(57)【要約】組込みプロセス制御を製造ツール（１１０，１１２）システム（２１０，２２０，２３０）で実施するための方法および装置。少なくとも１つの半導体装置が処理される。組込プロセス制御手順は、半導体装置の処理に応答して実行される。次に続く半導体装置のプロセスは、組込プロセス制御手順に応答して実行される。この発明の装置は、コンピュータシステム（１３０）、およびコンピュータとインターフェイスされる少なくとも１つの製造ツール（１１０，１１２）システム（２１０，２２０，２３０）を含み、この製造ツール（１１０，２２０，２３０）は、コンピュータシステム（１３０）からのコマンドの受取および製造ツール（１１０，１１２）システム（２１０，２２０，２３０）により行なわれる製造プロセスの制御が可能な組込みプロセス制御システムを含む。
2004512691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの半導体装置を処理するステップと、
前記半導体装置の前記処理に応答して組込みプロセス制御手順を実行するステップと、
前記組込みプロセス制御手順に応答して、次に続く半導体装置のプロセスを実行するステップとを含む、方法。
【請求項２】
組込みプロセス制御手順を実行するステップはさらに、
測定学的データを取得するステップと、
前記取得された測定学的データを処理するステップと、
前記処理された測定学的データを用いてフィードバックおよびフィードフォワードデータを生成するステップと、
前記フィードバックおよびフィードフォワードデータを用いて製造プロセスを制御する少なくとも１つの制御入力パラメータでフィードバックおよびフィードフォワード制御を実現するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
フィードバックおよびフィードフォワードデータを生成するステップはさらに、露光量レシピを修正するのに用いることのできるデータを生成するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
フィードバックおよびフィードフォワードデータを生成するステップはさらに、フォトリソグラフィプロセスの間フォーカスを修正するのに用いることのできるデータを生成するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
フィードバックおよびフィードフォワードデータを生成するステップはさらに、スペーサ堆積プロセスを修正するのに用いることのできるデータを生成するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
装置であって、
コンピュータシステム（１３０）と、
前記コンピュータシステム（１３０）とインターフェイスされる少なくとも１つの製造ツール（１１０，１１２）システム（２１０，２２０，２３０）とを含み、前記製造ツール（１１０，１１２）システム（２１０，２２０，２３０）は、前記コンピュータシステム（１３０）からのコマンドの受取および前記製造ツール（１１０，１１２）システム（２１０，２２０，２３０）により実行される製造プロセスの制御が可能な組込みプロセス制御システムを含むことを特徴とする、装置。
【請求項７】
前記製造ツール（１１０，１１２）システム（２１０，２２０，２３０）はさらに、
マシンインターフェイス（１１５，１１７）と、
前記マシンインターフェイス（１１５，１１７）と電子的に結合される製造ツール（１１０，１１２）と、
前記マシンインターフェイス（１１５，１１７）および前記製造ツール（１１０，１１２）に結合される組込みプロセス制御装置（３１０）とを含み、前記組込みプロセス制御装置（３１０）は、前記マシンインターフェイス（１１５，１１７）を用いて前記製造ツール（１１０，１１２）上でプロセス制御を実行することのできる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記組込みプロセス制御装置（３１０）はさらに、
前記製造ツール（１１０，１１２）から測定学的データを取得することのできる測定学的データ取得ユニット（１５０）と、
前記測定学的データ取得ユニット（１５０）と結合される測定学的データプロセッシングユニット（１４５）とを含み、前記測定学的データプロセッシングユニット（１４５）は前記取得された測定学的データをまとめ、処理することができ、前記組込みプロセス制御装置（３１０）はさらに、
前記測定学的データプロセッシングユニット（１４５）と結合されるフィードバック／フィードフォワード制御装置（１６０）を含み、前記フィードバック／フィードフォワード制御装置（１６０）はフィードバックおよびフィードフォワード調整データを生成することができ、前記組込みプロセス制御装置（３１０）はさらに、
前記フィードバック／フィードフォワード制御装置（１６０）と結合される製造モデル（１４０）を含み、前記製造モデル（１４０）は、フィードバックおよびフィードフォワード調整データを生成する前記ステップを用いて、前記製造ツール（１１０，１１２）の動作を制御する少なくとも１つの制御入力パラメータに対する修正を行なうことのできる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
コンピュータが読出可能なプログラム記憶装置であって、命令が符号化されており、コンピュータによって実行された場合に、
少なくとも１つの半導体装置を処理するステップと、
前記半導体装置の前記処理に応答して、組込みプロセス制御手順を実行するステップと、
前記組込みプロセス制御手順に応答して、次に続く半導体装置のプロセスを実行するステップとを含む方法を実行する、コンピュータが読出可能なプログラム記憶装置。
【請求項１０】
コンピュータが読出可能なプログラム記憶装置であって、命令が符号化されており、コンピュータによって実行された場合に、コンピュータが読出可能なプログラム記憶装置を実行し、命令が符号化されており、コンピュータによって実行された場合に、組込みプロセス制御手順を実行するステップはさらに、
測定学的データを取得するステップと、
前記取得された測定学的データを処理するステップと、
前記処理された測定学的データを用いてフィードバックおよびフィードフォワードデータを生成するステップと、
前記フィードバックおよびフィードフォワードデータを用いて製造プロセスを制御する少なくとも１つの制御入力パラメータでフィードバックおよびフィードフォワード制御を実現するステップとを含む、請求項９に記載の方法を実行する、コンピュータが読出可能なプログラム記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は、一般的に半導体製造に関し、特に、製造ツールシステムにおける組込みプロセス制御を用いるための方法および装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
製造産業における技術の急激な進歩により、結果として多くの新しく革新的な製造プロセスが生じた。今日の製造プロセス、特に半導体製造プロセスは多数の重要な工程を必要とする。これらのプロセス工程は通常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よう一般的に微調整された多くの入力を必要とする。
【０００３】
半導体装置の製造は、半導体原材料から、実装された半導体装置を作るための多くの別個のプロセス工程を必要とする。半導体材料の最初の成長、半導体結晶の個々のウェハへのスライシング、製作段階（エッチング、ドーピング、イオン注入、など）から、完成した装置の実装および最終テストまでのさまざまなプロセスは、互いに異なり専門化されているため、異なった制御機構を含む異なった製造場所で行われることがある。
【０００４】
半導体装置製造に影響を与える要因の中にはウェハ間のばらつきがあり、これは製造機械ツールの運転開始時の影響、製造チャンバの記憶影響、および第１のウェハ影響を含む製造に関する問題によって生じる。このような要因により悪影響を受けるプロセス工程のうち１つが、フォトリソグラフィ重ね合せプロセスである。重ね合せは、半導体製造のフォトリソグラフィ分野における重要な工程のうちの１つである。重ね合せ制御は、半導体装置の表面上で、連続する２つのパターニングされた層の間のずれを測定するステップを含む。半導体装置の多数の層が確実に接続され機能し得るためには、一般的に、ずれによる誤差を最小限にすることが重要である。技術によって、より小さな臨界寸法が半導体装置に与えられるようになるにつれ、ずれによる誤差を減らす必要性が大いに増してくる。
【０００５】
一般的に、フォトリソグラフィ技術者は、現在、月に数回重ね合せ誤差を分析する。重ね合せ誤差の分析から得られた結果は、露光ツール設定を手動で更新するのに用いられる。現在の方法に関連するいくつかの問題には、露光ツール設定が月に数回しか更新されないという事実が含まれる。さらに、現在、露光ツールの更新は手動で行なわれている。
【０００６】
一般的に、一連のプロセス工程は、露光ツールまたはステッパと呼ばれる半導体製造ツールで、ウェハのロットに対して実行される。製造ツールは、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する。製造ツールは、一般的に設備インタフェースに接続される。設備インタフェースはステッパが接続されているマシンインタフェースに接続され、これによりステッパと製造フレームワークとの間の通信を容易にする。マシンインタフェースは、一般的に高性能プロセス制御（ＡＰＣ：ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）システムの一部であってもよい。ＡＰＣシステムは制御スクリプトを開始するが、この制御スクリプトは製造プロセスを実行するために必要なデータを自動的に検索するソフトウェアプログラムであってもよい。製造プロセスを制御する入力パラメータは、手動で定期的に修正される。より高精度な製造プロセスが要求されるので、製造プロセスをより自動的かつ適時に制御する入力パラメータを修正するよう改善された方法が必要とされる。さらに、ウェハ間の製造のばらつきにより、半導体装置の質が不均一となるおそれがある。
【０００７】
現在のプロセス制御システムは製造制御をある程度粗調整するようになっているが、この産業には製造制御の微調整を行なう効率的な手段が欠けている。この制御システムは一般的に複数の製造セクションを担う。これらの制御システムは一般的に精密なレベルで製造プロセスを改良することができない。
【０００８】
この発明は、上述の１つまたはそれ以上の問題を克服するか、または少なくともその影響を減ずることに向けられる。
【０００９】
【発明の開示】
この発明の一局面では、組込みプロセス制御を製造ツールシステムで実施するための方法が提供される。少なくとも１つの半導体装置が処理される。組込みプロセス制御手順が、半導体装置の処理に応答して実行される。次に続く半導体装置のプロセスが組込みプロセス制御手順に応答して実行される。
【００１０】
この発明の別の局面では、組込みプロセス制御を製造ツールシステムで実施するための装置が提供される。この発明の装置は、コンピュータシステム、およびこのコンピュータとインターフェイスされる少なくとも１つの製造ツールシステムを含み、この製造ツールシステムは、コンピュータシステムからのコマンドの受取および製造ツールシステムにより実行される製造プロセスの制御が可能な組込みプロセス制御システムを含む。
【００１１】
この発明は、同じ参照番号が同様の要素を特定する添付の図面に関連して、以下の記載を参照することにより理解され得る。
【００１２】
この発明はさまざまな変形および代替の形が可能であるが、その特定の実施例を図面において例示のために示し、この明細書中に詳細に記載する。しかしながら、特定の実施例の記載は、この発明を、開示の特定の形式に限定することを意図するものではなく、反対に前掲の特許請求の範囲に規定されるこの発明の精神および範囲内にあるすべての変形、等価物および代替例を包含することを意図するものであることが理解されるべきである。
【００１３】
【発明を実行するためのモード】
この発明の具体的な実施例が以下に記載される。明瞭さを期すため、実際の実現例の特徴すべてがこの明細書に記載されるものではない。そのような実際のいずれの実施例の開発においても、開発者たちの特定のゴール、たとえば実現例によって異なるシステム関連およびビジネス関連の制約の遵守などを達成するために、非常に多くの実現例特有の決定がなされるべきであることが当然認識されるだろう。さらに、そのような開発努力は複雑で時間のかかるものでもあり得るが、それにもかかわらず、この開示の利益を受ける通常の当業者にとって日常的な取組みであることが認識されるだろう。
【００１４】
半導体製造に関連する多くの別個のプロセスが存在する。半導体装置はしばしば、多数の製造プロセスツールを通過する。ウェハ間のばらつきにより、結果として不均一な半導体装置が生産されるおそれがある。影響を受ける１つのプロセスはフォトリソグラフィ重ね合せプロセスである。重ね合せプロセスは半導体製造において重要な一工程である。特に、重ね合せプロセスには、製造プロセスの間、半導体層の間のずれによる誤差を測定するステップが含まれる。重ね合せプロセスの改良により、結果として、半導体製造プロセスにおいて品質および効率の点で実質的な向上が可能となるだろう。この発明は、ウェハ間のばらつきに対し、自動化された誤差訂正を実現する方法を提供する。
【００１５】
半導体装置は、製造環境において、多くの入力制御パラメータを用いて処理される。図１では、この発明の一実施例が示される。一実施例では、半導体ウェハ等の半導体製品１０５は、ライン１２０上の複数の制御入力信号を用いて、プロセッシングツール１１０および１１２上で処理される。一実施例では、ライン１２０上の制御入力信号は、コンピュータシステム１３０からマシンインターフェイス１１５および１１７を介してプロセッシングツール１１０および１１２に送られる。一実施例では、第１のマシンインターフェイス１１５および第２のマシンインターフェイス１１７はそれぞれ、プロセッシングツール１１０および１１２の外部に位置する。代替の実施例では、第１のマシンインターフェイス１１５および第２のマシンインターフェイス１１７はそれぞれ、プロセッシングツール１１０および１１２の内部に位置する。
【００１６】
一実施例では、コンピュータシステム１３０は、ライン１２０上の制御入力信号を第１および第２のマシンインターフェイス１１５および１１７に送る。コンピュータシステム１３０は、製造モデル１４０を用いてライン１２０上に制御入力信号を生成する。一実施例では、製造モデルは、ライン１２０を介して送られる複数の制御入力パラメータを決定するレシピを含む。
【００１７】
一実施例では、製造モデル１４０は、ある特定の製造プロセスを実現する処理スクリプトおよび入力制御を規定する。プロセッシングツールＡ１１０宛のライン１２０上の制御入力信号は、第１のマシンインターフェイス１１５により受取られ処理される。プロセッシングツールＢ１１２宛のライン１２０上の制御入力信号は、第２のマシンインターフェイス１１７により受取られ処理される。半導体製造プロセスにおいて用いられるプロセッシングツール１１０および１１２の例として、ステッパ、スキャナ、ステップアンドスキャンツールおよびエッチングプロセスツールがある。一実施例では、プロセッシングツールＡ１１０およびプロセッシングツールＢ１１２は、ステッパ等のフォトリソグラフィプロセスツールである。
【００１８】
プロセッシングツール１１０および１１２により処理される１つまたはそれ以上の半導体ウェハは、一般的に、測定学的データを取得するために測定学的ツール１５０に送られる。一実施例では、測定学的ツール１５０はスキャタロメータのデータ取得ツールまたはスキャタロメータである。測定学的ツール１５０からのデータは、測定学的データプロセッシングユニット１４５により処理されまとめられる。一実施例では、測定学的データプロセッシングユニット１４５は、測定学的データを、処理された半導体ウェハのある特定の製造ロットと相関付ける。一実施例では、測定学的データプロセッシングユニット１４５はコンピュータシステム１３０に一体化される。一実施例では、測定学的データプロセッシングユニット１４５は、コンピュータシステム１３０に組込まれるコンピュータソフトウェアプログラムであり、コンピュータシステム１３０はＡＰＣフレームワーク内に一体化されている。
【００１９】
一実施例ではスキャタロメータのデータである、測定学的データプロセッシングユニット１４５からの処理された測定学的データが、ライン１５５を介してフィードバック／フィードフォワード制御装置１６０に送られる。一実施例では、フィードバック／フィードフォワード制御装置１６０は、スキャタロメータのデータを処理し、当業者にとって公知であるフィードバックおよびフィードフォワード調整データを生成する。以下に記載されるフィードバックおよびフィードフォワード調整データは、ライン１７０を介してコンピュータシステム１３０に送られる。コンピュータシステム１３０はフィードバックおよびフィードフォワード調整データを利用して製造モデル１４０において修正を行ない、これによりライン１２０上の制御入力パラメータを適切に変更する。一実施例では、フィードバック／フィードフォワード制御装置１６０はコンピュータシステム１３０に一体化される。一実施例では、フィードバック／フィードフォワード制御装置１６０は、コンピュータシステム１３０に組込まれたコンピュータソフトウェアプログラムである。
【００２０】
ライン１２０上の制御入力信号を修正するための基準の中でも、スキャタロメータの測定等の定量的な測定が、処理された半導体ウェハに対して行なわれる。定量的な測定を用いて、制御入力信号のフィードバック修正およびフィードフォワード修正を行なう。一般的に、ライン１２０上の制御入力信号のフィードバック修正は、露光量を用いる線幅調整、および露光フォーカス修正を用いるラインプロファイル調整等のフォトリソグラフィプロセスで行なわれる。ライン１２０上の制御入力信号のフィードバック修正は、また、エッチングレシピ修正を用いるエッチングの線形調整等のエッチングプロセスで行われてもよい。
【００２１】
ライン１２０上の制御入力信号のフィードフォワード修正を用いて、半導体ウェハ上の次に続くプロセスの訂正を行なうことができる。ライン１２０上の制御入力信号のフィードフォワード修正をスペーサ堆積プロセスで用いてもよく、この場合スキャタロメータの技術を用いて、半導体ウェハ上で正確な形の有効線幅を調整することができる。一実施例では、スペーサ堆積プロセスにおいて、スキャタロメータの測定を用いて堆積時間を調整することができ、この堆積時間はスペーサ幅に影響を及ぼすおそれがあり、さらにこのスペーサ幅は半導体ウェハ上のトレースの有効線幅に影響を及ぼすこととなる。さらに、スキャタロメータの測定を用いて、イオン注入パラメータを測定し、次に続くイオン注入プロセスでのイオン注入量を調整することができる。
【００２２】
ステッパプロセス等の製造プロセスの状況においては、ライン１２０上の、プロセッシングツール１１０を動作させるために用いられる制御入力は、ｘ−平行移動信号、ｙ−平行移動信号、ｘ−拡張ウェハスケール信号、ｙ−拡張ウェハスケール信号、レチクル拡大信号およびレチクル回転信号を含む。一般的に、レチクル拡大信号およびレチクル回転信号に関連する誤差は、露光ツールで処理されているウェハの表面上での１つの特定の露光プロセスに関係がある。この発明により教示される主要な特徴のうち１つは、外部変数の分析に応答してライン１２０上の制御入力信号を更新する方法である。
【００２３】
プロセッシングツール１１０でのプロセス工程が完了すると、プロセッシングツール１１０で処理されている半導体ウェハが、図１のブロック１２０に示されるように検査ステーションで検査される。このような１つの検査ステーションがＫＬＡ検査ステーションである。検査ステーションの動作から得られた１組のデータは、前の露光プロセスにより生じたミスレジストレーションの量の定量的測定値である。一実施例では、ミスレジストレーションの量は、プロセス中に半導体ウェハの２つの層の間に生じたずれに関係する。一実施例では、生じたミスレジストレーションの量は、ある特定の露光プロセスに対する制御入力が原因とされることがある。制御入力は、一般的に、半導体ウェハに対して露光ツールにより行なわれるプロセス工程の精度に影響を及ぼす。制御入力信号は、レチクル拡大と処理されている半導体ウェハの位置とに影響を及ぼす。制御入力の修正を利用して、露光ツールで用いられるプロセス工程の性能を改善することができる。一実施例では、ライン１２０上の制御入力信号に対する修正は、処理されている半導体装置上の外部変数の影響に基づく。この発明は、上述のプロセス制御を実行するための方法および装置を備えており、プロセス制御システムが製造ツールシステム内に組込まれる。
【００２４】
図２では、この発明に従った装置が示される。コンピュータシステム１３０は、第１の製造ツールシステム２１０、第２の製造ツールシステム２２０、およびＮ番目の製造ツールシステム２３０とインターフェイスされる。一実施例では、個々のプロセス制御システムは第１からＮ番目の製造ツールシステム２１０、２２０および２３０の各々に統合されるか、または組込まれる。明瞭に示すために、第１の製造システム２１０の詳細が記載される。しかしながら、第２からＮ番目の製造システム２２０および２３０が第１の製造システム２１０と実質的に同様であることが当業者に理解されるべきである。プロセス制御システムを組込むことにより、ウェハ間の誤差訂正等の微調整プロセス制御が可能となる。
【００２５】
図３では、第１の製造ツールシステム２１０のより詳細な図が示される。第１の製造ツールシステム２１０は、マシンインターフェイス１１５、組込みプロセス制御装置３１０および製造ツール３２０を含む。コンピュータシステム１３０は、マシンインターフェイス１１５および組込みプロセス制御装置３１０とインターフェイスされる。一実施例では、組込みプロセス制御装置３１０は、製造ツール３２０の動作中、フィードバック／フィードフォワード修正を行なうことができる。さらに、組込みプロセス制御装置３１０は、ウェハ単位で製造ツール３２０の動作中に微調整を行なうことができる。言い換えれば、製造ツール３２０における制御パラメータ修正を、各半導体ウェハの処理の間に行なうことができ、これにより、より高品質な半導体ウェハの製造ロットを作り出すことができる。
【００２６】
一実施例では、組込みプロセス制御装置３１０は、製造ツール３２０の動作中にマシンインターフェイス１１５を介して修正を行なうことができる。さらに、コンピュータシステム１３０を用いて、組込みプロセス制御装置３２０を介して、またはマシンインターフェイス１１５を介して直接に、製造ツール３２０の動作に影響を与え得る。第１の製造ツールシステム２１０は、一般的に第１の製造ツールシステム２１０内において、プロセス制御を、ＡＰＣシステムと同様に、独立して行なうことができる。第２からＮ番目の製造ツールシステム２２０および２３０は、第１の製造ツールシステム２１０の動作と類似の態様で動作する。
【００２７】
図４には、組込みプロセス制御装置３１０の一実施例のより詳細な図が示される。一実施例では、組込みプロセス制御装置３１０は、測定学的データ取得ユニット４１０、測定学的データプロセッシングユニット１４５、フィードバック／フィードフォワード制御装置１６０および製造モデル１４０を含む。一実施例では、測定学的データ取得ユニット４１０は、ウェハ単位で測定学的データを取得できる測定学的ツール１５０である。測定学的データ取得ユニット４１０からのデータは、測定学的データプロセッシングユニット１４５により処理されまとめられる。一実施例では、測定学的データプロセッシングユニット１４５は、測定学的データを、処理されているある特定の半導体ウェハと相関付ける。
【００２８】
測定学的データ取得ユニット４１０はフィードバック／フィードフォワード制御装置１６０とインターフェイスされる。測定学的データプロセッシングユニット１４５からの処理された測定学的データは、フィードバック／フィードフォワード制御装置１６０に送られる。一実施例では、フィードバック／フィードフォワード制御装置１６０は処理された測定学的データを処理し、当業者にとって公知であるフィードバックおよびフィードフォワード調整データを生成する。組込みプロセス制御装置３１０が、フィードバックおよびフィードフォワード調整データを利用して製造モデル１４０において修正を行ない、これにより製造ツール３２０の動作を制御する制御入力パラメータを適切に変更する。
【００２９】
一般的に、制御入力パラメータのフィードバック修正は、露光量を用いる線幅調整、および露光フォーカス修正を用いるラインプロファイル調整等のフォトリソグラフィプロセスで行なわれる。制御入力パラメータのフィードバック修正はまた、エッチングレシピ修正を用いるエッチングの線形調整等のエッチングプロセスで行なわれてもよい。制御入力パラメータのフィードフォワード修正を用いて、半導体ウェハ上で、次に続くプロセスの訂正を行なってもよい。ライン１２０上の制御入力信号のフィードフォワード修正をスペーサ堆積プロセスで用いてもよく、この場合、スキャタロメータの技術を用いて半導体ウェハ上の正確な形の有効線幅を調整することができる。
【００３０】
一実施例では、測定学的データの取得、取得された測定学的データの処理、フィードバックおよびフィードフォワードデータの生成、ならびに制御入力パラメータの修正は、ウェハ単位で、組込みプロセス制御装置３１０により行なわれる。しかしながら、これらのプロセスはロット単位でも行なうことができる。具体的な例として、半導体ウェハの成膜プロセスの間、製造モデルは、１００オングストローム厚の成膜を達成するのに１０秒の堆積工程時間を必要とするレシピを規定し得る。半導体ウェハの処理後に取得されたデータから、１０秒の堆積工程時間で１０５オングストローム厚の成膜が生じることが明らかである場合、フィードバック／フィードフォワード制御装置１６０は、次の半導体ウェハの処理前に、製造モデル１４０においてレシピを修正することができる。製造モデル１４０におけるレシピは、１００オングストロームの成膜厚を達成するために、処理される次の半導体ウェハ上で９．８秒の堆積工程時間を実現するように修正され得る。一実施例では、組込みプロセス制御装置３１０はＡＰＣフレームワークである。
【００３１】
図５では、この発明に従った方法の一実施例のフローチャート図が示される。図５のブロック５１０に記載されるように、少なくとも１つの半導体ウェハが製造ツールシステム２１０によって処理される。少なくとも１つの半導体ウェハが処理された後、図５のブロック５２０に記載されるように、組込みプロセス制御手順が実行される。組込みプロセス制御手順のより詳細なフローチャート図が図６に示される。
【００３２】
図６では、ブロック６１０に記載されるように、測定学的データがウェハ単位で取得される。一実施例では、測定学的データは、組込みプロセス制御装置３１０の中の測定学的データ取得ユニット４１０によって取得される。測定学的データが取得されると、図６のブロック６２０に記載されるように、この測定学的データは処理され、処理中の対応する半導体ウェハと相関付けられる。一実施例では、取得された測定学的データの処理は、組込みプロセス制御装置３１０の中で測定学的データプロセッシングユニット１４５により行なわれる。
【００３３】
次に、図６のブロック６３０に記載されるように、処理された測定学的データを用いて、次に続く半導体ウェハの処理のためにフィードバックおよびフィードフォワードデータを生成する。一実施例では、フィードバックおよびフィードフォワードデータは、組込みプロセス制御装置３１０の中でフィードバック／フィードフォワード制御装置１６０によって生成される。図６のブロック６４０に記載されるように、フィードバック／フィードフォワードデータが、次に続く半導体ウェハの処理の制御において導入される。一実施例では、フィードバック／フィードフォワードデータの導入は、製造ツール３２０の動作を制御する制御入力パラメータを適切に修正することにより、製造モデルによって行なわれる。一実施例では、フィードバックおよびフィードフォワードデータにより規定される製造誤差を検査することにより、制御入力パラメータに修正が加えられるが、これは図７に示される。
【００３４】
図７では、ブロック７１０に記載されるように、フィードバックおよびフィードフォワードデータにより規定される製造誤差データが取得され分析される。誤差データは、当業者にとって公知である複数の方法のうち１つから取得される。誤差データが取得されると、図７のブロック７２０に記載されるように、誤差データがデッドバンド内にあるかどうかを判断する。ブロック７２０に記載の工程を実行して、誤差が、製造ツール３２０を制御する制御入力パラメータの変更に値するほどに重要であるかどうかを判断する。デッドバンドを規定するために、検査ステーション等の製品分析ステーション（図示せず）から得られた誤差が、１組の予め定められたしきい値パラメータと比較される。一実施例では、デッドバンドはある範囲の誤差値を含み、この誤差値の範囲は、制御入力信号に関連する、一般にはそれに対して制御装置の動作が阻止される、対応する予め定められたターゲット値の組の中央近くである。製品分析ステーションから得られた誤差のいずれか１つが、その対応する予め定められたしきい値よりも小さい場合、その特定の誤差はデッドバンド内であると考えられる。デッドバンドの主要な目的の１つは、製造ツール３２０を制御する制御入力パラメータに対する変更から結果として生じる過剰な制御作用により、半導体製造プロセスが過剰に変動するのを防ぐことである。
【００３５】
ブロック７２０に示されるように、制御入力信号に対応する誤差がデッドバンド内であると判断されると、図７のブロック７３０に記載されるように、その特定の誤差は無視される。したがって、制御入力信号に対応する誤差の値が予め定められたデッドバンド内であることが判明すると、その特定の誤差はその対応する制御入力信号の更新に用いられない。一実施例では、誤差データがデッドバンド内であると判断されると、図７のブロック７４０に記載されるように、その特定の誤差データに基づき制御パラメータは変更されない。次に、図７のブロック７４０に記載されるように、新しい誤差データが得られ分析される。一実施例では、得られる新しい誤差データのために上述の工程が繰返される。
【００３６】
ブロック７２０に示されるように、制御入力信号に対応する誤差がデッドバンド内にないと判断されると、図７のブロック７５０に記載されるように、その誤差を補うために制御入力パラメータを修正するステップ等のさらなる処理が行なわれる。制御入力信号に対応する誤差の値を用いて、次に続く製造プロセス工程のために、製造ツール３２０を制御するその制御入力パラメータを更新する。
【００３７】
図６および図７に記載の工程が完了すると、図５のブロック５２０に記載の組込みプロセス制御手順を実行する工程が実質的に完了する。図５に戻って、組込みプロセス制御手順が実現されると、図５のブロック５３０に記載されるように、次に続く半導体ウェハの処理が開始される。この発明により教示される原理は、他の種類の製造およびプロセス制御設定において実現されてもよい。
【００３８】
この発明により教示される原理は高性能プロセス制御（ＡＰＣ）フレームワークにおいて実現され得る。この発明は、製造ツールシステム２１０、２２０および２３０に一体化される組込みプロセス制御フレームワークとして、ＡＰＣフレームワークを実現するための方法および装置を提供する。ＡＰＣは、ある好ましいプラットホームであり、これによって、この発明により教示される重ね合わせ制御戦略を実現する。いくつかの実施例では、ＡＰＣは工場全体のソフトウェアシステムであってもよく、したがって、この発明により教示される制御戦略は、工場作業場上の事実上いずれの半導体製造ツールにも適用され得る。ＡＰＣフレームワークはまた、リモートアクセスおよびプロセス性能の監視も可能である。さらに、ＡＰＣフレームワークを利用することにより、データ記憶が、ローカルドライブよりもより便利で、より柔軟性があり、より安価なものとなり得る。ＡＰＣプラットホームは、必要なソフトウェアコードの書込に際してかなりの柔軟性を提供するので、より高性能の種類の制御が可能である。
【００３９】
この発明によって教示される、ＡＰＣフレームワークの上への制御戦略の展開は、多くのソフトウェアコンポーネントを必要とすることもあり得る。ＡＰＣフレームワーク内のコンポーネントに加えて、コンピュータスクリプトが、制御システムに含まれる各半導体製造ツールのために書込まれる。制御システム内の半導体製造ツールが半導体製造工場で始動すると、その半導体製造ツールは、一般的に、重ね合わせ制御装置等のプロセス制御装置が必要とする動作を開始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で規定され実行される。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。この発明によって教示される原理は、他の種類の製造フレームワークに実現されてもよい。
【００４０】
上述に開示の特定の実施例は例示のみであるが、それは、この発明がこの明細書中の教示の利益を受ける当業者にとって明らかな、異なっているが等価の態様で、変形され実施され得るからである。さらに、前掲の特許請求の範囲に記載される以外に、この明細書に示される構成または設計の詳細に対して限定を意図するものではない。したがって、以上に開示される特定の実施例が変更または変形されてもよく、このような変更がすべてこの発明の範囲および精神内にあると考えられることは明らかである。したがって、この明細書中に求められる保護範囲は、前掲の特許請求の範囲に述べられるとおりである。
【図面の簡単な説明】
【図１】製造プロセス制御システムの一実施例を示す図である。
【図２】この発明に従った装置の一実施例を示す図である。
【図３】図２に記載の製造ツールシステムの一実施例をより詳細に示す図である。
【図４】図３に記載の組込みプロセス制御装置の一実施例をより詳細に示す図である。
【図５】この発明に従った方法のフローチャート図である。
【図６】図５に記載の組込みプロセス制御手順を実行する工程をより詳細に示すフローチャート図である。
【図７】検出される誤差に応答して制御パラメータを修正する方法のフローチャート図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年1月17日(2003.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
少なくとも１つの半導体装置（１０５）を処理するステップと、
前記半導体装置（１０５）の前記処理に応答して組込みプロセス制御手順を実行するステップとを含み、前記組込みプロセス制御は、製造ツールシステム（２１０，２２０，２３０）に組込まれたプロセス制御システム（３１０）により実行され、前記組込みプロセス制御手順は、前記処理された半導体装置（１０５）に関連する測定学的データに基づき、少なくとも１つのフィードバックおよびフィードフォワード訂正を行なうステップを含み、前記方法はさらに、
前記組込みプロセス制御手順に応答して、次に続く半導体装置（１０５）のプロセスを実行するステップを含む、方法。
【請求項２】
前記組込みプロセス制御手順を実行するステップはさらに、
測定学的データを取得するステップと、
前記取得された測定学的データを処理するステップと、
前記処理された測定学的データを用いてフィードバックおよびフィードフォワードデータを生成するステップと、
前記フィードバックおよびフィードフォワードデータを用いて製造プロセスを制御する少なくとも１つの制御入力パラメータでフィードバックおよびフィードフォワード制御を実現するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フィードバックおよびフィードフォワードデータを生成するステップはさらに、露光量レシピを修正するのに用いることのできるデータを生成するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フィードバックおよびフィードフォワードデータを生成するステップはさらに、フォトリソグラフィプロセスの間フォーカスを修正するのに用いることのできるデータを生成するステップを含む、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記フィードバックおよびフィードフォワードデータを生成するステップはさらに、スペーサ堆積プロセスを修正するのに用いることのできるデータを生成するステップを含む、請求項２、３または４に記載の方法。
【請求項６】
装置であって、
コンピュータシステム（１３０）と、
前記コンピュータシステム（１３０）とインターフェイスされる少なくとも１つの製造ツールシステム（２１０，２２０，２３０）とを含み、前記製造ツールシステム（２１０，２２０，２３０）は、前記コンピュータシステム（１３０）からのコマンドの受取および前記製造ツールシステム（２１０，２２０，２３０）により実行される製造プロセスの制御が可能な組込みプロセス制御システム（３１０）を含み、前記組込みプロセス制御システム（３１０）は、前記製造ツールシステム（２１０，２２０，２３０）に組込まれ、組込みプロセス制御手順を実行することのできる、装置。
【請求項７】
前記製造ツールシステム（２１０，２２０，２３０）はさらに、
マシンインターフェイス（１１５，１１７）と、
前記マシンインターフェイス（１１５，１１７）と電子的に結合される製造ツール（１１０，１１２）と、
前記マシンインターフェイス（１１５，１１７）および前記製造ツール（１１０，１１２）に結合される組込みプロセス制御装置（３１０）とを含み、前記組込みプロセス制御装置（３１０）は、前記マシンインターフェイス（１１５，１１７）を用いて前記製造ツール（１１０，１１２）上でプロセス制御を実行することのできる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記組込みプロセス制御装置（３１０）はさらに、
前記製造ツール（１１０，１１２）から測定学的データを取得することのできる測定学的データ取得ユニット（１５０）と、
前記測定学的データ取得ユニット（１５）と結合される測定学的データプロセッシングユニット（１４５）とを含み、前記測定学的データプロセッシングユニット（１４５）は前記取得された測定学的データをまとめ、処理することができ、前記組込みプロセス制御装置（３１０）はさらに、
前記測定学的データプロセッシングユニット（１４５）と結合されるフィードバック／フィードフォワード制御装置（１６０）を含み、前記フィードバック／フィードフォワード制御装置（１６０）はフィードバックおよびフィードフォワード調整データを生成することができ、前記組込みプロセス制御装置（３１０）はさらに、
前記フィードバック／フィードフォワード制御装置（１６０）と結合される製造モデル（１４０）を含み、前記製造モデル（１４０）は、フィードバックおよびフィードフォワード調整データを生成する前記ステップを用いて、前記製造ツール（１１０，１１２）の動作を制御する少なくとも１つの制御入力パラメータに対する修正を行なうことのできる、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
コンピュータが読出可能なプログラム記憶装置であって、命令が符号化されており、コンピュータによって実行された場合に、
少なくとも１つの半導体装置（１０５）を処理するステップと、
前記半導体装置（１０５）の前記処理に応答して組込みプロセス制御手順を実行するステップとを含み、前記組込みプロセス制御は、製造ツールシステム（２１０，２２０，２３０）に組込まれたプロセス制御システム（３１０）により実行され、前記組込みプロセス制御手順は、前記処理された半導体装置（１０５）に関連する測定学的データに基づき、少なくとも１つのフィードバックおよびフィードフォワード訂正を実行するステップを含み、前記コンピュータが読出可能なプログラム記憶装置はさらに、
前記組込みプロセス制御手順に応答して、次に続く半導体装置（１０５）のプロセスを実行するステップを含む方法を実行する、コンピュータが読出可能なプログラム記憶装置。
【請求項１０】
コンピュータが読出可能な媒体であって、命令が符号化されており、コンピュータによって実行された場合に、請求項１から５のいずれか１つに記載の方法を実行する、コンピュータが読出可能な媒体。
【国際調査報告】
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