(57)【要約】【課題】半導体製造設備の経時変化を考慮した上で、半導体製造装置の処理条件の補正をウェハ毎に行う。【解決手段】半導体製造装置１０１よりウェハの各モジュールにおける処理情報と半導体製造装置１０１内におけるウェハの進行状況を収集し、ウェハ毎に処理条件の変更可否の判断を実施するウェハ情報収集部１０５とホストコンピュータ１０２からの処理条件情報を基にチャンバ及びレシピ毎に処理条件を算出し、ウェハ情報収集部１０５から得られたウェハ情報を基にて変更対象ウェハに対して処理条件を算出し、各チャンバに対して処理指示を行うレシピ制御部１０６を備える。この構成により、処理開始済みのウェハも含めてウェハ単位で最新の処理条件への変更を反映することが可能となり、高精度なウェハ処理の制御を実施することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置よりウェハの各モジュールにおける処理情報と設備内におけるウェハの進行状況を収集しウェハ毎に処理条件の変更可否の判断を実施するウェハ情報収集手段と、
前記ウェハ情報収集手段から得られたウェハ情報を基に変更対象ウェハに対してチャンバ及びレシピに応じた処理条件を決定し、各チャンバに対して処理指示を行うレシピ制御手段とを備えたことを特徴とする半導体製造装置の制御装置。
【請求項２】
前記ウェハ情報収集手段は、半導体製造装置のモジュールにおける処理状況をウェハ単位で監視を行い、その処理の進行状況に応じて処理条件変更の可否を判断することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置の制御装置。
【請求項３】
前記レシピ制御手段は、前記ウェハ情報収集手段により処理条件の変更が可能と判断されたウェハに対して処理条件の変更を実施し、また半導体製造装置からの要求に応じて最新の処理条件をモジュール単位で設定することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置の制御装置。
【請求項４】
半導体製造装置よりウェハの各モジュールにおける処理情報と設備内におけるウェハの進行状況を収集しウェハ毎に処理条件の変更可否の判断を実施するウェハ情報収集工程と、
前記ウェハ情報収集工程から得られたウェハ情報を基に変更対象ウェハに対してチャンバ及びレシピに応じた処理条件を決定し、各チャンバに対して処理指示を行うレシピ制御工程を備えたことを特徴とする半導体製造装置の制御方法。
【請求項５】
前記ウェハ情報収集工程は、半導体製造装置のモジュールにおける処理状況をウェハ単位で監視を行い、その処理の進行状況に応じて処理条件変更の可否を判断することを特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置の制御方法。
【請求項６】
前記レシピ制御工程は、前記ウェハ情報収集工程により処理条件の変更が可能と判断されたウェハに対して処理条件の変更を実施し、また半導体製造装置からの要求に応じて最新の処理条件をモジュール単位で設定することを特徴とする請求項４に記載の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、半導体製造装置の制御装置及び制御方法に係り、特に半導体装置の製造過程におけるプロセス制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程においてウェハにエッチング処理・化学機械研磨処理等を実施する際、半導体製造装置は処理対象の膜厚等にウェハを加工するため、１回の処理単位（ロット）毎に設定されるレシピ内で予め設定されたＲＦパワーの印加時間・研磨時間等の処理条件に基づいてウェハ処理を実施する。さらに半導体製造装置の経時的な変化がウェハの加工結果に与える影響を軽減する為、ロット処理実施の際に前回までのロット処理結果に基づき、経時変化等の変動要因を考慮した上で補正された処理条件を用いてウェハの加工を実施するＡＰＣ（Advanced Process Control）技術を用いてウェハの加工結果が目標の膜厚となるよう、高精度に制御する手法が広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、近年の半導体装置の微細化の進展に伴い、加工結果の目標に対する余裕度が減少し、半導体製造設備の経時的な変化に伴うウェハの加工結果の変動が、半導体装置の品質に与える影響はさらに増大している。その結果、従来、ＡＰＣ技術を用いた加工条件の補正はロット単位で実施されていたが、加工結果を、さらに高精度に制御するため、処理条件をウェハ単位で変更する方法が提案されている。従来のプロセス制御方法としては、例えば特許文献１に記載されているようなものがある。
【０００４】
図７を参照して従来の枚葉プロセス制御方法について説明する。
【０００５】
図７において、半導体製造システムにおけるエッチングプロセスのためにフィードフォワード、フィードバック、ウェハｔｏウェハ制御法の提供を目的として、処理ツール７０１は、第１の測定デバイス７０６と、処理モジュール７０７と、第２の測定デバイス７０８とを含む。Ｒ２Ｒコントローラ７０２は、フィードフォワード（ＦＦ）コントローラ７０３と、プロセスモデルコントローラ７０４と、フィードバック（ＦＢ）コントローラ７０９と、プロセスコントローラ７０５とを備えたものである。Ｒ２Ｒコントローラ７０２は、フィードフォワードデータと、モデリングデータと、フィードバックデータと、プロセスデータとを使用し、枚葉でプロセスレシピのアップデートを実施する。
【特許文献１】特表２００７−５２１６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体製造工程において、ウェハにエッチング処理・化学機械研磨処理等を実施する際、半導体製造設備の経時的な変化が半導体装置の品質に与える影響が大きい場合、経時変化を考慮した上で、半導体製造装置の処理条件を補正した後、エッチング処理・化学機械研磨処理等を実施し、膜厚等の加工結果が品質に影響の無い範囲内となるよう制御を実施する必要があった。
【０００７】
通常、処理条件の補正は複数のウェハでまとめられたロット単位で実施されていたが、半導体製造装置の経時的な変化の加工結果に与える影響が特に大きい工程においては、ウェハ単位に処理条件の補正を実施する必要があった。
【０００８】
特許文献１に記載されている方法は、測定モジュール等からの情報に基づき、処理レシピ又は処理条件を決定し、次のウェハに対して条件の変更を行うものであり、ウェハ単位でのレシピ制御について考慮しているが、設備内におけるウェハの進行状況と各モジュールでの処理状況が考慮されていない。
【０００９】
そのため、処理条件の変更対象となるのは、処理が開始されていないウェハに限定されることとなるが、処理結果を高精度に制御するためには、可能な限りウェハを最新の処理条件にて処理を実施する必要があり、マルチチャンバ設備等においては、処理開始済みのウェハでも、そのウェハの処理進行状況に応じて、変更可能なウェハと変更不可能なウェハを判断した上で、処理条件の変更が実施されるべきであるが、従来技術では対応ができないという課題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであって、設備内のウェハの処理状況に応じて処理条件を変更することにより、高精度なウェハ処理の制御を実施することを可能とする半導体製造装置の制御装置及び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】
【００１１】
本発明の半導体製造装置の制御装置は、半導体製造装置よりウェハの各モジュールにおける処理情報と設備内におけるウェハの進行状況を収集しウェハ毎に処理条件の変更可否の判断を実施するウェハ情報収集手段と、前記ウェハ情報収集手段から得られたウェハ情報を基に変更対象ウェハに対してチャンバ及びレシピに応じた処理条件を決定し、各チャンバに対して処理指示を行うレシピ制御手段とを備えている。
【００１２】
また、ウェハ情報収集手段は、半導体製造装置のモジュールにおける処理状況をウェハ単位で監視を行い、その処理の進行状況に応じて処理条件変更の可否を判断する。
【００１３】
また、レシピ制御手段は、前記ウェハ情報収集手段により処理条件の変更が可能と判断されたウェハに対して処理条件の変更を実施し、また半導体製造装置からの要求に応じて最新の処理条件をモジュール単位で設定する。
【００１４】
本発明の半導体製造装置の制御方法は、半導体製造装置よりウェハの各モジュールにおける処理情報と設備内におけるウェハの進行状況を収集しウェハ毎に処理条件の変更可否の判断を実施するウェハ情報収集工程と、前記ウェハ情報収集工程から得られたウェハ情報を基に変更対象ウェハに対してチャンバ及びレシピに応じた処理条件を決定し、各チャンバに対して処理指示を行うレシピ制御工程を備えている。
【００１５】
また、ウェハ情報収集工程は、半導体製造装置のモジュールにおける処理状況をウェハ単位で監視を行い、その処理の進行状況に応じて処理条件変更の可否を判断する。
【００１６】
また、レシピ制御工程は、前記ウェハ情報収集工程により処理条件の変更が可能と判断されたウェハに対して処理条件の変更を実施し、また半導体製造装置からの要求に応じて最新の処理条件をモジュール単位で設定する。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明の半導体製造装置の制御装置及び制御方法によれば、半導体製造装置内のウェハの処理状況に応じてウェハ単位で処理条件を変更することにより、処理開始済みのウェハも含めてウェハ単位で最新の処理条件への変更を反映することが可能となり、高精度なウェハ処理の制御を実施することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態における半導体製造装置の制御装置を示す概略構成図である。
【００２０】
本実施形態の半導体製造装置１０１のウェハ制御装置１０４は、半導体製造装置１０１内におけるウェハの処理状況等の情報収集を実施するウェハ情報収集部１０５、ＡＰＣ１０３から通知される処理条件とウェハ情報収集部１０５で収集された情報に基づき処理条件を決定し、半導体製造装置１０１に対して処理条件の変更指示を実施するレシピ制御部１０６、半導体製造装置１０１内のウェハ情報を記憶するためのウェハ情報テーブル１０８、レシピの処理モジュール等の情報を記憶するためのレシピ情報テーブル１０７から構成されている。
【００２１】
また、レシピ制御部１０６は、半導体製造装置１０１における各モジュールでのウェハ処理開始タイミングの監視を実施するモジュール監視部１０９、モジュール監視部１０９にて検出された処理条件変更のタイミングにて、半導体製造装置１０１に対して、処理条件変更の指示を実施するモジュール制御部１１０から構成されている。
【００２２】
半導体製造装置１０１とホストコンピュータ１０２、ウェハ情報収集部１０５及びレシピ制御部１０６間は、ＲＣ２３２ＣまたはＬＡＮにより接続されている。その他の各部間はＬＡＮにより接続されている。
【００２３】
半導体製造装置１０１のウェハ制御装置１０４の各部は、例えば、専用の演算回路や、プロセッサとＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリとを備えたハードウエア、及び当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウエア等として実現することができる。
【００２４】
図２は本実施形態における半導体製造装置１０１の概略構成図であり、２つの処理モジュール２０１，２０２と投入モジュール２０３及び払い出しモジュール２０４を有している。ＦＯＵＰより搬出されたウェハは、投入モジュール２０３で前処理を実施された後、処理（１）モジュール２０１、処理（２）モジュール２０２の順番で処理を実施された後、払い出しモジュール２０４にて後処理を実施された後、ＦＯＵＰへ回収される。半導体製造装置１０１は、ホストコンピュータ１０２からの指示に基づき、該当ロットにおけるウェハを指示されたレシピにて処理を実施する。
【００２５】
その際、ホストコンピュータ１０２から半導体製造装置１０１に対しては、処理すべきロットＩＤ・そのロットに含まれるすべてのウェハＩＤが通知される。半導体製造装置１０１は、ホストコンピュータ１０２からの指示に従い該当ロットの各ウェハに対して、処理を実施するためのウェハ搬送を開始する。搬送を開始されたウェハは各処理モジュールにて処理を実施されるが、半導体製造装置１０１は、各処理モジュールにおけるウェハ処理が開始されたタイミングで、逐次、該当ウェハのウェハＩＤ及び処理を開始したモジュール情報をウェハ情報収集部１０４へ通知する。
【００２６】
図３は本発明の一実施形態におけるウェハ情報テーブル１０８を示す図であり、半導体製造装置１０１にて処理されているロットに対して、ウェハ単位で、そのウェハのロットＩＤ、ウェハＩＤ、レシピ、モジュール処理状況、処理条件、条件変更可否が記憶されている。なお、モジュール処理状況には半導体製造装置１０１に実装されているモジュールの情報が予め定義されている。また処理条件についても同様に、半導体製造装置１０１で実装されているモジュールで処理条件変更対象であるモジュールの情報が予め定義されている。
【００２７】
図４は本実施形態におけるレシピ情報テーブル１０７を示す図であり、半導体製造装置１０１にて処理可能な全てのレシピについて、ウェハの処理順番に応じて、各モジュールが終了したタイミングにおいて処理条件が変更不可能となるモジュールが予め登録されている。例えば、図４におけるレシピ（２）では投入モジュール、処理（１）モジュールの処理が終了したタイミングにおいては処理条件の変更は不可となる。
【００２８】
ホストコンピュータ１０２は、半導体製造装置１０１に処理の指示を実施したタイミングでウェハ情報収集部１０５に対しても、該当ロットのロットＩＤ、そのロットに含まれる全てのウェハＩＤ、レシピ名及び各モジュールにおける処理条件を通知する。ウェハ情報収集部１０５は、その通知に基づき、ウェハ情報テーブル１０８にウェハ毎にロットＩＤ、ウェハＩＤ、レシピ名および処理条件を記憶する。
【００２９】
また、モジュール処理状況については、最初にロットＩＤ、ウェハＩＤ及びレシピ名が登録されたタイミングでは全て未処理として記憶される。条件変更可否についても同様に、最初にロットＩＤ、ウェハＩＤ及びレシピ名が登録されたタイミングでは全て変更可として記憶される。
【００３０】
次に、本発明における各ウェハの処理済モジュール及び未処理モジュールを判断し、処理条件変更可能ウェハを特定する方法について図５を参照して説明する。図５は半導体製造設備１０１にてウェハ処理が開始した際に通知される情報を元にウェハ情報テーブル１０８を更新するためのフローチャートである。
【００３１】
ウェハ情報収集部１０５は、半導体製造装置１０１におけるモジュールでのウェハ処理開始のタイミングでウェハＩＤ及びモジュール情報が通知される（Ｓ５０１）。ウェハ情報収集部１０５は、その報告されたウェハ情報を元にウェハ情報テーブル１０８を参照し（Ｓ５０２）、該当するウェハ情報がウェハ情報テーブル１０８に存在するかの確認を実施する（Ｓ５０３）。もし存在しない場合、半導体製造装置１０１より通知されたウェハ情報はホストコンピュータ管理外のロットの情報として、ウェハ情報テーブル１０８を更新することなく処理を終了する。もし、ウェハ情報が存在した場合は、ウェハ情報テーブル１０８における該当ウェハの該当モジュール情報を済みへ変更する（Ｓ５０４）。
【００３２】
また、あわせてウェハ情報収集部１０５はウェハ情報テーブル１０８より、対象のウェハのレシピ情報を抽出し、そのレシピに対してレシピ情報テーブル１０７における変更不可能対象モジュールの参照を実施し（Ｓ５０５）、該当ウェハのモジュール処理状況とレシピ情報テーブルの情報の比較を行う（Ｓ５０６）。
【００３３】
その結果、ウェハ情報テーブル１０８における処理済みモジュールとレシピ情報テーブル１０７における変更不可能モジュールで一致するモジュールが存在した場合においては、該当ウェハの処理条件が変更不可能であると判断され、ウェハ情報テーブル１０８の条件変更可否状態は不可へ更新される（Ｓ５０７）。もし、ウェハ情報テーブル１０８における処理済みモジュールとレシピ情報テーブル１０７における変更不可能モジュールで一致するモジュールが存在しない場合には条件変更可否状態は変更が無かったとして、処理を終了する。
【００３４】
次に、本実施形態の処理モジュールにおけるウェハ単位での処理条件を変更する方法について図６を用いて説明する。図６はレシピ制御部１０６における半導体製造設備１０１のモジュールでウェハ処理を開始する際に、処理条件を変更するためのフローチャートである。
【００３５】
ＡＰＣ１０３はホストコンピュータ１０４より処理中のロット情報が逐次報告されている。さらに、ＡＰＣ１０３に対しては、ホストコンピュータ１０２から最新の処理結果等のデータが報告されており、ＡＰＣ１０３は、その情報に応じて、随時、該当するロット及びレシピの処理条件の更新を実施している。ＡＰＣ１０３は、その処理条件を更新したタイミングでレシピ制御部１０６に対して、ロットＩＤ、レシピ名及び最新の処理条件を通知する（Ｓ６０１）。レシピ制御部１０６は、その通知されたロットＩＤ及びレシピ名を元に、ウェハ情報テーブル１０８を参照し（Ｓ６０２）、通知されたロットＩＤ及レシピ名に該当するウェハが存在するか検索を実施する（Ｓ６０３）。
【００３６】
その検索を実施した結果、該当するウェハが存在しない場合（Ｓ６０４のＮｏ）は、管理対象のウェハが半導体製造装置１０１にて処理が実施されていないとして、処理を終了する。該当するウェハが存在する場合（Ｓ６０４のＹｅｓ）は、ウェハ情報テーブル１０８における該当ウェハの条件変更可否状態の確認を実施する（Ｓ６０５）。
【００３７】
確認した結果、条件変更可否状態が不可の状態（Ｓ６０６のＮｏ）であれば、レシピ制御部１０６は、再度通知されたロットＩＤ及びレシピ名に該当する別のウェハが存在するか検索を実施する（Ｓ６０３）。もし、条件変更可否状態が可能の状態（Ｓ６０６のＹｅｓ）であれば、ウェハ情報テーブル１０８における対象モジュールの処理条件の更新を実施する（Ｓ６０７）。更新後、レシピ制御部１０６は、さらに再度通知されたロット情報及レシピ情報に該当する別のウェハが存在するか検索を実施し（Ｓ６０３）、通知されたロットＩＤ及びレシピ名に該当するウェハがウェハ情報テーブル１０８に存在しなくなるまで、以上の処理が繰り返されることとなる。
【００３８】
次に、本実施形態のレシピ制御部１０６における半導体製造装置１０１の処理モジュールに対する処理条件の変更方法を説明する。半導体製造装置１０１においてはレシピ毎に予め、制御対象であるレシピのステップ及び項目が設定されている。この設定項目はホストコンピュータ１０２、ＡＰＣ１０３及びウェハ制御装置１０４で定義されている項目と一致するよう設定されている。なお、本実施形態の半導体製造装置１０１においては、処理（１）モジュール２０１及び処理（２）モジュール２０２における処理ステップにおいて制御対象項目が設定されている。
【００３９】
半導体製造装置１０１は、ホストコンピュータ１０２からの指示に基づき、ＦＯＵＰより搬出されたウェハは投入モジュール２０３で前処理を実施された後、処理（１）モジュール２０１で処理を実施されるが、制御対象項目処理のタイミングにおいて、レシピ制御部１０６に対して、処理中のウェハＩＤとレシピ情報を元に、処理条件の問い合わせを実施する。その問い合わせに対してモジュール監視部１０９はウェハ情報テーブル１０８を検索し、該当のウェハＩＤの処理（１）モジュール２０１の処理条件を抽出する。
【００４０】
その抽出された結果に基づき、モジュール制御部１１０は処理（１）モジュール２０１での処理条件を決定し、半導体製造装置１０１の処理（１）モジュール２０１に対して、処理条件の指示を実施する。その指示結果に基づき、処理（１）モジュール２０１は該当するウェハの処理を最新の処理条件にて実施することとなる。また、同様に、次の処理（２）モジュール２０２でウェハ処理が実施される際においても同様に処理条件の変更が実施され、該当するウェハは最新の処理条件にて処理が実施される。なお、上記の処理条件の抽出処理はウェハ単位で独立してリアルタイムで実施され、複数のモジュールから同時に処理条件の問い合わせが発生した場合においても、同時に応答することが可能である。
【００４１】
なお、本実施形態ではウェハ制御装置１０４は独立構造としたが、全て又は一部が半導体製造装置１０１に構成されてもよいし、全て又は一部がホストコンピュータ１０２内部で構成されてもよく、さらに、全て又は一部がＡＰＣ１０３内部に構成されてもよい。
【００４２】
なお、本実施形態ではＡＰＣ１０３は独立してレシピ制御部１０６に対して、直接指示を実施すると説明したが、ホストコンピュータ１０２経由で指示を実施してもよい。また、ＡＰＣ１０３の全て又は一部がホストコンピュータ１０２に構成されてもよい。その場合においては、レシピ制御部１０６はホストコンピュータ１０２から指示を受けることとなる。
【００４３】
なお、本実施形態では半導体製造装置１０１においてレシピ毎に、予め制御対象であるレシピのステップ及び項目が設定されていることとしたが、ホストコンピュータ１０２からの指示により設定されてもよい。
【００４４】
以上のような構成及び手段により、処理開始済みのウェハに対して最新の処理条件の変更を反映することが可能となり、高精度なウェハ処理の制御を実施することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、高精度なウェハ処理の制御を実施する半導体製造装置の制御装置および制御方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態における半導体製造装置の制御装置の概略構成図
【図２】本実施形態における半導体製造装置の概要構成図
【図３】本実施形態におけるウェハ情報テーブルを示す図
【図４】本実施形態におけるレシピ情報テーブルを示す図
【図５】本実施形態におけるウェハ情報テーブル更新のフローチャート
【図６】本実施形態における処理条件を変更のフローチャート
【図７】従来技術の半導体製造設備における枚葉レシピ制御システムの概略構成図
【符号の説明】
【００４７】
１０１  半導体製造装置
１０２  ホストコンピュータ
１０３  ＡＰＣ
１０４  ウェハ制御装置
１０５  ウェハ情報収集部
１０６  レシピ制御部
１０７  レシピ情報テーブル
１０８  ウェハ情報テーブル
１０９  モジュール監視部
１１０  モジュール制御部
２０１  処理（１）モジュール
２０２  処理（２）モジュール
２０３  投入モジュール
２０４  払い出しモジュール
【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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