(57)【要約】ウェハ検査に関するサンプリングレートを動的に調節するための方法および装置。ロットに関連する複数の加工品にプロセスステップが実行される。処理された加工品の少なくとも１つに関する計測データを獲得するためのサンプルレートが決定される。サンプルレートを適応修正するために、動的サンプリングレート調節プロセスが実行される。動的サンプリングレート調節プロセスは、予測したプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較するステップと、比較に基づいてサンプリングレートを修正するステップとを含む。
2006511958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロットに関連する複数の加工品にプロセスステップを実行するステップと、
前記処理された加工品の少なくとも１つに関する計測データを獲得するためのサンプルレートを決定するステップと、
前記サンプルレートを適応修正するために、動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップとを含み、前記動的サンプリングレート調節プロセスが、予測したプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較するステップと、前記比較に基づいて前記サンプリングレートを修正するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記加工品に前記プロセスステップを実行するステップが、半導体ウェハ（１０５）に前記プロセスステップを実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記予測プロセス結果を決定するために、プロセスをモデリングするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップが、
前記加工品に実行されるプロセスに関するモデルを定義するステップと、
前記加工品に実行される前記プロセスからの結果を予測するステップと、
前記加工品に実行された前記プロセスに関する実際の結果データを獲得するステップと、
前記予測結果と前記実際の結果とを比較するステップと、
前記モデルによって実行されたプロセス結果に関する不確実性を決定するステップと、
前記不確実性が所定の許容範囲を超えるという決定に基づいて、前記サンプルレートを修正するステップとをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記加工品に実行された前記プロセスからの結果を予測するステップが、加工品の少なくとも１つの電気テスト値を予測するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記サンプルレートを修正するステップが、前記不確実性が所定の許容レベル内にないという決定に基づいて、前記サンプルレートを増大させるステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップが、前記予測プロセス結果に対して少なくとも１つの制御パラメータが感応的であるという結果に基づいて、前記サンプルレートを増大させるステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
ウェハ検査に関するサンプリングレートを動的に調節するために、
バッチに関する複数の加工品を処理するための処理ツール（６１０）と、
所定のサンプルレートに基づいて、前記処理された加工品に関する計測データを獲得するための計測ツール（６５０）と、
前記サンプルレートを適応修正するために動的サンプリングレート調節プロセスを実行するために、前記処理ツール（６１０）および前記計測データに動作可能に連結されたプロセスコントローラ（３１０）とを備え、前記動的サンプリングレート調整プロセスが、予測したプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較するステップと、前記比較に基づいて、前記サンプリングレートを修正するステップとを含むことを特徴とする、システム（１００）。
【請求項９】
コンピュータ（６３０）による実行時、
ロットに関連する複数の加工品にプロセスステップを実行するステップと、
前記処理された加工品の少なくとも１つに関する計測データを獲得するためのサンプルレートを決定するステップと、
前記サンプルレートを適応修正するために、動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップとを含み、前記動的サンプリングレート調節プロセスが、予測したプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較するステップと、前記比較に基づいて前記サンプリングレートを修正する動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップとを含む方法を実行する命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能プログラム記憶デバイス。
【請求項１０】
前記動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップが、
前記加工品に実行されるプロセスに関するモデルを定義するステップと、
前記加工品に実行される前記プロセスからの結果を予測するステップと、
前記加工品に実行された前記プロセスに関する実際の結果データを獲得するステップと、
前記予測結果と前記実際の結果とを比較するステップと、
前記モデルによって実行されたプロセス結果に関する不確実性を決定するステップと、
前記不確実性が所定の許容範囲を超えるという決定に基づいて、前記サンプルレートを修正するステップとをさらに含む、コンピュータ（６３０）による実行時、請求項９に記載の方法を実行する命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能プログラム記憶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、半導体の製造に関し、さらに詳しく言えば、モデル予測を実行するためのウェハ検査に関するサンプリングレートを動的に調節するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造産業における技術の急激な発展により、数多くの新しく革新的な製造プロセスが生まれてきた。今日の製造プロセス、特に、半導体製造プロセスには、多数の重要なステップが要求される。これらのプロセスステップは、一般に、不可欠なものであり、したがって、適切な製造制御を維持するために、一般的に微調整される多数の入力を必要とする。
【０００３】
半導体デバイスの製造は、半導体原料からパッケージングされた半導体デバイスを作り出すために、多数の別個のプロセスステップを必要とする。半導体材料の初期成長から、個々のウェハへの半導体結晶のスライシング、製作ステージ（エッチング、ドーピング、イオン注入など）、パッケージングおよび完成したデバイスの最終テストまでさまざまなプロセスは、互いに異なり特殊化されたものであるため、プロセスは、異なる制御方式を含む異なる製造場所で実行されることがある。
【０００４】
一般的に、ロットと呼ばれることもある半導体ウェハの群にわたって、処理ステップのセットが実行される。例えば、種々の異なる材料から構成されたものであってよいプロセス層が、半導体ウェハにわたって形成されてもよい。その後、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、プロセス層にわたってフォトレジストのパターン化された層が形成されてもよい。典型的に、その後、マスクなどのフォトレジストのパターン化された層を用いて、プロセス層にわたってエッチプロセスが実行される。このエッチングプロセスにより、プロセス層にさまざまなフィーチャまたはオブジェクトが形成される。このようなフィーチャは、例えば、トランジスタのゲート電極構造として使用されてもよい。何度も、半導体ウェハにわたって電気的領域を分離するために、半導体ウェハの基板にわたってトレンチ分離構造が形成される。使用可能な分離構造の１つの例は、シャロー・トレンチ・アイソレーション（ＳＴＩ：ｓｈａｌｌｏｗ  ｔｒｅｎｃｈ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造である。
【０００５】
半導体製造工場内の製造ツールは、典型的に、製造フレームワークまたは処理モジュールのネットワークと通信状態にある。各製造ツールは、一般的に、機器インタフェースに接続される。機器インタフェースは、製造ネットワークが接続された機械インタフェースに接続されることによって、製造ツールと製造フレームワーク間の通信を容易にする。機械インタフェースは、一般的に、先進的プロセス制御（ＡＰＣ：ａｄｖａｎｃｅｄ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ）の一部であり得る。ＡＰＣシステムは、製造プロセスを実行するのに必要なデータを自動的に引き出すソフトウェアプログラムであってもよい制御スクリプトを始動する。
【０００６】
図１は、典型的な半導体ウェハ１０５を示す。半導体ウェハ１０５は、典型的に、グリッド１５０状に配設された複数の個々の半導体ダイ１０３を含む。公知のフォトリソグラフィプロセスおよび機器を用いて、パターン化される１つ以上のプロセス層にわたって、パターン化されたフォトレジスト層が形成されてもよい。フォトリソグラフィプロセスの一環として、典型的に、使用される特定のフォトマスクに応じて、一度に約１つから４つのダイ１０３の場所で、ステッパによって露光プロセスが実行される。パターン化されたフォトレジスト層は、下地層または材料層、例えば、ポリシリコン層、金属または絶縁材料上に実行されるウェットまたはドライのエッチングプロセス中に、マスクとして使用でき、所望のパターンを下地層に転写する。フォトレジストのパターン化層は、複数のフィーチャ、例えば、下地プロセス層に複製されるラインタイプのフィーチャまたは開口タイプのフィーチャから構成される。
【０００７】
以下、図２を参照すると、従来技術のプロセスフローのブロック図が示されている。製造システムが、半導体ウェハ１０５上に実行される特定のプロセスに基づいてウェハ分析を実行するためのサンプルレートを決定してもよい（ブロック２１０）。その後、製造システムは、半導体ウェハ１０５を処理してもよい（ブロック２２０）。半導体ウェハ１０５をバッチ処理すると、製造システムは、サンプリングレートに基づいて計測データを獲得してもよい（ブロック２３０）。サンプリングレートは、ロットごとに計測データを獲得するために何枚およびどの半導体ウェハ１０５が検査されるかを決定するために使用される計測データを獲得すると、システムは、計測データの分析に基づいて処理の修正を実行してもよい（ブロック２４０）。半導体ウェハ１０５に施される１つ以上の修正を決定すると、製造システムは、半導体ウェハ１０５の処理を継続する（ブロック２５０）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
現行の方法に関する問題として、サンプリングされた半導体ウェハ１０５からのデータが、計測データの状態の正確な評価を与えない場合があることが挙げられる。例えば、いくつかのプロセスまたは製造システムの状況の変化によっては、計測データの状態のより正確な評価を実行するために、さらなる計測データが必要になることがある。所定のサンプリングレートは、処理された半導体ウェハ１０５の状況を正確に評価するのに十分なデータを獲得するのに適切ではないことがある。例えば、処理ツールの動作の変化などの変化中の状況により、所定のサンプリングレートが不十分になることがある。
【０００９】
さらに、半導体ウェハ１０５上のプロセスを実行するために使用されるプロセスモデルが、処理段階中に修正されることで、処理精度を適切に評価するために必要なデータを増減させてもよい。計測データが不適切であると、半導体ウェハ１０５の処理に誤差が生じることがある。さらに、計測データが不十分であると、計測データが利用可能であれば施されたであろうプロセス修正が不足することがある。逆に、計測データを過度に獲得すると、ウェハ処理中に非効率性が生じてしまうことがある。
【００１０】
本発明は、上述した問題の１つ以上を解消し、またはその影響を少なくとも低減することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの態様において、ウェハ検査に関するサンプリングレートを動的に調節するための方法が提供される。ロットに関連する複数の加工品（ワークピース）にプロセスステップが実行される。処理された加工品の少なくとも１つに関係する計測データを獲得するためのサンプルレートが決定される。サンプルレートを適応修正するために、動的なサンプリングレート調節プロセスが実行される。動的サンプリングレート調節プロセスは、予測されたプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較することと、その比較に基づいてサンプリングレートを修正することとを含む。
【００１２】
本発明の別の態様において、ウェハ検査に関するサンプリングレートを動的に調節するための方法が提供される。あるロットにかかる複数の加工品にプロセスステップが実行される。処理された加工品の少なくとも１つの関係する計測データを獲得するためのサンプルレートが決定される。加工品で実行されたプロセスからの結果が予測される。サンプルレートに基づいて加工品で実行されたプロセスに関する実際の結果のデータが獲得される。予測結果は、実際の結果と比較される。モデルによって実行されるプロセス結果予測に関する不確実性が決定される。サンプルレートは、不確実性が所定の許容範囲を超えたという決定に基づいて修正される。
【００１３】
本発明の別の態様において、ウェハ検査に関するサンプリングレートを動的に調節するためのシステムが提供される。システムは、複数の加工品を処理するための処理ツールを含む。また、システムは、処理された加工品に関する計測データを獲得するための計測ツールを含む。また、システムは、処理ツールに作動的に連結されたプロセスコントローラを含む。プロセスコントローラは、サンプルレートを適応修正するために、動的サンプリングレート調節プロセスを実行可能である。動的サンプリングレート調節プロセスは、予測されたプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較することと、その比較に基づいてサンプリングレートを修正することとを含む。
【００１４】
本発明の別の態様において、ウェハ検査に関するサンプリングレートを動的に調節するための装置が提供される。装置は、複数の加工品に処理ツールによって実行されるプロセスを制御するために適応されたプロセスコントローラを含む。プロセスコントローラは、処理された加工品に関する計測データを獲得するために使用されるサンプルレートを適応修正するために、動的サンプリングレート調節プロセスを実行可能である。動的サンプリングレート調節プロセスは、予測されたプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較することと、その比較に基づいてサンプリングレートを修正することとを含む。
【００１５】
本発明のさらなる別の態様において、ウェハ検査に関するサンプリングレートを動的に調節するための、命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能なプログラム格納デバイスが提供される。命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能なプログラム格納デバイスは、コンピュータによる実行時、ロットに関する複数の加工品にプロセスステップを実行し、処理された加工品の少なくとも１つの関する計測データを獲得するためのサンプルレートを決定し、サンプルレートを適応修正するために、動的サンプリングレート調節プロセスを実行する方法を実効する。動的サンプリングレート調節プロセスは、予測されたプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較することと、その比較に基づいてサンプリングレートを修正することとを含む。
【００１６】
本発明は、添付の図面と組み合わせて以下の記載を参照することによって理解されてもよく、図面において、参照番号が同一のものは、それぞれ同様の要素を示す。
【００１７】
本発明には、さまざまな修正および別の形態が可能であるが、本発明の特定の実施形態は、図面に例示的に示されており、本願明細書において詳細に記載される。しかしながら、特定の実施形態の本願明細書の記載は、開示された特定の形態に本発明を制限することを意図したものではなく、むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲に定義したような本発明の趣旨および範囲内のすべての修正、均等物、および代替物に及ぶものであることを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の例示的な実施形態について記載する。説明を明確にするため、本願明細書では実際の実施例における特徴をすべて記載しているわけではない。言うまでもなく、このような実際の実施形態を開発するにあたっては、いずれの場合もシステム関連の制約やビジネス関連の制約を踏まえるなど、実施例ごとにさまざまな判断を下して開発者等の意図する目的を達成していく必要があり、これは実施例によって異なることは理解できよう。さらに、このような開発作業は複雑かつ時間を要するものになる場合があるが、それでも本願の開示内容を理解できる当業者等にとっては日常業務の一環であることも理解できよう。
【００１９】
半導体製造に伴うプロセスには数多くの個別のプロセスがある。何度も、複数の製造プロセスツールによって、加工品（例えば、半導体ウェハ１０５、半導体デバイスなど）が段階的に処理される。本発明の実施形態は、分析用にウェハ１０５のサンプリングを調節するために使用されてもよい動的適応サンプリングレートを実行することを含む。サンプリングレートの調節は、半導体ウェハ１０５の処理中の変化中の状況に応答して実行されてもよい。例えば、プロセスは、半導体ウェハ１０５の適切な製造に潜在的に影響を与えるさまざまな要因に基づいて、半導体ウェハ１０５を検査するために使用されてよいサンプリングレートの動的変化を可能にする。プロセスの予測、例えば、ある量の処理セットが実行された後、半導体ウェハ１０がどのような状態になるかの予測を実行するプロセスモデルが、プロセスモデルが計測データにより感応的になるように修正されてもよい。したがって、プロセス結果をより正確に予測し、プロセスモデルの高められた感度と整合するように、サンプリングレートを増大してもよい。言い換えれば、計測データに対するプロセスモデルの感度が高いほど、サンプリングレートが高くなり、またその逆も同様である。１つの実施形態において、修正されたサンプリングレートは、半導体ウェハ１０５の後続バッチに与えられてもよい。本発明の実施形態によって提供される適応サンプリングレートを利用して、処理された半導体ウェハ１０５の計測状態のより正確な評価が可能になることがあり、それによって、プロセス制御がより良好かつより高精度なものとなる。
【００２０】
以下、図３を参照すると、本発明の実施形態によるシステム３００のブロック図が示されている。システム３００のプロセスコントローラ３１０が、処理ツール６１０に関するさまざまな動作を制御可能である。システム３００は、処理された半導体ウェハ１０５に関する計測データ、ツール状態データなどの製造関連データを獲得可能である。また、システム３００は、処理された半導体ウェハ１０５に関する計測データを獲得するための計測ツール６５０を含んでもよい。
【００２１】
また、システム３００は、データベースユニット３４０を含んでもよい。データベースユニット３４０は、計測データ、システム３００の動作に関するデータ（例えば、処理ツール６１０の状態、半導体ウェハ１０５の状態など）などの複数のタイプのデータを格納するために与えられる。データベースユニット３４０は、処理ツール６１０によって実行される複数のプロセスランに関するツール状態データを格納してもよい。データベースユニット３４０は、ツール状態データおよび／または処理半導体ウェハ１０５に関する他の製造データをデータベース格納ユニット３４５に格納するためのデータベースサーバ３４２を含んでもよい。
【００２２】
また、システム３００は、ツール状態データを格納するためのツール状態データ獲得ユニット３２０を含んでもよい。ツール状態データは、処理ツール６１０の動作に関する、圧力データ、温度データ、湿度データ、ガス流量データ、さまざまな電気データなどを含んでもよい。エッチツールの例示的なツール状態データは、ガス流量、チャンバ圧力、チャンバ温度、電圧、反射電力、後部ヘリウム圧力、ＲＦ同調パラメータなどを含んでも良い。また、ツール状態データは、周囲温度、湿度、圧力などの処理ツール６１０の外部データを含んでもよい。図４および以下の記載において、ツール状態データ獲得ユニット３２０のより詳細な説明および記載が与えられる。
【００２３】
また、システム３００は、半導体ウェハ１０５の処理に関するさまざまな異常検知分析を実行可能な異常検知分類ユニット（ＦＤＣ：ｆａｕｌｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｕｎｉｔ）３３０を含む。異常検知分類ユニット３３０は、半導体ウェハ１０５の処理中の異常に関するデータを提供可能である。異常検知分類ユニット３３０によって実行される異常検知分析は、ツール状態データおよび／または計測データの分析を含んでもよい。ＦＤＣユニット３３０は、計測ツールデータを分析することによって、処理された半導体ウェハ１０５で検出された誤差に特定のツール状態データを相関させてもよい。例えば、処理された半導体ウェハ１０５で発見された限界寸法誤差などの特定の誤差は、ツール状態データに関する特定のガス流量または温度データに相関されてもよい。また、ＦＤＣユニット３３０によって実行される異常検知は、処理ツール６１０に統合されたｉｎ  ｓｉｔｕセンサからのデータを分析することを含んでもよい。
【００２４】
システム３００のモデルユニット３５０が、ウェハ状態の結果の予測（例えば、半導体ウェハ１０５上に形成されたある構造の限界寸法の予測など、処理された半導体ウェハ１０５の１つ以上の状況に関する予測）を実行することが可能である。ウェハ状態の結果の予測が、プロセス状況入力データに基づいたものであってよい。モデルユニット３５０は、ある特定の制御入力パラメータに基づいて処理された半導体ウェハ１０５の状況の可能性を決定するために、半導体ウェハ１０５上に形成される挙動および／またはプロセスステップの結果をモデリングすることが可能である。
【００２５】
モデルユニット３５０からの予測データは、サンプリングレートの動的適応を実行するために、システム３００に関連する動的適応サンプルレートユニット３６０によって使用されてもよい。動的適応サンプルレートユニット３６０は、半導体ウェハ１０５の処理中に生じることがある複数のプロセス変化の１つに基づいて、（バッチ／ロットにあるウェハ１０５を検査することに関する）サンプリングレートを動的に修正することが可能である。動的適応サンプルレートユニット３６０は、モデルユニット３５０の変化に基づいて、バッチごとの半導体ウェハ１０５の検査のサンプリングレートを増大させてもよい。言い換えれば、モデルユニット３５０が、計測データにより感応的になれば、サンプリングレートが増大されることで、プロセス出力をより良好に予測するために、モデルユニット３５０により正確な計測データが与えられる。さらに、モデルユニット３５０によって与えられるある予測に基づいて、システム３００は、半導体ウェハ１０５に実行されるプロセスステップの結果をより厳密に評価するために、サンプリングレートを変化させてもよい。図５および以下の記載に、動的適応サンプルレートユニット３６０のより詳細な記載が示されている。
【００２６】
１つの実施形態において、システム３００は、本発明の実施形態によって与えられる不確実性因子に基づいて、バッチごとにサンプリングレートを修正する際の監視の役割を果たしてもよい。１つの実施形態において、リング発振周波数測定、駆動電流などのライン終端（ｅｎｄ−ｏｆ−ｌｉｎｅ）の電気テストが実行される。その後、実際の電気測定からの結果が、モデルユニット３５０によって与えられる予測された電気パラメータに比較される。その後、実際の電気テストの結果と予測された電気パラメータとの間の差に基づいて、不確実性因子が決定される。不確実性因子が比較的高ければ、サンプリングレートは、バッチ／ロットごとのウェハ状態を適切に特徴付けるのに十分に高いものでなくてもよい。したがって、サンプリングレートは、後続のバッチ／ロットに対して増大されてもよい。不確実性因子は、計測分析用に処理されたウェハ１０５を検査するために用いられるサンプルレートを修正するために、サンプルレートユニット３６０によって使用されてもよい。１つの実施形態において、サンプルレートは、引き続き処理されるバッチにおいて処理されたウェハ１０５を検査するために修正される。
【００２７】
プロセスコントローラ３１０、ＦＤＣユニット３３０、モデルユニット３５０、および／または動的適応サンプルユニット３６０は、独立型のユニットであるソフトウェア、ハードウェア、またはファームウェアユニットであってもよく、またはシステム３００に関連付けられたコンピュータシステムに統合されてもよい。さらに、図３に示すブロックによって表されたさまざまな構成部品は、システム通信ライン３１５を介して互いに通信し合ってもよい。システム通信ライン３１５は、コンピュータバスリンク、専用ハードウェア通信リンク、電話システム通信リンク、ワイヤレス通信リンク、または本願明細書の利益を享受する当業者によって実行されてもよい他の通信リンクであってもよい。
【００２８】
以下、図４を参照すると、図３に示すツール状態データ獲得ユニット３２０のより詳細なブロック図が示されている。ツール状態データ獲得ユニット３２０は、任意の種々の異なるタイプのセンサ、例えば、圧力センサ４１０、温度センサ４２０、湿度センサ４３０、ガス流量センサ４４０、電気センサ４５０などの種々の異なるタイプのセンサを含んでもよい。別の実施形態において、ツール状態データ獲得ユニット３２０は、処理ツール６１０に一体化されるｉｎ  ｓｉｔｕセンサを含んでもよい。圧力センサ４１０は、処理ツール６１０内の圧力を検出可能である。温度センサ４２０は、処理ツール６１０のさまざまな部分の温度を感知可能である。湿度センサ４３０は、処理ツールのさまざまな部分の相対湿度、または周囲状況の相対湿度を検出可能である。ガス流量センサ４４０は、半導体ウェハ１０５の処理中に利用可能な複数のプロセスガスの流量を検出可能である。例えば、ガス流量センサ４４０は、ＮＨ３、ＳｉＨ４、Ｎ２、Ｎ２Ｏ、および／または他のプロセスガスなどのガスの流量を検出可能なセンサを含んでもよい。
【００２９】
１つの実施形態において、電気センサ４５０は、フォトリソグラフィプロセスにおいて使用されるランプに与えられる電流などの複数の電気パラメータを検出可能である。また、ツール状態データ獲得ユニット３２０は、本願明細書の利益を享受する当業者に公知の種々の製造変数を検出可能な他のセンサを含んでもよい。また、ツール状態データ獲得ユニット３２０は、データインタフェース４６０を含んでもよい。データインタフェース４６０は、処理ツール６１０および／またはツール状態データ獲得ユニット３２０内に収容されるか、または関連付けられたさまざまなセンサからのセンサデータを受信し、プロセスコントローラ３１０にデータを送信してもよい。
【００３０】
以下、図５を参照すると、本発明の１つの実施形態による動的適応サンプルレートユニット３６０のより詳細な記載が示されている。動的適応サンプルレートユニット３６０は、計測データ、ツール状態データ、サンプルレートデータ、モデルユニット３５０からのモデルデータなどの複数の製造関連のデータを受信してもよい。動的適応サンプリングレートユニット３６０が受信したデータに基づいて、計測データをより正確に評価するために、新しいサンプルレートが与えられても良い。動的適応サンプルレートユニット３６０は、モデル不確実性計算ユニット５１０と、適応サンプルレート計算ユニット５２０とを含んでもよい。モデル不確実性計算ユニット５１０は、モデルユニット３５０の予測能力に関する不確実性（または確実性）の量を決定および定量化可能である。１つの実施形態において、不確実性計算ユニット５１０は、予測データ、すなわち、モデルデータと、計測データ分析ステップから獲得した実際の計測値とを比較し、予測の不確実性を決定してもよい。
【００３１】
計算された不確実性に基づいて、適応サンプルレート計算ユニット５２０は、処理された半導体ウェハ１０５から計測データを獲得したサンプリンレートを増減してもよい。モデルユニット３５０の動作の不確実性が高ければ、サンプリングレートは、より正確なプロセス出力の予測を実行するために、モデルユニット３５０により正確な計測評価が与えられるように増大されてもよい（例えば、バッチ／ロットごとの半導体ウェハ１０５がより多く分析される）。
【００３２】
適応するように、動的適応サンプルレートユニット３６０は、モデリングデータ出力の不確実性の量を所定の範囲内に保つように、サンプリングレートを増減して適応および修正するであろう。サンプリングレートを適応調節することによって、モデルユニット３５０の出力の精度は高まり、所定の許容範囲内に維持される。本発明の実施形態では、バッチ／ロットごとの半導体ウェハ１０５が計測データ獲得のために分析されるサンプリングレートの適応変化を生じさせる予測誤差を決定するために、実際のデータ出力と予測データ出力とを利用する。動的適応サンプルレートユニット３６０は、計測データをさらに分析するための計算に基づいて、新しいサンプリングレートを与えてもよい。１つの実施形態において、新しいサンプルレートは、後続の処理されたバッチの処理半導体ウェハ１０５を検査するために与えられる。
【００３３】
以下、図６を参照すると、本発明の１つの実施形態によるシステム３００のより詳細なブロック図が示されている。ラインやネットワーク６２３を介して与えられる複数の制御入力信号、いわゆる製造パラメータを用いて、処理ツール６１０ａ、６１０ｂに半導体ウェハ１０５が処理される。制御入力信号、いわゆる制御パラメータは、ライン６２３上で、コンピュータシステム６３０から機械インタフェース６１５ａ、６１５ｂを介して処理ツール６１０ａ、６１０ｂに送信される。第１および第２の機械インタフェース６１５ａ、６１５ｂは、一般的に、処理ツール６１０ａ、６１０ｂの外側に位置する。別の実施形態において、第１および第２の機械インタフェース６１５ａ、６１５ｂは、処理ツール６１０ａ、６１０ｂ内に位置する。半導体ウェハ１０５は、複数の処理ツール６１０に与えられ、そこから搬送される。１つの実施形態において、半導体ウェハ１０５は、処理ツール６１０に手動で与えられてもよい。別の実施形態において、半導体ウェハ１０５は、処理ツール６１０に自動式に与えられてもよい（例えば、半導体ウェハ１０５のロボット式移動）。１つの実施形態において、複数の半導体ウェハ１０５が、処理ツール６１０へロットごとに輸送される（例えば、カセットにスタックされる）。
【００３４】
１つの実施形態において、コンピュータシステム６３０は、ライン６２３上で、制御入力信号、いわゆる製造パラメータを第１および第２の機械インタフェース６１５ａ、６１５ｂに送信する。コンピュータシステム６３０は、処理動作を制御可能である。１つの実施形態において、コンピュータシステム６３０は、プロセスコントローラである。コンピュータシステム６３０は、複数のソフトウェアプログラムおよびデータセットを含んでもよいコンピュータ格納ユニット６３２に連結される。コンピュータシステム６３０は、本願明細書に記載した動作を実行可能な１つ以上のプロセッサ（図示せず）を含んでもよい。コンピュータシステム６３０は、ライン６２３上に制御入力信号を生成するために、製造モデル６３０を用いる。１つの実施形態において、製造モデル６４０は、処理ツール６１０ａ、６１０ｂにライン６２３上で送信される複数の制御入力パラメータを決定する製造レシピを含む。
【００３５】
１つの実施形態において、製造モデル６４０は、特定の製造プロセスを実行するプロセススクリプトおよび入力制御を規定する。処理ツールＡ６１０ａ用のライン６２３上の制御入力信号（または制御入力パラメータ）は、第１の機械インタフェース６１５ａによって受信され処理される。処理ツールＢ６１０ｂ用のライン６２３上の制御入力信号は、第２の機械インタフェース６１５ｂによって受信され処理される。半導体製造プロセスにおいて使用される処理ツール６１０ａ、６１０ｂの例は、ステッパ、エッチプロセスツール、堆積ツールなどである。
【００３６】
また、処理ツール６１０ａ、６１０ｂによって処理される半導体ウェハ１０５の１つ以上は、計測データを獲得するための計測ツール６５０に送ることもできる。計測ツール６５０は、光波散乱計測（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）データ獲得ツール、オーバーレイ誤差測定ツール、限界寸法測定ツールなどであってもよい。１つの実施形態において、計測ツール６５０が、１つ以上の処理された半導体ウェハ１０５を検査する。計測データ分析ユニット６６０は、計測ツール６５０からデータを収集し、整理し、および分析してもよい。計測データは、半導体ウェハ１０５にわたって形成されたデバイスの種々の物理的または電気的特徴に向けられる。例えば、計測データは、ライン幅測定、トレンチの深さ、側壁の角度、厚み、抵抗などに関して得られてもよい。計測データは、処理された半導体ウェハ１０５にわたって存在することがある以上を決定するために使用されてもよく、これは、処理ツール６１０の性能を定量化するために使用されてもよい。
【００３７】
上述したように、動的適応サンプルレートユニット３６０は、計測データ分析ユニット６６０からの計測分析データ、データベースユニット３４０からの格納されたプロセスデータ、モデルユニット３５０からのモデル予測データ、ツール状態データ獲得ユニット３２０からのツール状態データ、および／またはＦＤＣユニット３３０からの異常検知データなど、複数の製造関連データを受信する。上述した動的適応プロセスを利用して、動的適応サンプルレートユニット３６０は、ライン終端テストの結果と予測した結果との比較に基づいて、サンプリングレートに調節を施してもよい。したがって、半導体ウェハ１０５の引き続き処理されるバッチ／ロットの分析において使用するために、コンピュータシステム６３０に新しいサンプリングレートが与えられてもよいその後、コンピュータシステム６３０は、新しいサンプリングレートに基づいて、後続のバッチ／ロットにおいて選択された半導体ウェハ１０５の数を増減させて計測データ分析が実行されるように、新しいサンプリングレートを与えてもよい。
【００３８】
以下、図７を参照すると、本発明の実施形態による方法の流れ図が示されている。半導体ウェハ１０５を処理の準備が整うと、システム３００は、プロセス詳細、例えば、用いられるプロセスのタイプ、プロセスの順序などを決定してもよい（ブロック７１０）。プロセス詳細は、一般的に、処理された半導体ウェハ１０５から最終的に製造されるデバイスに基づいてものであってもよい。その後、システム３００は、複数のプロセス入力データに基づいてプロセス出力を制御および／または予測可能であるモデルを定義してもよい。モデルが定義されると、プロセス結果予測関数を含むものであってもよい、モデル関数が実行される（ブロック７２０）。モデルは、プロセス入力パラメータなどのプロセスパラメータと、処理された半導体ウェハ１０５から決定された電機パラメータとの間の関係に基づいて定義されてもよい。ブロック７２０に示すように、図８および以下の記載に、プロセスモデルを定義するより詳細な記載について示される。
【００３９】
プロセス詳細および定義されたモデルに基づいて、システム３００は、特定のプロセスステップで使用されるサンプルレートを設定してもよい（ブロック７３０）。一般的に、モデルの感度が高いと、サンプリングレートも高くなり、逆も同様である。サンプルレートを設定すると、システム３００は、バッチ／ロットに関連する半導体ウェハ１０５を処理してもよい（ブロック７４０）。その後、システム３００は、計測データを獲得し、動的適応サンプリングレート調節プロセスを実行してもよい（ブロック７５０）。動的適応サンプリングレート調節プロセスは、予測した結果と比較されるライン終端テストの結果に基づいて計測データを獲得するために使用される調節された新しいサンプルレートを与える。図９および以下の記載に、ブロック７５０に示す動的適応サンプリングレート調節プロセスが示される。動的適応サンプリングレート調節プロセスを実行した結果として与えられる新しいサンプリングレートに基づいて、システム３００は、半導体ウェハ１０５の処理を継続し、その後、新しいサンプリングレートで計測データを獲得する（ブロック７６０、７７０）。１つの実施形態において、新しいサンプリングレートは、後続の処理されたバッチにある処理された半導体ウェハ１０５を検査するために与えられる。
【００４０】
以下、図８を参照すると、図７のブロック７２０に示すようなモデルの定義に伴うステップのより詳細な流れ図が示されている。システム３００は、評価される特定のプロセスに関連するパラメータ群を特定してもよい（ブロック８１０）。その後、システム３００は、パラメータ群の特定に基づいて、関連する結果パラメータを特定する（ブロック８２０）。例えば、特定の電気パラメータに関係する結果パラメータが決定される。その後、システム３００は、関連する出力パラメータに影響を与えるプロセスパラメータを決定する（ブロック８３０）。その後、システム３００は、最終結果に対するパラメータの感度を決定してもよい（例えば、最終電気パラメータに対するパラメータの感度）。パラメータの感度は、計測データ、ツール状態データ、格納されたプロセスデータなどを分析することによって決定されてもよい（ブロック８４０）。その後、システム３００は、プロセスパラメータに基づいて最終結果を定量化する（ブロック８５０）。一般的に、このステップは、パラメータに基づいて結果を予測することによって実行される。
【００４１】
以下、図９を参照すると、動的適応サンプリングレートプロセスを実行するより詳細な流れ図が示されている。システム３００は、モデル結果を予測してもよい（ブロック９１０）。言い換えれば、考えられるプロセス結果は、モデルユニット３５０などの決定されたモデルによって予測される。システム３００は、実際の結果データを獲得してもよい（例えば、電気テストデータなど、獲得された計測データおよび結果データ）（ブロック９２０）。その後、システム３００は、パラメータに基づいて、実際の結果と予測した結果とを比較したシナリオを準備してもよい（ブロック９３０）。実際のプロセス結果と予測したプロセス結果との比較は、モデルに関する不確実性（または確実性）を決定するために使用されてもよい。例えば、モデルの不確実性が定量化される（例えば、実際の結果が、予測のものと一貫してあまりに異なれば、不確実性が高い）（ブロック９４０）。
【００４２】
その後、システム３００は、モデル予測に関する不確実性が、より正確なプロセス動作に高すぎるかどうかの決定をしてもよい（ブロック９５０）。モデルに関する不確実性が高すぎないと決定されると、現行のサンプルレートは、さらなる処理のために維持される（ブロック９６０）。システム３００が、予測してモデル結果に関する不確実性が高すぎると決定すると、システム３００は、不確実性を下げるために、サンプリングレートをより高くするための適応を実行する（ブロック９７０）。修正されたサンプリングレートは、後続のバッチ／ロットに関連する処理された半導体ウェハ１０５を検査するために使用されてもよい。図９に示すステップは、図７のブロック７５０に関連するステップで実質的に完了する。本発明の実施形態を利用すると、システム３００は、複数の要因に基づいて修正されたサンプリングレートに動的に適応可能である。例えば、システム３００は、モデル予測関数の制度を評価し、より効率的なリソースの使用のためにサンプリングレートを変化させてもよい。
【００４３】
本発明により教示した原理は、ＫＬＡ  Ｔｅｎｃｏｒ，  Ｉｎｃ．によって提供されるＣａｔａｌｙｓｔシステムなどの先進的プロセス制御（ＡＰＣ）フレームワークにおいて実施され得る。Ｃａｔａｌｙｓｔシステムは、半導体製造装置／材料に関する業界団体（ＳＥＭＩ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）のコンピュータ統合生産（ＣＩＭ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）フレームワークに準拠したシステム技術を使用し、先進的プロセス制御（ＡＰＣ）フレームワークをベースにしたものである。ＣＩＭ（ＳＥＭＩ  Ｅ８１−０６９９  −  ＣＩＭフレームワークドメインアーキテクチャの暫定仕様）およびＡＰＣ（ＳＥＭＩ  Ｅ９３−０９９９  −  ＣＩＭフレームワーク先進的プロセス制御コンポーネントの暫定仕様）の仕様は、ＳＥＭＩから入手可能な公開されたものである。ＡＰＣフレームワークは、本発明により教示した制御方式を実施するための好ましいプラットフォームである。いくつかの実施形態において、ＡＰＣフレームワークは、工場規模のソフトウェアシステムであってもよく、したがって、本発明による制御方式は、工場フロアの半導体製造ツールのほとんどすべてのものに適用可能である。また、ＡＰＣフレームワークにより、リモートアクセスおよびプロセス性能の監視が可能となる。さらに、ＡＰフレームワークを利用することによって、データ格納の利便性、柔軟性を高め、ローカルドライブより安価にすることができる。ＡＰＣフレームワークにより、必要なソフトウェアコードを書き込むさいの柔軟性が非常に高まるため、より高度なタイプの制御を行うことができる。
【００４４】
本発明により教示した制御方式をＡＰＣフレームワークへ展開するには、多数のソフトウェアコンポーネントが必要となる可能性がある。ＡＰＣフレームワーク内のコンポーネントの他に、制御システムに関与する半導体製造ツールの各々に、コンピュータスクリプトが書き込まれる。制御システムの半導体製造ツールが半導体製造工場で始動されると、一般的に、オーバーレイコントローラなどのプロセスコントローラによって要求されるアクションを始動するためのスクリプトを要求する。制御方法は、一般的に、これらのスクリプトに定義され実行される。これらのスクリプトの開発は、制御システムの開発の重要な部分を含み得る。本発明により教示した原理は、他のタイプの製造フレームワークに実施され得る。
【００４５】
上述した特定の実施形態は例示的なものにすぎず、本発明は、本願明細書の教示の利益を享受する当業者に明らかな異なるが同等の方法で修正および実行されてもよい。さらに、特許請求の範囲に記載される以外の、本願明細書に示す構成またはデザインの詳細に限定されることを意図したものではない。したがって、上述した特定の実施形態は、変更または修正されてもよく、このような変更のすべては、本発明の範囲および趣旨内であるとみなされる。したがって、本願明細書において求める保護は、特許請求の範囲に示されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】処理される従来技術の半導体ウェハの簡易図である。
【図２】半導体ウェハの製造中の従来技術のプロセスフローの簡易流れ図を示す。
【図３】本発明の１つの例示的な実施形態によるシステムのブロック図である。
【図４】本発明の１つの例示的な実施形態による、図３のツール状態データ獲得ユニットのより詳細なブロック図を示す。
【図５】本発明の１つの例示的な実施形態による、図３の動的適応サンプルレートユニットのより詳細なブロック図を示す。
【図６】本発明の１つの例示的な実施形態による、図３に示すシステムのより詳細なブロック図を示す。
【図７】本発明の１つの例示的な実施形態による方法の流れ図を示す。
【図８】本発明の１つの例示的な実施形態による、図７に示すような、モデルを規定しモデリング関数を実行する方法のより詳細な流れ図を示す。
【図９】本発明の１つの例示的な実施形態による、図７に示すような、動的適応サンプリングレート調節プロセスを実行する方法のより詳細な流れ図を示す。
【図１】
2006511958.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年9月10日(2004.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロットに関連する複数の加工品にプロセスステップを実行するステップと、
前記処理された加工品の少なくとも１つに関する計測データを獲得するためのサンプルレートを決定するステップと、
前記サンプルレートを適応修正するために、動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップとを含み、前記動的サンプリングレート調節プロセスが、予測したプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較するステップと、前記比較に基づいて前記サンプリングレートを修正するステップとを含み、前記予測プロセス結果と前記実際のプロセス結果とを比較するステップが、前記予測結果に関する不確実性を決定するステップを含む、方法。
【請求項２】
前記加工品に前記プロセスステップを実行するステップが、半導体ウェハ（１０５）に前記プロセスステップを実行するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記予測プロセス結果を決定するために、プロセスをモデリングするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップが、
前記加工品に実行されるプロセスに関するモデルを定義するステップと、
前記加工品に実行される前記プロセスからの結果を予測するステップと、
前記加工品に実行された前記プロセスに関する実際の結果データを獲得するステップと、
前記予測結果と前記実際の結果とを比較するステップと、
前記モデルによって実行されたプロセス結果に関する不確実性を決定するステップと、
前記不確実性が所定の許容範囲を超えるという決定に基づいて、前記サンプルレートを修正するステップとをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記加工品に実行された前記プロセスからの結果を予測するステップが、加工品の少なくとも１つの電気テスト値を予測するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記サンプルレートを修正するステップが、前記不確実性が所定の許容レベル内にないという決定に基づいて、前記サンプルレートを増大させるステップをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップが、前記予測プロセス結果に対して少なくとも１つの制御パラメータが感応的であるという結果に基づいて、前記サンプルレートを増大させるステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
ウェハ検査に関するサンプリングレートを動的に調節するために、
バッチに関する複数の加工品を処理するための処理ツール（６１０）と、
所定のサンプルレートに基づいて、前記処理された加工品に関する計測データを獲得するための計測ツール（６５０）と、
前記サンプルレートを適応修正するために動的サンプリングレート調節プロセスを実行するために、前記処理ツール（６１０）および前記計測データに動作可能に連結されたプロセスコントローラ（３１０）とを備え、前記動的サンプリングレート調整プロセスが、予測したプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較するステップと、前記比較に基づいて、前記サンプリングレートを修正するステップとを含み、前記予測プロセス結果と前記実際のプロセス結果とを比較するステップが、前記予測結果に関する不確実性を決定するステップを含むことを特徴とする、システム（１００）。
【請求項９】
コンピュータ（６３０）による実行時に、
ロットに関連する複数の加工品にプロセスステップを実行するステップと、
前記処理された加工品の少なくとも１つに関する計測データを獲得するためのサンプルレートを決定するステップと、
前記サンプルレートを適応修正するために、動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップとを含み、前記動的サンプリングレート調節プロセスが、予測したプロセス結果と実際のプロセス結果とを比較するステップと、前記比較に基づいて前記サンプリングレートを修正する動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップとを含み、前記予測プロセス結果と前記実際のプロセス結果とを比較するステップが、前記予測結果に関する不確実性を決定するステップを含む方法を実行する命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能プログラム記憶デバイス。
【請求項１０】
前記動的サンプリングレート調節プロセスを実行するステップが、
前記加工品に実行されるプロセスに関するモデルを定義するステップと、
前記加工品に実行される前記プロセスからの結果を予測するステップと、
前記加工品に実行された前記プロセスに関する実際の結果データを獲得するステップと、
前記予測結果と前記実際の結果とを比較するステップと、
前記モデルによって実行されたプロセス結果に関する不確実性を決定するステップと、
前記不確実性が所定の許容範囲を超えるという決定に基づいて、前記サンプルレートを修正するステップとをさらに含む、コンピュータ（６３０）による実行時、請求項９に記載の方法を実行する命令が符号化されたコンピュータ読み取り可能プログラム記憶デバイス。
【国際調査報告】
2006511958.tif 000012
2006511958.tif 000013