(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御コマンドによって制御される半導体製造装置のユニットの動作のシミュレーションを実行し、前記半導体製造装置の性能を診断する情報処理装置であって、
前記半導体製造装置からの前記制御コマンドを用いて、前記ユニットの動作のシミュレーションを実行するシミュレーション手段と、
前記半導体製造装置から取得した、前記制御コマンドを実行したときの前記ユニットの状態と、該制御コマンドを用いて前記シミュレーション手段によりシミュレートされた前記ユニットの状態との差を求める手段と、
前記半導体製造装置の性能を診断するためのトレンドデータを予め有し、前記求める手段により継続して得られた前記差のトレンドの情報と前記トレンドデータとの比較に基づいて、前記半導体製造装置の性能を診断する診断手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記シミュレーション手段によるシミュレーション結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記シミュレーション結果は、三次元画像データであることを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
制御コマンドによって制御される半導体製造装置のユニットの動作のシミュレーションを実行し、前記半導体製造装置の性能を診断する情報処理方法であって、
前記半導体製造装置からの前記制御コマンドを用いて、前記ユニットの動作のシミュレーションを実行するシミュレーション工程と、
前記半導体製造装置から取得した、前記制御コマンドを実行したときの前記ユニットの状態と、該制御コマンドを用いて前記シミュレーション工程においてシミュレートされた前記ユニットの状態との差を求める工程と、
前記半導体製造装置の性能を診断するための予め用意されたトレンドデータと、前記求める工程により継続して得られた前記差のトレンドの情報との比較に基づいて、前記半導体製造装置の性能を診断する診断工程と、
を有することを特徴とする情報処理方法。
【請求項５】
前記シミュレーション工程におけるシミュレーション結果を表示することを特徴とする請求項４に記載の情報処理方法。
【請求項６】
前記シミュレーション結果は、三次元画像データであることを特徴とする請求項５に記載の情報処理方法。
【請求項７】
制御コマンドによって制御される半導体製造装置のユニットの動作のシミュレーションを実行し、前記半導体製造装置の性能を診断する情報処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記方法は、
前記半導体製造装置からの前記制御コマンドを用いて、前記ユニットの動作のシミュレーションを実行するシミュレーション工程と、
前記半導体製造装置から取得した、前記制御コマンドを実行したときの前記ユニットの状態と、該制御コマンドを用いて前記シミュレーション工程においてシミュレートされた前記ユニットの状態との差を求める工程と、
前記半導体製造装置の性能を診断するための予め用意されたトレンドデータと、前記求める工程により継続して得られた前記差のトレンドの情報との比較に基づいて、前記半導体製造装置の性能を診断する診断工程と、
を有することを特徴とするプログラム。
【請求項８】
制御コマンドによって制御される半導体製造装置と、
前記半導体製造装置のユニットの動作のシミュレーションを実行し、前記半導体製造装置の性能を診断する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置と
を有することを特徴とする半導体製造システム。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体製造システムを用いて半導体デバイスを製造することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報処理装置及び方法、プログラム、並びに半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の高集積化・高機能化に伴って、高精度な半導体製造技術が強く求められている。半導体プロセスで用いられている半導体製造装置は、経時変化により、性能が劣化することがある。例えば、半導体製造装置においては、レーザー照射の性能が使用量とともに劣化するということがある。
【０００３】
従来では、レーザーを使用した累積時間をカウントし、この値を目安として性能が劣化した部品を交換していた。また、性能の劣化が顕著に現れてから、性能が劣化した部品の交換をしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、性能が劣化してから性能が劣化した部品を交換する場合、性能が劣化した部品を交換するまでの間、性能が劣化した状態で製造を行うことになる。これによって、半導体製造装置の生産性が低下することになる。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、例えば、半導体製造装置の生産性を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、制御コマンドによって制御される半導体製造装置のユニットの動作のシミュレーションを実行し、前記半導体製造装置の性能を診断する情報処理装置に係り、前記半導体製造装置からの前記制御コマンドを用いて、前記ユニットの動作のシミュレーションを実行するシミュレーション手段と、前記半導体製造装置から取得した、前記制御コマンドを実行したときの前記ユニットの状態と、該制御コマンドを用いて前記シミュレーション手段によりシミュレートされた前記ユニットの状態との差を求める手段と、前記半導体製造装置の性能を診断するためのトレンドデータを予め有し、前記求める手段により継続して得られた前記差のトレンドの情報と前記トレンドデータとの比較に基づいて、前記半導体製造装置の性能を診断する診断手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の側面は、制御コマンドによって制御される半導体製造装置のユニットの動作のシミュレーションを実行し、前記半導体製造装置の性能を診断する情報処理方法に係り、前記半導体製造装置からの前記制御コマンドを用いて、前記ユニットの動作のシミュレーションを実行するシミュレーション工程と、前記半導体製造装置から取得した、前記制御コマンドを実行したときの前記ユニットの状態と、該制御コマンドを用いて前記シミュレーション工程においてシミュレートされた前記ユニットの状態との差を求める工程と、前記半導体製造装置の性能を診断するための予め用意されたトレンドデータと、前記求める工程により継続して得られた前記差のトレンドの情報との比較に基づいて、前記半導体製造装置の性能を診断する診断工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の側面は、制御コマンドによって制御される半導体製造装置のユニットの動作のシミュレーションを実行し、前記半導体製造装置の性能を診断する情報処理方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに係り、前記方法は、前記半導体製造装置からの前記制御コマンドを用いて、前記ユニットの動作のシミュレーションを実行するシミュレーション工程と、前記半導体製造装置から取得した、前記制御コマンドを実行したときの前記ユニットの状態と、該制御コマンドを用いて前記シミュレーション工程においてシミュレートされた前記ユニットの状態との差を求める工程と、前記半導体製造装置の性能を診断するための予め用意されたトレンドデータと、前記求める工程により継続して得られた前記差のトレンドの情報との比較に基づいて、前記半導体製造装置の性能を診断する診断工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４の側面は、半導体製造システムに係り、制御コマンドによって制御される半導体製造装置と、前記半導体製造装置のユニットの動作のシミュレーションを実行し、前記半導体製造装置の性能を診断する、上記の情報処理装置とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第５の側面は、半導体デバイスの製造方法に係り、上記の半導体製造システムを用いて半導体デバイスを製造することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の好適な実施の形態に係る半導体製造システムにおける全体の構成を示す図である。
【００１８】
図１において、半導体製造システムは、半導体製造装置１００、バーチャル装置１１０、故障予防装置１２０によって構成される。
【００１９】
この半導体装置１００は、操作端末１０１、コントローラ１０２、制御対象ユニット１０３によって構成される。
【００２０】
操作端末１０１は、人間と機械の間のインタフェースとして用いられ、オペレータが入力した制御手続を受け付けたり、状態表示を行ったりする。
【００２１】
コントローラ１０２は、制御対象ユニット１０３全体を制御する。コントローラ１０２は、操作端末１０１で入力した制御コマンドに従って、全体のフローを構築しながら、複数の制御対象ユニット１０３に対して制御コマンドを出力する。また、制御対象ユニット１０３からの返答を装置状態として受け取る。
【００２２】
制御対象ユニット１０３は、例えば、半導体製造装置では、ウェハーステージ、レチクルステージ、レーザーユニット、ウェハー搬送装置、レチクル搬送装置などの制御対象ユニット１０３によって構成される。制御対象ユニット１０３は、制御コマンドを受け取ると、それに従ってハードウェアを制御する。例えば、ウェハーステージを駆動する。また、制御対象ユニット１０３は、制御コマンドに従って動作した後に、その装置状態を返す。
【００２３】
バーチャル装置１１０は、グラフィック端末１１１、装置状態３Ｄ表示部１１２、ユニット動作シミュレーション部１１３、ユニット形状データ１１４によって構成される。
【００２４】
グラフィック端末１１１は、例えば、３Ｄ画像を表示するための画像処理機能をもつ。
【００２５】
装置状態３Ｄ表示部１１２は、制御対象ユニット１０３の形状データを３Ｄ画像に変換し、その駆動状態をシミュレーションした結果を３Ｄ画像として表示する。これによって、制御対象ユニット１０３における、形状、運動の自由度、運動の範囲などを再現することができる。
【００２６】
ユニット動作シミュレーション部１１３では、半導体製造システムの制御対象ユニット１０３の動作をシミュレートする。
【００２７】
ユニット形状データ１１４には、３Ｄ−ＣＡＤデータ、ソリッドデータ、ポリゴンデータ、ワイヤフレームデータなどがある。これらは、例えば、バーチャルリアリティ空間を作り出すために、３Ｄ−ＣＡＤで制御対象ユニット１０３を設計したものなどがある。
【００２８】
故障診断装置１２０は、実動作／シミュレーション動作比較部１２１、装置状態トレンド処理部１２２、トレンドデータ１２４、故障・予防診断部１２３によって構成される。
【００２９】
実動作／シミュレーション動作比較１２１は、制御対象ユニット１０３の装置状態と、バーチャル装置の制御対象ユニットの装置状態を取得し、それらの装置状態を比較する機能を持つ。制御対象ユニットの装置状態を取得する方法としては、例えば、制御コマンドを実行した後に返される装置状態に付加した情報を取得する方法がある。
【００３０】
装置状態トレンド処理部１２２は、実動作／シミュレーション動作比較１２１によって比較された装置状態を統計処理したトレンドを得る。
【００３１】
故障・予防診断部１２３は、装置状態トレンド処理部１２２で得られたトレンドを予め用意したトレンドデータと照らし合わせて、故障の診断または故障の予測を行う。ここで、トレンドデータとは、故障診断のための基礎データ群である。この方法は、障害を客観的に判定することができるので、ソフトウェア設計における実装上のもれをチェックすることもできる。
【００３２】
次に、本発明の好適な実施の形態に係る半導体製造装置のレーザーの劣化を診断を例に説明する。
【００３３】
半導体製造装置に使用される露光用エキシマレーザーでは、露光時間がある時間を超えると、出力性能が劣化する。このため、ある出力性能以下であれば寿命に達したとして、劣化した部品を交換することになっている。出力である光量を継続的に計測し、そのトレンドを得ることによって、そのレーザーの劣化の度合いを知ることができる。
【００３４】
しかし、発光命令における変形照明などの各種モード、可変の光量絞りなど、出力である光量は劣化以外の要因によっても変化する。そこで、発光命令をシミュレートし、各モードや条件を反映して、出力である光量を予測する。
【００３５】
このようにして得られた予測光量と実測光量との差を継続して測定する。
【００３６】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、レーザーの照度をあるポイントで計測した実測値と、同条件でシミュレーションを実行した予測値のグラフを重ね合わせたものである。
【００３７】
図２（ａ）において、予測値のグラフは、発光強度、変形照明などのモード、可変の絞り値により予測した照度をベースに、累積発光量による熱影響が反映されたカーブを描いている。実測値のグラフは、エキシマレーザーの場合、発光毎に照度にバラツキがあるが、予測した照度のカーブに沿って推移している。しかし、実測値では発光回数が増えるにつれて照度が減少する傾向が見られた。これは、出力性能が劣化した可能性が指摘される。
【００３８】
図２（ｂ）において、予測値と実測値の差をグラフ化し、トレンドデータと比較したときの差が発散する様子によって、故障の診断、または故障の時期の予測が行われる。
【００３９】
次に、本発明の好適な実施の形態に係る半導体製造装置のステージの走り劣化を例に説明する。
【００４０】
半導体製造装置に使用されているウェハーステージは、リニアモータによって駆動する。ウェハーステージは走行距離の増加などにより、運動性能が劣化する。
【００４１】
特に、静定時間によって運動性能が顕著に劣化する。静定時間とは、ステージが駆動して目標位置に到達してから停止するまでの収束時間のことである。また、ステージは、等加速度運動、等速運動、等加速度運動の順に駆動する。これらを速度と時間のグラフで表すと台形を描く。
【００４２】
図３（ａ）はステージの駆動の様子を、縦軸を速度、横軸を時間として実測値で示した図、図３（ｂ）はステージ駆動の様子を、縦軸を速度、横軸を時間として予測値で示した図、図３（ｃ）はステージ駆動の様子を静定時間の差分（実測値の静定時間−予測値の静定時間）を縦軸、横軸を駆動回数で示した図である。
【００４３】
図３（ａ）は実測値のグラフである。駆動モード、ステージの慣性、リニアモータのトルク、駆動加速度により、静定時間が測定されている。図３（ｂ）は予測値のグラフであり、実測値と、シミュレーションとの予測値では、静定時間に差があることが分かる。静定時間の差分をΔＴ（ｎ）（＝Ｔｒ−Ｔｓ）として、駆動を行うごとに継続して静定時間のデータを取得し、駆動回数を横軸に、静定時間の差分ΔＴを縦軸にして、グラフに示したのが図３（ｃ）である。この図では、グラフは発散しており、性能劣化の為に故障の症状があることが分かる。
【００４４】
ここで、実測値のデータのみで故障の症状を判断しようとすると、駆動モードによる静定時間のバラツキがでてしまい、劣化による静定時間への影響が分かりにくい。そのために、シミュレータと比較する必要がある。
【００４５】
以上から、装置の性能が劣化した状態のままで稼動する期間を短縮すること、在庫をなるべく持たないでコストを抑えること、劣化した部品の交換時期を予想して生産調整すること、などが実現される。さらに、半導体製造装置とシミュレーションとの特性を比較し、そのトレンドを元に、故障診断や故障予測が可能である。これによって、生産計画が立てやすく、装置の状態を良い状態に維持でき、障害の予防できる、といった利点があり、半導体製造装置の生産性を向上させることができる。
【００４６】
以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、複数の機器によって構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。
【００４７】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。その場合、プログラムの機能を有していれば、形態は、プログラムである必要はない。
【００４８】
従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明のクレームでは、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００４９】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。
【００５０】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ）などがある。
【００５１】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。
【００５２】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００５３】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００５４】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００５５】
次に上記の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図４は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ1（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ2（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。一方、ステップ3（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ6（検査）ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ7）する。
【００５６】
図５は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ11（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ13（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16（露光）では上記の露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。ステップ17（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ18（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、半導体製造装置の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る半導体製造システムにおける全体の構成を示す図である。
【図２ａ】、
【図２ｂ】本発明の好適な実施の形態に係る半導体製造装置におけるレーザーの照度推移を示すグラフである。
【図３ａ】、
【図３ｂ】、
【図３ｃ】本発明の好適な実施の形態に係る半導体製造装置におけるウェハーステージの静定時間を示すグラフである。
【図４】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【図５】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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