(57)【要約】【課題】  過去に処理されたロットの検査ウェハの処理結果を用い、新たなロットのウェハの処理条件を正確に算出する処理条件制御システムおよび処理条件制御方法を提供する。【解決手段】  処理条件制御システムは、処理部の保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を有する情報記憶部と、上記情報記憶部の上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を更新する情報解析部とを有し、処理条件演算部が、上記情報記憶部内にある、上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を用いて、検査ウェハの処理結果に含まれる上記保持条件の差異の影響を補正することにより、新たな処理結果を求め、求めた上記新たな処理結果から新たな処理条件を算出することを特徴とする。【選択図】図１
2005285892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウェハを処理する際の処理条件を制御する処理条件制御システムであって、
上記複数のウェハそれぞれを異なる保持条件で保持して同一の処理条件で処理する処理部と、
上記処理部の上記処理条件を制御する制御部と、
上記処理部において処理された上記複数のウェハの中から少なくとも一つのウェハを検査ウェハとし、上記検査ウェハの処理結果を調べる検査部と、
上記検査部が調べた上記処理結果から上記処理条件を算出する処理条件演算部と、
上記処理部の上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を有する情報記憶部とを有しており、
上記処理条件演算部が、上記情報記憶部の上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を用いて、上記検査ウェハの処理結果に含まれる上記保持条件の差異の影響を補正することにより、新たな処理結果を求め、求めた上記新たな処理結果から新たな処理条件を算出することを特徴とする処理条件制御システム。
【請求項２】
上記情報記憶部が有する上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を更新する情報解析部を有し、
上記情報解析部が、上記検査ウェハの処理結果を、上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報に、上記検査ウェハの処理結果が出る毎に反映させることにより、上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を更新することを特徴とする請求項１に記載の処理条件制御システム。
【請求項３】
上記処理部が、上記処理結果を補正して上記新たな処理結果を求める処理結果補正部と、
上記情報記憶部と上記情報解析部とを有し、
上記処理結果補正部が、上記情報記憶部が有する上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を用いて、上記検査ウェハの処理結果に含まれる上記保持条件の差異の影響を補正することにより、上記新たな処理結果を求め、
上記処理条件演算部が、上記処理結果補正部が求めた上記新たな処理結果から新たな処理条件を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれか一に記載の処理条件制御システム。
【請求項４】
複数のウェハを処理する際の処理条件を制御する処理条件制御方法であって、
ａ）上記複数のウェハそれぞれを異なる保持条件で保持して同一の処理条件で処理する工程と、
ｂ）上記ａ）工程で処理された上記複数のウェハの中から少なくとも一つのウェハを検査ウェハとし、上記検査ウェハの処理結果を調べる工程と、
ｃ）上記ｂ）工程で調べられた処理結果を、上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を用いて、上記処理結果に含まれる上記保持条件の差異の影響を補正する工程と、
ｄ）上記ｂ）で調べられた上記処理結果を、上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報に反映させて、上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を更新する工程と、
ｅ）上記ｃ）工程で補正された処理結果から新たな処理条件を算出する工程とを有することを特徴とする処理条件制御方法。
【請求項５】
上記ｂ）工程で、上記検査ウェハの保持条件が、過去に検査されたウェハの保持条件と可能な限り一致しないように、上記検査ウェハを選び出すことを特徴とする請求項４に記載の処理条件制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハの処理条件を制御するシステムに関するものであり、特に、処理結果をフィードバックして新たな処理条件を算出するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」と称する。）の処理工程において、モデル式を用いて処理結果をフィードフォワード/フィードバックすることにより、処理条件を最適化する制御方法、ＭＢＰＣ（Ｍｏｄｅｌ  Ｂａｓｅｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）が用いられている。ＭＢＰＣの例として、特許文献１のものがある。これは、ウェハの露光工程において、最適な露光条件を求めるものであり、図３に示すように、これから露光処理されるロット（ロットＢ）のウェハに対するステッパーの露光条件Ｃを、先に処理されたロット（ロットＡ）のエッチング処理の処理結果ＩＹを用いてホストコンピュータ（処理条件演算部）が算出する。
【特許文献１】特開平１１−２６０６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、処理工程における処理結果、例えば、ウェハの露光処理結果やエッチング処理結果は、同ロットの複数のウェハ全てを検査して求めるわけでなく、基本的に、数個のウェハを抜き取り検査して求める。このとき、抜き取り検査対象となったウェハ（検査ウェハ）が、同ロットにおいて処理工程の処理条件出しに使用されたものであった場合、その処理条件は、これに続く同ロットのウェハに対する処理条件とは異なる。すなわち、同ロットのウェハであっても、その処理結果は、ウェハ処理順による処理の違い（バラツキ）によって異なる。この検査ウェハの処理結果を用いて次ロットの処理工程の処理条件を算出しても、それは、過去に処理されたロットの複数のウェハの処理結果を十分反映したものとはいえない。ここで言う「ロット」とは、同じ処理条件で処理された履歴を有するウェハの一群を言い、例えば、同じシリコンインゴットから作成されたウェハの一群、または熱処理工程においてバッチ処理された（同時に処理された）ウェハの一群などを言う。
【０００４】
また、複数のウェハを同時に処理（バッチ処理）する処理工程において、その複数のウェハそれぞれは、処理工程で使用される処理装置内の配置される位置によって処理結果にバラツキがある。例えば、複数のウェハを同時に熱処理する炉は、その内部位置、中心部とその周辺部によって温度が異なる。そのため、炉内に配置される位置によって複数のウェハの間で処理結果が異なる。このような処理装置が有するウェハ配置位置による処理バラツキを考慮せず、検査対象のウェハの処理結果のみから、同ロットの複数のウェハ全ての処理結果を評価するのは妥当ではない。当然このような処理結果から次ロットのウェハの処理条件を算出しても、その処理条件の最適性は保証されない。
【０００５】
そこで、本発明は、同ロットにおいて、上記のウェハ処理順による処理バラツキ、ウェハ配置位置による処理バラツキを考慮した上で、過去に処理されたロットの検査ウェハの処理結果を用い、新たなロットのウェハの処理条件を算出する処理条件制御システムおよび処理条件制御方法を提供することを課題とする。
【０００６】
以下、本発明を説明するにあたり、処理バラツキの原因である、ウェハ処理順やウェハ配置位置を、処理工程が固有する、ウェハに対する「保持条件」と言うことにする。したがって、ある処理工程で処理される複数のウェハそれぞれは、それぞれ異なる保持条件で処理工程に保持され、同一の処理条件で処理されると表現できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の処理条件制御システムは、複数のウェハを処理する際の処理条件を制御する処理条件制御システムであって、上記複数のウェハそれぞれを異なる保持条件で保持して同一の処理条件で処理する処理部と、上記処理部の上記処理条件を制御する制御部と、上記処理部において処理された上記複数のウェハの中から少なくとも一つのウェハを検査ウェハとし、上記検査ウェハの処理結果を調べる検査部と、上記検査部が調べた上記処理結果から上記処理条件を算出する処理条件演算部と、上記処理部の上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を有する情報記憶部とを有しており、
上記処理条件演算部が、上記情報記憶部の上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を用いて、上記検査ウェハの処理結果に含まれる上記保持条件の差異の影響を補正することにより、新たな処理結果を求め、求めた上記新たな処理結果から新たな処理条件を算出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の処理条件制御システムは、上記情報記憶部の上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を更新する情報解析部を有し、
上記情報解析部が、上記検査ウェハの処理結果を上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報に、上記検査ウェハの処理結果が出る毎に反映させ、上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を更新することを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の処理条件制御システムは、上記処理部が、上記処理結果を補正して上記新たな処理結果を求める処理結果補正部と、上記情報記憶部と上記情報解析部とを有し、
上記処理結果補正部が、上記情報記憶部の上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を用いて、上記検査ウェハの処理結果に含まれる上記保持条件の差異の影響を補正することにより、上記新たな処理結果を求め、
上記処理条件演算部が、上記処理結果補正部が求めた上記新たな処理結果から新たな処理条件を算出することを特徴とする。
【００１０】
本発明の処理条件制御システムの処理条件制御方法は、複数のウェハを処理する際の処理条件を制御する処理条件制御方法であって、
ａ）上記複数のウェハそれぞれを異なる保持条件で保持して同一の処理条件で処理する工程と、
ｂ）上記ａ）工程で処理された上記複数のウェハの中から少なくとも一つのウェハを検査ワークとし、上記検査ウェハの処理結果を調べる工程と、
ｃ）上記ｂ）工程で調べられた処理結果を、上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を用いて、上記処理結果に含まれる上記保持条件の差異の影響を補正する工程と、
ｄ）上記ｂ）で調べられた上記処理結果を、上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報に反映させて、上記保持条件の差異による処理のバラツキ傾向情報を更新する工程と、
ｅ）上記ｃ）工程で補正された処理結果から新たな処理条件を算出する工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の処理条件制御システムの処理条件制御方法は、上記ｂ）工程で、上記検査ウェハの保持条件が、過去に検査されたウェハの保持条件と可能な限り一致しないように、上記検査ウェハを選び出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明よれば、検査ウェハの処理結果に含まれる保持条件の差異の影響を補正して、その補正された処理結果から新たな処理条件を求めるという方法を用いて、複数のウェハ間の処理バラツキを考慮するため、ロットが変更されても、または異なるロット間でも、安定処理されたウェハを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、説明される処理条件制御システムは、同ロットのウェハ（複数のウェハ）の処理工程、特に露光現像工程において処理条件（露光条件）を決定するために使用されるものであるが、本発明はこれのみに限定されるものではない。
【００１４】
第１の実施形態．
図１は、ロット単位で最適な露光条件を算出する処理条件制御システムによって行われる露光現像工程の制御フローを示している。図において、新たな露光条件を算出するための処理結果情報を提供する、先行処理されたウェハのロット（ロットＡ）に関する工程のフローを図中左側に、一方、新たな露光条件で処理される、これから処理されるウェハのロット（ロットＢ）に関する工程のフローを図中右側に示す。図中、実線矢印は、ウェハの流れを示しており、点線矢印は、情報の流れを示している。
【００１５】
本形態の処理条件制御システムは、露光現像工程Ｘ、エッチング工程Ｙに適用される。露光現像工程Ｘには、前工程から送られたウェハに、露光現像装置であるステッパー１０によって回路パターンを形成する処理工程部Ｘ１（処理部）と、ステッパー１０によって回路パターンが形成されたウェハの、オーバーレイ測定装置１２によって測定観察される回路パターンの重ね合わせ精度と、寸法測定装置１４によって測定観察される線幅とを調べる検査工程部（検査部）Ｘ２とが含まれる。また、ステッパー１０は、処理条件を制御する制御部１６を有する。
【００１６】
エッチング工程Ｙには、露光現像工程Ｘから送られたウェハに、エッチング装置１８によってエッチングする処理工程部Ｙ１と、露光現像工程Ｘの検査工程部Ｘ２と同様な検査工程部Ｙ２とが含まれる。
【００１７】
また、本形態の処理条件制御システムは、露光現像工程Ｘとエッチング工程Ｙで処理されたウェハの処理結果情報ＩＸ、ＩＹから、次に処理するロットＢのウェハのための新たな露光条件Ｃを算出するホストコンピュータ（処理条件演算部）２０を有する。ホストコンピュータ２０には、処理工程部Ｘ１に関する情報を有する情報記憶部２２と、検査結果情報ＩＸ、ＩＹを解析して情報記憶部２０が有する露光現像工程に関する情報を更新する情報解析部２４とが接続されている。これらの情報記憶部２２と情報解析部２４は、後に詳細に説明する。
【００１８】
次に、本形態の処理条件制御システムが露出条件を算出する方法を説明する。まず、ロットＡのウェハＷＡが、処理工程部Ｘ１において、ステッパー１０によって露光現像され、その表面に回路パターンが形成される。回路パターンが形成されたロットＡの全てのウェハＷＡから、少なくとも１枚のウェハＷＡ１を抜き取り、検査工程部Ｘ２に送られる。残りのウェハＷＡ２は、検査されずに次の工程のエッチング工程Ｙに送られる。検査工程部Ｘ２において、ウェハＷＡ１（検査ウェハ）を測定観察し、処理工程部Ｘ１のウェハＷＡ１に対する処理結果情報を算出する。具体的には、オーバレイ測定装置１２によって測定された重ね合わせ精度や寸法測定装置１４によって測定された線幅データのウェハＷＡ１の検査結果情報とともに、これらと対応して、ウェハＷＡ１の処理工程Ｘ部１における保持条件情報Ｐ１も含まれており、ＩＸ（ＷＡ１、Ｐ１）と表すことができる。また、検査されずに送られたウェハＷＡ２にも、処理工程部Ｘ１における保持条件情報Ｐ２が保持されている。
【００１９】
続いて、エッチング工程Ｙに送られたロットＡのウェハＷＡが、処理工程部Ｙ１において、エッチング装置１８によってエッチングされる。エッチングされたロットＡの全てのウェハから、少なくとも１枚のウェハＷＡ３を抜き取り、検査工程部Ｙ２に送られる。残りのウェハＷＡ４は、検査されず次の工程に送られる。検査工程部Ｙ２において、ウェハＷＡ３を測定観察し、処理工程部Ｙ２のウェハＷＡ３に対する処理結果情報を算出する。具体的には、オーバレイ装置１２や寸法測定装置１４によるウェハＷＡ３の検査結果情報とともに、対応するウェハＷＡ３の露光現像工程Ｘの処理工程部Ｘ１における保持条件情報Ｐ３が含まれており、ＩＹ（ＷＡ３、Ｐ３）と表すことができる。このウェハＷＡ３は、露光現像工程ＸのウェハＷＡ１と同じ場合もある。
【００２０】
次に、露光現像工程Ｘの検査工程部Ｘ２から処理結果情報ＩＸ（ＷＡ１、Ｐ１）が、また、エッチング工程Ｙの検査工程部Ｙ２から処理結果情報ＩＹ（ＷＡ３、Ｐ３）が、ホストコンピュータ２０に送られる。従来のシステムでは、露光現像工程Ｘの検査工程部Ｘ２から処理結果情報ＩＸ（ＷＡ１、Ｐ１）のみが使用されており、また、特許文献１のものは、エッチング工程Ｙの検査工程部Ｙ２から処理結果情報ＩＹ（ＷＡ３、Ｐ３）のみが使用されている（図３参照。）。本発明のシステムでは、必要に応じて、いずれか一方または両方を用いる。両方の処理結果情報データＩＸ（ＷＡ１、Ｐ１）、ＩＹ（ＷＡ３、Ｐ３）を使用する場合、検査ウェハ数が多いため、より詳しく処理工程部Ｘ１の処理結果がわかる。
【００２１】
処理結果情報ＩＸ（ＷＡ１、Ｐ１）、ＩＹ（ＷＡ３、Ｐ３）を受けたホストコンピュータ２０は、情報記憶部２２内にある、露光現像工程Ｘの処理工程部Ｘ１の保持条件Ｐの差異による処理のバラツキ傾向情報ＤＸ１（以下、省略して「バラツキ傾向情報ＤＸ１」と称する。）を参照することにより、処理結果情報ＩＸ（ＷＡ１、Ｐ１）{ＩＹ（ＷＡ３、Ｐ３）}を、それに含まれる保持条件Ｐ１{Ｐ３}の影響を補正し、新たな処理結果情報ＩＸ（ＷＡ、ＰＡ）｛ＩＹ（ＷＡ、ＰＡ）｝とする。この処理結果情報ＩＸ（ＷＡ、ＰＡ）｛ＩＹ（ＷＡ、ＰＡ）｝は、ロットＡのウェハ全てＷＡを反映し、保持条件全てＰＡそれぞれの間の処理バラツキを補正したものである。
【００２２】
ホストコンピュータ２０は、この新たな処理結果情報ＩＸ（ＷＡ、ＰＡ）を用いて、新たな露光条件Ｃ（ＩＸ（ＷＡ、ＰＡ））{Ｃ（ＩＹ（ＷＡ、ＰＡ））}を算出する。算出された新たな露光条件Ｃ（ＩＸ（ＷＡ、ＰＡ））{Ｃ（ＩＹ（ＷＡ、ＰＡ））}を露光現像工程Ｘのステッパー１０の処理条件を制御する制御部１６にフィードバックすることにより、ロットＡの次のロットＢのウェハが新たな露光条件Ｃ（ＩＸ（ＷＡ、ＰＡ））{Ｃ（ＩＹ（ＷＡ、ＰＡ））}で処理される。
【００２３】
並行して、処理結果情報ＩＸ（ＷＡ１、Ｐ１）｛ＩＹ（ＷＡ３、Ｐ３）}が、ホストコンピュータ２０を介して情報解析部２４に送られる。情報解析部２４は、処理結果情報ＩＸ（ＷＡ１、Ｐ１）｛ＩＹ（ＷＡ３、Ｐ３）}をバラツキ傾向情報ＤＸ１に反映して、これを更新する。例えば、バラツキ傾向情報ＤＸ１内にある、同じ保持条件Ｐ１で処理された、ロットＡより過去のロットｍのウェハの処理結果情報ＩＸ（Ｗｍ１、Ｐ１）を消去し、代わりとして新たにロットＡのウェハの処理結果情報ＩＸ（ＷＡ１、Ｐ１）を入力する。また、ロットが変更される際に、過去の検査ウェハの保持条件と可能な限り一致しないような保持条件の、好ましくは、規定のローテーションで異なる保持条件のウェハを検査し、その処理結果情報を反映させることにより、バラツキ傾向情報ＤＸ１は常に、現在の処理工程部Ｘ１の状態を示すものに更新される。
【００２４】
また、情報解析部２４は、処理結果情報を、バラツキ傾向情報ＤＸ１に入力する前に、これを解析する。例えば、ロットＡの検査されたウェハＷＡ１が、複数枚あって、過去のロットのバラツキ傾向情報と比較して、複数枚のウェハ間の処理バラツキが極端に大きい場合（または、バラツキ傾向が異なる場合）、露光現像工程Ｘまたはこれの前工程で問題が生じたことがわかる。また、この処理バラツキが極端に大きいウェハＷＡ１の処理結果情報を入力しないことで、バラツキ傾向情報ＤＸ１の望ましくない更新を防ぐことができ、その結果、次ロットＢのウェハが、極端な露光条件で処理されることが無くなる。
【００２５】
第２の実施形態．
第２の実施形態の処理条件制御システムは、情報記憶部と情報解析部を、第１の実施形態ではホストコンピュータに接続していたのに対し、処理工程が有することを特徴とする。図２は、第２の実施形態の処理条件制御システムを示す図である。露光現像工程Ｘ、エッチング工程Ｙそれぞれが有するサブコンピュータ（処理結果補正部）１３０Ｘ、１３０Ｙ以外の構成要素は、第１の実施形態と同じである。
【００２６】
サブコンピュータ１３０Ｘ、１３０Ｙには、それぞれ、情報記憶部１２２Ｘ、１２２Ｙと情報解析部１２４Ｘ、１２４Ｙとが接続されている。サブコンピュータ１３０Ｘ{１３０Ｙ}は、第１の実施形態のホストコンピュータ２０と同様に、情報記憶部１２２Ｘ{１２２Ｙ}と情報解析部１２４Ｘ{１２４Ｙ}とを介して、それぞれの検査工程部Ｘ２{Ｙ２}の検査結果から、新たな処理結果情報ＩＸ（ＷＡ、ＰＡ）｛ＩＹ（ＷＡ、ＰＡ）｝を求める。しかしながら、サブコンピュータ１３０Ｘ{１３０Ｙ}は、この新たな処理結果情報ＩＸ（ＷＡ、ＰＡ）｛ＩＹ（ＷＡ、ＰＡ）｝を、次ロットＢのウェハの露光条件を求めるために用いず、ホストコンピュータ１２０に送る。ホストコンピュータ１２０が、この新たな処理結果情報ＩＸ（ＷＡ、ＰＡ）｛ＩＹ（ＷＡ、ＰＡ）｝から次ロットＢのウェハの露光条件Ｃ（ＩＸ（ＷＡ、ＰＡ））{Ｃ（ＩＹ（ＷＡ、ＰＡ））}を算出し、次ロットのウェハを処理する処理工程部Ｘ１内のステッパ１１０ーの制御部１１６に送る。
【００２７】
第２の実施形態の処理条件制御システムの利点は、処理ライン（プロセスライン）１３２を複数本有するような大規模ウェハプロセスに有効である点である。１つの処理ライン１３２それぞれが個々に処理結果情報を補正するため、ホストコンピュータ１２０の負荷が低減される。また、複数の処理ライン１３２を有する場合、ホストコンピュータ１２０は、複数の処理ライン１３２の処理結果情報から算出した新たな処理条件を、処理結果情報出力元の露光現像工程Ｘの処理工程部Ｘ１のステッパー１１０の制御部１１６に出力する。そのため、処理ライン１３２それぞれが有する処理バラツキを考慮し、処理ライン１３２それぞれに対し、最適な新たな露光条件を出力できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
また、本発明の処理条件制御システムは、実施形態で示した露光工程以外でも使用可能である。例えば、半導体ウェハに金属薄膜形成するスパッタ装置を使用するスパッタ工程に使用できる。スパッタ装置は、ターゲットと呼ばれる薄膜材料を有し、ターゲットを少量ずつ所定の条件の電界によってウェハの表面に飛翔させ、表面に堆積させて金属薄膜を形成する。したがって、新品のターゲットと消耗したターゲットによって金属薄膜が形成されたウェハにはバラツキがある。このバラツキは、ウェハの処理順（ターゲットの消耗順）によるものであるため、本発明の処理条件制御システムを用いることができ、電界条件を制御することにより、好ましい金属薄膜が形成されたウェハを連続して得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施形態の処理条件制御システムの構成と工程フローを示す図である。
【図２】第２の実施形態の処理条件制御システムの構成と工程フローを示す図である。
【図３】従来の処理条件制御システムの構成と工程フローを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ステッパー、  １２  オーバレイ測定装置、  １４  寸法測定装置、  １６  制御部、  １８  エッチング装置、  ２０  ホストコンピュータ、  ２２  情報記憶部、  ２４  情報解析部、
１１０  ステッパー、  １１６  制御部、  １２０  ホストコンピュータ、  １２２  情報記憶部、  １２４  情報解析部、  １３０  サブコンピュータ、  １３２  処理ライン、
Ｘ  露光現像工程、  Ｘ１  処理工程部、  Ｘ２  検査工程部、
Ｙ  エッチング工程、  Ｙ１  処理工程部、  Ｙ２  検査工程部、
Ｗ  ウェハ、  Ｉ  処理結果情報、  Ｐ  保持条件、  Ｄ  バラツキ傾向情報、  Ｃ  露光条件
【図１】
2005285892.tif 000003
【図２】
2005285892.tif 000004
【図３】
2005285892.tif 000005