(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のロットに区分けされる被処理体（製品）に対して処理を行う処理装置のプロセス制御装置であって、
前記処理装置によって処理された製品の処理結果から最新の前記処理装置の能力を評価する処理装置評価手段と、
前記処理装置評価手段によって評価された最新の前記処理装置の能力と前記複数のロットの特性とに基づいて、前記処理装置の処理条件を変更せずに、前記処理装置の目標から偏倚する最新の前記処理装置の能力と反対傾向の特性を有する前記ロットを選択するロット選択手段とを備える、プロセス制御装置。
【請求項２】
前記処理装置によって処理された製品の処理結果に関する情報である履歴を記憶する履歴記憶手段をさらに備え、該履歴は前記複数のロットの特性を含む、請求項１に記載のプロセス制御装置。
【請求項３】
前記プロセス制御装置は、前記複数のロットの特性を、前記処理の工程より前の工程の前記履歴から把握するロット特性把握手段をさらに備える、請求項２に記載のプロセス制御装置。
【請求項４】
前記プロセス制御装置は、基準情報記憶手段を備え、前記基準情報記憶手段は、前記処理におけるロットの制御方法、処理条件を変更する場合の条件、およびその処理について前記履歴記憶手段にデータを収集すべきか否かの情報を備えている、請求項２または３に記載のプロセス制御装置。
【請求項５】
前記プロセス制御装置は、前記処理装置における処理条件を、前記処理装置の能力と前記ロットの特性との関係に応じて前記ロットごとに変更する処理条件変更手段をさらに備える、請求項４に記載のプロセス制御装置。
【請求項６】
前記プロセス制御装置は、前記製品ごとに処理を行う前記処理装置に対して、前記ロットを構成する前記製品の特性と前記処理装置の能力との関係に応じて、前記製品ごとに処理条件を変更する製品制御変更手段をさらに備える、請求項４または５に記載のプロセス制御装置。
【請求項７】
前記プロセス制御装置は、前記ロットの特性のみに応じて、前記処理装置における前記ロットの選択および前記ロットごとの処理条件の変更、のうちのいずれか一方または両方を行う簡易制御手段をさらに備える、請求項４〜６のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項８】
前記プロセス制御装置は、前記製品ごとに処理を行う処理装置に対して、前記製品の特性のみに応じて、前記製品ごとに前記処理装置の処理条件の変更を行う簡易製品制御変更手段をさらに備える、請求項４〜７のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項９】
前記プロセス制御装置には、前記処理を行う並列配置された複数の同種の前記処理装置に対して、処理対象の前記ロットの特性と並列配置された複数の同種の前記処理装置の能力とに応じて、そのロットが処理されるべき処理装置を複数の同種の前記処理装置から選択する装置選択手段をさらに備える、請求項１〜８のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項１０】
前記処理装置評価手段は、前記処理装置で既に処理された前記ロットのうち、前記履歴記憶手段に記憶されていない未記憶の前記ロットを考慮して、その未記憶の前記ロットの処理によって前記処理装置の能力に生じる変化を取り入れて、該処理装置の能力を予測する処理装置予測手段をさらに備える、請求項２〜９のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項１１】
前記プロセス制御装置は、前記処理装置の能力を手動により入力できる処理装置能力入力手段をさらに備える、請求項１〜１０のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項１２】
複数のロットに区分けされる被処理体（製品）に対して処理を行う処理装置のプロセス制御装置であって、
前記処理装置によって処理された製品の処理結果に関する情報である領域別の履歴を記憶する履歴記憶手段と、
前記履歴記憶手段に記憶された前記履歴から、最新の該処理装置の領域別の能力を評価する処理装置評価手段と、
前記処理の工程より前の工程の前記ロットの特性を含む前記履歴と前記処理装置評価手段によって評価された最新の前記処理装置の領域別の能力との関係に応じて、前記処理装置の処理条件を変更せずに、前記処理装置の目標から偏倚する最新の前記処理装置の領域別の能力と反対傾向の特性を有する前記ロットを選択するロット選択手段とを備える、プロセス制御装置。
【請求項１３】
前記プロセス制御装置は、前記複数のロットの領域別の履歴を、前記処理の工程より前の工程の前記履歴から把握するロット特性把握手段をさらに備える、請求項１２に記載のプロセス制御装置。
【請求項１４】
前記製品は半導体ウエハであり、該半導体ウエハが複数の領域に区分けされている、請求項１２または１３に記載のプロセス制御装置。
【請求項１５】
前記プロセス制御装置は、基準情報記憶手段を備え、前記基準情報記憶手段は、前記処理におけるロットの制御方法、処理条件を変更する際の条件、およびその処理について前記履歴を収集すべきか否かの情報を備えている、請求項１２〜１４のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項１６】
前記プロセス制御装置は、前記処理装置における処理条件を、前記処理装置の領域別の能力と前記ロットの領域別の履歴との関係に応じて前記ロットごとに変更する処理条件変更手段をさらに備える、請求項１５に記載のプロセス制御装置。
【請求項１７】
前記プロセス制御装置は、前記製品の単位で処理を行う処理装置に対して、前記処理装置の領域別の能力と該製品の領域別の履歴との関係に応じて前記製品ごとに処理条件を変更する製品処理変更手段をさらに備える、請求項１５または１６に記載のプロセス制御装置。
【請求項１８】
前記プロセス制御装置は、領域別の前記ロットの特性のみに応じて、前記処理装置における前記ロットの選択および前記ロットごとの処理条件の変更、のうちのいずれか一方または両方を行う簡易制御手段をさらに備える、請求項１５〜１７のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項１９】
前記プロセス制御装置は、前記製品ごとに処理を行う処理装置に対して、領域別の前記製品の特性のみに応じて、前記製品ごとの処理条件の変更を行う簡易製品制御変更手段をさらに備える、請求項１５〜１８のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項２０】
前記プロセス制御装置は、前記処理条件の変更を領域別に行う領域別変更手段をさらに備えている、請求項１５〜１９のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項２１】
前記プロセス制御装置には、前記処理を行う並列配置された複数の同種の前記処理装置に対して、処理対象の領域別の前記ロットの特性と並列配置された複数の同種の前記処理装置の領域別の能力とに応じて、そのロットが処理されるべき処理装置を複数の同種の前記処理装置から選択する装置選択手段をさらに備える、請求項１２〜２０のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項２２】
前記処理装置評価手段は、前記処理装置で処理された製品のうち、前記履歴記憶手段にデータ収集されていない未記憶の製品を考慮して、その未記憶の前記製品の処理によって前記処理装置の領域別の能力に生じる変化を取り入れて、該処理装置の領域別の能力を予測する処理装置予測手段をさらに備える、請求項１２〜２１のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置や液晶表示装置の製造工程において、被処理体（以下、「製品」と記す）を処理する処理装置を制御するプロセス制御装置に関する。特に、処理によって変化する処理装置の能力をリアルタイムで評価して、高精度の超微細加工を可能とするプロセス制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＤＲＡＭ等の各種の半導体装置は、これらを製造する処理装置の限界精度に近い微細加工処理が施されるために処理結果がばらつく場合が多い。微細加工処理がばらついた場合、そのばらついた加工を受けたウエハ上の半導体チップの性能が低下する要因を内在させていても、半導体チップがテストされるまで、性能低下を知ることができないという問題があった。これを解決するために、各処理工程において、各処理装置がどのような処理をしたかを自動的に記録して、この記録されたデータを基に不純物注入や形状形成のシミュレーションおよび半導体チップのシミュレーションを行い、シミュレーション結果に基づいて、最適な製造条件を求め、次工程以降のレシピを自動設定する提案が開示されている（特開昭６３−２４９３２８号公報）。この技術を適用すれば、半導体チップが完成される途中で不具合な処理が行われた場合、次工程以降の処理において性能低下を防止する矯正的な処理を施すことが可能となる。
【０００３】
また、制御が適用された処理工程であっても、その処理の後の検査で得られたデータに基づいて制御が人為的にかけられる場合があった。このため、制御に人為的な因子が介在し、複数の工程間にわたる最適化制御や高精度化制御がとくに困難であった。この問題を解決するために、つぎのような提案（特開昭６０−２００３０１号公報）がなされた。それは、半導体装置の製造プロセスの各処理工程と測定工程とを組み合せて一連の製造プロセスを構成し、各処理工程を測定工程で得たデータによって適応制御またはフィードフォワード（ＦＦ）制御しようというものである。また、測定工程で得たデータや設計値に基づいて、各処理工程の前後の処理工程の条件を制御できるように構成する。この技術を用いることにより、各処理工程の制御が自動化され、複数の処理工程間の最適化制御が可能となる。その結果、制御の高精度化およびこれによる歩留りの向上を得ることが可能となる。
【０００４】
また、近年、製造能率を高めるために、一つの処理工程に複数の処理装置を並列配置した製造ラインが設けられる場合が多い。このような製造ラインの異なる２以上の処理工程において、同じ並列配置された複数の装置を用いる場合、同じロットは同じ装置を用いるべきであるとの提案が開示されている（特開平６−１６８８６５号公報）。この方法により、各ロットは異なる処理工程において同じ装置で処理されることになり、良好な特性を得ることが可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置の微細化は高度化の一途をたどり、また製造コストを低下させるために製造設備も大型化する傾向を強めている。各処理工程での処理条件も微妙に調整され、多数の要因のバランスの成立の下に高精度の超微細加工を遂行している。このような処理装置に対して、処理条件を変更することは、その変更に伴って副作用ともいうべき劣化要因が現れるリスクを負う。また、微細化の程度が高度化した結果、同じ処理条件の設定のままであっても、処理装置の能力は処理を１つ実行するごとに一定の傾向をもって変動する。必要に迫られて処理条件を変更する場合、この処理装置の能力の変動を取り入れて処理条件の変更を行わなければ、目標値通りまたは目標に近い処理結果が得られない。
【０００６】
また、上記並列配置された複数の処理装置を異なる２以上の処理工程で用いる場合、同じロットには同じ処理装置を用いる方法（特開平６−１６８８６５号公報）を採用しても、最近の半導体装置の製造に要求されている高精度の超微細加工には不充分である。超微細加工において、同じロットに同じ処理装置を組合せることが最適かどうか自明ではない。同じロットに異なる処理装置を組み合せるほうが好ましい結果が得られる場合も想定される。したがって、上記のような思想の制御技術だけでは、最近の超微細化の動向に追随できない事態となっている。
【０００７】
そこで、本発明の第１の目的は、まず、処理条件を変更するリスクを負うことなく高精度の微細加工を行うことができ、必要な場合にはじめて処理条件を変更して高精度の微細加工を行うことができるプロセス制御装置を提供することにある。さらに、処理の種類に応じて、ロットを構成する製品ごとに処理条件の変更をしたり、前履歴のみに基づいてロット選択や処理条件の変更ができる柔軟性に富んだプロセス制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、上記したように、半導体装置の微細加工が高度化した結果、従来のように製品全体を一単位として把握する方法では、目標範囲に入る部分は狭い部分に限定され、歩留りが低下する事態が生じる場合がある。そこで、本発明の第２の目的は、製品を複数の領域に区分けして領域別に履歴（特性）を把握することにより大きな歩留りが確保されるプロセス制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のプロセス制御装置は、複数のロットに区分けされる製品に対して処理を行う処理装置のプロセス制御装置である。このプロセス制御装置は、処理装置によって処理された製品の処理結果から最新の前記処理装置の能力を評価する処理装置評価手段と、処理装置評価手段によって評価された最新の処理装置の能力と複数のロットの特性とに基づいて、処理装置の処理条件を変更せずに、処理装置の目標から偏倚する最新の処理装置の能力と反対傾向の特性を有するロットを選択するロット選択手段とを備える。
【００１０】
この構成により、その処理装置は、複数のロットの中からその時点において相性の良いロットを選択することができる。ロット選択を行った処理装置は定められた処理条件にしたがってロットの処理を行う。その際、処理条件を変更することも勿論可能であるが、超微細加工を行う場合、処理条件の変更はおもわぬ箇所に変更の影響を及ぼし、不良処理が行われるリスクを負う。このようなリスクを負わずにロットに対して目標に出来るだけ近い処理を行うことができるのは、処理条件を変更せずに、その処理装置の目標から偏倚する能力（特性）と反対傾向の特性を有するロットを選択して処理することである。例えば、制御工程がエッチング処理であり、その時点で平均値よりもパターンの横方向に対して大きなエッチング速度を有する状態にあるエッチング装置を用いる場合、複数のロットの中からレジストパターン間隔が目標値よりも狭いロットを選択する。上記の状態の装置によるエッチングはオーバーエッチングとなるが、上記ロットのようにレジストパターン間隔が狭い場合には、目標に近い幅の溝が形成される。
【００１１】
エッチング装置の状態（能力）は、先行製品について当該エッチング処理後の検査において測定され、履歴記憶手段は処理数が増えるにつれ新しい測定値が反映されてゆく。上記の処理装置評価手段は、最新の装置能力を反映するように、通常、新しい数個のデータの移動平均をとって装置能力を更新しながら導出する。または、最新の１個のデータのみを使用してもよい。
【００１２】
上記のように、処理直前の装置にとって最適なロット選択を行う制御思想は、従来なかったものである。この制御思想の適用により、おもわぬ箇所に制御条件の変更による劣化要因の発生というリスクを負わずに、目標値または目標値に近い処理を施すことが可能となる。このため、ロット間ばらつきを抑制して歩留り向上を得ることができる。さらに、超微細加工の信頼性を向上させ、この制御装置を用いない場合に比べて、巨額の設備投資を行って新たな装置を購入することなく、同じ装置を用いて１ランク上の超微細加工を行うことが可能となる。
【００１３】
請求項２のプロセス制御装置では、上記請求項１の制御装置において、処理装置によって処理された製品の処理結果に関する情報である履歴を記憶する履歴記憶手段をさらに備え、該履歴は上記の複数のロットの特性を含んでいる。
【００１４】
この構成により、複数の処理工程間にわたる処理結果を比較することが容易になり、処理工程の制御を量的にも質的にも向上させることができる。また、処理工程間に各処理工程の処理結果に関する情報が、一括して取り込まれるので、他の製造ラインへの適用を容易に行うことができる。この履歴記憶手段は、測定データを記憶する特性記憶手段と処理条件を記憶する処理工程記憶手段とに分けて構成してもよく、このほうが膨大なデータの整理には好適である。なお、上記の履歴には、通常の工程における処理／検査条件や処理／検査結果のほかに、つぎのような履歴も含まれる。
（ａ）モニタ検査データ：拡散処理工程等のように、例えば、ウエハ１００枚単位（２５枚のロット、４ロット）で処理される場合、ダミーウエハを、例えば３枚加え、上、中、下の位置に１枚ずつ配置して、合計１０３枚のウエハの処理を行う。この拡散処理には、上記４ロットの番号と関連づけられたバッチ番号が付与される。ウエハの厚さ測定は、ダミーの３枚についてのみ行われる。この拡散処理のバッチ番号には、上記３枚のダミーの厚さ寸法が処理結果として記録され、上記４ロット番号にもその厚さ寸法が記録される。このように、ロット番号ごとに処理されない処理工程のデータもそのロットの履歴として、とうぜん、利用することができる。
（ｂ）写真の再生ロットのデータ：写真製版処理において、レジストを塗布してマスクを合わせた後にパターン寸法を測定した結果、ウエハごとにやり直しをする場合、やり直しウエハはひとまとめにして、やり直しを行う。すなわち、再生ロット番号が付され、先に塗布したレジストを剥がして、再塗布が行われ写真製版処理が行われる。再処理が行われたウエハは、写真製版処理の後に、母集団（ロット）に再び合流して、母ロットとともに処理が進められてゆく。この写真製版工程において再生ロット番号が付されたウエハの履歴は、写真製版処理工程においては、やり直した処理条件が履歴として記録されるべきであり、実際、やり直しの処理条件が記録される。したがって、プロセス制御も、やり直したウエハについては、このやり直しの処理条件に基づいて行われる。
【００１５】
また、やり直し製品からなる再生ロットについてのやり直し処理工程で上記の本発明のプロセス制御装置を適用する場合、母ロットで収集した前工程の収集データを使用してやり直し処理を制御することができる。すなわち、やり直し製品からなる再生ロットのやり直し処理工程における処理装置も、上記の本発明のプロセス制御装置の適用対象である。
【００１６】
請求項３のプロセス制御装置では、上記請求項２の制御装置において、複数のロットの特性を、処理の工程より前の工程の履歴から把握するロット特性把握手段をさらに備えている。
【００１７】
この構成により、処理対象の複数のロットの特性を数値によって適切に把握することができる。例えば、ロット特性把握手段は、ロットの前工程の履歴について、その履歴の目標値を基準値として、その履歴の値に応じてその基準値の上下に変動する出来栄えを表す出来栄え値を導出することができる。また、上述の処理装置評価手段は、先行製品の履歴から得た値について、その値が目標通りの処理結果をもたらす装置を基準値を有する装置として位置づけ、その値に応じてその基準値の上下に変動する装置の能力の程度を表す機差係数を導出することができる。さらに、ロット選択手段は、出来栄え値に対する前記機差係数の商または積が、それぞれロットの基準値に対する機差係数の基準値の商または積に近いロットを前記ロットの中から選択することができる。このような構成により、ロット選択を最新の客観的な数字によって自動的に行うことが可能となる。処理工程の種類によっては、その工程における処理結果は、該処理によって残された部分の残し寸法または該処理によって消失された部分の抜き寸法に基づいて評価する。残し寸法に基づく評価値と抜き寸法に基づく評価値とは、略逆数の関係にある。両方とも残し寸法によりロット選択を行う場合には、上記の商に基づいてロット選択を行い、装置状態を抜き寸法で行った場合には、上記の積によって行う。
【００１８】
なお、ロットの特性には、複数の検査工程で得られた製品の性質、寸法等だけでなく、複数の前工程での処理装置、処理条件、原材料等およびそれを反映したものが含まれる。同様に、装置の能力とは、その装置が処理した製品の複数の前工程および後工程における特性そのもの、またはそれを反映したものである。なお、本説明では、「処理結果に関する情報」と、「履歴」と、「能力」と、「特性」と、「状態」とは同じ意味に用いられる場合がある。上記の装置能力が、生データではなく生データを用いて計算して得た指標である場合には、前工程から後工程の現在位置に至る間の任意の履歴を用いて計算した値を用いることができる。
【００１９】
請求項４のプロセス制御装置では、請求項２または３の制御装置において、基準情報記憶手段を備え、基準情報記憶手段は、処理におけるロットの制御方法、処理条件を変更する際の条件、およびその処理について履歴記憶手段にデータを収集すべきか否かの情報を備えている。
【００２０】
上記構成を採用することにより、本プロセス制御装置は、(a)収集データの保持、（ｂ）最適処理条件の選択、（ｃ）最適装置の選択等の制御の中枢部分を１つのシステムとして独立させた構成となる。このため、異なるＦＡシステムに対しても本プロセス制御装置を組み込むことが可能となり、汎用性が向上する。なお、成膜装置、エッチング装置等の各処理装置の制御方法は、各装置ごとに相違しているので、統一的に制御できるように、本プロセス制御装置に含まれる装置として各装置ごとに装置制御端末が配置されていることが望ましい。
【００２１】
請求項５のプロセス制御装置では、上記請求項４の制御装置において、処理装置における処理条件を、処理装置の能力とロットの特性との関係に応じてロットごとに変更する処理条件変更手段をさらに備えている。
【００２２】
装置にとって処理時点で相性の良いロットを選択するだけでは良好な結果が期待しにくい場合、装置の空き状態を作らないことを優先させたために特性不良が予想される場合等においては、各装置の処理条件を変更する。このような処理条件の変更を余儀なくされる場合には、処理条件の変更によってロットの特性が劣化するリスクよりも、改善される期待のほうが大きい。この結果、装置の高稼動率を維持したうえで目標値通りかそれに近い処理を実行することが可能となる。また、装置によっては装置の機種差がないものがあり、そのような場合は、処理条件を変更して、目標値通りまたはそれに近い処理結果が得られるようにする。
この結果、微細加工処理の精度を向上させることができる。
【００２３】
なお、各処理装置においては、処理条件は各装置の条件設定方式に応じて、処理方法の一連の条件を定めたレシピと対応するレシピコードまたは処理方法の変更可能な処理要因についての条件パラメータによって設定されている。このため、処理条件変更手段は、各装置の条件設定方式に応じて、装置のレシピコードを変更するか、または、装置の処理パラメータを変更する。
【００２４】
請求項６のプロセス制御装置では、請求項４または５の制御装置において、製品ごとに処理を行う処理装置に対して、ロットを構成する製品の特性と処理装置の能力との関係に応じて製品ごとに処理条件を変更する製品制御変更手段をさらに備えている。
【００２５】
微細加工が高度化するにしたがい、ロットごとの制御では目標精度が得られない処理工程が多くなる。このような処理工程では、上記のようにロットを構成する製品ごとの制御を行う。この製品制御手段を採用することにより、ロット内ばらつきは減少し、同じ装置を用いて１ランク上の加工精度を達成することが可能となる。この製品制御手段を用いて、１ロットを構成する全製品に一律に同じ処理条件で処理を施してもよい。
【００２６】
請求項７のプロセス制御装置では、請求項４〜６のいずれかの制御装置において、ロットの特性のみに応じて、処理装置におけるロットの選択およびロットごとの処理条件の変更、のうちのいずれか一方または両方を行う簡易制御手段をさらに備えている。
【００２７】
この構成により、装置能力等を導出しなくても、例えば、前工程で用いた装置、原材料、処理条件（レシピ、処理コード）等を知っただけで、ロット選択や処理条件を設定することができる。また、前工程の特性の範囲分けをしてその範囲に応じて処理条件（レシピ、処理コード）を設定することもできる。簡便な処理を行う工程ではこのような制御のみで充分用が足りる。このため、処理条件の設定が簡便となり、ミスの発生等が抑えられる。
【００２８】
請求項８のプロセス制御装置では、請求項４〜７のいずれかの制御装置において、製品ごとに処理を行う処理装置に対して、製品の特性のみに応じて、製品ごとに処理装置の処理条件の変更を行う簡易製品制御変更手段をさらに備えている。
【００２９】
この構成により、製品ごとに処理条件を変更する場合でも、その処理直前の装置能力を評価することなく製品特性のみに応じて、処理条件を簡便に変更することができる。
【００３０】
請求項９のプロセス制御装置では、請求項１〜８のいずれかの制御装置において、処理を行う並列配置された複数の同種の処理装置に対して、処理対象のロットの特性と並列配置された複数の同種の処理装置の能力とに応じて、そのロットが処理されるべき処理装置を複数の同種の処理装置から選択する装置選択手段をさらに備えている。
【００３１】
この構成により、装置能力に大きな相違がある複数の装置が並列配置されている処理工程で、ロットにとって最適な装置選択を行うことができ、高精度の加工処理を実施することが可能となる。
【００３２】
請求項１０のプロセス制御装置では、請求項２〜９のいずれかの制御装置において、処理装置評価手段は、その処理装置で処理されたロットのうち、履歴記憶手段にデータ収集されていない未記憶のロットを考慮して、その未記憶のロットの処理によって処理装置の能力に生じる変化を取り入れて、該処理装置の能力を予測する処理装置予測手段をさらに備えている。
【００３３】
通常、制御工程での処理が終了した後、検査が行われまでに数時間〜数日間かかり、この数時間〜数日間の間もロットの処理は連続して行われる。この数時間〜数日間の間に、処理したロット数に応じて成膜処理において膜が厚く形成されたり、エッチング特性が変化したり、装置能力の経時変化が進行する。この装置能力の経時変化は、従来あまり問題とされることはなかったが、加工があまりにも微細化されたために、エッチング特性の微妙な経時変化が製品の出来栄えに大きな影響を及ぼすようになっている。上記の構成により、この経時変化を考慮に入れ、制御対象のロットが該制御工程にかかる直前の装置の能力を導出することができる。この結果、高精度の微細加工が可能となり、高い歩留りを維持することが可能となる。
【００３４】
請求項１１のプロセス制御装置は、請求項１〜１０のいずれかの制御装置において、処理装置の能力を手動により入力できる処理装置能力入力手段をさらに備えている。
【００３５】
この手動入力により、定期的な補修や臨時補修が行われて装置の能力が更新された場合に経験的に分かっている更新時の能力や実測値に基づく能力を入力して、そのときの正確な装置の能力を把握してその処理結果を目標値に近付けることができるからである。このような手動入力の手段の付加により、どのような事態にも適切に対処できるプロセス制御を行うことができ、歩留り向上や生産性の向上を得ることが可能となる。
【００４０】
本発明の請求項１２のプロセス制御装置は、複数のロットに区分けされる製品に対して処理を行う処理装置のプロセス制御装置である。このプロセス制御装置は、処理装置によって処理された製品の処理結果に関する情報である製品の領域別の履歴を記憶する履歴記憶手段と、履歴記憶手段に記憶された履歴から、最新の該処理装置の領域別の能力を評価する処理装置評価手段と、処理の工程より前の工程のロットの特性を含む履歴と処理装置評価手段によって評価された最新の処理装置の領域別の能力との関係に応じて、処理装置の処理条件を変更せずに、処理装置の目標から偏倚する最新の処理装置の領域別の能力と反対傾向の特性を有するロットを選択するロット選択手段とを備える。
【００４１】
ロット特性はロットを構成する製品の領域に応じて特性が一定傾向で偏倚する場合が多い。この偏倚の程度は装置によって大きく異なるので、処理直前の装置の能力に応じて最適ロット選択を行うことにより、処理条件の変更に伴うリスクを負うことなく製品全体にわたって平均化された特性のウエハを得ることができる。このためチップ良品を数多くとることができるので、その製品、例えばウエハからチップ製造にいたる間の歩留りを向上させることができる。この結果、製品の価値を向上させることが可能となる。また、同じ装置を用いて、１ランク上の微細加工処理を行うことができる。
【００４２】
請求項１３のプロセス制御装置では、請求項１２の装置において、複数のロットの領域別の履歴を、処理の工程より前の工程の履歴から把握するロット特性把握手段をさらに備えている。
【００４３】
この構成により、前履歴からその処理にとって好適な制御のための指標を導出することができ、より高精度な微細加工を実施することが可能となる。
【００４４】
請求項１４のプロセス制御装置では、請求項１２または１３の制御装置において、製品は半導体ウエハであり、該半導体ウエハが複数の領域に区分けされている。
【００４５】
ウエハの場合には、同心円状に特性が変化する場合、中心部を原点として十字線によって分けられる第１〜第４象限の領域に応じて特性が変化する場合等が多い。どのような領域の形状の区分けとするかは、処理装置の種類等によって変化するので、千差万別である。処理装置に応じて適切な領域の形状を設定して、領域別の履歴を得て、特性の領域別分布の矯正等の適切な制御を行う。この結果、ウエハ内の特性は非常にばらつきの小さいものとすることができ、そのウエハの市場価値を向上させることができる。
【００４６】
請求項１５のプロセス制御装置では、請求項１２〜１４のいずれかの制御装置において、基準情報記憶手段を備え、基準情報記憶手段は、処理におけるロットの制御方法、処理条件を変更する際の条件、およびその処理について領域別の履歴を収集すべきか否かの情報を備えている。
【００４７】
上記構成により、領域別の膨大な量のデータを統一的に上記記憶手段に格納しておき、各処理工程での処理の際、必要に応じて用いることができるので、１パッケージとして任意の処理工程に組み入れることができる。このため、きめ細かい高精度の制御方法であるにもかかわらず、汎用性が向上し、大きな変更をすることなく容易に処理工程に組み込むことが可能となる。
【００４８】
請求項１６のプロセス制御装置では、請求項１５の制御装置において、処理装置における処理条件を、処理装置の領域別の能力とロットの領域別の特性との関係に応じてロットごとに変更する処理条件変更手段をさらに備えている。
【００４９】
上記構成により領域別の履歴を考慮して処理条件（レシピコード、処理パラメータ等）を設定することができる。このため、歩留り向上や超微細加工処理の信頼性を向上させることができる。また、同じ装置を用いて１ランク上の微細加工処理を行うことが可能となる。
【００５０】
請求項１７のプロセス制御装置では、請求項１５または１６の制御装置において、製品の単位で処理を行う処理装置に対して、ロットを構成する製品の領域別の特性と処理装置の領域別の能力との関係に応じて製品ごとに処理条件を変更する製品処理変更手段をさらに備えている。
【００５１】
製品ごとに処理条件を変更することにより、きめの細かい制御を行うことができ、一層高精度な微細加工を実施することが可能となる。
【００５２】
請求項１８のプロセス制御装置では、請求項１５〜１７のいずれかの制御装置において、領域別のロットの特性のみに応じて、処理装置におけるロットの選択およびロットごとの処理条件の変更、のうちのいずれか一方または両方を行う簡易制御手段をさらに備えている。
【００５３】
上記構成により、処理工程の性格に応じて高精度で柔軟な制御を簡便に行うことが可能となる。
【００５４】
請求項１９のプロセス制御装置では、請求項１５〜１８のいずれかの制御装置において、製品ごとに処理を行う処理装置に対して、領域別の製品の特性のみに応じて、製品ごとの処理条件の変更を行う簡易製品制御変更手段をさらに備えている。
【００５５】
本発明のプロセス制御装置が適用される処理では、自動化されている処理工程である場合がほとんどなので、製品ごとに処理条件を設定することはロットごとに処理条件を変更することと変わりはない。このため、簡便な方法できめ細かく容易に高精度の微細加工を施すことが可能となる。
【００５６】
請求項２０のプロセス制御装置では、請求項１５〜１９のいずれかの制御装置において、処理条件の変更を領域別に行う領域別変更手段をさらに備えている。
【００５７】
領域別に処理条件を設定することにより、領域の特性に応じた処理が可能となり、製品特性は大きく向上する。このため、従来の装置を更新することなく現有装置を用いてさらに高レベルの微細加工を遂行することができる。自動化されている処理工程では、領域別に処理条件を設定することは容易であり、高価な装置の更新なしに簡便に高レベルの微細加工が可能となる。
【００５８】
請求項２１のプロセス制御装置では、請求項１２〜２０のいずれかの制御装置において、処理を行う並列配置された複数の同種の処理装置に対して、処理対象の領域別のロットの特性と並列配置された複数の同種の処理装置の領域別の能力とに応じて、そのロットが処理されるべき処理装置を複数の同種の処理装置から選択する装置選択手段をさらに備えている。
【００５９】
ロットにとって最適な装置選択を領域別のデータに基づいて行うことができるので、精密な装置選択を行うことができる。
【００６０】
請求項２２のプロセス制御装置では、請求項１２〜２１のいずれかの制御装置において、処理装置評価手段は、その処理装置で処理された製品のうち、履歴記憶手段にデータ収集されていない未記憶の製品を考慮して、その未記憶の製品の処理によって処理装置の領域別の能力に生じる変化を取り入れて、該処理装置の領域別の能力を予測する処理装置予測手段をさらに備えている。
【００６１】
上記の構成により、処理直前の領域別の装置能力を予測でき、領域別の処理条件の変更やロット選択をより実際の能力に近い値を用いて実施することができ、高精度の微細加工の信頼性を一層向上させることができる。
【００６２】
【発明の実施の形態】
次に図を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００６３】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１におけるシステム構成図である。図１において、処理装置８０および検査装置９０は、本発明のプロセス制御装置１によって制御される。上記のシステム制御装置が適用される製造ラインは半導体ウエハ処理ラインなので、処理装置には、写真製版、拡散、イオン注入、エッチング等の処理を行う処理装置が含まれる。
【００６４】
プロセス制御装置１には、ＦＡ計算機２と、ＦＡ計算機に付属した品質制御用サーバ３と、装置制御端末８５と、基準情報格納部４と、収集データ格納部５と、端末入力装置６とが含まれる。各処理装置における処理条件の設定方式は相違しているが、大別すると、レシピコード指定方式と処理パラメータ設定方式の２方式がある。レシピコード指定方式では、その処理装置での一連の処理がレシピとして与えられ、使用者はレシピコードを指定すればそのレシピコードに対応した一連の処理を行うことができる。一方、処理パラメータ設定方式では、その処理装置における一連の処理結果に大きな影響を有する処理パラメータを設定することができる。
【００６５】
基準情報格納部４には、ロットの属する商品種であるチップ名ごとに各処理装置において行われる処理条件等の処理フローに関する情報が格納されている。この処理フローに関する情報は、処理工程の設定、その処理工程における処理方法（製品制御手段、簡易制御手段を用いるか等）、各処理装置の処理条件設定方式に応じたレシピコードまたは処理パラメータを含んでいる。ある処理工程において、ロット特性把握部で用いるべき複数または単一の前工程の履歴の指定や処理装置評価部に用いるべき前工程から後工程にいたる履歴の指定も含まれている。さらに、前工程の装置、処理条件、特性範囲に応じた制御工程で用いるべき装置、処理条件を変更する場合のロット特性と装置能力との関係等も予め定められて、基準情報格納部４に格納されている。また、収集データ格納部に収納すべき処理工程の結果等も指定されている。
【００６６】
収集データ格納部５には、製造ライン全体の任意の処理工程における製品特性データを収集記憶することができる。製品特性データの例としては、検査工程で測定された測定結果等を挙げることができる。また、次のデータは、別にＱＣデータ格納部のような記憶手段を設けて、そこに記憶してもよいが、本実施の形態のように、収集データ格納部５に製品特性データと一緒に記憶してもよい。すなわち、製品が属するロット番号、全処理工程で実際に処理または検査を行った処理装置および検査装置の番号、処理に用いられた原材料、処理装置の処理条件および検査装置の検査条件等のデータは、本実施の形態では収集データ格納部５に記憶される。上記したように、処理条件は処理装置の条件設定方式に応じて、レシピコードまたは処理パタメータが入力される。
【００６７】
端末入力装置６は、処理装置が定期補修等を受けて能力が更新された際に、測定データや経験データを基にして、処理装置の能力を入力するための装置である。
【００６８】
また、装置制御端末７５は、多くの相違するメーカの処理装置を統一的に使用するために、処理装置によって相違する各種信号を統一的に扱うことができるように設けられている。なお、本実施の形態では、本プロセス制御装置は、搬送指示手段は含んでいないが、含めてもよい。
【００６９】
図２は、本実施の形態におけるプロセス制御装置の概略構成を示すブロック図である。ロット投入部１１は、投入されたロットの商品種名（チップ名）により基準情報格納部４からロット（検移票）番号および処理フローをそのロットに取得させる。搬送先選択部１２は、ロット番号と処理フローとから、そのロットが処理される装置を特定し、搬送先であるその装置用のストッカ（棚）を検索し特定する。ロット特性把握部１３は基準情報格納部４に格納されている制御工程に関するファイルの指示命令に基づいて、その制御工程にとって有効な前履歴（特性）を収集データ格納部５から読み出し、必要な計算を行いロット特性である出来栄え値を導出する。また、図示していないが、簡易制御手段（図示せず）を用いる場合には、簡易制御手段は収集データ格納部５から前処理工程での処理条件（原材料を含む）や、処理装置番号を呼び出す場合もある。また、処理装置評価部１４は、基準情報格納部に格納されたファイルの指示に基づいて、その処理工程の前後の処理結果の特性を収集データ格納部５から読み出し、計算を行い、装置能力である機差係数を処理にかかる際に導出する。最適ロット選択部１５は、上記のロット特性と装置能力とに基づき装置選択係数を算出して、処理にかかる際の処理装置にとって目標処理結果を出し易いロットを選択する。さらに、処理条件変更部１６は、上記数値化した値等に基づいて、基準情報格納部４に格納された処理条件の変更が必要な場合には、この処理条件の変更を行う。処理／検査制御部１７は、この処理条件に基づいて、その装置による処理の制御およびその処理結果を評価する検査を行う。処理および検査が終了したとき、品質データ収集部１８は、基準情報の指示に基づき検査結果等を収集データ格納部５に格納する。また、変更された処理条件は収集データ格納部５に収集格納される。収集データ格納部５には、変更がない場合であっても実際に処理された処理条件が格納されてゆく。
【００７０】
次に、ロットの流れにしたがって処理工程の制御方法を説明する。図３はロットの処理フローの概要を説明する図である。本発明のプロセス制御装置では、任意の工程を選択して制御対象の工程とすることができる。図３において、ロット投入時（Ｍ１）に商品種（製品名）を指定することにより、ロット投入時に設定されている処理フロー上の各工程での制御方法にしたがって、（ａ）制御をかけるかどうか、（ｂ）どのような制御をかけるか、（ｃ）履歴収集を行うかどうか、等を判断しながら制御が行われる。また、制御が行われる工程では、図３に示すＭ１〜Ｍ８の各ステップにより制御が実施される。
【００７１】
図４は、ロット投入の処理フローを示すフローチャートである。チップ名（商品種）を指定してロットを投入し（Ｓ１）、チップ名によりＳＰＷ（検移票Ｔ１）を取得する（Ｓ２）。ＳＰＷ（検移票）には、そのチップ名および検移票番号が記入されている。以下のフローチャートの説明において、各処理でやり取りするデータの内容が処理の脇に示されている。この後、検移票番号に対応する検移票テーブルＴ２を読みに行き、次工程情報を取得する（Ｓ３）。この次工程情報に基づいてそのロットの搬送先が選択される（Ｓ４）。図５は検移票テーブルのデータ内容を示す図である。図５には、フィードフォワード制御工程の装置グループ、その装置の特性の算出方法およびその算出に必要なデータ収集工程が示されている。また、検移票番号および連番は省略されている。図６は搬送先を選択する際のフローチャートを示す。搬送先検索開始した（Ｓ５）後、次工程検索（Ｓ６）の際に、検移票テーブルに示されている装置グループを特定する。本実施の形態では、搬送指示手段は別の装置に備えられているが、含めることももちろん可能である。ロットは直接、装置グループに送られるわけではなく、装置エリアに配置されている棚（ストッカ）に一時的に収納され、処理待ちの状態とされる。そこで、次工程の装置グループを特定した後、次工程装置ストッカを検索する（Ｓ７）。検索は検移票テーブルのサブテーブルである装置グループテーブルＴ３がまず対象となり、処理される装置が分かると、次にその装置の装置テーブルＴ４を検索してその装置用のストッカを特定する。つぎに装置からのロット選択（Ｓ８）に移る。装置からのロット選択は、装置の稼動率を高める制御モードであり、他の制御モードとしてロット特性を最優先させて処理装置を選択するロット優先モードがある。処理装置からのロット選択を実施するか否かは、基準情報に既に盛り込まれている。
【００７２】
図７は装置からのロット選択を実施するフローチャートである。このロット選択を行う際、複数のロットが処理待ち状態でストッカに置かれている。まず、検移票テーブルを読みにゆき、フィードフォワード制御を行うかどうかを検知する（Ｓ９）。フィードフォワード制御を行うことになっていた場合には、実ロット（先行ロット）から装置能力を導出する（Ｓ１２）。導出の際に、まず、チップグループＴ９においてチップグループ名を特定して、そのチップグループ名を基にして、制御工程テーブルＴ５、フィードフォワードロットデータ収集テーブルＴ６および規格パラメータテーブルＴ７を読みにゆく。上記のフィードフォワードロットデータ収集テーブルには、処理を待っている複数のロットの製品特性、または出来栄え値も収納されている。図８〜図１０に、制御工程テーブルＴ５、フィードフォワードロットデータ収集テーブルＴ６および装置状態テーブルＴ８のデータ内容を示す。図８の制御工程テーブルには、ロット特性の具体的な数値である出来栄え値を算出する式、装置状態を更新し算出する式、未記憶の先行ロット数から装置状態を予測する関係式等が収納されている。また、フィードフォワードロットデータ収集テーブルには収集工程名や処理した装置、履歴データの種類や収集データ格納部に登録した日時が記載されている（図９）。また、装置状態テーブルには、制御工程で使用する装置名、装置状態の具体例である機差係数算出方法が、未記憶の先行ロットの影響も考慮されたうえで収納される。さらに、新たな履歴が記憶されると更新されるので、更新日時を記録するようになっている（図１０）。図７において、先行の実ロットがない場合には、ダミー等の測定値から装置状態を導出する（Ｓ１３）。測定データはＦＡ端末入力テーブルＴ８に、端末入力装置６により手動で入力することができる。ＦＡ端末入力テーブルは、図１１に示すように、その処理装置のエッチングレート等を手入力で入力できるようになっている。図７において、その後、装置状態とロット特性（出来栄え値）を比較して、その装置からみて最適のロットをストッカで待機中のロットの中から選択する（Ｓ１４）。このロット選択では、装置状態テーブルおよびフィードフォワードロットデータ収集テーブルに収納されているデータが読み込まれる。この選択では当然のことであるがロットの待機時間の長短は考慮されず、その時点の装置状態と相性のよいロットから順に処理され、残ったロットは、処理にしたがって変動してゆく装置状態との相性が良くなったものから順に処理されてゆく。処理は全てのロットについて残らず行われるので、処理条件の変更が必要になるロットについては処理条件を変更して処理が実施される。なお、ロット主体に処理装置が選択されるモードは、ある工程で処理が終了し、検査によりその処理結果の特性が出され、その特性が予め基準情報で定められた範囲にある場合に選択され、その範囲内にある場合に指定されている処理装置に搬送され、その処理装置で処理が行われる。この装置選択が対象となる工程では、各処理装置は装置状態の経時的な変動が小さく、かつ装置状態の処理装置間ばらつきが大きい場合が多い。上記のようなロット主体の装置選択がなされる場合ではなく、ロットが検移票テーブルに定められた処理装置で処理される場合でフィードフォワード制御を行わない場合には、ロットの優先度でロット選択が行われ（Ｓ１０）、処理検査条件決定に回される（Ｓ１５）。
【００７３】
次に、上記の処理装置とロットとの組合せでの処理条件および検査条件を決定する。図１２は処理条件および検査条件を決定する処理フローを示すフローチャートである。処理条件検索開始後に、フィードフォワード制御を行うか否か判断する（Ｓ１６）。この判断は、検移票テーブルに記載されている。検移票テーブルを読みに行って設定がされていれば、フィードフォワード制御を行う。ＹＥＳの場合、商品種であるチップグループＴ９を読みに行き、そのロットのチップグループを特定した後、制御条件選択テーブルＴ１０に設定されている、そのチップグループが施される制御方法が特定される。図１３および図１４に、チップグループと制御条件選択テーブルのデータ内容を示す。チップグループにはチップ名が記載され、制御条件選択テーブルにはチップ名グループに対応する制御工程、装置、処理条件を変更するのに必要な、選択ＩＤ等の情報が収納されている。その後、それぞれの制御方法で制御条件を選択する。選択ＩＤの選択により、制御工程テーブルＴ５と他のテーブルとの組合せが決定され、制御条件が設定される（Ｓ１８）。すなわち、ロット出来栄え値を含む制御条件テーブルＴ１１、前工程制御コードを含む制御条件テーブルＴ１２、前工程パタメータを含む制御条件テーブルＴ１３および制御コードパラメータテーブルＴ１４のうちのいずれかと制御工程テーブルＴ５とを組合せることにより、制御条件が設定される。この後、処理／検査の開始指示を待つ。一方、フィードフォワード制御を行わない場合には、基準情報に設定されている通常の方法で制御条件を選択する（Ｓ１９）。この選択に際しては、基準情報格納部に格納されている制御条件選択テーブルＴ１０を読みにゆき制御条件を選択する。この後、フィードフォワード制御を行う場合と同様に、処理／検査の開始指示を待つ。
【００７４】
図１５に処理／検査のフローチャートを示す。処理／検査開始指示を開始した後、決定した上記の処理条件を装置に送信する（Ｓ２２）。その後、ロットに対して処理および検査が実施される。その後、検査で得られた品質データが収集される。図１６は品質データ収集の処理を示すフローチャートである。装置からの処理データ収集（Ｓ２５）では、フィードフォワードロットデータ収集テーブルＴ６に収集すべきデータとして挙げられているロット番号、処理装置名、原材料、処理条件、処理パラメータ、検査条件等を記入する。次に、フィードフォワード制御を行うためのデータ収集を行うか判断する（Ｓ２６）。上記の処理／検査のデータがフィードフォワード制御で用いられる場合には、収集データ格納部５に上記処理／検査のデータが格納される。この指示は、基準情報である検移票テーブルのフィードフォワード制御に記載されている。データ収集を行う場合には、フィードフォワード用のデータ収集を行い（Ｓ２７）、フィードフォワードロットデータ収集テーブルＴ６に上記データを格納する。格納するデータは、例えば、ロット名ごとに収集工程、処理装置名、処理条件、処理パラメータ等である。処理の結果の各種測定結果も記録される。さらに、ロット番号ごとに処理が行われない処理工程における（ａ）モニタ検査データも、ロット番号との対応がつくようにして記録される。すなわち、拡散処理工程等のように、例えば、ウエハ１００枚単位（２５枚のロット、４ロット）で処理される場合、ダミーウエハを、例えば３枚加え、上、中、下の位置に１枚ずつ配置して、合計１０３枚のウエハの処理を行う。この拡散処理には、上記４ロットの番号と関連づけられたバッチ番号が付与される。ウエハの厚さ測定は、ダミーの３枚についてのみ行われる。この拡散処理のバッチ番号には、上記３枚のダミーの厚さ寸法が処理結果として記録され、上記４ロット番号にもその厚さ寸法が記録される。このように、ロット番号ごとに処理されない処理工程のデータもそのロットの履歴として、とうぜん、記録されロット選択等の制御に利用することができる。また、（ｂ）写真の再生ロットのデータのような場合にも、実際の処理の履歴がそのウエハと対応づけが付けられるようにして、記録され、制御に利用される。すなわち、写真製版処理において、レジストを塗布してマスクを合わせた後にパターン寸法を測定した結果、ウエハごとにやり直しをする場合、やり直しウエハはひとまとめにして、やり直しを行う。やり直しするウエハはまとまられ、再生ロット番号が付され、先に塗布したレジストが剥がされ、再塗布が行われ写真製版処理が行われる。再処理が行われたウエハは、写真製版処理の後に、母集団（ロット）に再び合流して、母ロットとともに処理が進められてゆく。この写真製版工程において再生ロット番号が付されたウエハの履歴は、写真製版処理工程においては、やり直した処理条件が履歴として記録されるべきであり、実際、やり直しの処理条件が記録される。したがって、プロセス制御も、やり直したウエハについては、このやり直しの処理条件に基づいて行われる。
【００７５】
また、やり直し製品からなる再生ロットについてのやり直し処理工程で本発明のプロセス制御装置を適用する場合、母ロットで収集した前工程の収集データを使用してやり直し処理を制御することができる。すなわち、やり直し製品からなる再生ロットのやり直し処理工程における処理装置も、言うまでもなく、本発明のプロセス制御装置の適用対象である。
【００７６】
また、フィードフォワード装置データ収集テーブルＴ１６には、処理装置名ごとに処理工程、処理ロット、処理条件を格納する。図１７にフィードフォワード装置データ収集テーブルのデータ内容を示す。この後、品質チェックが行われる。一方、フィードフォワード制御のためのデータ収集を行わない場合には、直ちに品質チェックが行われる。
【００７７】
図１８に品質チェックのフローチャートを示す。品質チェック開始後、規格チェックが行われる（Ｓ２９）。この規格チェックの際に、規格テーブルに規格を読みに行き、規格をチェックする。その後、各種のチェックを行い、工程完了処理を行う。図１９は工程完了処理のフローチャートである。工程完了処理開始の後、次工程検索を行う（Ｓ３３）。次工程検索の際に、検移票テーブルを読みにゆき、検移票番号を指定して連番、工程および装置グループを特定する。その後、自データを更新して搬送先選択を行う（Ｓ３５）。
【００７８】
図２０は、処理条件を変更する場合の３種類のケースについて示す図である。
ケース１は、ロットの出来栄え値と装置能力（機差係数）とから処理条件であるレシピコードを変更する場合を示す。ケース２はロットの出来栄え値のみからレシピコードを変更する場合を示す。また、ケース３は前工程で使用したレシピから処理工程のレシピを変更する場合を示す。このような、処理条件の変更における基準となる関係は、いずれも基準情報として基準情報格納部に格納されている。
【００７９】
上記のプロセス制御装置を用いることにより、ロット特性に対してはフィードフォワード制御を、また処理装置についてはフィードバック制御をかけることにより、制御工程での処理を、ばらつきを抑制して実施することができる。また、処理工程の性質に応じて適切な処理方法を柔軟に用いることができ、複雑で多岐にわたる各処理工程での制御を効率良く、簡便に行うことが可能となる。
【００８０】
この結果、ＤＲＡＭ等の半導体装置の製造において大きな歩留り向上を達成することができる。また、本来の対象とするレベルの微細加工処理よりも１レベル以上高いレベルの微細加工処理を施すことが可能となる。すなわち、６４ＭバイトのＤＲＡＭ用の製造ラインに、上記のプロセス制御装置を用いることにより１２８Ｍバイトまたは２５６ＭバイトのＤＲＡＭ、もしくはこれらＤＲＡＭ以外の次世代システムＬＳＩ等の半導体デバイスに必要とされる微細加工が可能となる。
【００８１】
（実施の形態２）
実施の形態２におけるプロセス制御装置は、実施の形態１で用いた図１に示す構成と類似したプロセス制御装置の構成が用いられる。大きな相違は、製品履歴のうち測定されたデータが領域別のデータとなっている点である。処理条件は、処理装置が領域別に処理条件を設定することができる場合には領域ごとに設定され、領域ごとに設定できない処理装置の場合には単に処理条件が設定される。図２１（ａ）〜（ｃ）は、領域別に処理条件を設定する場合の処理条件設定の考え方を示す図である。また、図２１（ｄ）は、領域別に処理条件を設定できないが、領域別に製品特性を把握して、その製品特性と処理装置の癖とを考慮して処理条件を設定したり、処理装置の癖に合わせてロット選択を行う場合の考え方を示す図である。図２１（ａ）は半導体ウエハで特性がほぼ分かれる領域を示す図である。また、図２１（ｂ）は領域で特性がほぼ分かれる場合の処理条件の処理のかけ方を示す図である。半導体ウエハの中央領域と周縁領域とで、図２１（ａ）の実線で示すように特性が変わる場合、処理工程では、図２１（ｂ）の破線で示すように制御して処理を行うと、図２１（ｃ）に示す処理結果が得られる。また、領域別に製品特性を把握して、その製品特性に合わせて処理装置の処理条件を設定したり、処理装置に合わせてロット選択を行う場合は、装置能力が図２１（ｄ）に示す状態（癖）の場合に上記ロットを選択するようにする。このロット選択により、ウエハ全体にわたってばらつきの小さい均一な処理結果を得ることができる。図２１は説明の便宜のために特性が領域にわたって連続的なグラフを示したが、領域別の特性は、図２１のように、連続的なグラフではなく離散的な値である場合がほとんどである。
【００８２】
上記のような、領域別のロット特性や領域別の装置特性を把握して、ロット選択や処理条件の変更をしたり、領域別に処理条件を変更したりすることにより、処理結果がウエハ全体にわたって目標範囲内に入りやすくなる。このため、歩留り向上を得ることができ、ばらつきが小さくなった結果、対象とするレベルより上の微細加工を施すことが可能となる。
【００８３】
【実施例】
次に、上記実施の形態１に示したプロセス制御装置を適用した２つの実施例について説明する。図２２は上記プロセス制御を適用した２つの処理工程を示す図である。一つの処理工程は酸化膜のドライエッチング工程（実施例１）であり、他の一つは写真製版処理工程（実施例２）である。
【００８４】
（実施例１）
図２２において、実施例１のドライエッチでは、写真製版後の検査で得られた寸法をロットの特性としてロットの出来栄え値を算出する。
【００８５】
図２３は酸化膜ドライエッチング工程を中心に、その前後の工程を示す図である。図２３に示すように、酸化膜ドライエッチの処理に対しては、走査型電子顕微鏡（Scannning Electron Microscope:SEM)による現像検査で得られた寸法がロット特性として用いられる。また、装置状態には同じくＳＥＭによる写真検査で得られたＣＤロスの寸法が用いられる。ＣＤロスは図２４および図２５を用いて定義される。図２４はレジストの現像検査時の寸法測定を説明する図である。現像検査では、ドライエッチング時にエッチがなされない被エッチング膜の部分を覆うレジストの部分の寸法Ａが測定される。ドライエッチがなされた後の写真検査では、ドライエッチされなかった被エッチング膜の部分の寸法Ｂが測定される。ＣＤロスとは、ＣＤロス＝|現像検査時の寸法Ａ−写真検査時の寸法Ｂ|、として定義される。ＣＤロスとエッチングレートとは相関がある場合とない場合とがある。ここに挙げた酸化膜のドライエッチングでは、エッチングレートとＣＤロスとは相関があることが確認されており、ＣＤロスを装置のエッチングレートの指標として使用する。この酸化膜ドライエッチ工程の一つの装置ＥＫ１２０で処理された先行ロットの特性を表１に示す。
【００８６】
【表１】
0004524720.tif 000002
【００８７】
表１では、処理順に上から下に配列されたロット番号ＫＡ〜ＫＧについて、写真検査寸法（一部）が記載されている。また、ＣＤロスも表示されている。また、表１において平均（３Ｌ）はＣＤロスの３点移動平均を表している。したがって、ＣＤロスの最新の移動平均値は最下欄の０．０１９５μｍである。ロット選択の際の装置状態にはこの最新の値が用いられる。目標ＣＤロスは０．０２μｍであるので、目標値を１として規格化すると、この装置ＥＫ１２０の能力は(０．０１９５／０．０２）＝０．９７５０と表示される。この０．９７５０が、この時点のこの装置ＥＫ１２０の機差係数である。
【００８８】
一方、装置ＥＫ１２０の処理を待っている処理待ち状態のロットはＯＡ〜ＯＪまで１０ロットある。この１０ロットを表２に示す。
【００８９】
【表２】
0004524720.tif 000003
【００９０】
各ロットについて、写真製版結果の現像寸法（一部）およびその平均値等が表２に示されている。この寸法の目標寸法は０．２５μｍである。この目標寸法を１に規格化するために、各ロットの平均値を目標値０．２５μｍで割ると各ロットの出来栄え値を求めることができる。各ロットの出来栄え値は１を中心に上下にばらついている。装置からロットを選択する基準は、機差係数でロット出来栄え値を割った商が１に最も近いことである。そこで、装置選択係数＝|１−（出来栄え値／機差係数）|という指標を導入して、この装置選択係数が最もゼロに近いロットをその時点の装置が、まず処理すべきものとして処理が実施される。残ったロットは、装置状態が処理につれて順次変化してゆくので、ロットが１つ処理にかかる度に上記の装置選択係数を算出して、装置選択係数の小さいものから処理にかかってゆく。表２によれば、ロット番号ＯＡが最も小さく、このロットを選択して処理することになる。なお、上記の寸法検査では、図２４および図２５に示すように「残し寸法」を測定した場合の装置選択係数を導出する方法を示したが、エッチされて消失した部分の「抜き寸法」で機差係数や出来栄え値を導出する場合がある。機差係数を抜き寸法で導出した場合には、装置選択係数＝|１−（出来栄え値×機差係数）|として、ゼロに近いロットを処理対象に選択する。
【００９１】
上記の制御方法を実施したことによる効果を表３に示す。
【００９２】
【表３】
0004524720.tif 000004
【００９３】
表３には、ドライエッチ後の写真検査で得られた、一定期間内の寸法の３シグマ（３σ）が示されている。本プロセス制御装置を導入しない場合に得られる３σは、例えば、期間イでは０．０３８μｍであったものが、０．０２８μｍとなり、０．０１μｍの大幅減少が得られた。他の期間についても、大幅なばらつき減少効果が得られた。この結果、歩留り向上が得られるばかりでなく、品質向上によって製品の経済的価値を高めることができた。また、１ランク上の微細加工処理も可能となった。
【００９４】
（実施例２）
本実施例は、図２２において、写真製版処理を制御対象とする例である。この写真製版処理では、ロット特性として前工程での反射率を用いる。また、装置状態として写真製版後の寸法検査における抜き寸法を用いる。ただし、この場合の装置状態は上記の実施例１とは異なり、装置状態係数は求めず、別の形で本制御に取り入れられる。図２６は、反射率と写真製版処理により抜かれた部分の寸法との関係を示す。反射率および抜き寸法は規格化表示されている。反射率が低いことはレジスト膜が薄いことを意味し、同じ露光量で露光すると、抜き寸法は大きくなってしまう。すなわち、図２６から、反射率が大きくなるにしたがい、線形に抜き寸法が小さくなる傾向が認められる。この反射率と抜き寸法との関係は、他の要因が変われば変化するが、そのような変化は装置状態としてフィードバックされ常に最新の関係が格納されている。例えば、反射率が大きくても、抜き寸法が従来より大きくなった最新のデータが得られた場合、露光量はこの最新のデータを３点移動平均等に取り入れて、修正される。
【００９５】
図２７は、本発明のプロセス制御装置を適用して、露光量を調節した結果を示す図である。図２７の左側は、相対反射率が１．０〜１．２の範囲にあり、露光エネルギＥｄを２０．７ｍＪとして、相対寸法平均０．７８３５を得た。各ウエハの値はばらつきが少なく揃っている。また、右側は下地膜である窒化膜の厚さが厚くなり反射率が低下した場合の抜き寸法とそのばらつき３σを示すグラフである。本発明の制御装置を用いなければ、このように低い相対反射率では、相対抜き寸法は０．９くらいのものとなるはずであった。しかし、上記の装置状態のフィードバックにより露光量を制御することにより、相対反射率の高い左側のロットと比べて、ほとんど同じ相対抜き寸法が得られた。
【００９６】
したがって、上記のプロセス制御装置を用いることにより、設定ミス等の明確な理由がある反射率の変動があっても、そのような事態に対処して、目標通りまたはそれに近い抜き寸法を得ることができる。このため、歩留り低下を防止して製品価値を向上させることが可能となる。また、同じ加工装置を用いて１ランク上の精度の加工を行うことが可能となる。
【００９７】
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態および実施例に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。
【００９８】
【発明の効果】
本発明のプロセス制御装置を用いることにより、処理条件の変更のリスクを負わずに、また、高い生産性を維持したままその時点の装置状態にとって相性の良いロット選択を行うことによって高精度の超微細加工処理を施すことが可能となる。また、ロット選択のみでは高精度が期待できない場合には、処理条件の変更を行って、柔軟な対応をすることができる。また、製品ごとに処理条件を変更したり、ロット特性のみに基づいてロット選択や処理条件の変更を行う簡便できめ細かい制御を行うことができる。品質を最大限重視する場合には、ロット側から装置を選択してきわめて高精度の超微細加工を施すことも可能である。さらに、製品１単位を領域に区分して、領域ごとに最適な処理条件を設定することも可能である。この結果、大きな歩留り向上が得られるだけでなく、精度の向上により製品価値を高めることができる。さらに、設備を更新することなく、１ランク上の微細加工を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１におけるプロセス制御装置の構成図である。
【図２】  図１におけるプロセス制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】  処理フローの概略を説明する図である。
【図４】  ロット投入のフローチャートである。
【図５】  検移票テーブルのデータ内容を示す図である。
【図６】  搬送先選択のフローチャートである。
【図７】  ロット選択のフローチャートである。
【図８】  制御工程テーブルのデータ内容を示す図である。
【図９】  フィードフォワードロットデータ収集テーブルのデータ内容を示す図である。
【図１０】  装置状態テーブルのデータ内容を示す図である。
【図１１】  ＦＡ端末入力テーブルのデータ内容を示す図である。
【図１２】  処理／検査条件決定のフローチャートである。
【図１３】  チップグループのデータ内容を示す図である。
【図１４】  制御条件選択テーブルのデータ内容を示す図である。
【図１５】  処理／検査開始指示のフローチャートである。
【図１６】  品質データ収集のフローチャートである。
【図１７】  フィードフォワード装置データ収集テーブルのデータ内容を示す図である。
【図１８】  品質チェックのフローチャートである。
【図１９】  工程完了処理のフローチャートである。
【図２０】  処理条件を変更する場合の３つの基準例を説明する図である。
【図２１】  領域別処理条件設定の考え方を説明する図である。（ａ）は半導体ウエハの領域区分けを示す図である。（ｂ）は領域別処理の設定の仕方を示す図である。（ｃ）は予想される処理結果を示す図である。（ｄ）は領域別に処理条件を設定できない処理装置の領域別能力を示す図である。（ｄ）のような領域別の装置特性を有する場合、（ｂ）に示す特性のロットを選択することが望ましい。
【図２２】  実施例にあげる２つの処理工程を説明する図である。
【図２３】  実施例１の処理工程の酸化膜ドライエッチを中心に各工程を示した図である。
【図２４】  エッチングのレジストパターンを形成した段階の断面図である。
【図２５】  エッチング実施後の断面図である。
【図２６】  実施例２における反射率と抜き寸法との関係を示す図である。
【図２７】  実施例２における各ウエハの反射率、相対抜き寸法およびそのばらつきを示す図である。
【符号の説明】
１  プロセス制御装置、２  ＦＡ計算機、３  品質制御用サーバ、４  基準情報格納部、５  収集データ格納部、６  端末入力装置、１１  ロット投入部、１２  搬送先選択部、１３  ロット特性導出部、１４  装置状態導出部、１５  ロット選択部、１６  処理条件変更部、１７  処理／検査制御部、１８  品質データ収集部、３５  ウエハの中央領域、３６  ウエハの周縁領域、２１  レジスト、２２  被エッチング膜、２３  Ｓｉ基板、７５  装置制御端末、８０  処理装置、９０  検査装置、９５  搬送手段、Ａ  レジストパターンの被覆部寸法、Ｂ被エッチング膜パターンの膜部寸法。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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