(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね合せ制御エラーを訂正するための方法であって、
制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するステップと、
レビューステーションにおいて前記処理された半導体装置を検査するステップとを含み、前記検査するステップは、前記制御入力パラメータのうちの少なくとも１つの得られたエラーデータの重みを計算するステップを含み、前記方法はさらに、
前記処理された半導体装置の前記検査に応答して、前記制御入力パラメータを修正するステップを含み、当該修正は、前記制御入力パラメータに対する１回あたりの変化量であるステップサイズの単位で実行され、当該修正は、
前記制御入力パラメータに対する１回あたりの修正として許容される最大のステップサイズおよび最小のエラーのデッドバンドに少なくとも関する制御入力パラメータ修正に基づき、前記最小のエラーのデッドバンドはしきい値を示し、その大きさが当該しきい値未満であるエラーは無視される一方で、その大きさが当該しきい値以上であるエラーは訂正され、
最大のステップサイズを判断するステップと、
推奨されるステップサイズを計算するステップと、
前記推奨されるステップサイズと前記最大ステップサイズとの比較に基づいて、前記推奨されるステップサイズが前記最大ステップサイズ以下である場合に、前記制御入力パラメータ修正を前記推奨されるステップサイズに決定する一方で、前記推奨されるステップサイズが前記最大ステップサイズより大きい場合に、前記制御入力パラメータ修正を前記最大のステップサイズに決定するステップと、
前記制御入力パラメータの前記修正に基づいて、後続のランの半導体装置を処理するステップに対する新しい制御入力パラメータを実現するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するステップは、半導体ウェハを処理するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導体ウェハを処理するステップは、露光ツールを用いるステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記露光ツールを用いて半導体ウェハを処理するステップは、高度処理制御フレームワークを用いるステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するステップは、露光ツールにおいて半導体ウェハを処理するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するステップは、制御スレッドによって規定される制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するステップは、重ね合せ計測学を用いることにより制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記重ね合せ計測学を用いるステップは、アウトライア排除および指数重み付き移動平均フィルタリング技術を実現するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するステップは、ｘ移動信号、ｙ移動信号、ｘ拡張ウェハスケール信号、ｙ拡張ウェハスケール信号、レ
チクル拡大信号、およびレチクル回転信号を含む制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記レビューステーションにおいて前記処理された半導体装置を検査するステップは、先行する露光プロセスによって生じたミスレジストレーションの程度の量的な測定値を得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】
前記ミスレジストレーションの程度の量的な測定値を得るステップは、前記半導体装置の２つの層の間で生じた半導体製造プロセスにおけるミスアライメントに関連するミスレジストレーションの程度の量的な測定値を得るステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記処理された半導体装置の前記検査に応答して、前記制御入力パラメータを修正するステップは、
前記エラーデータの値が前記デッドバンド内にあるという判断に応答して、前記エラーデータを無視するステップと、
前記エラーデータの値が前記デッドバンド内にないという判断に応答して、制御入力パラメータ修正シーケンスを実現するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エラーデータを得るステップは、前記レビューステーションからエラーデータを得るステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記エラーデータの値が前記デッドバンド内にあるか否かを判断するステップは、１組の対応する予め定められたターゲット値の近傍に集中する制御入力パラメータに関連するエラーデータの範囲を判断するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記エラーデータの値は前記デッドバンド内にないという判断に応答して制御入力修正シーケンスを実現するステップは、
前記エラーデータに応答して、推奨されるステップサイズを計算するステップと、
前記推奨されるステップサイズと前記最大ステップサイズとの比較に応答して、少なくとも１つの制御入力信号を更新するステップとを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記推奨されるステップサイズを計算するステップは、コントローラ方程式を用いて前記推奨されるステップサイズを計算するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記対応する制御入力パラメータを更新するステップは、ランごとに前記制御入力パラメータを更新するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
重ね合せ制御エラーを訂正するための装置であって、
制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するための手段と、
レビューステーションにおいて前記処理された半導体装置を検査するための手段とを含み、前記検査は、前記制御入力パラメータのうちの少なくとも１つの得られたエラーデータの重みを計算することを含み、前記装置はさらに、
前記処理された半導体装置の前記検査に応答して、前記制御入力パラメータを修正するための手段を含み、当該修正は、前記制御入力パラメータに対する１回あたりの変化量であるステップサイズの単位で実行され、当該修正では、
前記制御入力パラメータに対する１回あたりの修正として許容される最大のステップサイズおよび最小のエラーのデッドバンドに少なくとも関する制御入力パラメータ修正に基づき、前記最小のエラーのデッドバンドはしきい値を示し、その大きさが当該しきい値未満であるエラーは無視される一方で、その大きさが当該しきい値以上であるエラーは訂正され、
最大のステップサイズを判断し、
推奨されるステップサイズを計算し、
前記推奨されるステップサイズと前記最大ステップサイズとの比較に基づいて、前記推奨されるステップサイズが前記最大ステップサイズ以下である場合に、前記制御入力パラメータ修正を前記推奨されるステップサイズに決定する一方で、前記推奨されるステップサイズが前記最大ステップサイズより大きい場合に、前記制御入力パラメータ修正を前記最大のステップサイズに決定し、
前記制御入力パラメータの前記修正に基づいて、後続のランの半導体装置を処理するステップのための新しい制御入力パラメータを実現する、装置。
【請求項１９】
コンピュータによって実行された場合に、重ね合せ制御エラーの訂正のための方法を実行する命令を符号化された、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、
制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理することと、
レビューステーションにおいて前記処理された半導体装置を検査することとを含み、前記検査することは、前記制御入力パラメータのうちの少なくとも１つの得られたエラーデータの重みを計算することを含み、前記コンピュータ読出可能プログラム記憶装置はさらに、
前記処理された半導体装置の前記検査に応答して、前記制御入力パラメータを修正することを含み、当該修正は、前記制御入力パラメータに対する１回あたりの変化量であるステップサイズの単位で実行され、当該修正は、
前記制御入力パラメータに対する１回あたりの修正として許容される最大のステップサイズおよび最小のエラーのデッドバンドに少なくとも関する制御入力パラメータ修正に基づき、前記最小のエラーのデッドバンドはしきい値を示し、その大きさが当該しきい値未満であるエラーは無視される一方で、その大きさが当該しきい値以上であるエラーは訂正され、
最大のステップサイズを判断し、
推奨されるステップサイズを計算し、
前記推奨されるステップサイズと前記最大ステップサイズとの比較に基づいて、前記推奨されるステップサイズが前記最大ステップサイズ以下である場合に、前記制御入力パラメータ修正を前記推奨されるステップサイズに決定する一方で、前記推奨されるステップサイズが前記最大ステップサイズより大きい場合に、前記制御入力パラメータ修正を前記最大のステップサイズに決定し、
前記制御入力パラメータの前記修正に基づいて、後続のランの半導体装置を処理するステップに対する新しい制御入力パラメータを実現することとを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項２０】
コンピュータによって実行された場合、請求項１９に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理することは、半導体ウェハを処理することを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項２１】
コンピュータによって実行された場合、請求項２０に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記制御入力パラメータに基づいて半導体ウェハを処理することは、露光ツールを用いることを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項２２】
コンピュータによって実行された場合、請求項２１に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記露光ツールを用いて半導体ウェハを処理することは、高度処理制御フレームワークを用いることを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項２３】
コンピュータによって実行された場合、請求項１９に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理することは、露光ツールにおいて半導体ウェハを処理することを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項２４】
コンピュータによって実行された場合、請求項１９に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理することは、制御スレッドによって規定される制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理することを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項２５】
コンピュータによって実行された場合、請求項１９に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理することは、重ね合せ計測学を用いることにより制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理することを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項２６】
コンピュータによって実行された場合、請求項２５に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記重ね合せ計測学を用いることは、アウトライア排除および指数重み付き移動平均フィルタリング技術を実現することを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項２７】
コンピュータによって実行された場合、請求項１９に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理することは、ｘ移動信号、ｙ移動信号、ｘ拡張ウェハスケール信号、ｙ拡張ウェハスケール信号、レチクル拡大信号、およびレチクル回転信号を含む制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するステップを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項２８】
コンピュータによって実行された場合、請求項１９に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記レビューステーションにおいて前記処理された半導体装置を検査することは、先行する露光プロセスによって生じたミスレジストレーションの程度の量的な測定値を得ることを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項２９】
コンピュータによって実行された場合、請求項２８に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記ミスレジストレーションの程度の量的な測定値を得ることは、前記半導体装置の２つの層の間で生じた半導体製造プロセスにおけるミスアライメントに関連するミスレジストレーションの程度の量的な測定値を得ることを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項３０】
コンピュータによって実行された場合、請求項２１に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記処理された半導体装置の前記検査に応答する前記制御入力パラメータの修正は、
前記エラーデータの値が前記デッドバンド内にあるという判断に応答して、前記エラーデータを無視することと、
前記エラーデータの値が前記デッドバンド内にないという判断に応答して、制御入力パラメータ修正シーケンスを実現することとを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項３１】
コンピュータによって実行された場合、請求項３０に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記エラーデータを得ることは、前記レビューステーションからエラーデータを得ることを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項３２】
コンピュータによって実行された場合、請求項３０に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記エラーデータの値が前記デッドバンド内にあるか否かを判断することは、１組の対応する予め定められたターゲット値の近傍に集中する制御入力パラメータに関連するエラーデータの範囲を決定することを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項３３】
コンピュータによって実行された場合、請求項３０に記載の方法を実行する命令を符号化されたコンピュータ読出可能プログラム記憶装置であって、前記エラーデータの値は前記デッドバンド内にないという判断に応答して制御入力修正シーケンスを実現することは、
前記エラーデータに応答して、推奨されるステップサイズを計算することと、
最大のステップサイズを判断することと、
前記推奨されるステップサイズと前記最大ステップサイズとの比較に応答して、少なくとも１つの制御入力信号を更新することとを含む、コンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項３４】
前記推奨されるステップサイズを計算することは、コントローラ方程式を用いて前記推奨されるステップサイズを計算することを含む、請求項３３に記載のコンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【請求項３５】
前記対応する制御入力パラメータを更新することは、ランごとに前記制御入力パラメータを更新することを含む、請求項３３に記載のコンピュータ読出可能プログラム記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
この発明は一般的に、半導体製品の製造に関し、より特定的には、重ね合せエラーを制御するための自動化されたエラー訂正アルゴリズムのための方法および手段に関する。
【０００２】
背景技術
製造業界における爆発的な技術の進歩は、多くの新しく革新的な製造プロセスをもたらした。今日の製造プロセス、特に半導体製造プロセスは、多数の重要なステップを必要とする。これらの製造ステップは通常不可欠であり、したがって、適切な製造制御を維持するために総じて微細に調節されるいくつもの入力を必要とする。
【０００３】
半導体装置の製造は、生の半導体材料から実装された半導体装置を作るためにいくつかの別々のプロセスステップを必要とする。さまざまなプロセス、すなわち、半導体材料の初期の成長から、半導体結晶の個々のウェハへのスライシング、製作段階（エッチング、ドーピング、イオン注入など）、実装および完成した装置の最終的なテストまでは、互いに非常に異なっておりかつ特化されているために、プロセスは異なった制御方式を含む異なった製造場所で行なわれるであろう。
【０００４】
半導体製造の最も重要な局面の１つは、重ね合せ制御である。重ね合せは、半導体製造のフォトリソグラフィ領域におけるいくつかの重要なステップのうちの１つである。重ね合せ制御は、半導体装置の表面上の２つの連続するパターニングされた層の間のミスアライメントを測定することを含む。一般的に、ミスアライメントエラーの最小化は、半導体装置の多数の層が接続され機能することを確実にするために重要である。技術は、半導体装置に対するより小さな微小寸法を促進するために、ミスアライメントエラーを減じることに対する必要性は劇的に増大する。
【０００５】
一般的に、現在フォトリソグラフィ技術者は、重ね合せエラーを月に数回分析する。重ね合せエラーの分析からの結果は、露光ツール設定を手動で更新するために用いられる。現在の方法に関連するいくつかの問題には、露光ツール設定が月に数回しか更新されないことが含まれる。さらに、現在、露光ツール更新は手動で行なわれている。
【０００６】
一般的に、１組のプロセスステップは、露光ツールまたはステッパと呼ばれる半導体製造ツール上で１ロットのウェハに対して行なわれる。製造ツールは、製造フレームワークまたは処理モジュールのネットワークと通信する。製造ツールは一般的に、装備のインターフェイスと接続される。装備のインターフェイスは、ステッパが接続される機械のインターフェイスに接続され、それによりステッパと製造フレームワークとの間の通信が容易にされる。機械のインターフェイスは一般的に、高度処理制御（advanced process control、ＡＰＣ）システムの一部であり得る。ＡＰＣシステムは制御スクリプトを開始するが、これは製造プロセスを実行するために必要となるデータを自動的に検索するソフトウェアプログラムであり得る。製造プロセスを制御する入力パラメータは、手動様式で周期的に改定される。より高い精度の製造プロセスが必要となるので、製造プロセスを制御する入力パラメータをより自動化されタイムリーな態様で改定するために、向上した方法が必要とされる。
【０００７】
この発明は、以上の問題のうちの１つ以上を克服すること、または少なくともそのための努力を軽減することに向けられる。
【０００８】
発明の開示
この発明の一局面においては、重ね合せ制御エラーを訂正するための方法が提供される。半導体装置は、制御入力パラメータに基づいて処理される。処理された半導体装置は、レビューステーションで検査される。制御入力パラメータは、処理された半導体装置の検査に応答して修正される。新しい制御入力パラメータは、制御入力パラメータの修正に基づいて、後続のランの半導体装置を処理するステップに対して実現される。
【０００９】
この発明の別の局面においては、重ね合せ制御エラーを訂正するための装置が提供される。この発明の装置は、制御入力パラメータに基づいて半導体装置を処理するための手段と、レビューステーションにおいて処理された半導体装置を検査するための手段と、処理された半導体装置の検査に応答して、制御入力パラメータを修正するための手段と、制御入力パラメータの修正に基づいて、後続のランの半導体装置を処理するステップのための新しい制御入力パラメータを実現するための手段とを含む。
【００１０】
この発明は、同様の参照符号は同様の要素を指す添付の図面と併せて以下の説明を参照することにより、理解されるであろう。
【００１１】
この発明はさまざまな変形および代替的な形式をとり得、その特定の実施例は例示の目的でのみ図面に示され、詳細に説明される。しかしながら、特定の実施例の説明は、発明を開示される特定の形式に限定することを意図せず、反対に、すべての変形、等価物、代替例を、前掲の特許請求の範囲に定義されるこの発明の精神および範囲に含むことを意図することを理解されたい。
【００１２】
発明を実行するためのモード
この発明の例示的な実施例を以下に説明する。わかりやすくするために、本明細書においては実際の実現化のすべての特徴は説明しない。もちろん、いずれのそのような実際の実現化を開発するためにも、実現化ごとに異なり得る、システムに関連する制約または業務に関連する制約などの、開発者の特定の目標を達成するために、さまざまな実現化に特定の判断がなされるべきことが理解されるであろう。さらに、そのような開発の努力は複雑であり時間がかかるであろうが、これはこの開示から利益を受ける当業者には当然の手順であることが理解されるであろう。
【００１３】
重ね合せプロセスは、半導体製造における重要なステップである。特に、重ね合せプロセスは、製造プロセスの間に半導体層の間のミスアライメントエラーを測定することを含む。重ね合せプロセスにおける改良は、半導体製造プロセスにおける品質および効率性の意味において、実質的な向上をもたらし得る。この発明は、重ね合せエラーの制御のための自動化されたエラー訂正を実現する方法を提供する。さらに、この発明は重ね合せレジストレーションをランごとに制御する方法を提供する。
【００１４】
図１には、この発明によって教示される方法の一実施例が示される。半導体装置は、ブロック１１０に示されるように、いくつかの入力制御パラメータを用いて製造環境において処理される。図２を参照すると、一実施例においては、半導体ウェハなどの半導体製品２０５が露光ツール２１０において、ライン２２０上の複数の制御入力信号を用いて処理される。一実施例においては、ライン２２０上の制御入力信号は、コンピュータシステム２３０から露光ツール２１０に送られる。半導体製造プロセスにおいて用いられる露光ツール２１０の１つの例は、ステッパである。
【００１５】
露光ツール２１０を動作させるために用いられる、ライン２２０上の制御入力は、ｘ移動信号、ｙ移動信号、ｘ拡張ウェハスケール信号、ｙ拡張ウェハスケール信号、レチクル拡大信号、およびレチクル回転信号を含む。一般的に、レチクル拡大信号およびレチクル回転信号に関連するエラーは、露光ツールにおいて処理されているウェハの表面に対する１つの特定の露光プロセスに関連する。この発明によって教示される主な特徴のうちの１つは、ランごとに上述の制御入力信号を更新する方法である。
【００１６】
露光ツール２１０におけるプロセスステップが終了すると、露光ツール２１０において処理された半導体ウェハが、図１のブロック１２０に示されるようにレビューステーションにおいて検査される。そのようなレビューステーションの１つはＫＬＡレビューステーションである。レビューステーションの動作から導出された１組のデータは、先行する露光プロセスによって生じたミスレジストレーションの程度の量的な測定値である。一実施例においては、ミスレジストレーションの程度は、半導体ウェハの２つの層の間で生じたプロセスにおけるミスアライメントに関連する。一実施例においては、生じたミスレジストレーションの程度は、特定の露光プロセスへの制御入力によるものであり得る。制御入力は一般的に、半導体ウェハに対して露光ツールによって行なわれるプロセスステップの精度に影響を与える。制御入力の修正は、露光ツールにおいて用いられるプロセスステップの性能を向上させるために用い得る。
【００１７】
図１のブロック１２０に示されるように、１ロットのウェハのランの後の検査から一旦エラーが判断されると、ライン２２０上の制御入力は、図１のブロック１３０に示されるように、後続の１ロットのウェハのランに対して修正される。ライン２２０上の制御信号の修正は、露光ツール２１０における次のプロセスステップを向上させるよう設計される。図３は、図１のブロック１３０に示されるステップをより詳細に示す。
【００１８】
図３を参照すると、ブロック３１０に示されるように、レビューステーションからのデータの分析からエラーデータが得られる。一旦エラーデータが得られると、図３のブロック３２０に示されるように、エラーデータがデッドバンド内にあるか否かの判断がなされる。ブロック３２０に示されるステップは、ライン２２０上の制御入力における変化を正当化するのに十分、エラーが大きいか否かを判断する。デッドバンドを規定するために、図１のブロック１２０において示されたレビューステーションステップから獲得されたエラーは、予め定められた組のしきい値パラメータと比較される。一実施例においては、デッドバンドは、制御入力信号を伴うある範囲のエラー値を含み、該制御入力信号は対応する予め定められたターゲット値の組の近傍に集中するが、これに対して一般的にコントローラの動作はブロックされる。もしレビューステーションステップから得られたエラーのうちのいずれかの１つが、対応の予め定められたしきい値よりも小さければ、その特定のエラーはデッドバンド内にあると見なされる。デッドバンドの主な目的のうちの１つは、ライン２２０上の制御入力信号に対する変化からもたらされる過剰な制御動作が、半導体製造プロセスを過度に敏感にさせることを防ぐことである。
【００１９】
ブロック３２０に示されるように、制御入力信号に対応するエラーがデッドバンド内にあると判断されると、その特定のエラーは、図３のブロック３３０に示されるように無視される。したがって、制御入力信号に対応するエラーの値が予め定められたデッドバンド内にあることが見出されると、その特定のエラーは対応の制御入力信号を更新するためには用いられない。新しいエラーデータは次いで、図３のブロック３４０に示されるように獲得され分析される。一実施例においては、上述のステップは獲得された新しいエラーデータに対して繰返される。
【００２０】
ブロック３２０に示されるように、制御入力信号に対応するエラーがデッドバンド内にはないと判断されると、制御入力修正シーケンスの実現化などのさらなる処理が、図３のブロック３５０に示されるように行なわれる。制御入力信号に対応するエラーの値は、後続の製造プロセスステップに対する制御入力信号を更新するために用いられる。図３のブロック３５０に示される制御入力信号修正シーケンスの一実施例は、図４にさらに詳細に示される。
【００２１】
図４を参照すると、一旦特定の制御入力信号に関連するエラーデータが得られると、図４のブロック４１０に示されるように、制御入力信号の値での変化の推奨されるステップサイズが計算される。制御入力信号の値における変化のステップサイズは、制御入力信号の値の大きさにおける変化に関連する。制御入力信号の値の大きさは、露光ツール２１０などの半導体製造ツールの設定の入力特徴を決定する。一実施例においては、ライン２２０上の制御入力信号の新しい設定を決定するステップサイズは、図４のブロック４２０に示されるように方程式（１）を用いて計算される。
【００２２】
新しい設定＝古い設定−［（重み）＊（エラー値）］      方程式（１）
方程式（１）に示されるように、ライン２２０上の制御入力信号の新しい設定は、制御入力信号の古い設定の大きさから、重みとライン２２０上の制御入力信号のエラー値との積を減算することにより、計算される。重みは、ライン２２０上の特定の制御入力信号のエラー値に割当てられる予め定められたパラメータである。制御入力信号のエラー値の重みは、一般的に０から１の間にある。制御入力信号のエラー値の重みの使用は、半導体製造ツールのコントローラが過度に敏感な態様で動作することを防ぐ１つの方法である。すなわち、重みの値は、制御入力信号の古い設定からの新しい設定の変化のステップサイズを少なくとも部分的に制御するために用い得る。
【００２３】
重みの値は、制御入力信号の設定における変化のステップサイズを部分的に制御するために用い得るが、これは過度に大きなステップサイズを防ぐためにはそれでも不十分であり得る。すなわち、特定のエラー信号に対して最適な重みが割当てられたとしても、制御入力信号の設定における計算された変化のステップサイズは大きくなりすぎるおそれがあり、それにより、これは半導体製造ツールのコントローラを過剰に敏感な態様で動作させるおそれがある。したがって、計算されたステップサイズは、図４のブロック４３０に示されるように、ライン２２０における制御入力信号の設定における変化に対して許容可能である最大の予め定められたステップサイズと比較される。
【００２４】
制御入力信号の大きさにおける計算された変化のステップサイズが、予め定められた最大のステップサイズよりも小さいことが判断されると、計算されたステップサイズが、制御入力信号の新しい設定を計算するために用いられる。制御入力信号の大きさにおける計算された変化のステップサイズが予め定められた最大のステップサイズよりも大きいことが判断されると、予め定められた最大のステップサイズが、制御入力信号の新しい設定を計算するために用いられる。ライン２２０上の制御入力信号の新しい設定のステップサイズの計算に基づいて、制御入力信号は、図４のブロック４４０に示されるように、次の製造プロセスステップに対して更新される。
【００２５】
ブロック４４０に示されるステップの完了は、図３のブロック３５０に示される制御入力修正シーケンス実現化のステップを完了させる。上述のステップを用いて、他の制御入力制御信号に対する新しいエラーデータが獲得され訂正される。一旦半導体製造ツールのための妥当性のある制御入力信号が更新されると、新しいより正確な設定を備えた制御入力信号は、図１のブロック１４０に示されるように、後続のランの半導体装置に対する半導体製造プロセスステップを行なうために用いられる。
【００２６】
ライン２２０上の更新された制御入力信号を用いる１つの方法は、制御スレッドによって実現される。制御スレッドは、重ね合せコントローラによって実現されることができる。制御スレッドは、重ね合せ制御ストラテジに対してかなりの複雑性を加える。制御スレッドは、露光ツール２１０などの半導体製造ツールの制御方式の重要な部分である。異なった制御スレッドの各々が、別々のコントローラとして作用し、さまざまな処理条件によって区別される。重ね合せ制御に対しては、制御スレッドは、現在ウェハロットを処理している半導体製造ツール（たとえば、ステッパ）、半導体製品、半導体製造動作、および先行するウェハの層で半導体ウェハを処理した半導体製造ツールを含む、異なった条件の組合せによって分けられる。
【００２７】
制御スレッドを別々に保つ理由は、異なった半導体製造プロセス条件は、異なった態様で重ね合せエラーに影響を与えるためである。単独の半導体製造プロセス条件の各々をそれ自体の対応の処理スレッドに分離することにより、重ね合せエラーは、制御スレッドにおいて後続の半導体ウェハロットが処理される条件を正確に反映させるものとなる。エラー測定値はより妥当性があるために、エラーに基づく制御入力信号に対する変化はより適切になる。この発明によって説明される制御方式の実現化は、重ね合せエラーの減少をもたらし得る。
【００２８】
制御スレッド構成の有効性を例示するために、ステッパ動作が論じられる以下の例を考察する。たとえば、ステッパＡは、０．０５ミクロンの移動エラーでウェハを生産し、ステッパＢは−０．０５ミクロンのエラーを有し、ステッパＣは０．１ミクロンのエラーを有する。もし半導体ウェハロットがステッパＡで生産されると、これは次の層でステッパＢで処理され、重ね合せエラーはこれらの間で−０．１ミクロンとなる。もしロットがステッパＢおよびステッパＣで代わりに処理されると、エラーは０．１５ミクロンとなるであろう。エラーは、ロットが処理される場合に存在する条件に依存して異なる。以下に示すのは、プロセスにおいてステッパ／ステッパ対が用いられた場合に起こり得るエラー結果の表である。
【００２９】
【表１】
0004666858.tif 000002
【００３０】
この例において、制御スレッドフレームワークの利点の１つが示される。ステッパごとに、どのステッパが最後続の層でウェハロットを処理したかに依存して、３つの起こり得る重ね合せエラー値が存在する。発生する１つの問題は、同じ半導体製造ツールにおいて処理される次の半導体ウェハロットに対して、エラーがどうなるかをコントローラが予知できないことである。制御スレッドを用いると、表１に示される条件の各々は、それ自体のコントローラを有するであろう。１つのコントローラごとに１つの条件のみがあるために、そのコントローラは次の半導体ウェハロットが遭遇する可能性があるエラーを予想し、それにしたがって制御入力信号を調節することができるようになる。
【００３１】
重ね合せ計測は、上述のいずれの半導体製造ツール制御ストラテジにおいても重要な部分である。ＫＬＡレビューステーションなどのレビューステーションは、制御エラーを測定できる制御アルゴリズムを提供することができる。エラー測定値の各々は、直接的な態様でライン２２０上の制御入力信号の１つに対応する。制御入力信号を訂正するためにエラーを用いることができるようになる前に、一般的にある程度の前処理が完了する。この付加的な複雑性は、レビューステーションによって提供されるエラー推定値をより正確にするよう設計される。
【００３２】
制御入力信号の前処理、またはデータ操作の第１のステップの１つは、アウトライア排除である。アウトライア排除は、半導体製造プロセスの履歴的実績に照らして、受取られたデータは妥当であることを確実にするために用いられる総エラーチェックである。この手順は、重ね合せエラーの各々を、その対応の予め定められた境界パラメータと比較することを含む。一実施例においては、予め定められた境界の１つだけを超過したとしても、半導体ウェハロット全体からのエラーデータが総じて排除される。アウトライア排除の限界を定めるために、数千の実際の半導体製造データポイントが集められる。このデータ集合の中のエラーパラメータごとの標準偏差が次いで計算される。一実施例においては、アウトライア排除に対して、一般的に標準偏差の９倍（正と負との両方）が予め定められた境界として選択される。これが行われるのは主に、プロセスの正常な動作条件から顕著に外れたポイントのみが排除されることを確実にするためである。
【００３３】
プロセスにおける次の段階は、フィルタリングとしても知られるデータの平滑化である。これはエラー測定値が、値が顕著に逸脱するエラーなどの、ある程度のランダム性を受けるので重要である。レビューステーションデータをフィルタリングすることは、制御入力信号設定におけるエラーのより正確な評価をもたらす。一実施例においては、重ね合せ制御方式は、指数重み付き移動平均（ＥＷＭＡ）フィルタとして知られるフィルタリング手順を用いるが、この文脈においては他のフィルタリング手順を用いることも可能である。ＥＷＭＡフィルタに対する方程式を、方程式（２）に示す。
【００３４】
新しい平均＝（重み）＊（現在の測定値）＋（１−重み）＊（先行するＥＷＭＡ平均）      方程式（２）
重みは、フィルタリングの程度を制御するために用い得る調節可能なパラメータであり、一般的に０から１の間である。重みは、現在のデータポイントの精度における信頼度を表わす。もし測定値が正確であると考慮されると、重みは１に近くなる。もしプロセスにおいて顕著な程度の変動があれば、０に近い数が適切となるであろう。新しい平均は、現在の測定値、重み、および計算された最後続の平均から計算される。図５に、連続するポイントごとの平均の従属を示す。
【００３５】
一実施例においては、ＥＷＭＡフィルタリングプロセスを用いる少なくとも２つの方法がある。第１の実現化は、上述のように先行する平均、重み、および現在の測定値を用いることである。第１の実現化を用いる利点の中でもとりわけ有益であるのは、使用の簡単さ、および最小限のデータ保存である。第１の実現化を用いる上での不利点の１つは、この方法が一般的にあまりプロセス情報を保持しないことである。さらに、この態様で計算された先行する平均は、先行するすべてのデータポイントからなるが、これは不所望である。第２の選択肢は、データのいくつかのみを保持し、平均値を生データからその都度計算することである。
【００３６】
半導体製造における製造環境は、いくつかの独特の問題を呈示する。半導体ウェハロットがステッパなどの半導体製造ツールを通って処理される順序は、これらがレビューステーションにおいて読取られる順序には対応しない可能性がある。これは、データポイントがシーケンスから外れてＥＷＭＡ平均に加えられることにつながるおそれがある。半導体ウェハロットは、エラー測定値を確認するために一度以上分析される。データを保持しないと、両方の読出がＥＷＭＡ平均に関与するであろうが、これは不所望な特徴である。さらに、制御スレッドのいくつかはボリュームが少ない可能性があるが、これは先行する平均値を古くさせて、これが制御入力信号設定におけるエラーを正確に示すことができなくさせるおそれがある。
【００３７】
上述の理由、および他の要件から、重ね合せコントローラはＥＷＭＡフィルタリングされたエラーを計算するために制限されたデータの記憶を用いる。ロット番号、ステッパなどの半導体製造ツールにおいてロットが処理された時間、および多数のエラー推定値、を含む半導体ウェハロットのデータは、データ記憶（一実施例においてはData Storeと呼ばれる）に処理スレッド名でストアされる。新しいデータの組が集められると、データのスタックはData Storeから検索されて分析される。処理されている現在の半導体ウェハロットのロット番号は、スタック内のものと比較される。もしロット番号がそこに存在するデータのいずれかと整合すれば、エラー測定値は置換えられる。そうでなければ、データポイントは時系列順に、ロットがステッパを通って処理された時間期間に従って、現在のスタックに加えられる。一実施例においては、４８時間以上経過したスタック内のデータポイントのいずれも除去される。一旦上述のステップが完了すると、新しいフィルタ平均は計算されて、Data Storeにストアされる。
【００３８】
この発明によって教示される原理は、高度処理制御（ＡＰＣ）フレームワークにおいて実現され得る。ＡＰＣは、この発明によって教示される重ね合せ制御ストラテジを実現する好ましいプラットフォームである。いくつかの実施例においては、ＡＰＣは工場全体のシステムであり得る；したがって、この発明によって教示される制御ストラテジは、実質的に工場にある半導体製造ツールのいずれにも適用することができる。ＡＰＣフレームワークはまた、リモートアクセスおよび処理実績の監視をも可能にする。さらに、ＡＰＣフレームワークを用いることにより、データの記憶はローカルドライブよりもより便利に、よりフレキシブルに、かつよりコストを低くできる。ＡＰＣプラットフォームは、必要なソフトウェアコードを書く上で顕著なフレキシビリティを提供するために、より洗練された種類の制御を可能にする。
【００３９】
この発明によって教示される制御ストラテジをＡＰＣフレームワークに対して適用すると、いくつかのソフトウェア要素が必要になり得る。ＡＰＣフレームワーク内の構成要素に加えて、コンピュータスクリプトが、制御システムに関与する半導体製造ツールごとに書かれる。制御システムにおける半導体製造ツールが、半導体製造において開始されると、これは一般的にスクリプトを呼出して、重ね合せコントローラによって要求される動作を開始する。制御方法は一般的に、これらのスクリプトにおいて規定され実行される。これらのスクリプトの開発は、制御システムの開発の顕著な部分を占める可能性がある。
【００４０】
一実施例においては、重ね合せ制御プロジェクトに対して、必要なタスクのすべてを行なう４つの別々のスクリプトが存在する。ＡＳＭステッパおよびレビューステーションの各々に１つのスクリプトがあり、一方のスクリプトはレビューステーションからの実際のデータ獲得を扱うためのものであり、他方のサブスクリプトは他のスクリプトのいずれかによって参照され得る共通の手順を含むものである。これらのスクリプトの検査、およびこれらがどのように製作フローにおいてインタラクションするかは、この発明によって教示される重ね合せ制御方式によって実施される実際の制御動作を明らかにし得る。
【００４１】
一実施例においては、重ね合せ制御手順は、半導体装置製造手順のソース／ドレイン部分において開始する。ＡＳＭステッパが用いられてフォトレジストを露光するが、これはウェハの活性領域を規定する。重ね合せコントローラはこれを、ウェハロットがポリゲートステップを通るときに先行する層として扱うが、そのためにこのステップにおいてウェハロットのランからいくつかの情報が必要となる。一実施例においては、半導体製造ツールが運転する前に、ＡＰＣスクリプトが呼出されて機械を初期化する。このステップにおいて、スクリプトは、半導体製造ツールのエンティティ番号と、ウェハロット番号とを記録する。エンティティ番号は次いで、Data Storeにおけるロット番号に対して記憶される。残りのスクリプト、たとえばAPCData呼出ならびにSetupおよびStartMachine呼出は、空白またはダミーデータを備えて作成されて、機械にそのデフォルト設定を使用させる。
【００４２】
半導体ウェハロットがコントローラの領域に入る、後続の時間は、一般的に半導体装置製作のポリゲート部分の間である。これは、ソース／ドレイン層のすぐ上のパターニングされたレベルである。これらの２つの隣接するパターニングされた層は、重ね合せ計測を受け、これはフィードバック制御を用いて重ね合せにおけるエラーを訂正することを可能にする。これは一般的に、後にレビューステーション計測ステップが続く、いずれの２つの隣接するパターニングされた層にも当てはまる。制御動作を可能にするために、処理情報から現在の半導体ウェハロットに対応する制御スレッドが生成される。
【００４３】
重ね合せ制御方式に対する制御スレッドは、現在のステッパ、現在の動作、現在のロットに対する製品コード、および先行するパターニングされた層でのエンティティ番号、に依存する。最初の３つのパラメータは、現在のステッパからスクリプトへ渡される文脈情報において一般的に見出される。第４のパラメータは一般的に、ロットが先行する層を通して処理された場合にストアされる。一旦すべての４つのパラメータが規定されると、これらは組合されて制御スレッド名を構成する。制御スレッド名の例は、ＳＴＰ０２ ＯＰＥＲ０１ ＰＲＯＤ０１ ＳＴＰ０１である。制御スレッド名もまた、Data Storeにおけるウェハロット番号と対応してストアされる。
【００４４】
一旦ロットが制御スレッド名と関連付けられると、その制御スレッドに対するステッパ設定は、総じてData Storeから検索される。この情報に対していつ呼出が行なわれるかに対しては少なくとも２つの可能性がある。１つの可能性は、現在の制御スレッド名ではいかなる設定もストアされていないことである。これは、制御スレッドが新しいか、または情報が失われたか削除された場合に起こり得る。これらの場合においては、スクリプトは、関連するエラーがないと推定して制御スレッドを初期化し、重ね合せエラーのターゲット値を制御入力設定として用いる。コントローラが、デフォルト機械設定を初期設定として用いることが好ましい。いくつかの設定を推定することにより、重ね合せエラーは、フィードバック制御を容易にするために制御設定に再び関連づけられる。
【００４５】
別の可能性は、設定が制御スレッド名で保存されていることである。この場合においては、１つ以上の半導体ウェハロットが同じ制御スレッド名の下で現在の半導体ウェハロットとして処理されており、またレビューステーションを用いて重ね合せエラーに対しても測定されている。この情報が存在する場合、制御入力信号設定はData Storeから検索される。これらの設定は次いで、APC Data呼出を介してＡＳＭステッパにダウンロードされる。
【００４６】
最後に、ウェハロットはステッパ上での露光の後でレビューステーション上で測定される。スクリプトは、いくつかのＡＰＣコマンドで開始して、データの収集を可能にする。レビューステーションスクリプトは次いでそれ自体をロックし、Data Availableスクリプトを起動する。このスクリプトは、レビューステーションからのデータをＡＰＣフレームワークに実際に転送することを容易にする。一旦転送が完了すると、スクリプトは出てレビューステーションスクリプトをアンロックする。レビューステーションとのインタラクションはここで総じて終了する。
【００４７】
一実施例においては、データが収集された後で、これは処理されて制御入力信号設定における現在のエラーの推定値を生成する。第１に、上述のアウトライアー排除基準を実行するコンパイルされたMatlabプラグインにデータが渡される。プラグインインターフェイスに対する入力は多数のエラー測定値および境界値を含むアレイである。プラグインインターフェイスからのリターンは、単一のトグル変数である。非ゼロリターンは、これが排除基準に失敗したことを示し、そうでなければ変数はゼロのデフォルト値を返し、スクリプトは処理を続行する。
【００４８】
アウトライアー排除が完了した後で、データはＥＷＭＡフィルタリング手順に渡される。ロットに関連する制御スレッド名に対するコントローラデータが検索され、ロットデータのスタックに妥当である動作のすべてが行なわれる。これは、冗長なデータの置換えまたは、より古いデータの除去を含む。一旦データスタックが十分に準備されると、これはエラー値に対応する昇順の時系列アレイにパーズされる。これらのアレイは、その実行のために要求されるパラメータのアレイとともにＥＷＭＡプラグインに与えられる。一実施例においては、プラグインからのリターンは６つのフィルタリングされたエラー値からなる。
【００４９】
プロセスにおける最終的なステップは、ステッパに対する新しい設定を計算することである。現在のウェハロットに対応する制御スレッドに対する先行する設定は、Data Storeから検索される。このデータは、重ね合せエラーの現在の組と対にされる。新しい設定は、コンパイルされたMatlabプラグインを呼出すことにより計算される。このアプリケーションは、いくつかの入力を組入れ、別々の実行要素において計算を行ない、メインスクリプトにいくつかの出力を返す。一般的に、Matlabプラグインの入力は、制御入力信号設定、レビューステーションエラー、制御アルゴリズムに対して必要であるパラメータのアレイ、および現在は用いられていないフラグエラー、である。Matlabプラグインの出力は、上述のコントローラアルゴリズムに従ってプラグインにおいて計算された新しいコントローラ設定である。一般的に制御動作の実際の形式および範囲を決定するフォトリソグラフィプロセス技術者または制御エンジニアは、パラメータを設定することができる。これらは、しきい値、最大のステップサイズ、コントローラ重み、およびターゲット値を含む。一旦新しいパラメータ設定が計算されると、スクリプトは設定をData Storeにストアして、ステッパがこれらを処理されるべき次のウェハロットに対して検索できるようにする。この発明によって教示される原理は、他のタイプの製造フレームワークに対しても実現することができる。
【００５０】
発明はこの教示の利益を受ける当業者においては明らかであるように、異なっているが等価的な態様で修正され実施されることができるので、上に開示された特定の実施例は例示的なものにすぎない。さらに、前掲の特許請求の範囲に記載される以外の、ここに示される構造または設計の詳細に対するいかなる制約も意図されない。したがって、上に開示される特定の実施例は、変更または修正し得ることは明らかであり、かつそのようなすべての変形例はこの発明の範囲および精神にあるものと考慮される。したがって、ここで保護が求められるものは、前掲の特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明によって教示される方法の一実施例を示す図である。
【図２】  複数の制御入力信号を用いる、露光ツールにおいて処理される半導体ウェハを示す図である。
【図３】  図１のブロック１３０において示されるステップをより詳細に示す図である。
【図４】  図３のブロック３５０において示される制御入力信号修正シーケンスの一実施例をより詳細に示す図である。
【図５】  ＥＷＭＡフィルタにおける連続するポイントごとの平均の従属を示す図である。
【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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