(57)【要約】本発明は、半導体製造装置を用いウェハに処理を行う際の処理条件である複数の処理パラメータ、ウェハから計測される目標パラメータを取得し（Ｓ１４、Ｓ１６）、複数の処理パラメータおよび目標パラメータを用い多変量解析を行い、目標パラメータを処理パラメータで記述するモデル式を算出し（Ｓ１８）、半導体製造装置において処理を実行している間に、モデル式を用い、処理を実行しているウェハの目標パラメータの予測値を算出し（Ｓ２６）、予測値に基づき、処理の処理パラメータを変更し（Ｓ２８）、処理を継続する（Ｓ３０）半導体製造装置、その制御システムおよびその制御方法である。
2007066404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置を用いウェハに処理を行う際の処理条件である複数の処理パラメータを取得するステップと、
前記複数の処理パラメータで前記処理を行ったウェハから計測されるパラメータである目標パラメータを取得するステップと、
前記複数の処理パラメータおよび前記目標パラメータを用い多変量解析を行い、前記目標パラメータを前記複数の処理パラメータのうち一部または全部の処理パラメータである選択パラメータで記述するモデル式を算出するステップと、
前記半導体製造装置において前記処理を実行している間に前記実行している処理の選択パラメータを取得するステップと、
前記処理を実行している間に、前記モデル式および前記選択パラメータを用い、前記処理を実行しているウェハの前記目標パラメータの予測値を算出するステップと、
前記処理を実行している間に、前記予測値に基づき、前記半導体製造装置の実行している前記処理の前記複数の処理パラメータの一部である変更パラメータの変更すべき値を算出するステップと、
前記変更パラメータの前記変更すべき値を用い、前記処理を継続して実行するステップと、を有する半導体製造装置の制御方法。
【請求項２】
前記変更パラメータの変更すべき値を算出するステップは、前記予測値が前記目標パラメータの目標値になるように、前記変更パラメータの前記変更すべき値を算出するステップを含む請求項１記載の半導体製造装置の制御方法。
【請求項３】
前記変更パラメータの変更すべき値を算出するステップは、前記予測値が所定の範囲外の場合、前記予測値が前記目標パラメータの目標値になるように、前記変更パラメータの前記変更すべき値を算出するステップを含む請求項１記載の半導体製造装置の制御方法。
【請求項４】
前記処理を継続して行うステップで前記処理を行ったウェハから目標パラメータを取得するステップを有し、
前記目標パラメータを取得するステップ後、前記モデル式を算出するステップを再度行う請求項１から３のいずれか一項記載の半導体製造装置の制御方法。
【請求項５】
前記モデル式を算出するステップは、
前記複数の処理パラメータである第１パラメータ間の多重共線性を算出し、前記第１パラメータのうち多重共線性が所定値以上のパラメータを除外し、第２パラメータとするステップと、
前記第２パラメータと前記目標パラメータとの相関係数を算出し、前記相関係数の大きい方から所定数の前記第２パラメータを第３パラメータとするステップと、
前記第３パラメータと前記第２パラメータとの偏相関係数を算出し、前記偏相関係数の大きい方から所定数の第２パラメータを第４パラメータとするステップと、
前記第３パラメータおよび前記第４パラメータと前記目標パラメータとの重回帰分析を行い、前記目標パラメータを前記第３パラメータおよび前記第４パラメータで記述するモデル式を算出するステップと、を含む請求項１から４のいずれか一項記載の半導体製造装置の制御方法。
【請求項６】
前記変更パラメータは前記処理を行う時間である請求項１から５のいずれか一項記載の半導体製造装置の制御方法。
【請求項７】
前記目標パラメータは、前記ウェハに形成された半導体装置の良品率である請求項１から６のいずれか一項記載の半導体製造装置の制御方法。
【請求項８】
ウェハに処理を行う処理部と、
前記処理部がウェハの処理を行う際の処理条件である複数の処理パラメータを取得する第１パラメータ取得部と、
前記処理部において前記複数の処理パラメータを用い前記処理を行った前記ウェハから計測されるパラメータである目標パラメータを取得する目標パラメータ取得部と、
前記複数の処理パラメータおよび前記目標パラメータを用い多変量解析を行い、前記目標パラメータを前記複数の処理パラメータのうち一部または全部のパラメータである選択パラメータで記述するモデル式を算出するモデル式演算部と、
前記処理部において前記処理を実行している間に前記選択パラメータを取得する第２パラメータ取得部と、
前記処理を実行している間に、前記モデル式および前記選択パラメータを用い、前記処理を実行しているウェハの前記目標パラメータの予測値を算出する予測値算出部と、
前記処理を実行している間に、前記予測値に基づき、前記処理部の実行している前記処理の前記複数の処理パラメータの一部である変更パラメータの変更すべき値を算出する変更パラメータ算出部と、を具備し、
前記処理部は、前記変更パラメータの前記変更すべき値を用い、前記処理を継続して実行する半導体製造装置の制御システム。
【請求項９】
ウェハに処理を行う処理部と、
前記処理を行っている間に、前記ウェハの前記処理を行う処理条件である複数の処理パラメータのうち一部または全部のパラメータである選択パラメータを取得する第２パラメータ取得部と、
前記処理を実行している間に、前記処理部において前記処理を行った前記ウェハから計測されるパラメータである目標パラメータを前記選択パラメータで記述するモデル式、および前記選択パラメータを用い、前記処理を実行しているウェハの前記目標パラメータの予測値を算出する予測値算出部と、
前記処理を実行している間に、前記予測値に基づき、前記処理部の実行している前記処理の前記複数の処理パラメータの一部である変更パラメータの変更すべき値を算出する変更パラメータ算出部と、を具備し、
前記処理部は、前記変更パラメータの前記変更すべき値を用い、前記処理を継続して実行する半導体製造装置。
【請求項１０】
半導体製造装置を用いウェハに処理を行う際の処理条件である複数の第１パラメータ間の多重共線性を算出し、前記第１パラメータのうち多重共線性が所定値以上のパラメータを除外し、第２パラメータとするステップと、
前記第２パラメータと前記半導体製造装置を用い前記第１パラメータで前記処理を行ったウェハから計測されるパラメータである目標パラメータとの相関係数を算出し、相関係数の大きい方から所定数の前記第２パラメータを第３パラメータとするステップと、
前記第３パラメータと前記第２パラメータとの偏相関係数を算出し、前記偏相関係数の大きい方から所定数の第２パラメータを第４パラメータとするステップと、
前記第３パラメータおよび前記第４パラメータと前記目標パラメータとの重回帰分析を行い、前記目標パラメータを前記第３パラメータおよび前記第４パラメータで記述するモデル式を算出するステップと、を有する半導体製造装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置、その制御システムおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造は、多数の半導体製造装置を用い、半導体基板であるウェハに多数のステップの処理を行う。このような処理としては、例えば、ウェハ上への薄膜形成処理、ウェハまたはウェハ上の薄膜のエッチング処理、不純物の導入処理、熱処理、露光現像処理等がある。それぞれのウェハ処理を行う半導体製造装置は処理条件である複数の処理パラメータを用い、ウェハに処理を行う。処理したウェハは、ウェハから物理的、光学的または電気的に計測されるパラメータである目標パラメータが目標の範囲内であることが求められる。ウェハの目標パラメータを目標の範囲内に維持することにより、半導体装置の良品率を維持することができ、製造コストを低減させることができる。【０００３】
特許文献１には、監視対象機器またはその周辺設備の多数の特性を検出し、その特性を重回帰分析を行い、回帰係数が所定の正常範囲内にあるか否かを判断し、正常範囲内にない場合は機器に異常が発生したと判断する異常監視方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−４７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
目標パラメータを目標の範囲とする方法として、ウェハを処理する前に処理されたウェハから計測された目標パラメータに基づき、半導体製造装置の処理パラメータの一部を変更する方法がある。しかし、処理パラメータはショートレンジのバラツキを有しており、このような手法を用いても、目標とする目標パラメータが得られるとは限らない。１つの処理を行うための半導体製造装置の処理パラメータは例えば１０〜１００程度ある。そのため、目標パラメータを目標の範囲に維持することは、大きな困難を伴う。【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、半導体製造装置を用い処理したウェハの目標パラメータを目標の範囲に維持することが可能な半導体製造装置、その制御システムおよびその制御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】
【０００６】
本発明は、半導体製造装置を用いウェハに処理を行う際の処理条件である複数の処理パラメータを取得するステップと、前記複数の処理パラメータで前記処理を行ったウェハから計測されるパラメータである目標パラメータを取得するステップと、前記複数の処理パラメータおよび前記目標パラメータを用い多変量解析を行い、前記目標パラメータを前記複数の処理パラメータのうち一部または全部の処理パラメータである選択パラメータで記述するモデル式を算出するステップと、前記半導体製造装置において前記処理を実行している間に前記実行している処理の選択パラメータを取得するステップと、前記処理を実行している間に、前記モデル式および前記選択パラメータを用い、前記処理を実行しているウェハの前記目標パラメータの予測値を算出するステップと、前記処理を実行している間に、前記予測値に基づき、前記半導体製造装置の実行している前記処理の前記複数の処理パラメータの一部である変更パラメータの変更すべき値を算出するステップと、前記変更パラメータの前記変更すべき値を用い、前記処理を継続して実行するステップと、を有する半導体製造装置の制御方法である。本発明によれば、半導体製造装置において処理を行っている間に、目標パラメータの予測値を算出し、処理パラメータのうちの変更パラメータの値を変更し処理を継続する。これにより、ショートレンジの変動要因による目標パラメータのばらつきの影響を小さくし、目標パラメータを目標の範囲に維持することが容易な半導体装置の制御方法を提供することができる。【０００７】
上記構成において、前記変更パラメータの変更すべき値を算出するステップは、前記予測値が前記目標パラメータの目標値になるように、前記変更パラメータの前記変更すべき値を算出するステップを含む構成とすることができる。この構成によれば、目標パラメータをより目標値に近づけることができる。【０００８】
上記構成において、前記変更パラメータの変更すべき値を算出するステップは、前記予測値が所定の範囲外の場合、前記予測値が前記目標パラメータの目標値になるように、前記変更パラメータの前記変更すべき値を算出するステップを含む構成とすることができる。この構成によれば、目標パラメータを目標の範囲に維持すことがより容易となる。【０００９】
上記構成において、前記処理を継続して行うステップで前記処理を行ったウェハから目標パラメータを取得するステップを有し、前記目標パラメータを取得するステップ後、前記モデル式を算出するステップを再度行う構成とすることができる。この構成によれば、ロングレンジの変動要因により時間経過とともに目標パラメータが目標の範囲から外れることを抑制することができる。【００１０】
上記構成において、前記モデル式を算出するステップは、前記複数の処理パラメータである第１パラメータ間の多重共線性を算出し、前記第１パラメータのうち多重共線性が所定値以上のパラメータを除外し、第２パラメータとするステップと、前記第２パラメータと前記目標パラメータとの相関係数を算出し、前記相関係数の大きい方から所定数の前記第２パラメータを第３パラメータとするステップと、前記第３パラメータと前記第２パラメータとの偏相関係数を算出し、前記偏相関係数の大きい方から所定数の第２パラメータを第４パラメータとするステップと、前記第３パラメータおよび前記第４パラメータと前記目標パラメータとの重回帰分析を行い、前記目標パラメータを前記第３パラメータおよび前記第４パラメータで記述するモデル式を算出するステップと、を含む構成とすることができる。この構成によれば、目標パラメータを精度良く算出可能なモデル式を用いることができ、目標パラメータを目標の範囲に維持することがより容易となる。【００１１】
上記構成において、前記変更パラメータは前記処理を行う時間である構成とすることができる。この構成によれば、簡単に目標パラメータを目標の範囲に制御することができる。【００１２】
上記構成において、前記目標パラメータは、前記ウェハに形成された半導体装置の良品率である構成とすることができる。この構成によれば、直接半導体装置の良品率を目標の範囲に維持することが容易となる。【００１３】
本発明は、ウェハに処理を行う処理部と、前記処理部がウェハの処理を行う際の処理条件である複数の処理パラメータを取得する第１パラメータ取得部と、前記処理部において前記複数の処理パラメータを用い前記処理を行った前記ウェハから計測されるパラメータである目標パラメータを取得する目標パラメータ取得部と、前記複数の処理パラメータおよび前記目標パラメータを用い多変量解析を行い、前記目標パラメータを前記複数の処理パラメータのうち一部または全部のパラメータである選択パラメータで記述するモデル式を算出するモデル式演算部と、前記処理部において前記処理を実行している間に前記選択パラメータを取得する第２パラメータ取得部と、前記処理を実行している間に、前記モデル式および前記選択パラメータを用い、前記処理を実行しているウェハの前記目標パラメータの予測値を算出する予測値算出部と、前記処理を実行している間に、前記予測値に基づき、前記処理部の実行している前記処理の前記複数の処理パラメータの一部である変更パラメータの変更すべき値を算出する変更パラメータ算出部と、を具備し、前記処理部は、前記変更パラメータの前記変更すべき値を用い、前記処理を継続して実行する半導体製造装置の制御システムである。本発明によれば、目標パラメータを目標の範囲に維持することが容易な半導体製造装置の制御システムを提供することができる。【００１４】
本発明は、ウェハに処理を行う処理部と、前記処理を行っている間に、前記ウェハの前記処理を行う処理条件である複数の処理パラメータのうち一部または全部のパラメータである選択パラメータを取得する第２パラメータ取得部と、前記処理を実行している間に、前記処理部において前記処理を行った前記ウェハから計測されるパラメータである目標パラメータを前記選択パラメータで記述するモデル式、および前記選択パラメータを用い、前記処理を実行しているウェハの前記目標パラメータの予測値を算出する予測値算出部と、前記処理を実行している間に、前記予測値に基づき、前記処理部の実行している前記処理の前記複数の処理パラメータの一部である変更パラメータの変更すべき値を算出する変更パラメータ算出部と、を具備し、前記処理部は、前記変更パラメータの前記変更すべき値を用い、前記処理を継続して実行する半導体製造装置である。本発明によれば、目標パラメータを目標の範囲に維持することが容易な半導体製造装置を提供することができる。【００１５】
本発明は、半導体製造装置を用いウェハに処理を行う際の処理条件である複数の第１パラメータ間の多重共線性を算出し、前記第１パラメータのうち多重共線性が所定値以上のパラメータを除外し、第２パラメータとするステップと、前記第２パラメータと前記半導体製造装置を用い前記第１パラメータで前記処理を行ったウェハから計測されるパラメータである目標パラメータとの相関係数を算出し、相関係数の大きい方から所定数の前記第２パラメータを第３パラメータとするステップと、前記第３パラメータと前記第２パラメータとの偏相関係数を算出し、前記偏相関係数の大きい方から所定数の第２パラメータを第４パラメータとするステップと、前記第３パラメータおよび前記第４パラメータと前記目標パラメータとの重回帰分析を行い、前記目標パラメータを前記第３パラメータおよび前記第４パラメータで記述するモデル式を算出するステップと、を有する半導体製造装置の制御方法である。本発明によれば、処理パラメータから目標パラメータを精度よく算出することが可能なモデル式を算出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体製造装置を用い処理したウェハの目標パラメータを目標の範囲に維持することが可能な半導体製造装置、その制御システムおよびその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は実施例１に係る半導体製造装置の制御システムのブロック図である。
【図２】図２は実施例１に係る半導体製造装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図３】図３はエッチング量の時間変化を示す図である。
【図４】図４は実施例２に係る半導体製造装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は実施例３および実施例４に係る半導体製造装置の制御システムのブロック図である。
【図６】図６は実施例３に係る半導体製造装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は実施例４に係る半導体製造装置の制御方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は実施例４に係る半導体製造装置の制御方法で算出したモデル式を用いて予測した良品率のウェハに対して示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を用い本発明に係る実施例について説明する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１は、半導体製造装置としてエッチング装置、ウェハに行う処理としてエッチング処理、目標パラメータとしてエッチング量とした半導体製造装置の制御システムおよび制御方法の例である。実施例１においては、エッチング装置１０はシリコン基板をエッチングするエッチング装置であり、エッチング量は、シリコン基板をエッチングし素子分離を行うＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）のトレンチ量である。モデル式に用いる処理パラメータであるエッチングパラメータは、エッチング装置１０の下部電極に加わるＤＣバイアス、ウェハをチャックする際のＨｅリーク量、ＲＦ電力のマッチング回路のコンデンサ値およびエッチング時間である。【００２０】
図１は実施例１に係る半導体製造装置の制御システムのブロック図である。エッチング装置１０は、ウェハにエッチング処理を行う処理部１２、処理部１２で行うエッチング処理の処理条件であるエッチングパラメータを取得するパラメータ取得部１４、処理部１２で行うエッチング処理のエッチングパラメータを制御する制御部２０、演算部１６および記憶部２２を有する。演算部１６は予測値算出部１７およびパラメータ算出部１８を有する。パラメータ取得部１４は、エッチングパラメータを演算装置３０に出力する。演算装置３０よりモデル式が演算部１６に入力し記憶部２２に格納される。【００２１】
エッチング量測定装置５０は、エッチング装置１０においてエッチング処理を行ったウェハからエッチング量を計測する。エッチング量測定装置５０は、例えばウェハ内でエッチングを行った領域とエッチングを行わない領域の段差を測定することにより、エッチング量を測定する。その後、エッチング量測定装置５０はエッチング量を演算装置３０に出力する。なお、エッチング量の計測は、処理部１２がウェハにエッチング処理を行った後すぐに行う場合、他の半導体製造装置において他の処理を施された後行う場合がある。【００２２】
演算装置３０は例えばコンピュータであり、ハードディスクや光記憶媒体等の記憶装置５５を有する。演算装置３０は、エッチング装置１０およびエッチング量測定装置５０から入力したエッチングパラメータおよびエッチング量を記憶装置５５に格納する。演算装置３０は後述するように、エッチングパラメータおよびエッチング量よりモデル式を算出し、エッチング装置の演算部１６に出力する。【００２３】
図１および図２を用い実施例１に係る半導体製造装置の制御システムの半導体製造装置の制御方法を説明する。まずエッチング装置１０の処理部１２がウェハをエッチング処理する（ステップＳ１２）。パラメータ取得部１４がエッチングパラメータを取得する（ステップＳ１４）。エッチングパラメータは後述するモデル式に用いるパラメータを含んでいればよい。パラメータ取得部１４は、エッチング処理を行ったウェハの認識符号およびエッチングパラメータを演算装置３０に出力する。演算装置３０はエッチングパラメータをウェハの識別符号と関連付けて記憶装置５５に格納する。エッチング量測定装置５０は、エッチング装置１０の処理部１２でエッチング処理されたウェハのエッチング量を測定する（ステップＳ１６）。エッチング量測定装置５０は、エッチング量を測定したウェハの識別符号およびエッチング量を演算装置３０に出力する。演算装置３０は、エッチング量をウェハの識別符号と関連付けて記憶装置５５に格納する。【００２４】
演算装置３０はモデル式を算出するか判断する（ステップＳ１７）。Ｙｅｓの場合、ステップＳ２２に進む。Ｎｏの場合、ステップＳ１２に戻る。モデル式の算出には、数１０回以上のエッチング処理を行ったエッチングパラメータおよびエッチング量を用いることが好ましい。よって、演算装置３０は、エッチングパラメータおよびエッチング量を取得したエッチング処理の回数より、モデル式を算出するか判断することができる。ステップＳ１２からＳ１７は事前パラメータ取得ステップＳ１０を構成する。【００２５】
ステップＳ１８において、演算装置３０は、記憶装置５５に格納されたエッチングパラメータおよびエッチング量を用い、エッチング量をエッチングパラメータで記述するモデル式を算出する（ステップＳ１８）。モデル式の算出は、エッチングパラメータを説明変数、エッチング量を目的変数とし、多変量解析を行うことにより行う。多変量解析としては、重回帰分析法、主成分回帰法、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）回帰法等を用いることができる。演算装置３０は、モデル式をエッチング装置１０の演算部１６に出力する。演算部１６は、モデル式を記憶部２２に格納する。モデル式は、例えば、エッチング量をエッチングパラメータの１次式で表したものである。エッチングパラメータをモデル式に代入すれば、そのエッチング処理の結果で得られるエッチング量の予測値を得ることができる。【００２６】
エッチング装置１０の処理部１２がウェハのエッチング処理を開始する（ステップＳ２２）。パラメータ取得部１４はエッチング処理を行っている処理部１２よりエッチングパラメータを取得し、エッチングパラメータを演算部１６の予測値算出部１７に出力する（ステップＳ２４）。予測値算出部１７はモデル式を記憶部２２から取得し、モデル式およびエッチングパラメータを用い、エッチング量の予測値を算出する（ステップＳ２６）。予測値算出部１７は予測値をパラメータ算出部１８に出力する。パラメータ算出部１８は、記憶部２２からエッチング量の目標値を取得する。予測値算出部１７から取得した予測値と目標値とから、エッチング量が目標値となるようにエッチング時間を算出する（ステップＳ２８）。パラメータ算出部１８は目標とするエッチング時間を制御部２０に出力する。制御部２０はパラメータ算出部１８の計算したエッチング時間に基づき、エッチング処理中のエッチング時間を変更し、処理部１２にエッチング処理を行わせる（ステップＳ３０）。エッチング処理が終了する。このように、ステップＳ２２からＳ３０は、ウェハ処理ステップＳ２０を構成し、処理部１２が同一のウェハをエッチングしている間に行われる。【００２７】
図３は、エッチング量の時間変化を示している。黒丸はエッチング量を測定した測定値、白丸はエッチングパラメータおよびモデル式を用いエッチング量を予測した予測値である。図３を参照に、エッチング量の測定値はショートレンジでばらついている。そのため、過去の測定値に基づき、エッチング時間を計算しエッチングを行うと、エッチング量はショートレンジのばらつきの影響でばらついてしまう。一方、モデル式およびエッチングパラメータからエッチング量を予測した場合、ショートレンジのばらつきが小さくなる。【００２８】
実施例１に係る半導体製造装置の制御システムおいては、ステップＳ１４のように、パラメータ取得部１４(第１パラメータ取得部)は、エッチング装置１０を用い複数のエッチングパラメータ(処理パラメータ)を取得する。ステップＳ１６のように、エッチング量測定装置５０（目標パラメータ取得部）は、エッチング装置を用い複数のエッチングパラメータでエッチング処理を行ったウェハの目標パラメータであるエッチング量を取得する。ステップＳ１８のように、演算装置３０（モデル式演算部）は、取得した複数のエッチングパラメータを説明変数、エッチング量を目的変数とし、多変量解析を行い、エッチング量を複数のエッチングパラメータのうち一部または全部のパラメータであるＤＣバイアス、Ｈｅリーク量、マッチング回路のコンデンサ値およびエッチング時間（選択パラメータ）で記述するモデル式を算出する。つまり、演算装置３０は複数の処理パラメータおよび目標パラメータを用い多変量解析を行い、モデル式を算出する。【００２９】
ステップＳ２４のように、パラメータ取得部１４(第２パラメータ取得部)は、エッチング装置１０において、処理部１２がエッチング処理を実行している間にエッチング装置の実行しているエッチング処理のＤＣバイアス、Ｈｅリーク量、マッチング回路のコンデンサ値（選択パラメータ）を取得する。ステップＳ２６のように、予測値算出部１７は、エッチング処理を実行している間に、モデル式および取得した選択パラメータを用い、エッチング処理を実行することにより得られるウェハのエッチング量の予測値を算出する。ステップＳ２８のように、パラメータ算出部１８（変更パラメータ算出部）は、エッチング処理を実行している間に、算出された予測値に基づき、エッチング量が目標値となるように、エッチング装置の実行しているエッチング処理のエッチングパラメータの１つであるエッチング時間（変更パラメータ）の変更すべき値を算出する。ステップＳ３０のように、処理部１２は、実行しているエッチング処理のエッチング時間（変更パラメータ）を変更すべきエッチング時間に変更し、エッチング処理を継続して実行する。【００３０】
このように、予め取得したエッチング装置のエッチングパラメータとエッチング量を用い、エッチング量をエッチングパラメータで記述するモデル式を算出しておく。そして、エッチング処理を行っている間に、そのエッチング処理のエッチングパラメータを取得し、エッチング量の予測値を算出し、その予測値からエッチング時間を算出する。実行しているエッチング処理のエッチング時間を算出したエッチング時間に変更しエッチング処理を行う。このような方法により、図３のように、ショートレンジのエッチング量のばらつきの影響を小さくし、エッチング量を目標の範囲に収めることができる。【００３１】
ステップＳ２８のように、エッチング量の予測値がエッチング量の目標値になるように、エッチング時間を算出することが好ましい。これにより、エッチング量をより目標値に近づけることができる。また、ステップＳ２８およびＳ３０のように、エッチング処理中にエッチングパラメータの中で条件を変更するパラメータである変更パラメータをエッチング処理を行う時間であるエッチング時間とすることができる。エッチング時間を変更してエッチング処理を行いことにより、変更の難しいエッチングパラメータを変更することなく、簡単にエッチング量を制御することができる。なお、エッチング装置１０の演算部１６および記憶部２２はそれぞれ演算装置３０および記憶装置５５に含まれていても良い。
【実施例２】
【００３２】
実施例２は実施例１に加え、ウェハ処理ステップＳ２０を複数行う毎に、モデル式の算出を行う例である。実施例２係る半導体製造装置の制御システムの構成図は図１と同じであり、同じ構成要素は同じ符号を付し説明を省略する。図４は実施例２の制御システムが行う制御方法を示した図である。実施例１の図２と同様に、事前パラメータ取得ステップ（ステップＳ１０）、モデル式の算出（ステップＳ１８）およびウェハ処理ステップ（ステップＳ２０）を行う。パラメータ取得部１４は、ウェハ処理ステップＳ２０で取得したエッチングパラメータをエッチング処理したウェハの識別符号とともに演算装置３０に出力する（ステップＳ６０）。演算装置３０は、エッチングパラメータを識別符号とともに記憶装置５５に格納する。エッチング量測定装置５０は、ウェハのエッチング量を測定し、エッチング量をウェハの識別符号とともに演算装置３０に出力する（ステップＳ６２）。演算装置３０は、エッチング量を識別符号とともに記憶装置５５に格納する。エッチング量の測定は全てのウェハに対して行ってもよいが、抜き取りで行ってもよい。【００３３】
演算装置３０はモデル式を算出するか判断する（ステップＳ６４）。演算装置３０は、例えば、エッチング装置１０がエッチング処理を行った回数や前回モデル式を算出してからの期間に基づき、モデル式を算出するかを判断する。ステップＳ６４でＮｏの場合、ステップＳ６６において、演算装置３０は、終了するかを判断する。ステップＳ６６でＹｅｓの場合終了する。Ｎｏの場合、ステップＳ２０に進み、処理部１２は、次のウェハのエッチング処理を行う、ステップＳ６４でＹｅｓの場合、ステップＳ１８に進み、演算装置３０は再度モデル式を算出する。なお、再度モデル式を算出する場合、算出に用いるエッチングパラメータおよびエッチング量は、事前パラメータ取得ステップＳ１０において取得されたエッチングパラメータおよびエッチング量に加え、その後取得したエッチングパラメータおよびエッチング量を用い算出することができる。また、過去の一定期間や過去の一定エッチング処理回数分のエッチングパラメータおよびエッチング量を用いモデル式を算出することもできる。【００３４】
モデル式で算出したエッチング量は、時間経過とともに実際に測定したエッチング量と異なってくることがある。選択されたエッチングパラメータ以外のパラメータの変化や、他の半導体製造装置のパラメータの変化が影響するためである。そこで、実施例２では、ステップＳ６２のように、ステップＳ２０でエッチング処理を行ったウェハのエッチング量を取得し（ステップＳ６２）、ステップＳ２０およびステップＳ６２を複数回行った後、モデル式を算出するステップＳ１８を再度行う。これにより、定期的に最新のモデル式を算出し、そのモデル式を用いエッチング時間を変更できる。よって、ロングレンジの変動要因により時間経過とともにエッチング量が目標の範囲からずれてくることを抑制することができる。
【実施例３】
【００３５】
実施例３は、半導体製造装置としてエッチング装置、ウェハに行う処理としてエッチング処理、目標パラメータとしてウェハに形成された半導体装置の良品率とした半導体製造装置の制御システムおよび制御方法の例である。図５は実施例３に係る半導体製造装置の制御システムのブロック図である。エッチング装置１０内のブロックは実施例１の図１と同じであり説明を省略する。図１のエッチング量測定装置５０の代わりに半導体装置の良品率を測定するテスター５２が用いられる。演算装置３０は、入力部３２、記憶装置５５、ＣＰＵ４０、出力部３６を有している。【００３６】
図６を用い実施例３に係る半導体製造装置の制御方法を説明する。事前パラメータ取得ステップＳ１０は実施例１の図２と同様に行う。ここで、図２のステップＳ１６は、実施例１のエッチング量測定装置の代わりにテスター５２がウェハの良品率を検査し、良品率を演算装置３０に出力する。演算装置３０がモデル式を算出する（ステップＳ１８）。エッチング装置１０の処理部１２がウェハのエッチング処理を開始する（ステップＳ４０）。パラメータ取得部１４はエッチング処理を行っているエッチングパラメータを取得し、エッチングパラメータを演算部１６の予測値算出部１７に出力する（ステップＳ４２）。予測値算出部１７はモデル式を記憶部２２から取得し、モデル式およびエッチングパラメータを用い、ウェハの良品率の予測値を算出する（ステップＳ４４）。予測値算出部１７は予測値をパラメータ算出部１８に出力する。パラメータ算出部１８は、記憶部２２から良品率の目標範囲を取得する。パラメータ算出部１８は、良品率の予測値が良品率の目標範囲かを判断する（ステップＳ４６）。Ｙｅｓの場合、エッチング処理が終了すれば、そのまま終了する。Ｎｏの場合、モデル式を用い、良品率が目標内となるように、エッチングパラメータのうち変更するパラメータ（変更パラメータ）の変更する値を算出する（ステップＳ４８）。制御部２０は算出した値になるように変更パラメータの値を変更し、処理部１２にウェハのエッチング処理を継続し実行させる（ステップＳ５０）。【００３７】
実施例３においては、ステップＳ４６のように、パラメータ算出部１８は、良品率の予測値が所定の範囲外の場合、予測値が良品率の目標範囲内の目標値になるように、変更パラメータの変更すべき値を算出する。そして、処理部１２は変更パラメータの値を変更すべき値に変更した変更パラメータでエッチング処理を継続して実行する。変更パラメータが制御部２０において直接制御できるエッチングパラメータではない場合、制御部２０は複雑な制御が必要となる。このように、エッチング処理中に変更されるパラメータの制御が難しい場合は、実施例３のように、良品率の予測値が所定の範囲外の場合にパラメータを変更することが好ましい。これにより、変更パラメータを毎エッチング処理毎に変更することがなく、変更パラメータの制御が不安定なためにミスする可能性を低くすることができる。
【実施例４】
【００３８】
実施例４は、実施例１から実施例３のステップＳ１８のモデル式を算出する例であり、半導体製造装置としてエッチング装置、ウェハに行う処理としてエッチング処理、目標パラメータとしてウェハに形成された半導体装置の良品率としたモデル式の算出方法の例である。エッチング装置１０はフラッシュメモリのスタックゲート（ポリシリコンからなるフローティングゲートおよびコントロールゲート）をエッチングする装置であり、半導体装置の良品率は、フラッシュメモリをウェハ上に形成した後、テスター５２でフラシュメモリを検査したときの良品率である。モデル式に用いるエッチングパラメータは、エッチング装置１０の下部電極に加わるＤＣバイアス、ＲＦ電力の下部電極および上部電極からの反射電力である下部電極反射電力、上部電極反射電力、上部電極に供給されるＲＦ電力の最大電位である上部電極供給電位最大値である。【００３９】
半導体製造装置の制御システムは実施例３の図５に示したシステムを用いる。図５を参照に、ＣＰＵ４０では、多重共線性処理４２、相関分析処理４４、偏相関分析処理４６および重回帰分析処理４８を行う。【００４０】
演算装置３０が行うモデル式の算出について図７のフローチャートを用い説明する。実施例４においては、演算装置３０はエッチングパラメータとして７３個のパラメータを用いモデル式を算出する。図７のフローの前に、エッチング装置１０がウェハをエッチング処理した際のエッチングパラメータおよびテスター５２が計測したウェハの良品率が記憶装置５５に格納されている。まず、ＣＰＵ４０は、記憶装置５５から複数のウェハをエッチング処理した際の７３個のエッチングパラメータを取得する。このエッチングパラメータを第１パラメータとする。ＣＵＰ４０は、７３個の第１パラメータ間の多重共線性を算出する（ステップＳ７０）。すなわち、各第１パラメータ間の分散拡大係数を演算する。各第１パラメータに対しそれぞれ７２個の分散拡大係数が得られる。ＣＰＵ４０は、７２個の分散拡大係数のうち１個でも１０以上の分散拡大係数を有する第１パラメータを除外し第２パラメータとする。すなわち、第１パラメータのうち多重共線性が所定値以上のパラメータを除外し第２パラメータとする（ステップＳ７２）。【００４１】
次に、ＣＰＵ４０は、記憶装置５５から良品率を取得する。ＣＰＵ４０は、第２パラメータを説明変数、良品率を目的変数とし相関分析を行い相関係数を算出する。すなわち、各第２パラメータと良品率との相関係数を算出する（ステップＳ７４）。各第２パラメータに対し１つの相関係数が算出される。ＣＰＵ４０は、良品率との相関係数の最も大きい第２パラメータを抽出し第３パラメータとする（ステップＳ７６）。第２パラメータの中では、ＤＣバイアスが相関係数０．６３３で最も大きい。そこでＤＣバイアスを抽出し第３パラメータとする。第３パラメータは、１つでなくとも相関係数の大きい方から所定数の第２パラメータとすることができる。【００４２】
ＣＰＵ４０は、第３パラメータであるＤＣバイアスを目的変数、ＤＣバイアス以外の各第２パラメータを説明変数とし偏相関係数を算出する。すなわち、第３パラメータと第２パラメータとの偏相関係数を算出する（ステップＳ７８）。各第２パラメータに対し第３パラメータの数の偏相関係数が算出される。ＣＰＵ４０は、偏相関係数の大きい方から３つの第２パラメータである上部電極供給電位最大値、下部電極の電力反射、上部電極の電力反射を第４パラメータとして抽出する（ステップＳ８０）。第４パラメータは３つでなくとも、偏相関係数の大きい方から所定数の第４パラメータとすることができる。【００４３】
ＣＰＵ４０は、第３パラメータであるＤＣバイアスおよび第４パラメータである上部電極供給電位最大値、下部電極の電力反射、上部電極の電力反射を説明変数、良品率を目的関数として重回帰分析を行う（ステップＳ８２）。すなわち、第３パラメータおよび第４パラメータと目標パラメータとの重回帰分析を行う（ステップＳ８２）。その結果、ＣＰＵ４０は、良品率をＤＣバイアス、上部電極供給電位最大値、下部電極の電力反射および、上部電極の電力反射で記述するモデル式として、
Ｙ＝０．８０×ＤＣ−１．６９×ＲＲ１３＋４．４８×ＲＲ２３−０．１２×Ｐｅａｋ＋４５７．８９
を算出した。ここで、Ｙは良品率、ＤＣはＤＣバイアス、ＲＲ１３は下部電極の電力反射、ＲＲ２３は上部電極の電力反射、Ｐｅａｋは上部電極供給電位最大値である。このモデル式の重相関係数は０．８４であった。【００４４】
図８は、モデル式を算出したウェハに対する測定した良品率（測定値）とモデル式で計算した良品率（予測値）である。このモデル式により、良品率が精度良く予測できることがわかる。このように、実施例４によれば、良品率を精度良く算出することが可能なモデル式を算出することができる。実施例４に係るモデル式の算出方法を実施例１から実施例３のステップＳ１８のモデル式の算出に用いることにより、目標パラメータの予測値の算出精度が高くなる、よって、目標パラメータを目標の範囲に維持することがより容易となる。また、実施例４に係るモデル式の算出方法は、実施例１から実施例３のような半導体製造装置の制御システム以外にも目標パラメータを処理パラメータから予測する場合に使用することができる。【００４５】
実施例１から実施例４においては、半導体製造装置としてエッチング装置、処理としてエッチング処理の例であったが、本発明は、その他の半導体製造装置で行う処理に適用することもできる。例えば、薄膜形成装置を用いたウェハ上への薄膜形成処理、イオン注入機を用いたイオン注入等の不純物の導入処理、熱処理装置を用いた熱処理、露光装置、現像装置を用いた露光現像処理等に本発明を適用することができる。また、目標パラメータとしてエッチング量、良品率の例であったが、本発明は、その他のパラメータとすることもできる。例えば、エッチングシフト量、断面形状、薄膜の膜厚、ウェハの反り量、寸法、薄膜の膜質、抵抗値、容量値、トランジスタ特性を目標パラメータとすることもできる。【００４６】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【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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【国際調査報告】
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