(57)【要約】  【課題】  プロセス開発のスピードを向上させる。  【解決手段】  プロセスフローに問題がないかどうかを判定するプロセス設計ステップＳＰ２よりも前に、フルプロセスが分割されてなるモジュールのＰＡＣであるモジュールＰＡＣと、モジュールに用いられる要素技術のＰＡＣである要素ＰＡＣと、モジュール又は要素技術に用いられる製造装置のＰＡＣである設備ＰＡＣとを互いに関連付けながら、各ＰＡＣの項目及び規格を設定するＰＡＣ設定を行なう。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスフローに問題がないかどうかを判定するプロセス設計工程よりも前に、
製造プロセスの開発に必要なプロセスのＰＡＣであるプロセスＰＡＣと、前記プロセスに用いられる要素技術のＰＡＣである要素ＰＡＣとを互いに関連付けながら、前記プロセスＰＡＣ及び前記要素ＰＡＣのそれぞれの項目及び規格を設定するＰＡＣ設定工程を備えていることを特徴とする製造プロセスの開発方法。
【請求項２】
前記ＰＡＣ設定工程は、前記プロセス又は前記要素技術に用いられる製造装置のＰＡＣである設備ＰＡＣを前記プロセスＰＡＣ又は前記要素ＰＡＣと関連付けながら、前記設備ＰＡＣの項目及び規格を設定する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項３】
前記ＰＡＣ設定工程は、前記設備ＰＡＣの規格として、前記製造装置独自の規格に代えて、前記プロセスＰＡＣ又は前記要素ＰＡＣと前記設備ＰＡＣとの関係に基づいて定められる規格を設定する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項４】
製造プロセスの開発に必要なフルプロセスを複数のモジュールに分けて前記各モジュール毎に開発完成度を向上させることにより前記フルプロセスを短期間に開発する製造プロセスの開発方法であって、
プロセスフローに問題がないかどうかを判定するプロセス設計工程よりも前に、
前記各モジュールのＰＡＣであるモジュールＰＡＣと、前記各モジュールに用いられる要素技術のＰＡＣである要素ＰＡＣとを互いに関連付けながら、前記モジュールＰＡＣ及び前記要素ＰＡＣのそれぞれの項目及び規格を設定するＰＡＣ設定工程を備えていることを特徴とする製造プロセスの開発方法。
【請求項５】
前記ＰＡＣ設定工程は、前記各モジュール又は前記要素技術に用いられる製造装置のＰＡＣである設備ＰＡＣを前記モジュールＰＡＣ又は前記要素ＰＡＣと関連付けながら、前記設備ＰＡＣの項目及び規格を設定する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項６】
前記ＰＡＣ設定工程は、前記設備ＰＡＣの規格として、前記製造装置独自の規格に代えて、前記モジュールＰＡＣ又は前記要素ＰＡＣと前記設備ＰＡＣとの関係に基づいて定められる規格を設定する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項７】
前記プロセス設計工程よりも後に、前記プロセスフローのプロセス条件が工場ラインにおいて問題を生じないかどうかを判定するプロセス条件確定工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項８】
前記プロセス条件確定工程において、前記ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ項目の値が、前記ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ規格を満たしているかどうかを検証するＰＡＣ検証工程を行なうことを特徴とする請求項７に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項９】
前記プロセス設計工程と前記プロセス条件確定工程との間に、前記プロセスフローのプロセス条件が試作ラインにおいて問題を生じないかどうかを判定する試作品評価工程をさらに備えていることを特徴とする請求項７又は８に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項１０】
前記試作品評価工程において、前記ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ項目の値が、前記ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ規格を満たしているかどうかを検証するＰＡＣ検証工程を行なうことを特徴とする請求項９に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項１１】
前記プロセス条件確定工程よりも後に、前記プロセスフローのプロセス条件が工場の量産ラインにおいて問題を生じないかどうかを判定するプロセス完了工程をさらに備えていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項１２】
前記プロセス完了工程において、前記ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ項目の値が、前記ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ規格を満たしているかどうかを検証するＰＡＣ検証工程を行なうことを特徴とする請求項１１に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項１３】
前記ＰＡＣ設定工程は、ＰＡＣ項目として欠陥密度を設定すると共に該欠陥密度の規格を設定する工程を含み、
前記ＰＡＣ検証工程は、前記欠陥密度の値がその規格を満たしているかどうかを検証する工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項１４】
前記ＰＡＣ設定工程は、ＰＡＣ項目として信頼性を設定すると共に該信頼性の規格を設定する工程を含み、
前記ＰＡＣ検証工程は、前記信頼性の値がその規格を満たしているかどうかを検証する工程を含むことを特徴とする請求項１２に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項１５】
前記プロセス設計工程よりも後に、前記ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ項目の値が、前記ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ規格を満たしているかどうかを検証するＰＡＣ検証工程を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項１６】
前記プロセス設計工程よりも後に、前記プロセスフローのプロセス条件が工場の量産ラインにおいて問題を生じないかどうかを判定するプロセス完了工程をさらに備え、
前記プロセス設計工程と前記プロセス完了工程との間において前記ＰＡＣ検証工程を複数回に亘って行なうことを特徴とする請求項１５に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項１７】
前記ＰＡＣ設定工程は、ＰＡＣ項目として欠陥密度を設定すると共に該欠陥密度の規格を設定する工程を含み、
複数回に亘って行なわれる前記ＰＡＣ検証工程のうちの少なくとも１つのＰＡＣ検証工程は、前記欠陥密度の値がその規格を満たしているかどうかを検証する工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項１８】
前記ＰＡＣ設定工程は、ＰＡＣ項目として信頼性を設定すると共に該信頼性の規格を設定する工程を含み、
複数回に亘って行なわれる前記ＰＡＣ検証工程のうちの少なくとも１つのＰＡＣ検証工程は、前記信頼性の値がその規格を満たしているかどうかを検証する工程を含むことを特徴とする請求項１６に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項１９】
前記ＰＡＣ設定工程は、前記ＰＡＣ検証工程をどのタイミングで行なうかを、前記ＰＡＣ設定工程で設定された前記各ＰＡＣ項目毎に設定する工程を含むことを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の製造プロセスの開発方法。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の製造プロセスの開発方法を用いた半導体製造プロセスの開発方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造プロセスの開発方法に関するものであり、特に半導体製造プロセス等の開発方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製品の製造プロセスの開発においては、一連の製造工程を全て連結させたフルプロセスによってウェハを処理し、その後、該処理結果を検証する方法が主として用いられてきた。しかしながら、この方法によると、プロセス開発に時間がかかりすぎるという問題がある。具体的には、工程数の増大に起因して、フルプロセスの実施開始から検証の終了までに約２〜３ヶ月要してしまう。また、検証も通常１回では済まないため、プロセス全体の開発に要する期間はさらに長くなってしまう。例えば製造プロセスの部分的な変更であっても、それを評価するためにはフルプロセス全体を実施する必要があるため、プロセス開発に膨大な時間が必要になってしまう。そこで、フルプロセスを、素子分離工程や配線工程等の各工程単位で複数のモジュールに分けて、各モジュール毎にプロセス開発を実施する方法が提案されている（例えば非特許文献１参照）。このようにモジュール単位でプロセス開発を行なうことによって、１回の検証に必要な期間は、モジュール分割の仕方にも依存するが、約１週間程度まで大幅に短縮することができる。尚、各モジュールは、実際には、リソグラフィ工程やエッチング工程等のさらに細かい工程の組み合わせによって構成されている。
【非特許文献１】日経マイクロデバイス２００３年５月号  第９１〜９３ページ
【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、フルプロセスを単純に複数のモジュールに分けてプロセス開発を実施しても、歩留まりの良い製造プロセスを効率的に開発することはできない。
【０００４】
前記に鑑み、本発明は、プロセス開発のスピードを向上させると共に開発されたプロセスにより製造される製品の歩留まり及び品質を早期に向上させる方法を提供することを目的とし、特に、モジュール単位でプロセス開発を行なう方法の実効性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記の目的を達成するために、本発明に係る第１の製造プロセスの開発方法は、プロセスフローに問題がないかどうかを判定するプロセス設計工程よりも前に、製造プロセスの開発に必要なプロセスのＰＡＣであるプロセスＰＡＣと、プロセスに用いられる要素技術のＰＡＣである要素ＰＡＣとを互いに関連付けながら、プロセスＰＡＣ及び要素ＰＡＣのそれぞれの項目及び規格を設定するＰＡＣ設定工程を備えている。
【０００６】
第１の製造プロセスの開発方法によると、試作実験等によりプロセスフローの検証を開始する前に、ＰＡＣ設定工程において、プロセスＰＡＣ及び要素ＰＡＣを関連付けながら、各ＰＡＣ項目及び各ＰＡＣ規格を決定する。このため、レシピを含むプロセスフローの検証前に、ＰＡＣ設定工程によって各技術間の不整合等を是正しておくことができるので、プロセス開発のやり直しを低減してプロセス開発のスピードを大きくすることができると共に開発されたプロセスにより製造される製品の歩留まり及び品質を早期に向上させることができる。尚、プロセスＰＡＣ及び要素ＰＡＣはそれぞれ複数あってもよい。
【０００７】
第１の製造プロセスの開発方法において、ＰＡＣ設定工程は、プロセス又は要素技術に用いられる製造装置のＰＡＣである設備ＰＡＣをプロセスＰＡＣ又は要素ＰＡＣと関連付けながら、設備ＰＡＣの項目及び規格を設定する工程を含んでいてもよい。これにより、各技術間の不整合等をより確実に是正することができる。尚、設備ＰＡＣは複数あってもよい。また、この場合、ＰＡＣ設定工程は、設備ＰＡＣの規格として、製造装置独自の規格に代えて、プロセスＰＡＣ又は要素ＰＡＣと設備ＰＡＣとの関係に基づいて定められる規格を設定する工程を含んでいてもよい。
【０００８】
本発明に係る第２の製造プロセスの開発方法は、製造プロセスの開発に必要なフルプロセスを複数のモジュールに分けて各モジュール毎に開発完成度を向上させることによりフルプロセスを短期間に開発する製造プロセスの開発方法であって、プロセスフローに問題がないかどうかを判定するプロセス設計工程よりも前に、各モジュールのＰＡＣであるモジュールＰＡＣと、各モジュールに用いられる要素技術のＰＡＣである要素ＰＡＣとを互いに関連付けながら、モジュールＰＡＣ及び要素ＰＡＣのそれぞれの項目及び規格を設定するＰＡＣ設定工程を備えている。
【０００９】
第２の製造プロセスの開発方法によると、フルプロセスを複数のモジュールに分割してプロセス開発を行なうため、プロセス設計工程以降に行なわれるプロセス開発の進捗度合いの各判定工程時に、各モジュールについてＰＡＣ検証を通じてＰＡＣ規格をクリアするようにプロセス条件を設定することにより次のような効果が得られる。すなわち、各モジュールにおいてプロセス開発を並行して進めつつ、各モジュール単位でのプロセス開発の完成度を向上させることができるので、例えば半導体製品等のフルプロセスの開発スピードを大きくすることができる。
【００１０】
また、第２の製造プロセスの開発方法によると、試作実験等によりプロセスフローの検証を開始する前に、ＰＡＣ設定工程において、モジュールＰＡＣ及び要素ＰＡＣを関連付けながら、各ＰＡＣ項目及び各ＰＡＣ規格を決定する。このため、レシピを含むプロセスフローの検証前に、ＰＡＣ設定工程によって各技術間の不整合等を是正しておくことができるので、プロセス開発のやり直しを低減してプロセス開発のスピードを大きくすることができると共に開発されたプロセスにより製造される製品の歩留まり及び品質を早期に向上させることができる。尚、モジュールＰＡＣ及び要素ＰＡＣはそれぞれ複数あってもよい。
【００１１】
第２の製造プロセスの開発方法において、ＰＡＣ設定工程は、各モジュール又は要素技術に用いられる製造装置のＰＡＣである設備ＰＡＣをモジュールＰＡＣ又は要素ＰＡＣと関連付けながら、設備ＰＡＣの項目及び規格を設定する工程を含んでいてもよい。これにより、各技術間の不整合等をより確実に是正することができる。尚、設備ＰＡＣは複数あってもよい。また、この場合、ＰＡＣ設定工程は、設備ＰＡＣの規格として、製造装置独自の規格に代えて、モジュールＰＡＣ又は要素ＰＡＣと設備ＰＡＣとの関係に基づいて定められる規格を設定する工程を含んでいてもよい。
【００１２】
第１又は第２の製造プロセスの開発方法において、プロセス設計工程よりも後に、プロセスフローのプロセス条件が工場ラインにおいて問題を生じないかどうかを判定するプロセス条件確定工程をさらに備えていることが好ましい。
【００１３】
このようにすると、製造プロセスの完成度を確実にチェックすることができる。また、この場合、プロセス条件確定工程において、ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ項目の値が、ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ規格を満たしているかどうかを検証するＰＡＣ検証工程を行なってもよい。
【００１４】
第１又は第２の製造プロセスの開発方法において、プロセス設計工程とプロセス条件確定工程との間に、プロセスフローのプロセス条件が試作ラインにおいて問題を生じないかどうかを判定する試作品評価工程をさらに備えていることが好ましい。
【００１５】
このようにすると、製造プロセスの完成度を確実にチェックすることができる。また、この場合、試作品評価工程において、ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ項目の値が、ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ規格を満たしているかどうかを検証するＰＡＣ検証工程を行なってもよい。
【００１６】
第１又は第２の製造プロセスの開発方法において、プロセス条件確定工程よりも後に、プロセスフローのプロセス条件が工場の量産ラインにおいて問題を生じないかどうかを判定するプロセス完了工程をさらに備えていることが好ましい。
【００１７】
このようにすると、製造プロセスの完成度を確実にチェックすることができる。また、この場合、プロセス完了工程において、ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ項目の値が、ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ規格を満たしているかどうかを検証するＰＡＣ検証工程を行なってもよい。尚、プロセス完了工程においてＰＡＣ検証工程を行なう場合、ＰＡＣ設定工程は、ＰＡＣ項目として欠陥密度又は信頼性を設定すると共に該欠陥密度又は該信頼性の規格を設定する工程を含み、ＰＡＣ検証工程は、欠陥密度又は信頼性の値がその規格を満たしているかどうかを検証する工程を含んでいてもよい。
【００１８】
第１又は第２の製造プロセスの開発方法において、プロセス設計工程よりも後に、ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ項目の値が、ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ規格を満たしているかどうかを検証するＰＡＣ検証工程を備えていることが好ましい。
【００１９】
このようにすると、各モジュールにおいてプロセス開発を並行して進めつつ、各モジュール単位でのプロセス開発の完成度を確実に向上させることができる。
【００２０】
また、この場合、プロセス設計工程よりも後に、プロセスフローのプロセス条件が工場の量産ラインにおいて問題を生じないかどうかを判定するプロセス完了工程をさらに備え、プロセス設計工程とプロセス完了工程との間においてＰＡＣ検証工程を複数回に亘って行なうと、次のような効果が得られる。すなわち、どのＰＡＣ検証工程で検証するかについて各ＰＡＣ項目に優先度を設けておくことにより、緊急度又は重要度の高いＰＡＣ項目、つまりＰＡＣ規格を急いで満たさなければならないＰＡＣ項目に着目してプロセス条件を決定することができる。尚、プロセス設計工程とプロセス完了工程との間においてＰＡＣ検証工程を複数回に亘って行なう場合、ＰＡＣ設定工程は、ＰＡＣ項目として欠陥密度又は信頼性を設定すると共に該欠陥密度又は該信頼性の規格を設定する工程を含み、複数回に亘って行なわれるＰＡＣ検証工程のうちの少なくとも１つのＰＡＣ検証工程は、欠陥密度又は信頼性の値がその規格を満たしているかどうかを検証する工程を含んでいてもよい。
【００２１】
第１又は第２の製造プロセスの開発方法においてＰＡＣ検証工程を備えている場合、ＰＡＣ設定工程は、ＰＡＣ検証工程をどのタイミングで行なうかを、ＰＡＣ設定工程で設定された各ＰＡＣ項目毎に設定する工程を含むことが好ましい。
【００２２】
このようにすると、ＰＡＣ項目を設定する際にその緊急度又は重要度も合わせて設定することができるので、緊急度又は重要度の高いＰＡＣ項目（つまりＰＡＣ規格を早急に満たさねばならないＰＡＣ項目）を最初から（プロセス設計工程よりも前に）明確に認識することができる。
【００２３】
以上に説明した、本発明に係る第１又は第２の製造プロセスの開発方法を半導体製造プロセスの開発に応用することができることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、レシピを含むプロセスフローの検証前に、ＰＡＣ設定工程によって各技術間の不整合等を是正しておくことができるので、プロセス開発のスピードが向上すると共に開発されたプロセスにより製造される製品の歩留まり及び品質が早期に向上する。また、フルプロセスを複数のモジュールに分けて各モジュールについてＰＡＣ設定及び検証を行なうことにより、モジュール単位でプロセス開発を行なう方法の実効性を確実に向上させることができる。すなわち、各モジュールにおいてプロセス開発を並行して進めつつ、各モジュール単位でのプロセス開発の完成度を確実に向上させることができるので、製造プロセスの開発スピードが確実に大きくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態に係る製造プロセスの開発方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態では製造プロセスとして半導体製造プロセスを例として説明を行なう。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る半導体製造プロセスの開発方法のフロー図である。図１に示すように、半導体製造プロセスの開発を完了するまでの基本フローは、開発企画ステップＳＰ１、プロセス設計ステップＳＰ２、試作品評価ステップＳＰ３、プロセス条件確定ステップＳＰ４、及びプロセス完了ステップＳＰ５から構成されている。
【００２７】
本実施形態の特徴は、前述の各ステップでプロセス開発完成度を評価する際に、後述するＰＡＣ検証を用いて、各ステップでの要求項目の規定値（条件）をクリアするようにプロセス条件を固めていく点にある。ここで、ＰＡＣとはprocess acceptance criteria のことであり、具体的には、検討すべき技術項目と、その項目に要求され且つ満足されなければならない数値（規格数値）とからなる。
【００２８】
まず、図１に示す基本フローについて説明する。
【００２９】
〔開発企画ステップ（ＳＰ１）〕
図１に示すように、開発企画ステップＳＰ１においては、まず、半導体製造プロセスの「開発の企画」を行なう。ここで、「企画」とは、開発しようとする半導体製品の製造プロセス、例えば９０ｎｍノードのＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor ）プロセスを開発すべきかどうかの判定を行なう工程を意味する。この判定においては、当然、携帯電話若しくはディジタル家電等のセット機器からの要望、又は開発センター内部の資金若しくは人材等が考慮される。
【００３０】
〔プロセス設計ステップ（ＳＰ２）〕
開発企画ステップＳＰ１において開発すべきと決定された半導体製造プロセスについては「プロセスフロー」を作成する。例えば開発企画ステップＳＰ１で開発することが決定された、９０ｎｍノードのＣＭＯＳプロセスのプロセスフローを作成する。「プロセスフロー」の作成は、ＬＳＩ（large-scale integrated）回路の設計部門からの回路設計情報に基づいて行なわれる。プロセスフロー中の詳細な条件（温度、圧力等）であるプロセスレシピについては、このプロセス設計ステップＳＰ２において決定するが、開発中に、つまり後続のステップにおいて適宜変更する場合もある。
【００３１】
また、本実施形態においては、基本的に、試作実験を行なう前のこのステップＳＰ２で、後述するＰＡＣ設定を完了するものとし、それにより各モジュール、各要素技術及び各設備（製造装置）についてのＰＡＣ項目及びスペック（ＰＡＣ規格）の整合性を取るようにする。
【００３２】
〔試作品評価ステップ（ＳＰ３）〕
試作品評価ステップＳＰ３においては、プロセス設計ステップＳＰ２で作成されたプロセスフローのプロセス条件が、試作ラインでの条件として問題がないかどうかの評価を行なう。すなわち、試作品評価ステップＳＰ３においては、先のステップＳＰ２で作成したプロセスフローに基づいて、試作ラインでプロセスを流すことにより試作品を製造し、それによって前述の評価を行なう。
【００３３】
本実施形態では、このように製造された試作品が、後述するＰＡＣ設定により定められた条件を満たしているかどうかの評価（ＰＡＣ検証）を行なう。この評価において前記の条件を満たしていると判定されたプロセス条件が次のステップにおいて用いられる。
【００３４】
〔プロセス条件確定ステップ（ＳＰ４）〕
プロセス条件確定ステップＳＰ４においては、試作品評価ステップＳＰ３で検証されたプロセス条件が、工場ラインでのプロセス条件として問題がないかどうかの評価を行なう。例えば量産ラインを有する工場ラインにおいて、９０ｎｍノードのＣＭＯＳプロセスを流すことにより、前述の評価を行なう。
【００３５】
本実施形態では、プロセス条件確定ステップＳＰ４においても、後述するＰＡＣ設定により定められた条件をクリアできるかどうかの判定（ＰＡＣ検証）を行なう。この評価において前記の条件を満たしていると判定されたプロセス条件が次のステップにおいて用いられる。
【００３６】
〔プロセス完了ステップ（ＳＰ５）〕
プロセス完了ステップＳＰ５においては、プロセス条件確定ステップＳＰ４で検証されたプロセス条件が、歩留まりや信頼性等を考慮した場合に工場ラインにおいて量産可能な条件であるかどうかの判定を行なう。
【００３７】
本実施形態では、プロセス完了ステップＳＰ５においても、後述するＰＡＣ設定により定められた条件をクリアできるかどうかの判定（ＰＡＣ検証）を行なう。
【００３８】
〔ＰＡＣの活用〕
次に、前述のステップＳＰ１〜ＳＰ５、つまりプロセス開発完了までの基本フローにリンクする、ＰＡＣ委員会によるＰＡＣ設定及びＰＡＣ検証の内容について説明する。
【００３９】
図１に示す半導体製造プロセスの開発フローにおいては、前述の試作品評価ステップＳＰ３、プロセス条件確定ステップＳＰ４、及びプロセス完了ステップＳＰ５の各ステップで、予め設定した条件（ＰＡＣ設定条件）をクリアするようにプロセス開発を進めねばならない。すなわち、各ステップＳＰ３〜ＳＰ５でクリアすべき半導体製造プロセスの条件設定（ＰＡＣ設定）を予め行なっておく必要がある。このＰＡＣ設定は、プロセス設計ステップＳＰ２の前に行なわれる。すなわち、試作実験等を行なう前に開発するプロセス（プロセス条件）が、各ステップＳＰ３〜ＳＰ５で満たすべき項目（ＰＡＣ項目）及び規格数値（ＰＡＣ規格）を決定する。言い換えると、このような条件の決定を、まず、ＰＡＣ設定として行なう。そして、ＰＡＣ設定で決定された条件に基づいてＰＡＣ検証を行ない、ＰＡＣ設定で決定された条件（規格数値）をクリアするように、「プロセス条件」（温度、圧力、処理時間等のプロセスレシピ）を決定する。
【００４０】
〔ＰＡＣ設定ステップ〕
図１に示すように、実際に試作実験等を行なう前に、つまり、プロセス設計ステップＳＰ２での判定を行なう前にＰＡＣ設定を行なう。具体的には、プロセス設計ステップＳＰ２において、作成したプロセスフローやプロセスレシピに問題がないかどうかの判定を行なうが、それよりも前にＰＡＣ設定を行なう。その後、ＰＡＣ設定で決めた条件に基づいてＰＡＣ検証を行ない、該条件をクリアするようにプロセス条件を決定する。
【００４１】
ＰＡＣ手法において重要な点は、プロセス設計ステップＳＰ２までに、つまり試作実験を始める前に、徹底的に深堀りの議論、つまり徹底的なＰＡＣ設定を行ない、それによってＰＡＣ設定の完成度を高くすることである。この深堀りの議論は、各モジュール、各要素及び各設備のそれぞれの専門家と、それらの技術に関連する専門技術者とが出席して、お互いに関連のある条件に関して徹底的に行なわれるものである。例えば、リソグラフィとドライエッチングとのように互いにマージンを取り合いする関係にある両技術に関連する両グループのメンバーが出席して、お互いに関連のある条件を決定する。このようにすると、ＰＡＣ書類にスペック（ＰＡＣ項目の規格数値）が記されるので、両者の間で従来うやむやにされていた項目についても、お互いが納得するまで議論して規格を決めていくようになる。このように、試作実験前のＰＡＣ設定工程で徹底的な深堀りの議論を行なうことによって、実験前の段階での考え落としがなくなる。特に、従来頻発していた、各技術間の不整合に関する見落としを少なくすることができるようになる。
【００４２】
逆に、単純にモジュール分割を行ない、従来のようにモジュール毎に簡単な特性のチェックのみを行なってプロセス条件を決定した場合、このようなプロセス条件は試作実験等による検証で簡単に覆されてしまう。その結果、結局フルプロセスを数十回流す必要に迫られ、プロセス開発に膨大な時間がかかってしまう。それに対して、本実施形態では、後述するように、最終製品の評価項目である信頼性や歩留まりといった点についても、モジュール単位でチェックを行なうため、プロセス開発においてフルプロセスを流す回数は激減する。
【００４３】
尚、項目及び規格数値等で示される、ＰＡＣ設定の条件については後述する。
【００４４】
〔ＰＡＣ検証ステップ〕
図１に示すように、ＰＡＣ設定をした後、試作品評価ステップＳＰ３での判定を行なう前に、設定したＰＡＣ項目及びＰＡＣ規格に基づくＰＡＣ検証ステップを行なう。
【００４５】
本実施形態では、ＰＡＣ検証は１度だけではなく、プロセス開発完了までの各ステップＳＰ３〜ＳＰ５に合わせて複数回実施される。具体的には、図１に示すように、試作品評価ステップＳＰ３の前にＰＡＣ検証ＡＡを実施し、プロセス条件確定ステップＳＰ４の前にＰＡＣ検証Ａを実施し、プロセス完了ステップＳＰ５の前にＰＡＣ検証Ｂを実施する。
【００４６】
ここで、ＰＡＣ検証ＡＡとは、ＡＡランクのＰＡＣ項目を対象とするＰＡＣ検証であり、ＰＡＣ検証Ａとは、ＡランクのＰＡＣ項目を対象とするＰＡＣ検証であり、ＰＡＣ検証Ｂとは、ＢランクのＰＡＣ項目を対象とするＰＡＣ検証である。すなわち、ＡＡランク、Ａランク及びＢランクはそれぞれ、プロセス開発完了までの基本フローのどのステップの前にＰＡＣ検証を実施するのかを示ている。言い換えると、ランクにより、ＰＡＣ検証を行なう時期が異なることを意味している。例えばＡＡランクは、前述のように、試作品評価ステップＳＰ３の前にＰＡＣ検証を行なうことを示している。
【００４７】
尚、各ＰＡＣ検証ステップでは、ＰＡＣ設定ステップで設定された全項目について完全に規格が満たされていれば、ＰＡＣ検証自体はほとんど議論なく進む。しかしながら、現実には、ＰＡＣ設定ステップにおいていくら深堀りの議論をしたとしても、従来よりははるかに少ないものの、所望の結果が得られない場合もある。そのような場合、その対策を検討することもＰＡＣ検証の重要な作業となる。ここで、対策とは、技術間におけるお互いのマージンの変更若しくはやり取り（例えばリソグラフィのマージンを削ってドライエッチングにまわす等）、スペックの変更又は工程の変更等を意味する。
【００４８】
〔モジュールの考え方〕
本実施形態では、以上に説明した、ＰＡＣ設定及びＰＡＣ検証を活用したプロセス開発基本フロー（図１参照）に従って、フルプロセスの単位でプロセス開発を行なうのではなく、以下に説明するように、モジュール単位でプロセス開発を行なう。
【００４９】
図２は、半導体製造プロセスを複数のモジュールに分割する方法を説明するための図である。図２に示すように、例えば９０ｎｍノードのＣＭＯＳプロセスにおいて約７００工程から構成されるフルプロセスを、例えば１０個のモジュールに分割する。図２においては、モジュールの代表として、素子分離モジュール、ゲート形成モジュール、及び配線モジュールの３モジュールを示している。
【００５０】
素子分離モジュールは、フルプロセス中に含まれる、絶縁膜形成工程（例えば酸化膜や窒化膜の形成工程）、リソグラフィ工程（例えば窒化膜上のレジストのパターニング）、エッチング工程（例えばレジストをマスクとした窒化膜や酸化膜のエッチング）等の工程を有している。ゲート形成モジュールは、ゲート絶縁膜形成工程、リソグラフィ工程、エッチング工程、イオン注入工程等の工程を有している。配線モジュールは、層間絶縁膜形成工程（層間絶縁膜の堆積）、リソグラフィ工程（例えば層間絶縁膜上のレジストのパターニング）、エッチング工程（例えば層間絶縁膜にトレンチを形成）、銅配線形成工程（例えばトレンチ内にバリア膜及び銅配線を形成）等の工程を有している。
【００５１】
本実施形態では、このようにフルプロセスを１０個のモジュールに分割して、フルプロセス単位ではなく、モジュール単位でプロセスの完成度を高めるようにプロセス開発を行なう。具体的には、モジュール単位でのプロセス開発では、プロセス完成度を電気的に測定するためのテストパターン（ＴＥＧ：Test Element Group）を用いて、モジュール単位で歩留まり及び品質が上がるように各モジュールの開発を並行して進める。そのために、ＰＡＣ設定において各モジュールのＰＡＣであるモジュールＰＡＣの項目及び規格を設定する際に、例えば図２に示すように、各モジュールごとにＰＡＣ項目として欠陥密度を設定すると共にその規格を決める。すなわち、素子分離モジュール（モジュールＰＡＣ２）における欠陥密度の規格を０．２／ｃｍ2 とし、ゲート形成モジュール（モジュールＰＡＣ１）における欠陥密度の規格を０．５／ｃｍ2 とし、配線モジュール（モジュールＰＡＣ３）における欠陥密度の規格を０．５／ｃｍ2 とする。このようにモジュール単位でプロセスの完成度を高めることにより、モジュールプロセスの集合体であるトータルプロセス（フルプロセス）の完成度を短期間に向上させることができる。
【００５２】
尚、フルプロセスをモジュールに分割する際の基本原則は、分割された各モジュールが、それぞれ独立に電気特性を評価できる単位となっていることである。すなわち、例えばゲート形成モジュールの場合であれば、このモジュールを単位として、デバイスの断面形状や表面形状のような物理的な特性を評価できるだけではなく、デバイスの電気的な特性、例えばシート抵抗等を測定できることが必要である。
【００５３】
〔モジュール単位でのプロセス開発におけるＰＡＣ設定〕
次に、モジュール単位でのプロセス開発におけるＰＡＣ設定の考え方について、ゲート形成モジュールを例として、図面を参照しながら説明する。
【００５４】
図３はゲート形成モジュールのフロー図を示している。図３に示すように、ゲート形成モジュール中にも複数の工程が含まれているが、以下の説明では、該複数の工程のうち、ゲート酸化膜形成工程、リソグラフィ工程及びエッチング工程の３つの代表工程に絞って説明を行なう。
【００５５】
図４は、ゲート形成モジュールに含まれる３つの代表工程（ゲート酸化膜形成工程、リソグラフィ工程、エッチング工程）に対するＰＡＣの設定における各ＰＡＣ同士の関連を示す図である。
【００５６】
ＰＡＣ設定においては、設計情報に基づき定められるインテグレーションの開発仕様を参照しながら、モジュールＰＡＣと、モジュールを構成する要素プロセス（エッチング等の要素技術）のＰＡＣ（以下、要素ＰＡＣと称する）とを関連付ける。すなわち、図４に示すように、モジュールＰＡＣ１（ゲート形成モジュールのＰＡＣ）は、要素ＰＡＣ１（エッチング要素）、要素ＰＡＣ２（ゲート酸化膜要素）及び要素ＰＡＣ３（リソグラフィ要素）と関連付けられる。その理由は、モジュールは、それに用いられる要素プロセスと密接に関連しているからである。
【００５７】
また、各要素プロセスは製造装置等の設備と密接に関連しているため、言い換えると、要素技術は、それに用いられる製造設備とのつながりが強いため、続いて、要素ＰＡＣと設備のＰＡＣ（以下、設備ＰＡＣと称する）とを関連付ける。これにより、製造設備をコントロールすることによって、要素技術を正しく活用していくことができるようになる。
【００５８】
具体的には、図４に示すように、要素ＰＡＣ１であるエッチング要素は、半導体製造装置であるドライエッチング装置のＰＡＣ（設備ＰＡＣ１）及びアッシング装置のＰＡＣ（設備ＰＡＣ２）と関連付けられる。同様に、要素ＰＡＣ２であるゲート酸化膜要素は、熱処理装置等のゲート酸化膜形成設備のＰＡＣ（設備ＰＡＣ３）及び洗浄装置のＰＡＣ（設備ＰＡＣ４）と関連付けられる。また、要素ＰＡＣ３であるリソグラフィ要素は、現像装置のＰＡＣ（設備ＰＡＣ５）及びステッパ等の露光装置の設備（設備ＰＡＣ６）と関連付けられる。
【００５９】
以上に説明したように、開発仕様からの要求に基づいて、ゲート形成モジュールＰＡＣ１は、複数の要素ＰＡＣ１〜３及び複数の設備ＰＡＣ１〜６と関連づけられる。
【００６０】
〔ＰＡＣ設定における項目、ランク、規格数値〕
次に、モジュールＰＡＣ、要素ＰＡＣ及び設備ＰＡＣのそれぞれに関してＰＡＣ設定により決定される条件（項目、ランク、規格数値）、つまりＰＡＣ検証においてクリアすべき条件について図面を参照しながら説明する。
【００６１】
図５は、図４に示すゲート形成モジュールＰＡＣ１、要素ＰＡＣ１及び要素ＰＡＣ２、並びに設備ＰＡＣ１及び設備ＰＡＣ３のそれぞれについて設定された条件（ＰＡＣ検証において満たすべき条件）を示す図である。すなわち、図５は、各ＰＡＣ毎にＰＡＣ項目、ランク及び規格数値をシート化して示したものである。
【００６２】
ＰＡＣ設定においては、インテグレーションの開発仕様に基づいて、まず、モジュールＰＡＣの条件を、図５に示すような記入シートに設定する。記入シートには、ＰＡＣ項目、ランク、規格及び判定のそれぞれの欄が設けられている。ＰＡＣ項目の欄には、ＰＡＣ検証で判定すべき項目を記載する。ランクの欄には、ＰＡＣ検証の実施に関する時間的制限を記載する。本実施形態では、ランクとして、ＡＡ、Ａ、Ｂの３ランクを用いる。ＡＡは、試作品の完成までに（試作ラインでのプロセス条件としての評価が完了するまでに）ＰＡＣ検証を行なうことを意味し、Ａは、工場ラインでのプロセス条件としての評価が完了するまでにＰＡＣ検証を行なうことを意味し、Ｂは工場の量産ラインでのプロセス条件としての評価が完了するまでにＰＡＣ検証を行なうことを意味する。判定の欄には、ＰＡＣ検証の結果の可否を○、×で記載する。従って、例えばＡＡランクのＰＡＣ項目については、試作品の完成までにＰＡＣ検証の結果が○になるようにプロセス開発（例えばプロセス条件等の再設定）を行なう必要がある。
【００６３】
具体的には、まず、インテグレーションの開発仕様からの要求を、各モジュールＰＡＣの条件に落とし込んでいく。例えば図４に示す「ゲート形成モジュール（モジュールＰＡＣ１）」であれば、図５に示すゲート形成モジュールＰＡＣ１の記入シートのように、ＰＡＣ項目として、シート抵抗、ゲート信頼性及び欠陥密度をそれぞれ設定すると共に、各ＰＡＣ項目に対してランク及び規格をそれぞれ設定する。ここで、規格とは、各ＰＡＣ項目の値（測定値）が満たすべき数値であり、例えばシート抵抗の規格はＲ＝１０±２Ω／□である。ランクとは、例えば図１に示す基本フローのどの段階において、ＰＡＣ項目の値が規格を満たす必要があるかを示すものである。例えばシート抵抗のランクはＡであり、これは、試作品評価ステップＳＰ３の後、プロセス条件確定ステップＳＰ４までに、シート抵抗の値が規格を満足すれば良いということを示している。
【００６４】
尚、本実施形態でランクを設けた理由は次の通りである。すなわち、全てのＰＡＣ項目がある時期に同時に規格を満たす必要はない。従って、早めに規格を満たさなければならないＰＡＣ項目と、後で規格を満たせばよいＰＡＣ項目とを区別することにより、早めに規格を満たす必要があるＰＡＣ項目の検証を優先的に進めることができる。例えばゲート信頼性のＰＡＣ項目であれば、ＰＡＣ検証をプロセス開発の完了までに行なえばよいので、ランクはＢとなっている。
【００６５】
図５に示すゲート形成モジュールＰＡＣ１の記入シートにおいては、さらに欠陥密度のＰＡＣ項目についても、ランク及び規格が設定されている。ここで、欠陥密度については２段階で規格を設けている。すなわち、プロセス条件確定ステップＳＰ４までに満たすべき規格（ランクＡと対応する規格）は０．８以下であり、プロセス完了ステップＳＰ５までに満たすべき規格（ランクＢと対応する規格）は０．５以下である。これは、歩留まりについてはプロセス開発の完了までに徐々に上げていけばよく、プロセス条件確定ステップＳＰ４までに欠陥密度を０．５まで低減させる必要がないことを意味している。また、図５に示すように、記入シートにおいては規格欄の横に判定の欄が設けられており、ＰＡＣ項目の値が規格を満たす場合には判定の欄に○を記入する。
【００６６】
〔要素ＰＡＣ〕
モジュールＰＡＣの条件の設定に続いて、ＰＡＣ設定においては、モジュールＰＡＣ（具体的にはゲート形成モジュールＰＡＣ１）の条件と関連する要素ＰＡＣについても、ＰＡＣ検証の対象となる項目（ＰＡＣ項目）、ＰＡＣ検証を行なう時期（ランク）、及びＰＡＣ項目が満たすべき具体的な数値（規格）を設定する。
【００６７】
図５に示すように、例えばゲート形成モジュールの場合には、ゲート形成モジュールＰＡＣ１と、ゲートエッチング要素ＰＡＣ１及びゲート酸化膜要素ＰＡＣ２とが関連付けられる。
【００６８】
具体的には、ゲートエッチング要素ＰＡＣ１については、ＰＡＣ項目として、エッチング速度均一性、エッチング選択比均一性、エッチング形状均一性及びキラー欠陥個数を設定する。そして、これらのＰＡＣ項目に対して、それぞれランク及び規格を決める。例えば図５に示すように、エッチング速度均一性のＰＡＣ項目では、ランクはＡであり、規格は±１０％以下である。また、エッチング選択比均一性のＰＡＣ項目では、ランクはＡであり、規格は±１０％以下である。また、エッチング形状均一性のＰＡＣ項目では、ランクはＡであり、規格は±８％以下である。さらに、キラー欠陥個数のＰＡＣ項目では、ランクはＡであり、規格は２０個以下である。すなわち、これらのＰＡＣ項目に対する検証（ＰＡＣ検証）においては、各ＰＡＣ項目の値が規格を満足するように、ゲート形成モジュールのエッチング条件を決定しなければならない。言い換えると、図３に示すように、エッチング工程の要素ＰＡＣ１の条件を満たすように、エッチングのレシピ（ガス種類、圧力、流量等）を決定しなければならない。
【００６９】
ここで重要なことは、エッチング速度均一性、エッチング選択比均一性及びエッチング形状均一性の３項目とそれぞれの規格数値とが独自に決定されているのではなく、ゲート形成モジュールＰＡＣ１の「シート抵抗」と関連付けて決定されていることである（図５ではＰＡＣ間の関連性を、（ａ）シート抵抗関連、（ｂ）信頼性関連、（ｃ）欠陥密度関連に分けて図示している）。すなわち、モジュールＰＡＣの項目である「シート抵抗」の数値目標である「規格」を満足できるように、要素ＰＡＣの項目であるエッチング速度均一性とその規格（±１０％以下）とが決定されていることである。
【００７０】
同様に、ゲートエッチング要素ＰＡＣ１のキラー欠陥個数についても、この項目と規格数値とは、ゲート形成モジュールＰＡＣ１の欠陥密度と関連付けながら決定されている。図５に示すように、例えばモジュールＰＡＣ１の欠陥密度について、その規格が満足されるためには、ゲートエッチング要素ＰＡＣ１のキラー欠陥個数を、プロセス条件確定ステップＳＰ４（ランクＡ）までに２０個以下にしなければならない。
【００７１】
また、ゲート酸化膜要素ＰＡＣ２については、ＰＡＣ項目として、酸化膜成長速度均一性、酸化膜厚均一性、酸化膜ライフタイム及びキラー欠陥個数を設定する。例えば図５に示すように、酸化膜成長速度均一性のＰＡＣ項目では、ランクはＡであり、規格は±１０％以下である。また、酸化膜厚均一性のＰＡＣ項目では、ランクはＡであり、規格は±１０％以下である。また、酸化膜ライフタイム（酸化膜が形成された基板におけるライフタイム）のＰＡＣ項目では、ランクはＡであり、規格は１０００μ秒以上である。さらに、キラー欠陥個数のＰＡＣ項目は、ランクはＡであり、規格は１５個以下である。すなわち、図３に示すように、ゲート酸化膜形成工程の要素ＰＡＣ２の条件を満たすように、ゲート酸化膜形成のレシピを決定しなければならない。
【００７２】
ゲート酸化膜要素ＰＡＣ２においても、図５に示すように、酸化膜成長速度均一性及び酸化膜厚均一性のＰＡＣ項目とそれぞれの規格とは、ゲート形成モジュールＰＡＣ１の「シート抵抗」と関連付けて決定されている。また、酸化膜ライフタイムのＰＡＣ項目とその規格とは、ゲート形成モジュールＰＡＣ１の「ゲート信頼性」と関連付けて決定されている。さらに、キラー欠陥個数のＰＡＣ項目とその規格とは、ゲート形成モジュールＰＡＣ１の「欠陥密度」と関連付けて決定されている。すなわち、ゲート形成モジュールＰＡＣ１における対応する項目の数値目標（規格）を満足できるように、要素ＰＡＣの各項目及び各規格数値が決定されている。
【００７３】
〔設備ＰＡＣ〕
要素ＰＡＣの条件の設定に続いて、ＰＡＣ設定においては、モジュールＰＡＣ又は要素ＰＡＣの条件と関連する設備ＰＡＣについても、ＰＡＣ項目、ランク及びＰＡＣ規格を設定する。ここでは、図５を参照しながら、ゲートエッチング装置の設備ＰＡＣ１とゲート酸化膜形成装置の設備ＰＡＣ３とを例にとって説明する。
【００７４】
図５に示すように、ゲートエッチング要素ＰＡＣ１とゲートエッチング装置設備ＰＡＣ１とが関連付けられると共に、ゲート酸化膜要素ＰＡＣ２とゲート酸化膜形成装置設備ＰＡＣ３とが関連付けられる。
【００７５】
具体的には、ゲートエッチング装置の設備ＰＡＣ１については、ＰＡＣ項目として、ガス流量精度、真空リークレート安定性（真空チャンバー内へのガス導入量の安定性）、金属汚染及びパーティクル個数を設定する。そして、これらのＰＡＣ項目に対して、それぞれランク及び規格を決める。例えば図５に示すように、ガス流量精度のＰＡＣ項目では、ランクはＡＡであり、規格は±１％以下である。この規格は、ゲートエッチング要素ＰＡＣ１のエッチング速度均一性の規格±１０％以下を満足するためにはガス流量精度が±１％以下でなければならないことから決められる。また、所定のガス流量についてこの±１％以下の規格を満足するためには、それに対応できるマスフローメータが必要となる。すなわち、ゲートエッチング要素ＰＡＣ１のエッチング速度均一性の規格が±１０％以下であることから、ガス流量精度が±１％以下というマスフローメータの設備仕様が確定することになる。また、図５に示すように、ゲートエッチング装置の設備ＰＡＣ１において、真空リークレート安定性のＰＡＣ項目ではランクはＡＡ、規格は±１％以下であり、金属汚染のＰＡＣ項目ではランクはＡＡ、規格は１０-8以下であり、パーティクル個数のＰＡＣ項目ではランクはＡＡ、規格は３０個以下である。
【００７６】
また、ゲート酸化膜形成装置の設備ＰＡＣ３については、ＰＡＣ項目として、ガス流量精度、ウェハ面内膜厚均一性、金属汚染及びパーティクル個数を設定する。そして、これらのＰＡＣ項目に対して、それぞれランク及び規格を決める。例えば図５に示すように、ガス流量精度のＰＡＣ項目ではランクはＡＡ、規格は±１％以下であり、ウェハ面内膜厚均一性のＰＡＣ項目ではランクはＡＡ、規格は±５％以下であり、金属汚染のＰＡＣ項目ではランクはＡＡ、規格は１０-10 以下であり、パーティクル個数のＰＡＣ項目ではランクはＡ、規格は２５個以下である。これらの規格のうち金属汚染の規格は、ゲート酸化膜形成要素ＰＡＣ２の酸化膜ライフタイムの規格１０００μ秒以上を満足するためには金属汚染が１０-10 以下でなければならないことから決められる。また、金属汚染が１０-10以下の規格を満足するためには、それに対応できる設備材料仕様が必要となる。すなわち、ゲート酸化膜要素ＰＡＣ２の酸化膜ライフタイムの規格が１０００μ秒以上必要なことから、酸化膜形成装置の設備材料の仕様が確定することになる。
【００７７】
設備ＰＡＣの記入シートに記載されるＰＡＣ項目及び規格数値について、図６を参照しながら、さらに詳しく説明する。ここで重要なことは、図６に示すように、設備ＰＡＣの項目及び規格数値が設備独自の規格（設備の元の規格）によって決定されているのではないことである。すなわち、プロセス開発で用いられる各設備は、要素プロセス（要素技術）と深い関わりがあるため、設備ＰＡＣの項目及び規格数値は、製造装置等の独自の規格に基づいて決定されるのではなく、要素ＰＡＣの項目及び規格値（又は／及びモジュールＰＡＣの項目及び規格値）を満たすように決定される。例えば図６に示すように、ゲートエッチング装置設備ＰＡＣ１のＰＡＣ項目であるガス流量精度及び真空リークレート安定性は、図中において「（ａ）」（シート抵抗関連性）と示されているように、ゲート形成モジュールＰＡＣ１のＰＡＣ項目であるシート抵抗と関わりがある。そのため、ガス流量精度及び真空リークレート安定性のそれぞれのＰＡＣ規格は、ゲートエッチング要素ＰＡＣ１との関連性を考慮しながら決定される。すなわち、本来、装置独自にはガス流量精度の規格が±５％以下と設定されていたところ、要素ＰＡＣ１からの要求に従って、設備ＰＡＣ１のガス流量精度の規格を±１％以下に決定している。同様に、真空リークレート安定性についても、本来ならエッチング装置独自には規格が±２％以下と決められるところ、要素ＰＡＣ１からの要求に従って、設備ＰＡＣ１の真空リークレート安定性の規格を±１％以下に決めている。
【００７８】
このように設備ＰＡＣの項目及び規格数値についても、要素ＰＡＣの項目及び規格数値を満足するように決定されている。このように設備ＰＡＣについても要素ＰＡＣと関連性を持たせながら、その条件（規格数値等）を決めていくことによって、設備独自に最適化を図るのではなく、モジュール全体としてプロセスの最適化を図ることができる。
【００７９】
以上に説明したように、本実施形態のＰＡＣ設定においては、例えばゲート形成モジュールＰＡＣ１について要素ＰＡＣ及び設備ＰＡＣとの関連付けを行ない、さらに各要素ＰＡＣ及び設備ＰＡＣにおいて、ＰＡＣ検証でクリアすべき項目に対する規格数値の決定を行なう。その後、試作試験等に伴うＰＡＣ検証において、図３に示すように、各ＰＡＣ項目の値が規格を満足するように、ゲート形成モジュールの各工程（ゲート酸化膜形成工程、リソグラフィ工程、エッチング工程等）のプロセスレシピ（圧力、時間、ガス等）を決定していく。これにより、このゲート形成モジュールでのプロセス開発が完了する。
【００８０】
〔ゲート形成モジュールのプロセス開発〕
以下、本実施形態のモジュール単位でのプロセス開発について、ゲート形成モジュールを例として、図１等を参照しながら詳しく説明する。
【００８１】
まず、開発企画ステップＳＰ１で製造プロセスの開発をすることを決定した後、図２に示すように、フルプロセスを素子分離モジュール、ゲート形成モジュール、配線モジュール等のモジュールプロセスに分割する。ここでは、ゲート形成モジュールのプロセスについて、次のプロセス設計ステップＳＰ２での判定が合格となるように、ゲート形成モジュールに対してＰＡＣ設定を行なう。
【００８２】
ゲート形成モジュールについては、図５に示すように、ゲート形成モジュールＰＡＣ１、要素ＰＡＣ（ゲートエッチング要素ＰＡＣ１、ゲート酸化膜形成要素ＰＡＣ２）及び設備ＰＡＣ（ゲートエッチング設備ＰＡＣ１、ゲート酸化膜形成設備ＰＡＣ３）のそれぞれのＰＡＣ項目、ランク及び規格数値を明らかにしたシートを作成する。
【００８３】
このＰＡＣ設定において、次のプロセス設計ステップＳＰ２での判定までに、つまり試作実験等を始める前に徹底的に深堀りの議論を行なうことによりＰＡＣ項目の抜けがないようにすると共に、各ＰＡＣ項目の規格数値もゲート形成モジュールプロセスの全体に対して最適となるように設定する。このようにすると、ゲート形成モジュールのプロセス開発において従来あいまいにされていたような項目についても、ＰＡＣ記入シートにスペック（規格数値）が明確に記されることになる。そして、プロセス設計ステップＳＰ２においては、各ＰＡＣ項目に対する規格数値をクリアできるようにゲート形成モジュールの各プロセスについてプロセスレシピを決定する。
【００８４】
図５のようにゲート形成モジュールのＰＡＣ設定が終了した後、プロセス設計ステップＳＰ２において、図３に示すゲート形成モジュールのプロセスフロー（レシピを含む）や図５に示すＰＡＣ設定に問題がないかどうかを判定する。
【００８５】
以上のようにプロセス設計ステップＳＰ２でのプロセス設計が完了した後、試作品評価ステップＳＰ３において、試作ラインでの製造におけるプロセスフロー及びプロセスレシピ等のプロセス条件の設定に問題がないかどうかの判定を行なう。ここで、試作品評価ステップＳＰ３の判定の前に、図１に示すように、ＰＡＣ検証ＡＡを実施する。具体的には、図５に示すように、ゲート形成モジュールについては、モジュールＰＡＣ１、要素ＰＡＣ１、要素ＰＡＣ２、設備ＰＡＣ１及び設備ＰＡＣ３の各項目のうち、「ＡＡランク」のＰＡＣ項目の規格数値を満足できるように、図３に示すゲート形成モジュールのプロセスフローのプロセス条件を決定する。すなわち、ＰＡＣ検証ＡＡでは、図５に示すＰＡＣ記入シートのＰＡＣ項目のうちランクがＡＡの項目だけを抜き出して、その値が規格を満たすようにプロセス条件を決定する。
【００８６】
具体的には、図５に示すように、ＰＡＣ検証ＡＡの対象となるＰＡＣ項目としては、設備ＰＡＣであるゲートエッチング装置設備ＰＡＣ１における、ガス流量精度、真空リークレート安定性、金属汚染及びパーティクル個数がある。同様に、酸化膜形成装置設備ＰＡＣ３におけるガス流量精度、真空リークレート安定性及び金属汚染も、ＰＡＣ検証ＡＡの対象となるＰＡＣ項目である。このように、設備ＰＡＣのＰＡＣ項目にはＡＡランクのものが多く、これらの項目に対しては試作品評価ステップＳＰ３での判定の前にＰＡＣ検証を実施し、それにより該ＰＡＣ項目の規格をクリアして判定を「○」（○は規格をクリアしたことを示す）にしておく必要がある。これは、半導体製造プロセスの製造設備への依存度が大きいことを意味している。すなわち、プロセス開発にあたっては、まず、設備ＰＡＣのＰＡＣ項目の規格数値をクリアして設備を安定させておくことが、モジュールプロセスの完成度を上げるために重要である。
【００８７】
試作品評価ステップＳＰ３において、ＰＡＣ検証ＡＡの対象となるＰＡＣ項目の判定結果が「○」であることが確認された場合、続いて、プロセス条件確定ステップＳＰ４において、工場ラインでの製造におけるプロセスフロー及びプロセスレシピ等のプロセス条件（ＰＡＣ検証ＡＡで合格した条件）の設定に問題がないかどうかの判定を行なう。ここで、プロセス条件確定ステップＳＰ４での判定の前に、図１に示すように、ＰＡＣ検証Ａを実施する。すなわち、ＰＡＣ検証Ａでは、図５に示すＰＡＣ記入シートのＰＡＣ項目のうちランクがＡの項目だけを抜き出してＰＡＣ検証を実施し、その判定結果が「○」になるように「プロセス条件」を固める。
【００８８】
具体的には、図５に示すように、ゲート形成モジュールについては、ＰＡＣ検証Ａの対象となるＰＡＣ項目として、ゲート形成モジュールＰＡＣ１のシート抵抗及び欠陥密度、ゲートエッチング要素ＰＡＣ１のエッチング速度均一性等、並びにゲート酸化膜要素ＰＡＣ２の酸化膜成長速度均一性等がある。従って、これらのＡランクのＰＡＣ項目については、プロセス条件確定ステップＳＰ４での判定の前までにＰＡＣ検証により「プロセス条件」の検証を実施し、その判定結果が「○」になるように「プロセス条件」を固める。
【００８９】
ここで、ＰＡＣ検証Ａについて、ゲート形成モジュールＰＡＣ１の欠陥密度（ＤＤ）を例として、図面を参照しながら詳しく説明する。
【００９０】
図７（ａ）〜（ｄ）はゲート形成の各工程を示す断面図である。図７（ａ）に示すように、基板１０上に酸化膜１１及び導電膜１２を順次形成した後、図７（ｂ）に示すように、導電膜１２の上に、ゲート形成領域を覆うレジストパターン１３を形成する。その後、図７（ｃ）に示すように、レジストパターン１３をマスクとして、導電膜１２及び酸化膜１１に対して順次エッチングを行なって、導電膜１２からなるゲート電極を形成した後、図７（ｄ）に示すように、レジストパターン１３を除去して洗浄を行なう。
【００９１】
図８は、ＰＡＣ検証Ａによって、図７（ａ）〜（ｄ）に示す各ゲート形成工程のプロセス条件を固めていく様子を示している。図８において、ゲート形成条件ＰA0は、ＰＡＣ検証ＡＡで合格した条件であって、図７（ａ）に示す成膜工程の条件ＰA0（ａ）と、図７（ｂ）に示すリソグラフィ工程の条件ＰA0（ｂ）と、図７（ｃ）に示すエッチング工程の条件ＰA0（ｃ）と、図７（ｄ）に示す洗浄工程の条件ＰA0（ｄ）とから構成されている。また、成膜条件ＰA0（ａ）は詳しくは成膜温度Ｔ＝Ｔ0 、成膜圧力Ｐ＝Ｐ0 、ガス流量Ｇ＝Ｇ0 等の条件からなる。さて、ゲート形成条件ＰA0で工場ラインにモジュールプロセスを流したところ、欠陥密度ＤＤの値は１．０であって０．８以下という規格を満たさなかった。そこで、ゲート形成条件ＰA0をゲート形成条件ＰA1に変更してＰＡＣ検証Ａを行なう。ここで、ゲート形成条件ＰA1は、成膜条件ＰA1（ａ）とリソグラフィ条件ＰA0（ｂ）とエッチング条件ＰA0（ｃ）と洗浄条件ＰA0（ｄ）とから構成されている。また、成膜条件ＰA1（ａ）は詳しくは成膜温度Ｔ＝Ｔ0 、成膜圧力Ｐ＝Ｐ1 、ガス流量Ｇ＝Ｇ0 等の条件からなる。すなわち、ゲート形成条件ＰA0とゲート形成条件ＰA1とを比べると、成膜条件のうちの成膜圧力Ｐのみが変更されている。そして、ゲート形成条件ＰA1で工場ラインにモジュールプロセスを流したところ、欠陥密度ＤＤの値は０．５であって０．８以下という規格を満たした。すなわち、欠陥密度ＤＤのＰＡＣ項目の判定結果が「○」であることが確認された。これにより、欠陥密度ＤＤに関するＰＡＣ検証Ａが完了する。
【００９２】
以上のように、ＰＡＣ検証Ａの対象となるＰＡＣ項目の規格数値をクリアしてプロセス条件がほぼ固まったところで、プロセス条件確定ステップＳＰ４において、工場ラインでのプロセス条件として問題がないかどうかの判定を実施する。そして、問題がないと判定された場合には、続いて、プロセス完了ステップＳＰ５において、プロセス条件（ＰＡＣ検証Ａで合格した条件）が、歩留まりや信頼性等を考慮した場合に工場ラインにおいて量産可能な条件であるかどうかの判定を行なう。ここで、プロセス完了ステップＳＰ５での判定の前に、図１に示すように、ＰＡＣ検証Ｂを実施する。すなわち、ＰＡＣ検証Ｂでは、図５に示すＰＡＣ記入シートのＰＡＣ項目のうちランクがＢの項目だけを抜き出してＰＡＣ検証を実施し、その判定結果が「○」になるように「プロセス条件」を固める。
【００９３】
具体的には、図５に示すように、ゲート形成モジュールについては、ＰＡＣ検証Ｂの対象となるＰＡＣ項目として、ゲート形成モジュールＰＡＣ１のゲート信頼性及び欠陥密度がある。尚、プロセス条件確定ステップＳＰ４と対応するＰＡＣ検証Ａでは欠陥密度を０．８までに抑制できれば規格をクリアすることができたが、プロセス完了ステップＳＰ５と対応するＰＡＣ検証Ｂでは欠陥密度が０．５以下にならなければ、量産できるプロセスであると判定できない。従って、ＰＡＣ検証Ｂにおいては、ゲート形成モジュールＰＡＣ１のＰＡＣ項目である欠陥密度の値が０．５以下となるように、ゲート形成モジュールの「プロセス条件」をさらに固めていく。
【００９４】
以上に説明した手法により、ゲート形成モジュールについては、プロセス完了ステップＳＰ５での判定に合格したプロセス条件を、歩留まり及び品質の高いプロセス条件として決定することができる。
【００９５】
また、ゲート形成モジュールの場合と同様に、他のモジュールである素子分離モジュール及び配線モジュール等についても、図１に示すプロセス開発完了までの基本フローとＰＡＣ設定とＰＡＣ検証とを組み込んだ、本実施形態の製造プロセスの開発方法を用いることにより、歩留まり及び品質の高いプロセス条件を決定することができる。
【００９６】
すなわち、本実施形態によると、フルプロセスをモジュールに分割してプロセス開発を行なうに際して、プロセス設計ステップＳＰ２以降に行なわれる各判定ステップＳＰ３〜ＳＰ５において、各モジュール毎にＰＡＣ設定によって厳密に定められた条件をクリアするようにプロセス条件を決めるため、フルプロセスによる歩留まり及び品質も当然高くなる。また、モジュール毎にプロセス開発を並行して進めることができるので、従来のようにフルプロセスを流しながらプロセス条件を決定していく必要がないので、プロセス開発の期間を短縮することができる。
【００９７】
また、本実施形態によると、試作実験等によりプロセスフローの検証を開始する前に、ＰＡＣ設定において、モジュールＰＡＣ、要素ＰＡＣ及び設備ＰＡＣを互いに関連付けながら、各ＰＡＣ項目及び各ＰＡＣ規格を決定する。このため、レシピを含むプロセスフローの検証前に、ＰＡＣ設定によって各技術間の不整合等を是正しておくことができるので、プロセス開発のやり直しを低減してプロセス開発のスピードを大きくすることができると共に開発されたプロセスにより製造される製品の歩留まり及び品質を早期に向上させることができる。
【００９８】
また、本実施形態によると、ＰＡＣ設定において、ＰＡＣ検証をどのタイミングで行なうかをＰＡＣ項目毎にランクとして設定する。すなわち、ＰＡＣ項目を設定する際にその緊急度又は重要度も合わせて設定することができるので、緊急度の高いＰＡＣ項目（つまりＰＡＣ規格を早急に満たさねばならないＰＡＣ項目）又は重要度の高いＰＡＣ項目を最初から（プロセス設計ステップＳＰ２よりも前に）明確に認識することができる。また、緊急度又は重要度の高いＰＡＣ項目に着目してプロセス条件を早期に決定することができる。
【００９９】
尚、本実施形態において、モジュール単位のプロセス開発として、ゲートモジュールプロセスを例に説明したが、その他のモジュール、例えば配線モジュール又は素子分離モジュール等についても同様である。
【０１００】
また、本実施形態において、モジュールＰＡＣの条件設定に基づいて要素ＰＡＣの条件設定を行ない、モジュールＰＡＣ又は要素ＰＡＣの条件設定に基づいて設備ＰＡＣの条件設定を行なった。しかし、これに代えて、設備ＰＡＣの条件設定に基づいて要素ＰＡＣ若しくはモジュールＰＡＣの条件設定を行ない、又は要素ＰＡＣの条件設定に基づいてモジュールＰＡＣの条件設定を行なってもよい。
【０１０１】
また、本実施形態において、フルプロセスを複数のモジュールプロセスに分割して各モジュール単位でプロセス開発を行なうことを前提として説明してきたが、フルプロセスをモジュールに分割せずにそのままフルプロセスとして、図１の手法に従って開発してもよいことは言うまでもない。すなわち、本実施形態の説明において、モジュールＰＡＣに代えてフルプロセスのＰＡＣであるプロセスＰＡＣを規定し、それに合わせて要素ＰＡＣ及び設備ＰＡＣを規定すれば、フルプロセスのまま開発を行なう場合にも基本的に本実施形態と同様の方法を用いることができる。
【０１０２】
また、本実施形態において、半導体製造プロセスの開発を対象としたが、他の製造プロセスの開発を対象としてもよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、製造プロセスの開発方法に関し、半導体製造プロセス等の開発方法に適用した場合に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体製造プロセスの開発方法のフロー図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体製造プロセスの開発方法におけるフルプロセスを複数のモジュールに分割する方法を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体製造プロセスの開発方法において作成されたゲート形成モジュールのプロセスフローを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体製造プロセスの開発方法のＰＡＣ設定における各ＰＡＣ同士の関連を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る半導体製造プロセスの開発方法のＰＡＣ設定により設定された条件を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る半導体製造プロセスの開発方法において設備ＰＡＣの記入シートに記載されるＰＡＣ項目及び規格数値を説明するための図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る半導体製造プロセスの開発方法におけるＰＡＣ検証を説明するための図であって、ゲート形成の各工程を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る半導体製造プロセスの開発方法におけるＰＡＣ検証を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０  基板
１１  酸化膜
１２  導電膜
１３  レジストパターン
【図１】
2005101476.tif 000003
【図２】
2005101476.tif 000004
【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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