［Ｏ２流量／（ＣＦ４＋Ｏ２）流量］との関係を説明する。ここではマスクとしてＡｒＦレジストを用いた。図３は，ＡｒＦレジストを用いたウエハの縦断面の一部を拡大して模式的に示すものである。
【００５２】
図３に示すウエハでは，図３（ａ）に示すようにポリシリコン膜３２１上に，シリコン酸化膜３２２が所定膜厚で（本実施形態では５０ｎｍ）形成され，このシリコン酸化膜３２２上に有機系反射防止膜３２３が所定膜厚で（本実施形態では８０ｎｍ）形成されている。また，有機系反射防止膜３２３の上には，上述したような露光工程，現像工程を経て所定のパターンにパターニングされた所定膜厚の（本実施形態では２４０ｎｍ）ＡｒＦレジスト３２４が形成されている。なお，本実施形態では，ＡｒＦレジスト３２４の線幅（図中ｄで示す）は，８０ｎｍとされている。
【００５３】
図３（ａ）に示す状態から，まずＣＦ４ガスとＯ２ガスとからなるエッチングガスを使用したプラズマエッチングにより，ＡｒＦレジスト３２４（マスク層）を介して有機系反射防止膜３２３をエッチングし，図３（ｂ）に示すように有機系反射防止膜３２３を所定のパターンにパターニングする。
【００５４】
この後，図３（ｂ）に示す状態から，ＡｒＦレジスト３２４（マスク層）及び有機系反射防止膜３２３を介して，シリコン酸化膜３２２を，ＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスとからなるエッチングガスを使用したプラズマエッチングにより，図３（ｃ）に示すように，所定のパターンにパターニングする。
【００５５】
そして，この後，ＡｒＦレジスト３２４及び有機系反射防止膜３２３をアッシング等により除去する。
【００５６】
また，有機系反射防止膜３２３のエッチング工程では，前述したトリミングを行うことができるが，このトリミング量の制御も容易に行うことができ，また，シリコン酸化膜３２２のエッチング工程では，このトリミングされた縁幅をほとんど変化させることなく，エッチングを行うことができる。
【００５７】
上述の工程により，直径２００ｍｍのウエハを以下の条件でエッチング処理を行った。また，エッチングガスの総流量（ＣＦ４＋Ｏ２）に対するＯ２ガスの流量比を変化させた際のトリミング量の変化を調べるため，流量比［Ｏ２流量／（ＣＦ４＋Ｏ２）流量］を変更して，複数回のエッチングを行った。
【００５８】
有機系反射防止膜のエッチングの条件は以下の通りである。
エッチングガス：ＣＦ４＋Ｏ２（総流量４０ｓｃｃｍ）
圧力：０．６７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ）
上部電極印加高周波電力：３００Ｗ
下部電極印加高周波電力：６０Ｗ
電極間距離；１４０ｍｍ
温度でトップ／ウォール／ボトム）：８０／６０／７５℃
Ｈｅガス圧力（センター／エッジ）：４００／４００Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）
オーバーエッチング：１０％
【００５９】
シリコン酸化膜のエッチングの条件は以下の通りである。
エッチングガス；ＣＦ４（流量２０ｓｃｃｍ）＋ＣＨＦ３（流量２０ｓｃｃｍ）
圧力：５．３Ｐａ（４０ｍＴｏｒｒ）
上部電極印加高周波電力：６００Ｗ
下部電極印加高周波電力：１００Ｗ
電極間距離：１４０ｍｍ
温度（トップ／ウォール／ボトム）：８０／３０／６５℃
Ｈｅガス圧力（センター／エッジ）：１３００／１３００Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）
オーバーエッチング：１０％
【００６０】
このトリミング量の制御の結果を図４に示す。図４のグラフは，縦軸をトリミング量（ｎｍ），横軸を［Ｏ２流量／（ＣＦ４＋Ｏ２）流量］の流量比（％）として，これらの関係を示すもので，図中三角形の印で，上記エッチング処理を行った場合の結果を示してある。なお，この場合，下部電極に印加された単位面積当たりの高周波電力量（ＲＦ電力密度）は，０．１９Ｗ／ｃｍ２である。同図に示すように，流量比［Ｏ２流量／（ＣＦ４＋Ｏ２）流量］を変化させることによって，略直線状にトリミング量を変化させることができることがわかった。
【００６１】
次に，流量比［Ｏ２流量／（ＣＦ４＋Ｏ２）流量］を変化させることによって略直線状にトリミング量を変化させることができることを踏まえて，本発明にかかるプロセス制御システムによりマスクのトリミング量を制御することによってウエハ上に所望のパターンを形成する場合について図５を参照しながら説明する。図５は，プロセス制御装置１５０が行うプロセス条件変更処理のフローチャートを示す図である。
【００６２】
先ず，ステップＳ１００にてプロセス処理前のパターン形状を計測する。すなわち，有機系反射防止膜３２３をエッチングする前のウエハを計測装置１３０に搬送路１４０を介して搬送し，計測装置１３０に図３（ａ）に示す線幅ｄを計測させる。そしてプロセス制御装置１５０は，計測装置１３０により計測が行われると，その計測値を計測装置１３０から受信する。
【００６３】
ここで，プロセス制御装置１５０は，受信したエッチング処理前の計測値と目標値との差に応じて予め記憶している図４に示すトリミング量と流量比との関係から流量比の条件を決定し，プロセス装置１２０に適正処理条件を送信するようにしてもよい（ステップＳ１１０）。例えばエッチング処理前の計測値が８０ｎｍであり，エッチング処理後の目標線幅が５０ｎｍ，つまり目標トリミング量が−３０ｎｍの場合，プロセス制御装置１５０は予め記憶している図４に示すトリミング量と流量比との関係から流量比５０％の条件を決定し，プロセス装置１２０に適正処理条件を送信することができる。
【００６４】
このエッチング処理前の計測が終了すると，そのウエハを搬送路１４０を介してプロセス装置１２０に搬送し，プロセス装置１２０により前記適正処理条件で有機系反射防止膜３２３のエッチング処理を実行させる。
【００６５】
次いでステップＳ１２０にてプロセス処理後のパターン形状を計測する。すなわち，プロセス装置１２０による有機系反射防止膜３２３のエッチング処理後，再びそのウエハを計測装置１３０に搬送し，図３（ｂ）に示す線幅ｄ′を計測させて，その計測値のデータを計測装置１３０から受信する。
【００６６】
次に，ステップＳ１３０にてプロセス処理前後の線幅の計測差を算出する。すなわち，有機系反射防止膜３２３のエッチング前後の線幅の計測差（例えばｄ′−ｄ）を算出する。この計測差がトリミング量となる。
【００６７】
続いて，ステップＳ１４０にてこの計測差，すなわちトリミング量と目標値（目的のトリミング量）との誤差が所定値以上か否かを判断する。ステップＳ１４０にて計測差（トリミング量）と目的値との誤差が所定値以上でないと判断した場合は，この処理を終了する。
【００６８】
また，ステップＳ１４０にて計測差（トリミング量）と目的値との誤差が所定値以上であると判断した場合は，ステップＳ１５０にて計測装置１３０の自己診断部１３２を動作させて計測装置１３０の自己診断を行って，ステップＳ１６０にて計測装置１３０に異常がないか否かを判断する。
【００６９】
ステップＳ１６０にて計測装置１３０に異常がないと判断した場合であって，エッチング処理前の計測装置１３０によるパターン形状の計測値がほぼ同じウエハを連続して処理する場合は，ステップＳ１７０にてプロセス装置１２０であるエッチング装置２０１に対して処理条件の変更を行う。具体的には，図４に示すトリミング量と流量比［Ｏ２流量／（ＣＦ４＋Ｏ２）流量］との関係に基づき，上記誤差に応じて流量比［Ｏ２流量／（ＣＦ４＋Ｏ２）流量］を変化させる。これにより，トリミング量と目的値に所定値以上の誤差が生じていた場合には，トリミング量が目的値に近づくように制御される。
【００７０】
なお，実測値と目標値の誤差の変動の状況を観測してその傾向を予測し，誤差が所定値を越える前に，その誤差変動の傾向に応じて，プロセス装置の処理条件を変更するようにしてもよい。例えば誤差が徐々に増える傾向にあれば，その傾向に応じて処理条件を少しずつ変更していくようにしてもよく，また誤差の増え方が大きい傾向にあればその傾向に応じて処理条件の変更の度合を少し大きくとるように制御してもよい。このように，事前に処理条件の変更を行うことによって，誤差が所定値以上にならないように制御することができる。
【００７１】
ステップＳ１６０にて計測装置１３０に異常があると判断した場合は，ステップＳ１８０にてエラー処理を行う。プロセス制御装置１５０はエラー処理として，例えば計測装置１３０に異常があることの報知手段による報知や表示手段にエラー表示を行う。
【００７２】
このように，計測装置１３０自体に異常がある場合には，エッチング装置２０１に対して処理条件の変更は行われない。計測装置１３０自体に異常がある場合には，たとえ処理条件を変更しても正確な制御を行うことができないからである。
【００７３】
なお，図５に示す処理においてステップＳ１６０，ステップＳ１８０は必ずしも設ける必要はないが，ステップＳ１６０，ステップＳ１８０を設けることにより，計測装置１３０に異常があっても，その影響をプロセス制御に与えることを防止できるので，正確な制御を行うことができる。また，図５に示す処理においては，計測装置１３０によりプロセス処理前後で計測を行う場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，プロセス処理後だけ計測を行ってもよい。例えば連続してプロセス処理を行う場合に，直前に行ったプロセス処理後の計測値を記憶しておき，その計測値と今回行ったプロセス処理後の計測値との計測差を求めてもよい。
【００７４】
このように，各ベイ１１０ごとに計測装置１３０を設けたことにより，各ベイ１１０内においてプロセス制御装置１５０は，プロセス装置１２０，１２２，１２４…によってプロセス処理されるウエハについて計測装置１３０によりパターンの形状などを計測し，その計測結果に基づいてプロセス装置の処理条件を設定し直すことができる。これにより，各ベイ１１０ごとに常に正確なプロセス制御を行うことができる。
【００７５】
また，各ベイ１１０ごとに計測装置１３０を設けたことにより，各ベイ１１０で必要なときに計測装置１３０で必要な計測を行うことができるので，計測装置１３０による計測待ちや搬送待ちも生じることがなく，またプロセス処理を行ってから計測を行うまでの時間も短縮することができる。このため，プロセス装置の稼働率を向上させることができる。しかも，各ベイで行うプロセス制御に必要な計測機器を計測装置１３０に設ければ足りるので，設備投資のコストを低下させることができる。
【００７６】
また，各ベイ１１０ごとに計測装置１３０を設け，各プロセス制御装置１５０によりプロセス処理を制御することにより，検査や解析のためのウエハではなく，製品としてのウエハそのものに形成されたパターンの線幅，膜厚，ドープ量，膜の密度，ストレスなどのプロセス仕上がり，ウエハ内での分布などを計測装置１３０により自動的に計測して，これらが目標仕様内で加工されているかを検査することができる。また目標値からの誤差が大きい場合にはその誤差を補正するようにプロセス条件を調整することができる。このような補正が可能であるため，被処理体にばらつきがあったり，プロセス装置の状態が若干変化するようなことがあったりしても，常に最適な処理条件を設定でき，厳しい設計仕様を満足するプロセス処理を行うことができる。また，製品としてのウエハを１枚ごとに計測装置１３０により計測しつつ，プロセス処理を行うこともでき，所定ロットだけの計測や全枚数のウエハを計測することもできる。
【００７７】
次に，本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態は，プロセス制御装置１５０がプロセス装置１２０，１２２，１２４…のプロセス処理の結果を予測するモデル式を多変量解析を利用して生成し，このモデル式に基づいてプロセス制御を行う場合である。
【００７８】
本実施形態におけるプロセス装置１２０は，図２に示すエッチング装置２０１とする。また本実施形態におけるプロセス制御装置１５０は，多変量解析手段４００を備える。
【００７９】
上記多変量解析手段４００は，図６に示すように，運転データ記憶部４１０，処理結果データ記憶部４２０，多変量解析プログラム記憶部４３０，多変量解析処理部４４０及び多変量解析結果記憶部４５０を備えている。
【００８０】
上記運転データ記憶部４１０は運転データを記憶する手段を構成し，上記処理結果データ記憶部４２０は処理結果データを記憶する手段を構成する。多変量解析処理部４４０は運転データと処理結果データとの相関関係（例えば予測式，回帰式）を求める手段と相関関係に基づいて処理結果を予測する手段を構成する。多変量解析結果記憶部４５０は多変量解析処理部４４０により求めた相関関係を記憶する手段を構成する。
【００８１】
上記多変量解析手段４００は具体的には例えば多変量解析プログラム記憶部４３０からのプログラムに基づいて動作するマイクロプロセッサなどで構成してもよい。またプロセス制御装置１５０を構成するマイクロプロセッサを多変量解析手段４００として用いて処理を行うようにしてもよい。上記運転データ記憶部４１０，処理結果データ記憶部４２０，多変量解析結果記憶部４５０はそれぞれプロセス制御装置１５０に備えられたメモリなどの記録手段で構成してもよく，またハードディスクなどの記録手段にそれぞれのメモリ領域を設けて構成してもよい。
【００８２】
多変量解析手段４００は，運転データ及びプロセス特性データの入力によりそれぞれのデータを運転データ記憶部４１０及び処理結果データ記憶部４２０で記憶した後，これらのデータ及び多変量解析プログラム記憶部４３０のプログラムを多変量解析処理部４４０に取り出し，多変量解析処理部４４０において運転データ及びプロセス特性データの多変量解析を行い，その処理結果を多変量解析結果記憶部４５０で記憶する。
【００８３】
具体的には，上記多変量解析手段４００は，複数種の運転データを説明変量（説明変数）とし，処理結果データを被説明変量（目的変量，目的変数）とする下記（１）の関係式（回帰式などの予測式，モデル）を多変量解析プログラムを用いて求める。下記（１）の回帰式において，Ｘは説明変量の行列を意味し，Ｙは被説明変量の行列を意味する。また，Ｂは説明変量の係数（重み）からなる回帰行列であり，Ｅは残差行列である。
【００８４】
Ｙ＝ＢＸ＋Ｅ・・・（１）
【００８５】
上記（１）式を求める際には，例えばJOURNAL OF CHEMOMETRICS, VOL.2 (PP211-228)(1998)に掲載されているＰＬＳ(Partial
Least Squares)法を用いている。このＰＬＳ法は，行列Ｘ，Ｙそれぞれに多数の説明変量及び被説明変量があってもそれぞれの少数の実測値があればＸとＹの関係式を求めることができる。しかも，少ない実測値で得られた関係式であっても安定性及び信頼性の高いものであることもＰＬＳ法の特徴である。
【００８６】
多変量解析プログラム記憶部４３０にはＰＬＳ法用のプログラムが記憶され，多変量解析処理部４４０において運転データ及びプロセス特性データをプログラムの手順に従って処理し，上記（１）式を求め，この結果を多変量解析結果記憶部４５０で記憶する。従って，第２の実施形態では上記（１）式を求めれば，後は運転データを説明変量として行列Ｘに当てはめることによってプロセス特性を予測することができる。しかもこの予測値は信頼性の高いものになる。
【００８７】
本実施形態にかかる多変量解析手段４００では，例えば上述した流量比［Ｏ２流量／（ＣＦ４＋Ｏ２）流量］などのガス流量の実測データを含む運転中の各種モニタ（各種計測器など）の実測データであるトレースデータを運転データとし，上述したウエハに形成するマスク（例えば有機系反射防止膜）のトリミング量などのパターン測定値を処理結果データとして用いて多変量解析を行い，マスクのトリミング量を予測する。なお，運転データとしてトレースデータの代りにガス流量設定データを含む，各種運転条件設定データを用いることもできる。
【００８８】
トレースデータとしては，ガス流量の実測データの他にチャンバ２０２内の複数箇所の温度（上部電極温度Ｔ１，壁面温度Ｔ２，下部電極温度Ｔ３）の実測データが挙げられる。さらにトレースデータとして次のようなデータを加えてもよい。
【００８９】
例えば図２に示す排気装置２３５にＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブを設け，チャンバ２０２内のガス圧力に即してＡＰＣバルブの開度を自動的に調節するように構成する。このＡＰＣバルブによるＡＰＣ開度を検出してトレースデータに含めてもよい。
【００９０】
また，静電チャック２１１の印加電流，印加電圧を検出する電力計を設け，この電力計から検出された静電チャック２１１の印加電流，印加電圧のデータをトレースデータに含めてもよい。
【００９１】
また，伝熱媒体（例えばＨｅガスなど）を供給するためのガス通路２１４には例えばマスフローコントローラを設け，このマスフローコントローラにより伝熱ガスのガス流量を検出する。伝熱ガスのガス流量は，圧力計により検出される伝熱ガスのガス圧力とともに，トレースデータに含めてもよい。
【００９２】
上記整合器２４１又は２５１は例えば２つの可変コンデンサ，コイルなどを内蔵し，可変コンデンサＣ１，Ｃ２を介してインピーダンス整合を取っている。整合状態での可変コンデンサＣ１，Ｃ２のポジションをトレースデータとして含めてもよい。また，上記整合器２４１又は２５１に電力計を設け，この電力計により高周波電力の供給ライン（電線）とエッチング装置２０１のグランド（接地）との間の電圧Ｖｄｃを計測する。この高周波電力供給ライン（電線）と接地間の電圧Ｖｄｃをトレースデータとして含めてもよい。
【００９３】
また，上記整合器２４１又は２５１の上部電極２２１側又はサセプタ（下部電極）２０５側（高周波電圧の出力側）に電気計測器（例えば，ＶＩプローブ）を取り付け，この電気計測器を介して上部電極２２１又はサセプタ（下部電極）２０５に印加される高周波電力Ｐにより発生するプラズマに基づく基本波（高周波電力の進行波及び反射波）及び高調波の高周波電圧Ｖ，高周波電流Ｉ，高周波位相Ｐ，インピーダンスＺを電気的データとして検出する。この高周波電力の進行波及び反射波をトレースデータとして含めてもよい。
【００９４】
高周波電源２５０と電力計との間に，高周波電力の印加時間を積算する積算部を接続し，この積算部により検出された高周波電力の印加積算時間をトレースデータとして含めてもよい。ここでいう印加積算時間は，ウエハＷを処理するごとに高周波電力を印加する時間を積算したものである。
【００９５】
なお，上記積算部は，エッチング装置２０１のメンテナンスを行うごとに上記高周波電力の印加積算時間をゼロにリセットするようになっている。従って，ここでいう高周波電力の印加積算時間は，次のメンテナンスを行うまでの印加積算時間となる。上記メンテナンスとしては，例えばエッチングにより生じたエッチング装置２０１内の副生成物（例えばパーティクル）を除去する等のために行うウエットクリーニング，消耗品や測定器の交換などがある。
【００９６】
このような多変量解析手段４００では，例えば上記運転データであるトレースデータ又は設定データを説明変数とし，処理結果データとしてパターン測定値であるマスクのトリミング量（図３に示す線幅ｄと線幅ｄ′との差）を被説明変量（目的変量）として，（１）の関係式（回帰式）を例えばＰＬＳ法用の多変量解析プログラムを用いて求める。そして，求めた回帰式に運転データを入力してマスクのトリミング量を予測する。
【００９７】
また，多変量解析処理部４４０では，（１）の関係式（回帰式）の算出等の多変量解析を行う前に，運転データ及び処理結果データに対してＭＳＣ（Multiplicative Signal Correction）などの前処理を行うようにしてもよい。このＭＳＣによる前処理は一般的には，サンプルから理想スペクトルを得ることにより，サンプル間の分散がより小さくなるよう補正する前処理である。具体的には上記ＭＳＣによる前処理は例えばサンプル毎に波長方向に平均を算出（理想スペクトル）し，各サンプルに対して理想スペクトルとの線形回帰直線を算出する。線形回帰直線から得られる傾きと切片より，各サンプルのデータを補正する。なお，上記ＭＳＣによる前処理についての詳細は例えばGelad,et
al.,(1985),Linearization and Scatter-infrared Reflactance Spectra of
Meat,Applied Spectroscopy, 3,491-500.に記載されている。
【００９８】
次に，エッチング装置２０１の動作について説明する。エッチング装置２０１の運転を開始すると，エッチング装置２０１で整合器２４１，２５１などの各測定器から間欠的に検出された検出データは，プロセス制御装置１５０の多変量解析手段４００へ逐次入力される。続いて，それぞれの運転データの各ウエハ毎の平均値を多変量解析処理部４４０を介して求める。次いで，各ウエハ毎のそれぞれの運転データの平均値を運転データ記憶部４１０で記憶し，あるいはそのまま次の処理に備える。
【００９９】
そして，エッチング装置２０１からエッチング処理後のウエハを取り出させ，搬送路１４０を介して計測装置１３０へ搬送する。この計測装置１３０により，エッチング処理後のウエハに対してマスクのトリミング量を算出する。具体的にはエッチング処理前に計測装置１３０により計測した図３（ａ）に示す線幅ｄとエッチング処理後に計測装置１３０により計測した図３（ｂ）に示す線幅ｄ′との差をトリミング量として算出する。この計測装置１３０からのトリミング量がプロセス制御装置１５０の多変量解析手段４００へ入力されると，この入力値を処理結果データとして処理結果データ記憶部４２０に記憶する。そして前処理を行わず又は前処理を行ってからＰＬＳ法による回帰式（（１）の関係式）を求める。
【０１００】
そして，実際にエッチング装置２０１でエッチング処理を行う際には，各測定器から間欠的に検出されたトレースデータ又は設定データがプロセス制御装置１５０に入力されると，プロセス制御装置１５０の多変量解析手段４００は，このトレースデータ又は設定データを説明変数として上述したように求めたＰＬＳ法による回帰式を用いて目的変数であるトリミング量の予測値を算出する。
【０１０１】
次に，本実施の形態にかかるプロセス制御システムにより，ＰＬＳ法による回帰式（モデル式）を更新するモデル式更新処理を図面を参照しながら説明する。図５は，プロセス制御装置１５０が行うモデル式更新処理のフローチャートを示す図である。
【０１０２】
先ず，ステップＳ２００にてプロセス処理前のパターン形状を計測する。すなわち，有機系反射防止膜３２３をエッチングする前のウエハを計測装置１３０に搬送路１４０を介して搬送し，計測装置１３０に図３（ａ）に示す線幅ｄを計測させる。そしてプロセス制御装置１５０は，計測装置１３０により計測が行われると，その計測値を計測装置１３０から受信する。
【０１０３】
ここで，予め多変量解析結果記憶部４５０に記憶されているトリミング量と流量比を含む各種設定データとの相関関係から，少なくともトリミング量に大きく影響する流量比の適正条件を決定し，プロセス装置１２０に適正条件を送信してもよい（ステップＳ２１０）。
【０１０４】
このエッチング処理前の計測が終了すると，そのウエハを搬送路１４０を介してプロセス装置１２０に搬送し，プロセス装置１２０により前記適正条件で有機系反射防止膜３２３のエッチング処理を実行させる。
【０１０５】
次いでステップＳ２２０にてプロセス処理後のパターン形状を計測する。すなわち，プロセス装置１２０による有機系反射防止膜３２３のエッチング処理後，再びそのウエハを計測装置１３０に搬送し，図３（ｂ）に示す線幅ｄ′を計測させて，その計測値のデータを計測装置１３０から受信する。
【０１０６】
次に，ステップＳ２３０にてプロセス処理前後の線幅の計測差を算出する。すなわち，有機系反射防止膜３２３のエッチング前後の線幅の計測差（例えばｄ′−ｄ）を算出する。この計測差がトリミング量となる。
【０１０７】
続いて，ステップＳ２４０にてこの計測差，すなわちトリミング量と上記多変量解析手段４００によるトリミング量の予測値との誤差が所定値以上か否かを判断する。ステップＳ２４０にて計測差（トリミング量）と予測値との誤差が所定値以上でないと判断した場合は，この処理を終了する。
【０１０８】
また，ステップＳ２４０にて計測差（トリミング量）と予測値との誤差が所定値以上であると判断した場合は，ステップＳ２５０にて計測装置１３０の自己診断部１３２を動作させて計測装置１３０の自己診断を行って，ステップＳ２６０にて計測装置１３０に異常がないか否かを判断する。
【０１０９】
ステップＳ２６０にて計測装置１３０に異常がないと判断した場合は，ステップＳ２７０にて多変量解析手段４００によりモデル式を生成し直して，モデル式を更新する。このように，一度ＰＬＳ法によるモデル式（回帰式）を求めた後であっても，ウエハの処理結果が予測値よりも大きく外れてしまう場合には，モデル式（回帰式）を自動的に生成し直して更新するため，常に予測精度を高く保つことができる。
【０１１０】
なお，実測値と予測値の誤差の変動の状況を観測してその傾向を予測し，誤差が所定値を越える前に，その誤差変動の傾向に応じて，プロセス装置の処理条件を変更するようにしてもよい。例えば誤差が徐々に増える傾向にあれば，その傾向に応じて処理条件を少しずつ変更していくようにしてもよく，また誤差の増え方が大きい傾向にあればその傾向に応じて処理条件の変更の度合を少し大きくとるように制御してもよい。このように，事前に処理条件の変更を行うことによって，誤差が所定値以上にならないように制御することができる。
【０１１１】
ステップＳ２６０にて計測装置１３０に異常があると判断した場合は，ステップＳ２８０にてエラー処理を行う。プロセス制御装置１５０はエラー処理として，例えば計測装置１３０に異常があることの報知手段による報知や表示手段にエラー表示を行う。なお，第１の実施形態の場合と同様に図７に示す処理においてステップＳ２６０，ステップＳ２８０は必ずしも設ける必要はないが，ステップＳ２６０，ステップＳ２８０を設けることにより，計測装置１３０に異常があっても，その影響を相関関係（モデル式）に与えることを防止できるので，正確な予測を行うことができる。また，図７に示す処理においても，図５に示す処理と同様に，計測装置１３０によりプロセス処理前後で計測を行う場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，プロセス処理後だけ計測を行ってもよい。例えば連続してプロセス処理を行う場合に，直前に行ったプロセス処理後の計測値を記憶しておき，その計測値と今回行ったプロセス処理後の計測値との計測差を求めてもよい。
【０１１２】
このように，各ベイ１１０ごとに計測装置１３０を設けたことにより，各ベイ１１０内においてプロセス制御装置１５０は，プロセス装置１２０，１２２，１２４…によってプロセス処理されるウエハについて計測装置１３０によりパターンの形状などを計測し，その計測結果に基づいてプロセス装置のモデル式を生成し直すことができる。これにより，各ベイ１１０ごとに常に正確な予測に基づくプロセス制御を行うことができる。
【０１１３】
なお，第２の実施形態においては，運転データとしてトレースデータを用いたものについて説明したが，必ずしもこれに限られることはない。例えばエッチング装置２０１にチャンバ２０２内のプラズマ発光を検出する分光器（以下，「光学計測器」と称す。）を設け，この光学計測器によって得られる特定の波長範囲（例えば２００〜９５０ｎｍ）の発光スペクトル強度を光学的データとし，この光学データを運転データとして用いてもよい。
【０１１４】
また，上記整合器２４１，２５１に設けた電気計測器（例えば，ＶＩプローブ）を介して上部電極２２１又はサセプタ（下部電極）２０５に印加される高周波電力Ｐにより発生するプラズマに基づく高調波の高周波電圧Ｖ，高周波電流Ｉ，高周波位相Ｐ，インピーダンスＺをＶＩプローブデータとし，このＶＩプローブデータを運転データとしてもよい。
【０１１５】
さらに，これらのトレースデータ，光学データ，ＶＩプローブデータのすべてを運転データとしてもよく，いずれかのデータを運転データとしてもよい。またトレースデータについてもすべてのデータを運転データとしてもよく，また一部のデータを運転データとしてもよい。
【０１１６】
また，計測装置で計測する処理結果データとしては，本実施形態のようにエッチングパターンの線幅やテーパ各などのエッチング特性を示すデータを用いる他，例えばエッチングレートや面内均一性などのデータを用いてもよい。
【０１１７】
また，第２の実施形態では多変量解析を行う際にＰＬＳ法を用いて回帰式（１）を求めたが，ＰＬＳ法以外の他の従来公知の数値計算手法（例えば，ベキ乗法等）を用いて固有値及びその固有ベクトルを求めても良い。
【０１１８】
なお，上記第１の実施形態及び第２の実施形態において，計測装置を各ベイにそれぞれ１つずつ設けた場合について説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，計測装置を各ベイにそれぞれ２つ以上設けてもよい。各ベイ１１０に２つの計測装置１６０，１６２を設けた例を図８に示す。計測装置１６０，１６２にはそれぞれ自己診断部１６１，１６３が設けられている。このようなプロセス制御システムでは，例えばプロセス装置１２０によるプロセス処理の前後で計測装置１６０にウエハを搬送して所望の計測を行った後，プロセス装置１２２によるプロセス処理の前後で計測装置１６２にウエハを搬送して所望の計測を行うようにしてもよい。また計測装置１６０による計測終了後に，計測装置１６２にウエハを搬送して別の計測を行ってからプロセス装置１２４によるプロセス処理を行うようにしてもよい。
【０１１９】
このように，各ベイ１１０ごとに必要な計測装置１３０をいくつでも設けることができるので，計測装置１３０の処理能力と，必要な計測計画に基づいて計測装置１３０の設置を計画できる。これにより，設備投資を効率的に行うことができる。
【０１２０】
また，各ベイ１１０に設けるプロセス装置は，例えば図９に示すように２つ以上の異なる種類のものであってもよい。例えば図９に示すように各ベイ１１０に設けるプロセス装置１２０はエッチング装置１２０ａ，１２０ｃと成膜装置１２０ｂなどのようにウエハに種類の異なるプロセス処理を施すものであってもよく，また同じエッチング装置であっても，エッチング装置１２０ｃのように複数の処理室を放射線状に配設したものとエッチング装置１２０ａのように複数の処理室を一列に配設したものなどのように処理室の配置が異なるプロセス装置でもよい。
【０１２１】
さらに，各ベイ１１０内における搬送装置のベイ搬送路１４０は必ずしも図１に示すような直線に限られず，様々な形状のものを適用することができる。例えばベイ搬送路１４０は図９に示すように主搬送路１４２に接続するＵ字形状にしてもよい。この場合には図９に示すようにＵ字形状のベイ搬送路１４０の周りにプロセス装置１２０（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ），計測装置１３０を配設する。なお，図９において主搬送路１４２，ベイ搬送路１４０における搬送方向は例えば矢印で示す方向である。但し，搬送方向は図９に示すものには限られない。
【０１２２】
各プロセス装置１２０（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ），計測装置１３０，プロセス制御装置１５０，搬送装置はそれぞれネットワーク１５２を介して接続されており，各プロセス装置１２０（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ），計測装置１３０，プロセス制御装置１５０，搬送装置はそれぞれ上記ネットワーク１５２を介してデータや信号のやり取りを行うことができるようになっている。これにより，同じ種類のプロセス装置に対してのみならず，異なる種類のプロセス装置に対しても，各プロセス装置に応じた処理条件などのデータをやり取りすることができる。
【０１２３】
例えば同じ種類のプロセス装置で同じ種類のプロセス処理を行う場合は，どのような計測結果であっても共通して同じプロセスの処理条件を作成することができるので，プロセス制御装置１５０はネットワーク１５２を介して各プロセス装置に対して同じプロセスの処理条件を送信して設定することができる。これに対して，異なる種類のプロセス装置の場合は，通常，プロセスが異なるので同じ処理条件を設定することはできない。ところが，計測装置１３０で計測される計測対象によっては，同一の計測結果に基づいて異なる種類のプロセス装置ごとに適した処理条件をプロセス制御装置１５０によって生成することができる場合がある。プロセス制御装置１５０はこのような処理条件を対応するプロセス装置に送信して設定する。このような計測対象としては，ウエハ上のパーティクル（例えば堆積物，付着物），ウエハ上の欠陥（例えばプロセス処理により生成されたデバイスのうち欠陥があるデバイスの個数）などが挙げられる。
【０１２４】
なお，上記ネットワーク１５２としては，プロセス制御装置１５０と，各プロセス装置１２０及び計測装置１３０を双方向通信可能に接続するものであり，ＷＡＮ（Wide Area Network），ＬＡＮ（Local Area Network），ＩＰ−ＶＰＮ（InternetProtocol―Virtual Private Network）などの閉鎖回線網であってもよく，インターネットなどの公衆回線網であってもよい。また接続媒体は，ＦＤＤＩ（Fiber Distributed Data Interface）などによる光ファイバケーブル，Ｅｔｈｅｒｎｅｔによる同軸ケーブル又はツイストペアケーブル，もしくはＩＥＥＥ８０２．１１ｂなどによる無線など，有線無線を問わない。
【０１２５】
次に，第３の実施形態について図面を参照しながら説明する。第１，第２の実施形態では，各ベイ１１０ごとに各プロセス装置１２０とは別体で構成された１つの計測装置１３０又は複数の計測装置１６０，１６２を設けた場合について説明したが，第３の実施形態では，さらに各プロセス装置が計測ユニットを備える場合について説明する。
【０１２６】
図１０は第３の実施形態にかかるベイ５１０の構成例を示す図である。第３の実施形態にかかるベイ５１０は，図１０に示すように，搬送装置のベイ搬送路１４０の周りに複数のプロセス装置５２０（５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ）と，これらのプロセス装置５２０とは別体で設けられた計測装置１３０とが配設されている。
【０１２７】
各プロセス装置１３０，計測装置５３０，プロセス制御装置５５０，搬送装置はそれぞれネットワーク１５２によって接続されており，各プロセス装置５２０，計測装置１３０，プロセス制御装置５５０，搬送装置はそれぞれ上記ネットワーク１５２を介してデータや信号のやり取りを行うことができるようになっている。
【０１２８】
また，上記計測装置１３０の他に，ベイ５１０内の各プロセス装置５２０（５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ）はそれぞれ計測ユニット５３０（５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃ）を備える。
【０１２９】
少なくとも同じベイ内の計測装置１３０は，プロセス装置５２０の計測ユニット５３０と同じ計測対象を計測することができる。このような計測対象としては例えばウエハ上に形成された膜の膜厚，ウエハ上のパーティクル（例えば堆積物，付着物），ウエハ上に形成されたパターンのパターン幅やパターンのオーバーレイ（相対的な位置精度），ウエハ上の欠陥（例えば亀裂，レジスト倒れ）などが挙げられる。なお，ベイ５１０内に設けられるプロセス装置５２０の種類が異なる場合には，計測装置１３０は，種類が異なるプロセス装置５２０の計測ユニット５３０でそれぞれ計測される計測対象のすべてを計測することができるように構成される。
【０１３０】
なお，各プロセス装置５２０は，ウエハをプロセス処理するための処理室と，ウエハを少なくとも処理室と計測ユニット５３０との間を大気中で搬送可能な装置内搬送手段とを備える。
【０１３１】
このような計測ユニット５３０を備えたプロセス装置５２０の構成例を図１１に示す。図１１に示すプロセス装置５２０は，ウエハをプラズマ処理などによりドライエッチングするドライエッチング装置５８０（５８０ａ，５８０ｂ）と，ウエハをウエットエッチングするウエットエッチング装置５９０とを備える。例えば図１１に示す一方のドライエッチング装置５８０ａはウエハのマスクエッチングを行うものであり，他方のドライエッチング装置５８０ｂはゲートエッチングを行うものである。
【０１３２】
ドライエッチング装置５８０（５８０ａ，５８０ｂ），ウエットエッチング装置５９０は搬送路５６０の一方側に，この搬送路５６０に直交する方向に直列して配置されている。搬送路５６０の他方側には，プロセス装置５２０に搬入するウエハを収容するウエハカセットなどで構成されるウエハ搬入部５６４，プロセス処理後のウエハをプロセス装置５２０から搬出するためのウエハ搬出部５６６，計測ユニット５３０が配置されている。計測ユニット５３０は，この計測ユニット５３０が設けられているプロセス装置５２０でプロセス処理されるウエハを計測処理する。計測ユニット５３０による計測は，ウエハをプロセス処理する前後に行ってもよく，プロセス処理する前若しくは後のいずれかに行ってもよい。
【０１３３】
ドライエッチング装置５８０ａ，５８０ｂはそれぞれ，搬送路５６０にゲート５８２ａ，５８２ｂを介して接続される処理室５８４ａ，５８４ｂを備える。処理室５８４ａ，５８４ｂは，例えば搬送路５６０と処理室５８４ａ，５８４ｂとの間でそれぞれウエハを搬送する搬送手段例えば搬送アームを備える搬送室を介して搬送路５６０に接続するようにしてもよい。
【０１３４】
ウエットエッチング装置５９０は，搬送路５６０にトリートメント室５９２を介して接続される処理室５９４を備える。処理室５９４は例えばウエハに薬液処理を施すためのものであり，トリートメント室５９２は例えばウエハにリンス液などによるトリートメント処理を施すためのものである。なお，トリートメント室５９２には搬送路５６０と処理室５９４との間でウエハを搬送する搬送手段例えば水平移動機構と昇降機構を備える搬送体などを備えるようにしてもい。
【０１３５】
搬送路５６０には，この搬送路５６０に沿って移動可能な搬送アーム５７０が設けられている。この搬送アーム５７０は，例えばレールなどで構成された搬送路５６０に沿って移動可能なベース５７２，ウエハを載置可能なピック５７４，ベース５７４とピック５７４を接続し，ピック５７４をベース５７２に対して伸縮可能なアーム５７６とを備える。なお，これら搬送路５６０と搬送アーム５７０は，装置内搬送手段の１例を構成する。
【０１３６】
このようなプロセス装置５２０によれば，ウエハ搬入部５６４からのウエハが搬送アーム５７０によって所定の順番で各処理室５８０ａ，５８０ｂ，５９０に搬送され，所定のプロセス処理が施される。この際，必要なタイミングでウエハが計測ユニット５３０に搬送され，計測ユニット５３０によって所定の計測処理が行われる。そして，すべての処理が終了したウエハは搬送アーム５７０によってウエハ搬出部５６６へ搬送される。
【０１３７】
このような構成のプロセス制御システムによれば，プロセス装置５２０の計測ユニット５３０と，そのベイ５１０内の計測装置１３０とは同じ計測対象を計測することができるので，ベイ５１０内のいずれかのプロセス装置の計測ユニット５３０が故障，メンテナンスなどにより使用できない場合であっても，その計測ユニット５３０の代りに計測装置１３０を使用することができる。
【０１３８】
例えば図１０に示すプロセス装置５２０ａの計測ユニット５３０ａが使用できない場合は，プロセス装置５２０ａにおいて測定対象の計測が必要となった時点で，計測装置１３０による計測処理を求めるための情報がプロセス制御装置５５０に送信される。すると，プロセス制御装置５５０の制御に基づいて，プロセス装置５２０ａはウエハを搬出し，搬出されたウエハはベイ搬送路１４０を介して計測装置１３０に搬送され，計測装置１３０において必要な計測が行われる。
【０１３９】
このように，計測ユニット５３０の代りに計測装置１３０を使用することができるので，プロセス装置５２０の計測ユニット５３０は使用できないが，ウエハのプロセス処理は行うことができる場合に，そのプロセス装置５２０全体が使用できなくなることを防止することができる。
【０１４０】
これにより，各ベイ５１０内におけるウエハ処理のサイクルタイムを短くすることができると共に各ベイ５１０内の稼働率の低下及び製造キャパシティの低下を極力抑えることができる。すなわち，各プロセス装置ごとに計測ユニットを備えていれば，ウエハの計測を行うごとに計測装置１３０への搬送を行わなくても済む点でサイクルタイムを短くすることができる。その反面，いずれかのプロセス装置の計測ユニットが故障やメンテナンスで使用できない場合は，そのプロセス装置が使用できず稼働率が低下するという問題がある。本発明では計測ユニット５３０が使用できない場合には計測ユニット５３０の代りに計測装置１３０を使用することにより，サイクルタイムと稼働率との両立を図ることができる。
【０１４１】
なお，プロセス制御装置５５０は，例えばプロセス装置５２０ａから計測装置１３０による計測処理を求めるための情報をネットワーク１５２を介して受信すると，計測装置１３０が計測可能状態にあるかどうかを確認した上で，確認できたときにプロセス装置５２０ａにウエハの搬出許可をネットワーク１５２を介して送信するようにしてもよい。
【０１４２】
また，計測装置１３０を計測ユニット５３０の代りに使用する場合には，計測装置１３０においてウエハの計測処理に必要な計測処理情報（例えばウエハの計測座標情報など）は予め計測装置１３０に記憶しておいてもよい。また，上記計測処理情報はプロセス制御装置５５０に記憶しておいてもよい。この場合は，計測装置１３０による計測を行う際に，計測装置１３０に計測処理情報を送信する。計測装置１３０は受信した計測処理情報に基づいてウエハの計測処理を行う。
【０１４３】
次に，各ベイ５１０内の計測装置１３０をそれぞれ，その計測装置１３０が設けられたベイ５１０内における各プロセス装置５２０の計測ユニット５３０の基準機として用いる場合について説明する。各ベイ５１０内において，計測装置１３０を計測ユニット５３０の基準機として用いることにより，各プロセス装置５２０の計測ユニット５３０による計測結果と計測装置１３０による計測結果とにずれがないようにすることができる。
【０１４４】
具体的には例えば，計測装置１３０は，プロセス装置５２０の計測ユニット５３０による計測結果と計測装置１３０による計測結果とにずれがないか又はそのずれが許容範囲内であることを定期的に確認する。そして，計測装置１３０は，例えば計測ユニット５３０と計測装置１３０との計測結果のずれが許容範囲内にない場合には，計測ユニット５３０のメンテナンスなどが必要なことを報知やディスプレイへの表示などにより促す。こうして，計測ユニット５３０と計測装置１３０の各計測結果のずれが許容範囲内になるように管理する。これにより，複数のプロセス装置５２０における各計測ユニット５３０間の計測誤差が所定値以下になるように管理することができる。従って，ベイ５１０内の各プロセス装置５２０の計測ユニット５３０における計測結果のばらつきを防止することができる。
【０１４５】
上記のように計測装置１３０を各計測ユニット５３０の基準機として使用する場合，測定対象ごとに計測誤差を管理するようにしてもよい。測定対象として例えばプロセス処理により形成されるパターンのＣＤ（Critical Dimension）の計測誤差を管理する場合は，ラインやスペースのパターンが形成された基準ウエハを，計測誤差の管理対象となる計測ユニット５３０と計測装置１３０とによって定期的に計測する。その計測結果に基づいて，計測装置１３０は，計測ユニット５３０と計測装置１３０との計測結果のずれが許容範囲内であることを確認する。例えば４０ｎｍのＣＤ（Critical Dimension）の管理をする場合には，計測精度の許容範囲は１１ｎｍ以下とする。
【０１４６】
また，測定対象として例えばウエハに形成された膜厚の計測誤差を管理する場合は，その膜厚が形成された基準ウエハを計測誤差の管理対象となる計測ユニット５３０と計測装置１３０とによって定期的に計測する。その計測結果に基づいて，計測装置１３０は，各計測結果のずれが許容範囲内であることを確認する。この場合の計測精度の許容範囲は例えば０．２ｎｍ以下とする。
【０１４７】
また，測定対象として例えばウエハ上のパーティクルの計測誤差を管理する場合は，パーティクルのない清浄なウエハを計測誤差の管理対象となる計測ユニット５３０と計測装置１３０とによって定期的に計測する。その計測結果に基づいて，計測装置１３０は，各計測結果のずれが許容範囲内であることを確認する。この場合の計測精度の許容範囲は例えば粒径が０．１５μｍ以上のパーティクルのカウント数の誤差を１０％以内とする。
【０１４８】
次に，各ベイ５１０において新しいデバイスを作成する場合における計測装置１３０の利用方法について説明する。上記のような構成のプロセス制御システムによれば，ベイ５１０のプロセス装置５２０によって新しいデバイスを作成する際に必要となる計測ユニット５３０の計測処理情報（例えばウエハの計測座標情報など）は，各ベイ５１０内の計測装置１３０によって作成することができる。これにより，そのベイ５１０内の各プロセス装置５２０の計測ユニット５３０は常にデバイスなどの生産のために稼働できる状態にしておくことができる。従って，そのベイ５１０内の製造キャパシティに影響を与えないようにすることができる。
【０１４９】
なお，図１０に示すプロセス装置５２０（５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ）がそれぞれ図９に示すプロセス装置１２０（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）のように，異なる種類の複数のプロセス装置５２０で構成される場合には，異なる種類のプロセス装置５２０の計測ユニット５３０ごとに計測処理情報を作成するようにしてもよい。
【０１５０】
計測装置１３０で作成された計測処理情報は，ネットワーク１５２を介して各プロセス装置５２０の計測ユニット５３０に送信して設定するようにしてもよく，また公知の記録媒体を介して計測ユニット５３０に設定するようにしてもよい。
【０１５１】
ここで，計測ユニット５３０や計測装置１３０による例えばウエハの計測処理に必要な計測処理情報の具体例を説明する。このような計測処理情報としては，例えばウエハの計測座標情報，画像認識条件，ウエハの測定基準情報などが挙げられる。ウエハの計測座標情報は，前記被処理体上に計測箇所を特定するための座標を設定するための座標情報である。例えば計測ユニット５３０，計測装置１３０に設けられた撮像手段例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device）カメラによりウエハの画像を読取ったときに，上記ウエハの計測座標情報に基づいて座標を設定することにより，計測箇所を特定することができる。
【０１５２】
画像認識条件は，例えば上記ＣＣＤカメラなどにより受光した情報について画像の認識，理解を行うデジタル画像処理の手順である。デジタル画像処理の手順としては，例えばデータの正規化，ノイズ除去を行う前処理段階，カラー濃淡処理，２値化処理や階調処理などのコントラスト処理，エッジ抽出のためのフィルタ処理などを行う抽出段階，データ比較，演算処理などを行う演算処理段階，予め抽出された特徴量について照合（マッチング）を行う照合段階がある。計測ユニット５３０，計測装置１３０はこのような画像認識条件例えばデジタル画像処理の手順に従ってウエハの計測処理を行う。
【０１５３】
ウエハの測定基準情報は，例えばエッチングレート，膜厚などの計測対象の基準となる目標値の情報である。計測ユニット５３０，計測装置１３０は，このようなウエハの測定基準情報例えば目標値と実際に計測した計測値とを比較する。この比較情報は例えばプロセス装置５２０によるプロセス処理のフィードバック処理などに利用することができる。
【０１５４】
なお，プロセス制御装置５５０は，各プロセス装置５２０の計測ユニット５３０から計測結果を受信し，この計測結果に基づいてそのプロセス装置５２０のプロセス処理の安定度（例えばウエハから製造されるデバイスの不良品数）を判定し，この安定度と，ウエハにより製造されるデバイスの管理目標範囲（例えばデバイスの目標製造個数），プロセス装置５２０の稼働状況（例えば稼働率）などに基づいて，プロセス処理の前後における計測対象とすべきウエハの枚数，ウエハ内の計測箇所の数を最適化する処理を行うようにしてもよい。このような最適化処理により得られた最適化情報は，例えばネットワーク１５２を介してプロセス装置５２０の計測ユニット５３０に送信される。すると，各計測ユニット５３０は，プロセス制御装置５５０により最適化されたウエハの枚数，ウエハ内の計測箇所の数に基づいて計測処理を行う。これにより，必要最小限の計測処理によってプロセス処理を行うことができるので，各ベイ５１０ごとにベイ５１０内全体のウエハのプロセス処理のサイクルタイムを短縮することができる。
【０１５５】
以上，添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１５６】
例えば上記実施の形態では，多変量解析手段４００はプロセス制御装置１５０に設けた場合について説明したが，必ずしもこれに限定されることはなく，多変量解析手段４００は各プロセス装置１２０に設けてもよい。これにより，プロセス制御装置１５０からの指令に基づいて各プロセス装置１２０が多変量解析を行い，また処理結果を計測することができるので，プロセス制御装置の負担を軽減することができ，データ処理速度を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明は，例えば半導体デバイスを製造するためのプロセス制御を行うプロセス制御システム及びプロセス制御方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるプロセス制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態におけるプロセス装置の１例としてのエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】同実施形態におけるウエハに形成するパターンの構成を示す模式図である。
【図４】同実施形態におけるガス流量比とトリミング量との関係を示す図である。
【図５】同実施形態におけるプロセス制御装置が行うプロセス条件変更処理を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる多変量解析手段の構成を示すブロック図である。
【図７】同実施形態におけるプロセス制御装置が行うモデル式更新処理を示す図である。
【図８】本発明にかかるプロセス制御システムの他の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明にかかるプロセス制御システムの他の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態にかかるプロセス制御システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】同実施形態におけるプロセス装置の構成例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１００      プロセス制御システム
１１０      ベイ
１２０      プロセス装置
１２０ａ      エッチング装置
１２０ｂ      成膜装置
１２０ｃ      エッチング装置
１２２      プロセス装置
１２４      プロセス装置
１３０      計測装置
１３２      自己診断部
１４０      ベイ搬送路
１４２      主搬送路
１５０      プロセス制御装置
１５２      ネットワーク
１６０      計測装置
１６１      自己診断部
１６２      計測装置
１６３      自己診断部
２０１      エッチング装置
２０２      チャンバ
２０３      絶縁板
２０４      サセプタ支持台
２０５      サセプタ
２０７      温度調節媒体室
２０８      導入管
２０９      排出管
２１１      静電チャック
２１２      電極
２１３      直流電源
２１４      ガス通路
２１５      フォーカスリング
２２１      上部電極
２２２      絶縁材
２２３      吐出孔
２２４      電極板
２２５      電極支持体
２２６      ガス導入口
２２７      ガス供給管
２２８      バルブ
２２９      マスフローコントローラ
２３０      処理ガス供給源
２３１      排気管
２３２      ゲートバルブ
２３５      排気装置
２４０      高周波電源
２４１      整合器
２５０      高周波電源
２５１      整合器
３２０      プロセス装置
３２１      ポリシリコン膜
３２２      シリコン酸化膜
３２３      有機系反射防止膜
３２４      レジスト
４００      多変量解析手段
４１０      運転データ記憶部
４２０      処理結果データ記憶部
４３０      多変量解析プログラム記憶部
４４０      多変量解析処理部
４５０      多変量解析結果記憶部
５１０      ベイ
５２０      プロセス装置
５３０      計測ユニット
５５０      プロセス制御装置
５６０      搬送路
５６４      ウエハ搬入部
５６６      ウエハ搬出部
５７０      搬送アーム
５７２      ベース
５７４      アーム
５７４      ピック
５８０      ドライエッチング装置
５８２ａ    ゲート
５８２ｂ    ゲート
５８４ａ    処理室
５８４ｂ    処理室
５９０      ウエットエッチング装置
５９２      トリートメント室
５９４      処理室
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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