(57)【要約】【課題】製造ラインの量産製造工程の設計を効率よく行うことができる製造工程設計方法を提供する。【解決手段】第１の製造ラインで量産された第１の電子装置の第１の量産製造工程の第１の特徴量及び第１の電子装置の第１の電気特性を用いて技術開発コンピュータ支援設計システムのシミュレーションパラメータの校正を行い、第２の製造ラインで第２の電子装置の試作を行い、第２の電子装置の試作製造工程の第２の特徴量及び第２の電子装置の第２の電気特性を取得し、校正された技術開発コンピュータ支援設計システムにより第２の特徴量を用いてシミュレーションした電子装置のシミュレーション電気特性を取得し、第２の電気特性とシミュレーション電気特性とを比較し、第２の電気特性及びシミュレーション電気特性の差が許容誤差の範囲内の場合、試作製造工程を第２の製造ラインの第２の量産製造工程とすることを含む。【選択図】図１１
2005085856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の製造ラインで量産された第１の電子装置の第１の量産製造工程の第１の特徴量及び前記第１の電子装置の第１の電気特性を用いて、技術開発コンピュータ支援設計システムによる製造工程及び電気特性シミュレーションのシミュレーションパラメータを校正するステップと、
第２の製造ラインで試作された第２の電子装置の試作を行い、試作製造工程の第２の特徴量及び前記第２の電子装置の第２の電気特性を取得するステップと、
校正された前記技術開発コンピュータ支援設計システムにより、前記試作製造工程に対応する前記製造工程シミュレーションの製造工程に前記第２の特徴量を代入しシミュレーションを行って、前記第２の電子装置のシミュレーション電気特性を取得するステップと、
前記第２の電気特性と前記シミュレーション電気特性とを比較するステップと、
前記第２の電気特性及び前記シミュレーション電気特性の差に基づいて、前記第２の製造ラインの第２の量産製造工程の設計仕様を作成するステップ
とを含むことを特徴とする製造工程設計方法。
【請求項２】
前記試作製造工程は、前記第１の量産製造工程で製造される前記第１の電子装置と同一の製造工程条件で行われるものであることを特徴とする請求項１に記載の製造工程設計方法。
【請求項３】
前記第２の電気特性及び前記シミュレーション電気特性の差が許容誤差の範囲内の場合、量産された前記第１の電子装置の電気特性を表現するモデルパラメータを前記第２の量産製造工程の設計仕様とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造工程設計方法。
【請求項４】
前記第２の電気特性及び前記シミュレーション電気特性の差が前記許容誤差を越えている場合は、
前記試作製造工程の検証を行うステップと、
前記試作製造工程に異常製造条件が検出された場合、前記異常製造条件の修正を行うステップ
とを更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造工程設計方法。
【請求項５】
前記試作製造工程の一部が、前記第１の量産製造工程と異なる変更工程を含む場合は、前記変更工程の製造工程条件の変更特徴量だけを、前記技術開発コンピュータ支援設計システムの前記変更工程に対応するシミュレーション工程に代入して、前記第２の電子装置の変更シミュレーション電気特性を取得し、前記第２の電気特性と前記変更シミュレーション電気特性とを比較することを特徴とする請求項１に記載の製造工程設計方法。
【請求項６】
前記第２の電気特性及び前記変更シミュレーション電気特性の差が許容誤差の範囲内の場合は、前記変更シミュレーション電気特性から前記第２の電子装置の電気特性を表現するモデルパラメータを抽出し、前記モデルパラメータを前記第２の量産製造工程の設計仕様とすることを特徴とする請求項５に記載の製造工程設計方法。
【請求項７】
前記第２の電気特性及び前記変更シミュレーション電気特性の差が許容誤差を越えている場合は、
前記試作製造工程の検証を行うステップと、
前記試作製造工程に異常製造条件が検出された場合、前記異常製造条件の修正を行うステップ
とを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の製造工程設計方法。
【請求項８】
前記試作製造工程の検証により製造工程が正常である場合、前記第１の量産製造工程の検証を行い、前記技術開発コンピュータ支援設計システムの再校正を行うステップを含むことを特徴とする請求項４又は７に記載の製造工程設計方法。
【請求項９】
前記第１及び第２の製造ラインが、ネットワークを介して接続された工場にそれぞれ配置されていることを含む請求項１〜８のいずれかに記載の製造工程設計方法。
【請求項１０】
第１の電子装置の量産製造ラインの量産製造工程及び量産品の量産製造情報と、第２の電子装置の試作製造ラインの試作製造工程及び試作品の試作製造情報を取得するステップと、
前記量産製造情報を用いて技術開発コンピュータ支援設計システムによる製造工程及び電気特性シミュレーションのシミュレーションパラメータを校正するステップと、
校正された前記技術開発コンピュータ支援設計システムにより、前記試作製造工程に対する試作製造情報を用いてシミュレーションしたシミュレーション電気特性を取得するステップと、
前記試作製造情報として取得した前記試作品の電気特性と前記シミュレーション電気特性とを比較するステップと、
前記試作品の電気特性及び前記シミュレーション電気特性の差に基づいて、前記技術開発コンピュータ支援設計システムにより第２の電子装置の量産製造工程の設計仕様を提供するステップ
とを含むことを特徴とする製造工程設計支援方法。
【請求項１１】
前記試作品の電気特性及び前記シミュレーション電気特性の差が許容誤差の範囲内の場合は、前記技術開発コンピュータ支援設計システムにより、前記シミュレーション電気特性を用いて前記第２の電子装置の電気特性を表現するモデルパラメータを抽出することを特徴とする請求項１０に記載の製造工程設計支援方法。
【請求項１２】
前記試作品の電気特性及び前記シミュレーション電気特性の差が前記許容誤差を越えている場合は、前記技術開発コンピュータ支援設計システムにより、前記試作製造工程の検証を行うことを特徴とする請求項１０に記載の製造工程設計支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造工程設計方法に関し、特に技術開発ＣＡＤシステムを用いた電子装置の製造工程設計方法及び製造工程設計支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路等の電子装置は、高機能及び高速性を実現するため、微細化や多層化が進み、集積度も飛躍的に増加している。高性能の電子装置は多種の商品に使用されている。また、これらの商品サイクルは、短くなっている。したがって、多様なニーズに対応する高性能な電子装置を短期間に設計し、低価格で少量多品種の製造が可能な製造技術の開発が必要となる。
【０００３】
通常、電子装置の設計及び開発に際しては、製造ラインで試作したトランジスタ等の素子の特性を基に、動作特性を表現する素子モデルのモデルパラメータを抽出し、回路設計を行う。このようにして設計された電子装置の製造工程の開発では、製造ラインで試作を繰り返しながら試作品の性能や動作を確認し、製造条件を修正している。更に、このようにして開発された製造工程を、他の製造ラインや別の工場に移管する場合は、再び上記した試作を繰り返して、新たに製造条件を修正している。
【０００４】
また、電子装置の設計及び開発に対して製造工程や電子デバイスの物理あるいは化学現象をシミュレートする技術開発コンピュータ支援設計（ＴＣＡＤ）を用いて、仮想試作等を前提とした電子装置の設計や不良解析を効率化する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１０９４４６号公報（第４−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、高機能で高速な電子装置の製造工程は複雑で長期に渡り、製造条件の修正のために試作を何度も繰り返していては電子装置の開発期間の短縮に対応できない。また、電子装置の試作では、量産製造ラインでの製造条件の変動を考慮していないため、試作品の特性分布が、量産品の特性分布の平均値とずれたり、量産品の特性ばらつきの許容誤差より大きくなっている恐れがある。更に、試作で検査していない製造工程や検査ができない製造工程があるため、試作品がすべての製造工程で管理規格内で製造されているという保証がない。また、特許文献１は、電子装置の設計に不可欠なシミュレーションパラメータの選択を自動化し、シミュレーションの収束性向上を図る方法であり、電子装置の製造工程設計方法についての開示は無い。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決し、製造ラインの量産製造工程の設計を効率よく行うことができる製造工程設計方法及び製造工程設計支援方法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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、（イ）第１の製造ラインで量産された第１の電子装置の第１の量産製造工程の第１の特徴量及び第１の電子装置の第１の電気特性を用いて、技術開発コンピュータ支援設計システムによる製造工程及び電気特性シミュレーションのシミュレーションパラメータを校正するステップと、（ロ）第２の製造ラインで試作された第２の電子装置の試作を行い、試作製造工程の第２の特徴量及び第２の電子装置の第２の電気特性を取得するステップと、（ハ）校正された技術開発コンピュータ支援設計システムにより、試作製造工程に対応する製造工程シミュレーションの製造工程に第２の特徴量を代入しシミュレーションを行って、第２の電子装置のシミュレーション電気特性を取得するステップと、（ニ）第２の電気特性とシミュレーション電気特性とを比較するステップと、（ホ）第２の電気特性及びシミュレーション電気特性の差に基づいて、第２の製造ラインの第２の量産製造工程の設計仕様を作成するステップとを含む製造工程設計方法であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の態様は、（イ）第１の電子装置の量産製造ラインの量産製造工程及び量産品の量産製造情報と、第２の電子装置の試作製造ラインの試作製造工程及び試作品の試作製造情報を取得するステップと、（ロ）量産製造情報を用いて技術開発コンピュータ支援設計システムによる製造工程及び電気特性シミュレーションのシミュレーションパラメータを校正するステップと、（ハ）校正された技術開発コンピュータ支援設計システムにより、試作製造工程に対する試作製造情報を用いてシミュレーションしたシミュレーション電気特性を取得するステップと、（ニ）試作製造情報として取得した試作品の電気特性とシミュレーション電気特性とを比較するステップと、（ホ）試作品の電気特性及びシミュレーション電気特性の差に基づいて、技術開発コンピュータ支援設計システムにより第２の電子装置の量産製造工程の設計仕様を提供するステップとを含む製造工程設計支援方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様によれば、製造ラインの量産製造工程の設計を効率よく行うことができる製造工程設計方法及び製造工程設計支援方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る製造工程設計方法に用いるＴＣＡＤシステム３０は、図１に示すように、電子装置の設計情報や製造ラインの製造情報を取得する入力部３２と、設計情報及び製造情報に基づいて素子形状や不純物分布を計算し、デバイス特性やチップ性能をシミュレーションするシミュレーションモジュール３４と、設計情報、製造情報、あるいはシミュレーションの結果を表示する表示モジュール３６と、シミュレーションの結果に基づいて電子装置の製造工程仕様を作成する仕様作成モジュール３８と、作成された製造工程仕様を製造ラインに出力する出力部４０とを備えている。入力部３２及び出力部４０は、ローカルエーリアネットワーク（ＬＡＮ）等を介して、量産製造ラインや試作製造ライン、あるいは各種のデータベースに接続されている。シミュレーションモジュール３４には、プロセスシミュレータ４２、装置シミュレータ４４、デバイスシミュレータ４６、回路シミュレータ４８等が含まれている。
【００１２】
プロセスシミュレータ４２は、 製造工程フローに沿って、例えば電子装置として半導体装置を製造するのであれば、半導体基板等を処理し加工する過程を計算する。不純物のイオン注入、熱酸化及び拡散を主に取り扱う不純物シミュレータと、薄膜のデポジションやエッチングを取り扱う形状シミュレータが含まれる。装置シミュレータ４４は、対象となる製造装置の構造や処理レシピを入力として、製造装置のチャンバ内等でのプラズマや表面反応等の物理・化学モデルを計算する。例えば半導体製造装置が対象であれば、半導体基板上での膜成長やエッチングの過程をシミュレーションする。デバイスシミュレータ４６は、プロセスシミュレータ４２で得られた不純物分布も含めたデバイス構造を基に、電子装置の内部状態や電気特性を計算する。定常解析と過渡解析が可能であり、電位分布、キャリヤ密度分布、あるいは格子温度分布等を求め、結果として電流電圧特性等の電気特性を得る。回路シミュレータ４８は、基本的にはキルヒホッフの法則で電子装置の回路網を記述し、数値計算して回路動作を求める。例えば、電子装置の非線形素子であるトランジスタの電流電圧特性は、トランジスタ動作を記述した解析式のモデルパラメータを、デバイスシミュレータ４６や実測から得たトランジスタの電流電圧特性に一致するようにフィッティングして定める。フィッティング操作はパラメータ抽出と呼ばれ、例えばスパイス（ＳＰＩＣＥ）等の専用の抽出プログラムが用いられる。
【００１３】
例えば、図２に示すように、工程Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘにより製造される電子装置の量産製造工程フローを、他の製造ラインに移管するために試作を行う場合について説明する。ここで、現在量産製造を行っている製造ライン（第１の製造ライン）を量産ライン、今後量産製造を移管する予定の製造ライン（第２の製造ライン）を移管ラインと呼ぶ。移管ラインでは、電子装置の設計仕様に基づいて、量産ラインに対応する製造装置レシピや製造工程レシピを用いて少量の試作製造工程が行われる。例えば半導体装置の製造の場合であれば、工程Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘのそれぞれでは、パターン幅、堆積膜厚、エッチング深さ、不純物添加量、コンタクト抵抗、絶縁耐圧等の特徴量がテストエレメントグループ（ＴＥＧ）あるいは抜き取り検査等で測定される。図２には、工程Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘそれぞれで測定された量産ラインでの特徴量（第１の特徴量）の度数分布データＤＭＡ、ＤＭＢ、ＤＭＣ、・・・、ＤＭＸ及び移管ラインでの特徴量（第２の特徴量）の度数分布データＤＥＡ、ＤＥＢ、ＤＥＣ、・・・、ＤＥＸが示されている。製造回数が圧倒的に多く製造の期間も長期に渡る量産ラインの製造工程では、製造装置条件や製造工程条件の製造装置レシピや製造工程レシピからの変動が生じる。したがって、量産製造工程の度数分布データＤＭＡ、ＤＭＢ、ＤＭＣ、・・・、ＤＭＸは、試作製造工程の度数分布データＤＥＡ、ＤＥＢ、ＤＥＣ、・・・、ＤＥＸと比べると、度数分布データの中心値あるいは平均値がずれ、ばらつきが大きくなる。また、図３に示すように、量産ライン及び移管ラインで製造された電子装置の電気特性等の特徴量の度数分布データＤＭ及びＤＥも相違する。したがって、移管ラインでの少数の試作データからは、この移管ラインで量産を実施したときの電子装置の電気特性の平均値やばらつきを推定することが課題となる。
【００１４】
第１の実施の形態では、図１に示したＴＣＡＤシステム３０により、移管ラインの製造装置条件及び製造工程条件に対して量産ラインの量産製造工程の特徴量の度数分布データをパラメータとして与えてシミュレーションを行い、今後移管する試作製造工程の検証を行う。まず、プロセスシミュレータ４２及び装置シミュレータ４４により、図２に示した工程Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘそれぞれで測定された特徴量の量産製造工程の度数分布データＤＭＡ、ＤＭＢ、ＤＭＣ、・・・、ＤＭＸの平均値及びばらつきを用いて量産ラインの製造工程をシミュレーションする。そして、シミュレーション結果に基づいてデバイスシミュレータ４６及び回路シミュレータ４８により、量産品の電子回路の電気特性を計算し、測定された量産品の電気特性（第１の電気特性）に合うようにシミュレーションパラメータのフィッティングを行う。このようにして、現行の量産製造工程によりＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションモジュール３４の校正を行っておく。
【００１５】
次に、プロセスシミュレータ４２及び装置シミュレータ４４により、図２に示した工程Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｘそれぞれで測定された試作製造工程の特徴量の度数分布データＤＥＡ、ＤＥＢ、ＤＥＣ、・・・、ＤＥＸの平均値及びばらつきを用いて移管ラインの製造工程をシミュレーションする。そして、シミュレーション結果に基づいてデバイスシミュレータ４６及び回路シミュレータ４８により、電子装置の電気特性を計算する。このように、予め現行の量産製造工程のデータにより校正されたＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションにより得られたシミュレーション電気特性等の特徴量が、移管ラインの試作品の測定で得られた電気特性（第２の電気特性）と比較される。例えば、図３に示すように、シミュレーションにより得られた特徴量の度数分布データＤＳＭが、試作品の度数分布データＤＥに対して許容誤差の範囲内であれば、移管ラインで量産を実施したときの電子装置の電気特性の平均値やばらつきが、現行の量産ラインと同程度となると判定される。その結果、量産ラインにおける特徴量及びフィッティングにより抽出された量産品の電気特性を表現するモデルパラメータが、試作を行った製造ラインに対する量産用の製造工程設計仕様として採用される。
【００１６】
第１の実施の形態では、移管ラインでの試作品の測定で得られた電気特性データと、現行の量産ラインの量産データに基づいて校正されたＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションモジュール３４により試作製造工程データを用いて得られたシミュレーション電気特性データとを比較する。第１の実施の形態に係るＴＣＡＤシステム３０によれば、現行の量産ラインの量産データでシミュレーションモジュール３４を校正しているため、移管ラインの試作ロット数が少数でも、量産品を反映したシミュレーション電気特性データを得ることができる。したがって、試作を行った製造ラインでの量産製造工程を短期間で効率よく設計することが可能となる。
【実施例１】
【００１７】
実施例１では、第１の実施の形態に係る製造工程設計方法を適用して、半導体装置を製造する工場内の製造ライン間で量産工程を移管する場合について説明する。工場は、例えば図４に示すように、半導体装置の回路やフォトマスクのレイアウトの設計、及び半導体装置の製造工程やデバイス特性等のシミュレーション等を行う設計部５０と、半導体装置の製造及び検査等を行う製造部５２とを有する。設計部５０及び製造部５２は、ローカルエーリアネットワーク（ＬＡＮ）７８等により接続されている。
【００１８】
設計部５０は、ＴＣＡＤシステム３０のほかに、エンジニアリングＣＡＤ（ＥＣＡＤ）システム５４と、設計情報データベース５６を備えている。ＥＣＡＤシステム５４は、自社のユーザを含む顧客の要求する半導体装置の仕様に基づいて、半導体装置の論理設計を行う論理設計モジュール６０と、設計された論理回路のレイアウトを図形処理して設計するレイアウトモジュール６２と、論理設計モジュール６０、レイアウトモジュール６２をＬＡＮ７８を介して設計情報データベース５６等と接続する入力部５８及び出力部６４とを含んでいる。設計情報データベース５６は、ＥＣＡＤシステム５４の論理設計モジュール６０により設計された半導体装置の論理回路の仕様やレイアウトモジュール６２により設計された論理回路のレイアウトパターンを格納する。また、設計情報データベース６４には、ＴＣＡＤシステム３０の各種のシミュレーションパラメータやシミュレーションにより作成された半導体装置製造工程の仕様等が格納されてもよい。なお、設計された半導体装置のレイアウトパターンに基づいて、製造部５２のマスク製造部や外部のマスクメーカ（図示省略）により、半導体装置製造用の複数のフォトマスクが作製される。
【００１９】
製造部５２には、製造管理システム６６が備えられ、製造部５２全体の製造管理を行っている。製造管理システム６６は、例えば第１の製造ライン６８や、第２の製造ライン６９等の複数の量産製造ラインと、製造工程をモニタする各種の検査や、電気的特性検査を行う検査部７０と、第１及び第２の製造ライン６８、６９等の複数の量産製造ラインの製造装置情報や、検査部７０で得られた各種の検査データを保管する製造情報データベース７２とを備えている。第１及び第２の製造ライン６８、６９には、酸化工程、デポジション工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、拡散工程、イオン注入工程、熱処理工程等の製造工程を実施する酸化炉、化学気相成長（ＣＶＤ）装置、プラズマＣＶＤ装置、エピタキシャル成長装置、フォトリソグラフィ装置、アッシング装置、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチング装置、熱拡散装置、イオン注入装置、アニール装置等の複数の製造装置７４ａ、７４ｂ、・・・、７４ｇ、及び７５ａ、７５ｂ、・・・、７５ｇが配置されている。検査部７０に備えられる検査装置７６ａ、７６ｂ、・・・、７６ｇとしては、ドライエッチングやデポジション等の製造工程中にエッチング深さ、膜厚あるいはプラズマを含むガス分析等のその場(in-situ）評価が可能なエリプソメータ、反射高速電子線回折（ＲＨＥＥＤ）装置、オージェ電子分光（ＡＥＳ）装置、赤外分光分析装置、プラズマ分光分析装置等と、製造工程途中に、回路パターン寸法やパターンずれの検査を行う光学的合わせずれ検査装置、操作型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等や、主にＴＥＧを用いて膜厚、エッチング深さ、不純物濃度分布、電気的特性等を評価する干渉顕微鏡、サーフェスプロファイラ、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、電気的特性測定装置等と、製造工程終了後にオンウェーハで電気特性を評価するＩＣテスタ等とが含まれる。製造情報データベース７２には、製造工程フロー、製造装置レシピ、製造工程レシピ、第１及び第２の製造ライン６８、６９に備えられた製造装置７４ａ、７４ｂ、・・・、７４ｇや７５ａ、７５ｂ、・・・、７５ｇのそれぞれの装置情報、検査部７０で測定された各種の検査データ等が格納されている。
【００２０】
一例として、図５に示すように、金属・酸化膜・半導体（ＭＯＳ）トランジスタのゲート構造の特徴量であるゲート酸化膜８２の酸化膜厚Ｔｏｘ、ゲート電極８４のゲート長Ｌｇ及びスペーサ８６のスペーサ厚Ｔｓｐを用いて説明する。ゲート形成工程では、まず半導体基板８０の表面に熱酸化によりゲート酸化膜８２を形成する。ゲート酸化膜８２上にポリシリコン膜をＣＶＤ技術により堆積し、フォトリソグラフィ技術を用いてゲート電極８４を形成する。次に、ＣＶＤ技術により酸化膜を堆積し、ＲＩＥ技術により異方性エッチングを行いゲート電極８４の側壁にスペーサ８６を形成する。
【００２１】
例えば、図４に示した第１の製造ライン６８で既に行われている半導体装置の量産製造を第２の製造ライン６９に移管するため、第２の製造ライン６９において試作製造を行う。第１の製造ライン６８の量産製造工程及び量産品の特徴量のデータは、製造情報データベース７２に格納されている。量産品のサンプル数は、３０００である。製造管理システム６６により、第１の製造ライン６８の製造装置レシピ及び製造工程レシピに基づいて、第２の製造ライン６９の製造装置条件及び製造工程条件を決定する。第２の製造ライン６９の製造装置条件及び製造工程条件で半導体装置の試作製造を９０回行って、測定された試作製造工程及び試作品の特徴量のデータを製造情報データベース７２に格納する。
【００２２】
ＴＣＡＤシステム３０は、製造部５２の製造情報データベース７２に格納された第１及び第２の製造ライン６８、６９のそれぞれの量産製造工程及び試作製造工程や、量産品及び試作品の特徴量データをＬＡＮ７８を介して入力部３２から取得する。量産製造工程及び試作製造工程や、量産品及び試作品の特徴量データは、表示モジュール３６に表示することができる。例えば、図６〜図８に、量産製造工程及び試作製造工程の特徴量としてゲート酸化膜８２の酸化膜厚Ｔｏｘ、ゲート電極８４のゲート長Ｌｇ、及びスペーサ８６のスペーサ厚Ｔｓｐの度数分布図を示す。また、図９には、量産品及び試作品のＭＯＳトランジスタのスレシホールド電圧Ｖｔｈの度数分布図を示す。図６〜図９の度数分布より求めた試作品の各特徴量の平均値及びばらつきは、図１０の表に示すように、量産品のばらつきの範囲内である。ここで、試作品の各特徴量の平均値及びばらつきが、量産シミュレーションの予想範囲内か判定する。
【００２３】
そのため、まず、量産製造工程のデータを用いて、ＴＣＡＤシステム３０の校正を行う。シミュレーションモジュール３４のプロセスシミュレータ４２及び装置シミュレータ４４により、測定した量産製造工程の特徴量データの平均値及びばらつきを用いて第１の製造ライン６８の製造工程をシミュレーションする。製造工程シミュレーション結果に基づいてデバイスシミュレータ４６及び回路シミュレータ４８により、量産品の半導体装置の電気特性を計算し、測定データに合うようにシミュレーションパラメータのフィッティングを行う。このようにして、量産製造工程のデータによりＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションモジュール３４の校正が行われる。
【００２４】
次に、校正されたシミュレーションモジュール３４のプロセスシミュレータ４２及び装置シミュレータ４４により、試作製造工程の特徴量データの平均値及びばらつきを用いて第２の製造ライン６９の製造工程をシミュレーションする。製造工程シミュレーション結果に基づいてデバイスシミュレータ４６及び回路シミュレータ４８により、量産品の半導体装置の電気特性を計算する。計算した電気特性より、例えばＭＯＳトランジスタのスレシホールド電圧Ｖｔｈの平均値及びばらつきを算出し、表示モジュール３６に表示する。試作品で測定されたスレシホールド電圧Ｖｔｈとシミュレーションで算出されたスレシホールド電圧Ｖｔｈの平均値及びばらつきの差が、許容誤差の範囲内であれば、仕様作成モジュール３８により、第１の製造ライン６８による量産品の特徴量の平均値及びばらつきを用いて、第２の製造ライン６９の製造工程設計仕様が作成される。即ち、ＴＣＡＤシステム３０により、量産品の半導体装置のモデルパラメータが抽出され、第２の製造ライン６９で量産製造する論理回路の設計に用いられる。
【００２５】
また、試作品で測定されたスレシホールド電圧Ｖｔｈとシミュレーションで算出されたスレシホールド電圧Ｖｔｈの平均値及びばらつきの差が、許容誤差を越えていれば、ＴＣＡＤシステム３０上で試作製造工程の検証が行われる。製造装置条件あるいは製造工程条件に異常が発見された場合、異常な製造装置条件あるいは製造工程条件の修正を行う。修正した製造装置条件あるいは製造工程条件は、出力部４０から製造部５２の製造管理システム６６に出力され、第２の製造ライン６９で新たに試作が実施され、新たな試作品について製造装置条件あるいは製造工程条件修正前の試作品と同様のデータ測定やシミュレーションが行われる。製造装置条件あるいは製造工程条件に異常がない場合は、ＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションモジュール３４の再校正が実施される。再校正されたＴＣＡＤシステム３０により、試作品の再シミュレーションが行われる。この後、試作品のシミュレーション電気特性と電気特性の測定データとを再度比較し、その差が許容誤差の範囲内になるまでこれらの工程が繰り返され、得られたモデルパラメータを量産用の設計仕様として採用する。
【００２６】
このようにして作成された第２の製造ライン６９の製造工程の設計仕様は出力部４０により製造部５２の製造情報データベース７２に格納される。製造管理システム６６は、製造情報データベース７２に格納された第２の製造ライン６９の製造工程設計仕様に基づいて、第２の製造ライン６９で半導体装置の量産製造を実施する。なお、製造工程設計仕様は、設計部５０の設計情報データベース５６に一時格納されてもよい。
【００２７】
このように、実施例１によれば、量産製造工程の特徴量の平均値及びばらつきを用いてＴＣＡＤシステム３０の校正を行うことにより、試作製造工程に対する量産シミュレーションが行える。したがって、少数の試作を行った製造ラインでの量産製造工程を短期間で効率よく設計することが可能となる。
【実施例２】
【００２８】
実施例１は、同様の量産製造工程を他の製造ラインに移管する場合である。しかし、例えば、顧客の要求で量産製造工程の一部だけ異なる製造条件で半導体装置の製造を行わなければならない場合がある。実施例２では、例えば、顧客から、スレシホールド電圧の低いＭＯＳトランジスタや、低消費電力用の半導体装置を要求された場合の製造工程設計方法について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。説明の簡略のため、実施例１と同様に、図４に示した設計部５０及び製造部５２からなる工場内で、量産製造を行っている第１の製造ライン６８の量産製造工程や量産品の特徴量データを含む製造情報に基づいて、第２の製造ライン６９で量産製造工程の一部を変更した試作製造工程を行う。実施例２では、製造工程設計の対象となる試作製造工程の一部が量産製造工程から変更されている点が実施例１と異なる。他は、同様であるので重複した記載は省略する。
【００２９】
(イ)まず、ステップＳ１００で、図４に示した設計部５０のＴＣＡＤシステム３０の入力部３２により、製造部５２の製造情報データベース７２から第１の製造ライン６８で行われた第１の半導体装置の量産製造工程で得られた第１の特徴量及び第１の電気特性等の製造情報が取得される。ステップＳ１０１で、取得した第１の製造ライン６８の量産品の製造情報で、シミュレーションモジュール３４の校正が行われる。
【００３０】
（ロ）ステップＳ１０２で、製造部５２の製造管理システム６６により、顧客から第１の製造ライン６８で製造されている第１の半導体装置と異なる変更工程を含む第２の半導体装置の試作設計仕様が取得される。
【００３１】
（ハ）製造管理システム６６から試作設計仕様が、設計部５０のＥＣＡＤシステム５４の入力部５８にＬＡＮ７８を介して伝送される。ステップＳ１０３で、ＥＣＡＤシステム５４の論理設計モジュール６０により、試作論理回路の設計が行われる。その後、ステップＳ１０４で、レイアウトモジュール６２により、設計された試作論理回路のレイアウトが図形処理されて設計される。例えば、試作設計仕様の第２の半導体装置のＭＯＳトランジスタでは、ゲート長が量産品より短く変更されている。レイアウトモジュール６２により設計された試作論理回路のレイアウトパターンを設計情報データベース５６に格納する。
【００３２】
（ニ）設計されたレイアウトパターンに基づいて、ステップＳ１０５で、製造部５２のマスク製造部や外部のマスクメーカ（図示省略）により、試作設計仕様の第２の半導体装置製造用の複数の試作フォトマスクが作製される。
【００３３】
（ホ）製造管理システム６６により、第１の製造ライン６８の製造装置レシピ及び製造工程レシピに基づいて、第２の製造ライン６９の製造装置条件及び製造工程条件を決定する。ここで、例えばゲート長の短縮に伴い変更工程として、ゲート形成工程に変更が加えられる。ステップＳ１０６で、第２の製造ライン６９の製造装置条件及び製造工程条件により、試作フォトマスクを用いて第２の半導体装置の試作製造を行う。製造管理システム６６により、試作製造工程の第２の特徴量及び試作品の第２の電気特性等が製造部５２の製造情報データベース７２に格納される。
【００３４】
（ヘ）ＴＣＡＤシステム３０の入力部３２により、ステップＳ１０７で、製造情報データベース７２に格納された第２の製造ライン６９の試作品の第２の特徴量データがＬＡＮ７８を介して取得される。
【００３５】
（ト）量産品の製造情報で校正されたＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションモジュール３４に対して、試作ロットの変更工程、例えばゲート形成工程のゲート長の平均値及びばらつきを代入し、ステップＳ１０８で、第２の半導体装置の試作製造工程のシミュレーションを行い、第２の半導体装置のシミュレーション電気特性を計算する。
【００３６】
（チ）ステップＳ１０９で、試作ロットの試作品で測定された第２の電気特性と算出されたシミュレーション電気特性の平均値及びばらつきの差が判定される。電気特性の平均値及びばらつきの差が許容誤差の範囲内であれば、試作製造工程に対して、第２の半導体装置の量産シミュレーションが得られると判断される。
【００３７】
（リ）ステップＳ１１４で、ＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションモジュール３４により、シミュレーション電気特性から第２の半導体装置のモデルパラメータが抽出され、設計情報データベース５６に格納される。
【００３８】
（ヌ）ステップＳ１１５で、ＥＣＡＤシステム５４の論理設計モジュール６０により、設計情報データベース５６から第２の半導体装置のモデルパラメータが読み出され、論理回路の設計が行われる。設計された論理回路に基づいて、レイアウトモジュール６２によりレイアウトパターンが作成され、量産用のフォトマスクの製造が行われる。
【００３９】
（ル）ステップＳ１１６で、ＴＣＡＤシステム３０の仕様作成モジュール３８により、第２の半導体装置の量産シミュレーションで得られた特徴量の平均値及びばらつきが、第２の製造ライン６９の量産製造工程設計仕様として作成される。出力部４０から、作成された第２の製造ライン６９の製造工程設計仕様が製造情報データベース７２に格納される。製造管理システム６６は、ステップＳ１１４で、製造情報データベース７２から第２の製造ライン６９の製造工程設計仕様を読み出し、第２の製造ライン６９で、顧客の設計仕様の第２の半導体装置の量産製造工程を実施する。
【００４０】
（ヲ）試作品の測定電気特性と算出されたシミュレーション電気特性の平均値及びばらつきの差が許容誤差を越えていれば、ステップＳ１１０で、ＴＣＡＤシステム３０上で試作製造工程の検証が行われる。ステップＳ１１１で、製造装置条件あるいは製造工程条件に異常が発見された場合、ステップＳ１１２で、異常な製造装置条件あるいは製造工程条件の修正を行う。修正した製造装置条件あるいは製造工程条件は、出力部４０から製造管理システム６６に出力され、第２の製造ライン６９で新たに試作が実施される。
【００４１】
（ワ）ステップＳ１１１で、製造装置条件あるいは製造工程条件に異常がない場合は、ステップＳ１１３で、ＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションモジュール３４の再校正が実施される。再校正されたＴＣＡＤシステム３０により、試作製造工程の再シミュレーションが行われる。
【００４２】
上記したように、実施例２では、ＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションモジュール３４のシミュレーションパラメータとして、半導体装置の仕様に依存して第２の製造ライン６９で変更される製造工程には、第２の製造ライン６９で試作した試作品の特徴量データを代入する。そして、他の変更されない製造工程については、第１の製造ライン６８の量産品の特徴量で校正されたシミュレーションパラメータをそのまま用いる。したがって、試作製造工程で変更した製造工程が、量産製造工程に与える影響を検出することができる。
【００４３】
このように実施例２では、試作品の測定電気特性と算出されたシミュレーション電気特性の平均値及びばらつきの差を判定することにより、試作製造工程に対する量産シミュレーションが行える。したがって、少数の試作を行った製造ラインでの量産製造工程を短期間で効率よく設計することが可能となる。
【００４４】
また、第１の実施の形態では、図４に示したように、量産製造工程は工場内の製造部５２の製造ライン間で移管されている。また、ＴＣＡＤシステム３０が備えられた設計部５０も同一工場内に配置されている。しかし、量産製造工程を移管する製造ラインは、他の工場、あるいは他社の工場の製造ラインであってもよい。また、設計部５０も工場とは別の施設に配置されてもよい。例えば、図１２に示すように、ＥＣＡＤシステム５４、ＴＣＡＤシステム３０、及び設計情報データベース５６を備えた設計部５０が、複数の工場９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、・・・、９２ｎとネットワーク９０を介して接続されていてもよい。ネットワーク９０としては、有線あるいは無線のネットワークや、インターネット等が使用できる。設計部５０、及び複数の工場９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、・・・、９２ｎのそれぞれの内部にはＬＡＮ７８が設けられている。例えば、工場９２ａには、複数の製造ライン６８ａ、６９ａ、・・・、７１ａが設けられ、製造情報データベース７２ａにそれぞれの製造情報が格納されている。同様に、工場９２ｂ、９２ｃ、・・・、９２ｎには、それぞれ製造ライン６８ｂ、６８ｃ、・・・、６８ｎが設けられ、製造情報データベース７２ｂ、７２ｃ、・・・、７２ｎにそれぞれの製造情報が格納されている。
【００４５】
量産製造工程と同一、あるいは一部の製造工程が異なる半導体装置の製造工程を移管する場合、設計部５０のＴＣＡＤシステム３０は、まず複数の工場９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、・・・、９２ｎの中の量産ラインの製造情報を製造情報データベース７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、・・・、７２ｎの中からネットワーク９０を介して取得する。そして、量産ラインの製造情報データに基づいてＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションの校正を行う。移管対象の工場の製造ライン、例えば工場９２ｂの製造ライン６８ｂで試作製造を行い、試作製造の製造情報を製造情報データベースに格納する。ＴＣＡＤシステム３０は、ネットワーク９０を介して、製造ライン６８ｂの試作製造の製造情報を製造情報データベース７２ｂより取得する。試作製造の製造情報を基にシミュレーション電気特性を算出し、試作品の測定電気特性と比較することにより、製造ライン６８ｂの試作製造工程に対する量産シミュレーションが行える。
【００４６】
このように、第１の実施の形態では、ネットワークを介することにより、例えば遠隔地の工場あるいは他社の工場であっても量産製造工程の設計が可能となる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、図１３に示すように、ネットワーク９０に接続されたＴＣＡＤシステム３０を設計部５０ａ、あるいは工場９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、・・・、９２ｎから独立させ、製造工程設計を顧客である工場の要求により行う。設計部５０ａは、工場９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、・・・、９２ｎから取得する半導体装置の設計仕様に基づいて、論理設計及びレイアウト設計を行うＥＣＡＤシステム５４と、レイアウトデータを格納する設計情報データベース５６を備え、ＬＡＮ７８を介してネットワーク９０に接続されている。工場９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、・・・、９２ｎのそれぞれには、図示しない製造ラインの製造情報を格納する製造情報データベース７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、・・・７２ｎが備えられ、ＬＡＮ７８を介してネットワーク９０に接続されている。
【００４８】
第２の実施の形態では、ＴＣＡＤシステム３０は、顧客である工場９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、・・・、９２ｎ、あるいは設計部５０ａから独立して製造工程設計の支援を分担して行う点が第１の実施の形態と異なる。他は同様であるので、重複した記載は省略する。
【００４９】
ＴＣＡＤシステム３０に、顧客、例えば工場９２ａから半導体装置の製造工程の設計が依頼された場合について、図１４のフローチャートを用いて説明する。工場９２ａの製造情報データベース７２ａには、工場９２ａの製造ラインで行われた量産製造工程の製造情報データ及び新たに製造を行う半導体装置の試作製造工程の製造情報データが格納されているものとする。
【００５０】
（イ）まず、ステップＳ１３０で、ＴＣＡＤシステム３０が、工場９２ａの製造情報データベース７２ａ、あるいは設計部５０ａの設計情報データベース５６に格納されている半導体装置の設計仕様や、設計された論理回路及びレイアウト等の設計情報を取得する。
【００５１】
（ロ）ステップＳ１３１で、ＴＣＡＤシステム３０が、製造情報データベース７２ａから製造工程フロー、製造装置レシピ、製造工程レシピ、量産ロットの製造情報、試作ロットの製造情報等を取得する。
【００５２】
（ハ）ステップＳ１３２で、ＴＣＡＤシステム３０で、量産製造工程の製造情報に基づいてシミュレーションの校正が行われる。
【００５３】
（ニ）更に、ステップＳ１３３で、試作製造工程のシミュレーションが行われ、ステップＳ１３４で、シミュレーションした試作製造工程の結果に基づいて、半導体装置の電気特性のシミュレーションが行われる。
【００５４】
（ホ）ステップＳ１３５で、試作ロットの試作品で測定された電気特性と算出されたシミュレーション電気特性の平均値及びばらつきの差が判定される。電気特性の平均値及びばらつきの差が許容誤差の範囲内であれば、新たに製造を行う量産製造工程により量産ロットの製造情報として取得したのと同様の半導体装置の電気特性の平均値及びばらつきが得られると判断される。ＴＣＡＤシステム３０により、ステップＳ１３６で、シミュレーション電気特性からモデルパラメータの抽出が行われる。抽出されたモデルパラメータは、工場９２ａの製造情報データベース７２ａに出力される。
【００５５】
（ヘ）試作品の測定電気特性と算出されたシミュレーション電気特性の平均値及びばらつきの差が許容誤差を越えていれば、ステップＳ１３７で、ＴＣＡＤシステム３０のシミュレーションに基づいて、製造工程の検証が行われる。その結果、問題となる製造工程が推定されレポートとして作成される。
【００５６】
第２の実施の形態によれば、顧客の製造情報に基づいてＴＣＡＤシステム３０の校正を行い、試作品の測定電気特性と算出されたシミュレーション電気特性の平均値及びばらつきの差を判定することにより、試作製造工程に対する量産シミュレーションが行える。また、モデルパラメータの抽出により、試作製造工程の問題点の推定も可能となる。顧客は、ＴＣＡＤシステム３０からの製造工程設計仕様書により量産製造工程を短時間で立ち上げることが可能となる。また、試作製造工程の問題点のレポートを基に、試作製造工程の見直しを行い、短期間で異常製造工程を検出し修正することが可能となる。
【００５７】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５８】
本発明の実施の形態においては、また、電子装置としては、ＭＯＳあるいはＭＩＳＦＥＴ等の半導体装置に限定されず、液晶表示装置、磁気記憶装置やその読み取り用ヘッド、弾性表面波素子等でもよいことは勿論である。
【００５９】
このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＴＣＡＤシステムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の説明に用いる製造工程の特徴量の度数分布の例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の説明に用いる電子装置の特性の特徴量の度数分布の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る製造工程の設計方法の説明に用いる工場の概略構成図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の実施例１に係る製造工程の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の実施例１に係る酸化膜厚の度数分布の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の実施例１に係るゲート長の度数分布の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の実施例１に係るスペーサ厚の度数分布の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態の実施例１に係るスレシホールド電圧の度数分布の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態の実施例１に係るゲート構造の特徴量の平均及びばらつきの表である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態の実施例２に係る製造工程設計方法を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る製造工程設計を行う製造ラインを有する工場の構成例を示したブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る製造工程設計を行う製造ラインを有する工場の構成例を示したブロック図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る製造工程設計方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
３０  ＴＣＡＤシステム
３２  入力部
３４  シミュレーションモジュール
３６  表示モジュール
３８  仕様作成モジュール
４０  出力部
４２  プロセスシミュレータ
４４  装置シミュレータ
４６  デバイスシミュレータ
４８  回路シミュレータ
５０、５０ａ  設計部
５２  製造部
５４  ＥＣＡＤシステム
５６  設計情報データベース
５８  入力部
６０  論理設計モジュール
６２  レイアウトモジュール
６４  出力部
６６  製造管理システム
６８  第１の製造ライン
６８ａ〜６８ｃ、６８ｎ、６９ａ、７１ａ  製造ライン
６９  第２の製造ライン
７０  検査部
７２、７２ａ〜７２ｃ、７２ｎ  製造情報データベース
７４ａ、７４ｂ、７４ｇ、７５ａ、７５ｂ、７５ｇ  製造装置
７６ａ、７６ｂ、７６ｇ  検査装置
７８  ＬＡＮ
８０  半導体基板
８２  ゲート酸化膜
８４  ゲート電極
８６  スペーサ
９０  ネットワーク
９２ａ〜９２ｃ、９２ｎ  工場
【図１】
2005085856.tif 000003
【図２】
2005085856.tif 000004
【図３】
2005085856.tif 000005
【図４】
2005085856.tif 000006
【図５】
2005085856.tif 000007
【図６】
2005085856.tif 000008
【図７】
2005085856.tif 000009
【図８】
2005085856.tif 000010
【図９】
2005085856.tif 000011
【図１０】
2005085856.tif 000012
【図１１】
2005085856.tif 000013
【図１２】
2005085856.tif 000014
【図１３】
2005085856.tif 000015
【図１４】
2005085856.tif 000016