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TWI646579B - Correction value calculation device, correction value calculation method, and computer program - Google Patents

Correction value calculation device, correction value calculation method, and computer program Download PDF

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TWI646579B
TWI646579B TW102138537A TW102138537A TWI646579B TW I646579 B TWI646579 B TW I646579B TW 102138537 A TW102138537 A TW 102138537A TW 102138537 A TW102138537 A TW 102138537A TW I646579 B TWI646579 B TW I646579B
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Inventor
山本拓生
片岡勇樹
Original Assignee
東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種求出考慮到製造裝置之變動現象之控制參數之修正值的修正值算出裝置。
本發明之修正值算出裝置1中包括：第2轉換部10e，其使用表現表示製造裝置之變動現象之指標值及表示製造製程之執行環境之製程要素之變動量之關係的裝置模式，將已獲取之上述指標值轉換成製程要素之變動量；變動量算出部10f，其使用表示評價上述製造製程之執行結果之績效指標及上述製程要素之關係的製程模式，根據製程要素之變動量而算出上述績效指標之變動量；修正量算出部10g，其根據績效指標之管理範圍及已算出之績效指標之變動量而算出績效指標之修正量；以及修正值算出部10h，其使用上述製程模式，將已算出之績效指標之修正量換算成每個製程要素之修正量，並根據已換算之修正量而算出上述控制參數之修正值。

Description

修正值算出裝置、修正值算出方法及電腦程式
本發明係關於一種算出提供給製造裝置之控制參數之修正值的修正值算出裝置、修正值算出方法及電腦程式。
通常，於製造半導體積體電路時，對包含矽基板等之半導體晶圓進行成膜製程、蝕刻製程、氧化製程、擴散製程、改質製程、自然氧化膜之去除製程等各種製程。執行各製程之製造裝置會因各種因素而產生經時變化、差異、偏差等狀態變動。作為其結果，狀態變動會引起因製程再現性之降低所致的製造裝置單體之績效之變動。該績效之變動亦影響到其後之製程或產品(最終製品)之績效。
於對製造裝置之控制中，以製程之績效指標(例如，利用外部測定裝置所測定出之製程結果之實測值)為標準範圍內之方式調整製造裝置之製程參數。選擇相對於評價指標具有靈敏度且控制性良好之參數作為調整所使用之參數。專利文獻1中記載有根據累積膜厚及膜生成所需之溫度之關係進行溫度控制而提高批次間之均一性的半導體製造裝置。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-109906號公報
然而，先前之方法存在如下課題。為了使所監控之績效指標處於標準範圍內而選擇調整參數，而績效變動之根本因素並未被排除。即，並非調整裝置狀態之變動，而係利用調整參數調整因裝置狀態之變動而產生之績效指標之變動。因此，利用與變動因素不同之製程參數進行修正之後，成為使製程結果(另一績效指標、產品之品質)產生非故意之變動的因素。例如，於成膜製程中，膜厚處於標準範圍內，但存在膜組成比或膜密度產生變動之情況。藉此，後續步驟之蝕刻速率及尺寸產生變動。
另一方面，伴隨半導體積體電路之高積體化，製造製程中所要求之配線寬度或分離寬度越發微細化。因此，產品之標準範圍亦變窄，故於各製程中之管理指標僅為尺寸標準時，無法保證產品之品質。進而，關於利用統計方法或數學方法之推算模式，於樣本數較少之情形時，有預測精度降低之傾向，從而有模式之構建本身較為困難之情況。
本發明係鑒於此種情況而完成者，其目的在於提供一種使用表示製造裝置之變動與製程要素之關係之模式、表示製程要素與績效指標之關係之模式，算出考慮到製造裝置之狀態變動之控制參數之修正值的修正值算出裝置、修正值算出方法及電腦程式。
本發明之修正值算出裝置係算出根據被賦予之控制參數執行製造製程之製造裝置所使用的上述控制參數之修正值；其特徵在於包括：指標值獲取部，其獲取表示上述製造裝置之變動現象之指標值；模式獲取部，其獲取表現表示上述製造裝置之變動現象之指標值及表示製造製程之執行環境之製程要素之變動量之關係的裝置模式、以及表現評價上述製造製程之執行結果之績效指標及上述製程要素之關係的製程模式；感測器值獲取部，其獲取設置於上述製造裝置之感測器 之輸出值；第1轉換部，其將已獲取之感測器之輸出值轉換成製程要素之變動量；第2轉換部，其使用上述裝置模式，將已獲取之上述指標值轉換成製程要素之變動量；變動量算出部，其使用上述製程模式，根據利用上述第1轉換部及上述第2轉換部求出之製程要素之變動量而算出上述績效指標之變動量；修正量算出部，其根據上述績效指標之管理範圍及已算出之績效指標之變動量而算出績效指標之修正量；以及修正值算出部，其使用上述製程模式將已算出之績效指標之修正量換算成每個製程要素之修正量，並根據已換算之修正量而算出上述控制參數之修正值。
於本發明中，求出顧及到製造裝置之變動現象之製程要素的變動量，將已求出之製程要素之變動量換算成績效指標之變動量，根據已換算之績效指標之變動量及績效指標之管理範圍求出績效指標之修正量，將已求出之績效指標之修正量換算成每個製程要素之修正量，根據已換算之每個製程要素之修正量求出用以反映在控制參數上之修正值，故即便製造裝置產生變動現象，亦可獲得能維持製程之再現性之修正值。
本發明之修正值算出裝置之特徵在於：上述績效指標為複數個，上述變動量算出部針對複數個上述績效指標之每一個而換算上述績效指標之變動量；上述修正量算出部使用多目的最佳化方法求出各績效指標之修正量。
本發明之修正值算出裝置之特徵在於：上述修正量算出部求出上述複數個績效指標之修正量作為帕雷托最佳解(Pareto optimal solution)。
於本發明中，因以複數個績效指標處於管理範圍內(標準範圍內)之方式求出績效指標之修正量，故藉由進行修正而不存在處於管理範圍外(標準範圍外)之績效指標，從而可進行穩定之控制。
本發明之修正值算出裝置之特徵在於：上述製程模式包含由數式表現上述績效指標與上述製程要素之關係的模式。
於本發明中，因由數式表現績效指標與上述製程要素之關係，故可根據製程要素算出績效指標。
本發明之修正值算出裝置之特徵在於：上述製造裝置為半導體製造裝置，上述製程要素包含溫度、氣體流量、壓力、製程時間中之至少一者，上述績效指標包含成膜速度、折射率、面間均一性、面內均一性中之至少一者。
於本發明中，能維持半導體裝置之製程再現性。
本發明之修正值算出方法係算出根據被賦予之控制參數執行製造製程之製造裝置所使用的上述控制參數之修正值；其特徵在於：獲取表現表示上述製造裝置之變動現象之指標值及表示製造製程之執行環境之製程要素之變動量之關係的裝置模式、以及表現評價上述製造製程之執行結果之績效指標及上述製程要素之關係的製程模式；獲取設置於上述製造裝置之感測器之輸出值；將已獲取之感測器之輸出值轉換成製程要素之第1變動量，獲取表現上述製造裝置之變動現象之指標值；使用上述裝置模式，將已獲取之上述指標值轉換成製程要素之第2變動量；使用上述製程模式，根據製程要素之第1及第2變動量算出上述績效指標之變動量；根據上述績效指標之管理範圍及已算出之績效指標之變動量而算出績效指標之修正量；使用上述製程模式，將已求出之績效指標之修正量換算成每個製程要素之修正量，並根據已換算之修正量而算出上述控制參數之修正值。
本發明之電腦程式係算出根據被賦予之控制參數執行製造製程之製造裝置所使用的上述控制參數之修正值；其特徵在於執行如下步驟：獲取表現表示上述製造裝置之變動現象之指標值及表示製造製程之執行環境之製程要素之變動量之關係的裝置模式、以及表現評價上 述製造製程之執行結果之績效指標及上述製程要素之關係的製程模式；獲取設置於上述製造裝置之感測器之輸出值；將已獲取之感測器之輸出值轉換成製程要素之第1變動量；獲取表示上述製造裝置之變動現象之指標值；使用上述裝置模式，將已獲取之上述指標值轉換成製程要素之第2變動量；使用上述製程模式，根據製程要素之第1及第2變動量而算出上述績效指標之變動量；根據上述績效指標之管理範圍及已算出之績效指標之變動量算出績效指標之修正量；以及使用上述製程模式，將已算出之績效指標之修正量換算成每個製程要素之修正量，並根據已換算之修正量而算出上述控制參數之修正值。
於本發明中，因以複數個績效指標處於管理範圍內(標準範圍內)之方式求出績效指標之修正量，故藉由進行修正而不存在處於管理範圍外(標準範圍外)之績效指標。因此，可求出用以使製造裝置進行穩定之動作的控制參數之修正值。
本發明之修正值算出裝置因求出考慮到製造裝置之變動現象之控制參數之修正值，故可執行對應於製造裝置之狀態之製造製程，求出用以維持製程再現性之控制參數之修正值。
1‧‧‧修正值算出裝置
2‧‧‧製程資料保存系統
3‧‧‧HSMS通信中繼系統
4‧‧‧製程裝置(製造裝置)
5‧‧‧MES(主機)
10‧‧‧控制部
10a‧‧‧模式獲取部
10b‧‧‧感測器值獲取部
10c‧‧‧第1轉換部
10d‧‧‧指標值獲取部
10e‧‧‧第2轉換部
10f‧‧‧變動量算出部
10g‧‧‧修正量算出部
10h‧‧‧修正值算出部
10i‧‧‧發送部
11‧‧‧RAM
12‧‧‧記憶部
12P‧‧‧控制程式
13‧‧‧操作部
14‧‧‧通信部
15‧‧‧讀取部
15A‧‧‧可攜型記錄媒體
15B‧‧‧半導體記憶體
圖1係表示線上修正系統之構成之一例之圖。
圖2係表示修正值算出裝置之硬體構成之一例之圖。
圖3係概念性地表示變動-製程模式、績效-製程模式之一例之圖。
圖4係表示藉由修正值算出裝置之控制部而實現之功能的功能方塊圖。
圖5A係表示線上修正系統之動作之一例之序列圖。
圖5B係表示線上修正系統之動作之一例之序列圖。
圖6係表示修正值算出裝置所進行之修正值算出之處理順序之流程圖。
圖7係表示氣體感測器值之基準值變動之圖表。
圖8係表示流量變動量之預測值之圖表。
圖9係表示膜厚變動量之圖表。
圖10係表示累積膜厚平均值之變動之圖表。
圖11係表示累積膜厚與管內觀測溫度之關係之圖表。
圖12係表示累積膜厚與晶圓上之觀測溫度之關係之圖表。
圖13係表示管累積膜厚與零件A之氣體消耗指數之關係之圖表。
圖14係表示清洗次數與零件A之氣體消耗指數之關係之圖表。
圖15係表示管上部之溫度設定值之圖表。
圖16係表示管中央部之溫度設定值之圖表。
圖17係表示管下部之溫度設定值之圖表。
圖18係表示目的空間之圖。
圖19係關於未應用利用修正值算出裝置所算出之修正值之情形時之成膜速度的圖表。
圖20係關於應用利用修正值算出裝置所算出之修正值之情形時之成膜速度的圖表。
圖21係關於未應用利用修正值算出裝置所算出之修正值之情形時之折射率的圖表。
圖22係關於應用利用修正值算出裝置所算出之修正值之情形時之折射率的圖表。
圖23係關於未應用利用修正值算出裝置所算出之修正值之情形時之面間均一性的圖表。
圖24係關於應用利用修正值算出裝置所算出之修正值之情形時之面間均一性的圖表。
圖25係關於未應用利用修正值算出裝置所算出之修正值之情形時之面內均一性的圖表。
圖26係關於應用利用修正值算出裝置所算出之修正值之情形時之面內均一性的圖表。
圖27係表示實施形態2之修正值算出裝置之硬體構成之一例的圖。
以下，基於圖式，對本發明之一實施形態具體地進行說明。
實施形態1
圖1係表示線上修正系統之構成之一例之圖。線上修正系統包含修正值算出裝置1、製程資料保存系統2、HSMS(High Speed Message Services，高速訊息服務)通信中繼系統3、製程裝置4(製造裝置)、MES(Manufacturing Execution System，製造執行系統)5。
製程資料保存系統2係保存關於過去之製程之資料。所保存之資料例如為已執行之製程之配方、製程執行參數之值、製程執行時測定之溫度感測器、壓力感測器、氣體感測器之測量值、製程結果之績效指標等。
HSMS通信中繼系統3係對裝置間之通信訊息序列進行中繼之系統。HSMS通信中繼系統3可偵測特定之通信序列，且相對於網路上之修正值算出裝置1進行各種事件的發送(修正值算出用請求、模式更新請求)及答覆之接收。HSMS通信中繼系統3亦具有視需要而獨自與製程裝置4、MES5等進行通信之功能，且可將利用修正值算出裝置1所算出之修正值算出結果反映在製程裝置4之製程執行參數上。
製程裝置4係執行製程之裝置。所謂製程，例如為成膜、蝕刻、洗淨等。
MES5係管理整個半導體製造步驟之系統。
圖2係表示修正值算出裝置1之硬體構成之一例之圖。修正值算出裝置1可由伺服器電腦、個人電腦等通用之電腦構成。修正值算出裝置1包含控制部10、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)11、記憶部12、操作部13、通信部14。
控制部10為CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)或MPU(Micro Processor Unit，微處理器單元)等。控制部10藉由將記憶於記憶部12中之控制程式12P適當載入至RAM11並執行而控制上述各部，藉此作為修正值算出裝置1進行動作。
RAM11為SRAM(Static RAM，靜態RAM)、DRAM(Dynamic RAM，動態RAM)、快閃記憶體等。RAM11暫時記憶利用控制部10執行各種程式時產生之各種資料。
記憶部12為EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM，電子可抹除可程式化唯讀記憶體)、快閃記憶體等非揮發性記憶體。記憶部12預先記憶有控制部10應執行之控制程式及各種資料。
操作部13為供使用者進行各種輸入之鍵盤、滑鼠等。通信部14係與製程裝置4、MES5進行通信。
其次，對修正值算出裝置1所使用之模式進行說明。所謂模式係要獲取之資料之定義、且係定義有算出邏輯者。修正值算出裝置1係藉由模式而處理各種現象，且以數式之形式來表現。此處，修正值算出裝置1使用將變動現象轉換成製程要素之模式(以下，記作「變動-製程模式」)、及將績效變動轉換成製程要素之模式(以下，「績效-製程模式)。
所謂變動現象係指藉由製程裝置4之狀態變化而觀測之現象。例如，CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)製程裝置4中之製程管之累積膜厚之變化。所謂製程要素係指影響製程裝置4單體之製程結果(績效)之物理因素、化學因素、或成為主要因素之裝置之製 程參數。製程參數例如為溫度、氣體流量、壓力、電壓、電漿狀態、藥液濃度。所謂績效變動係指績效指標值之變化。
可藉由變動-製程模式(裝置模式)而將裝置之變動現象換算成每個製程要素之變動量。可藉由績效-製程模式(製程模式)而將每個製程要素之變動換算成績效指標之變動量，將績效指標之變動換算成製程要素之變動量。可藉由變動-製程模式及績效-製程模式而將績效指標之變動換算成製程要素之變動量。
圖3係概念性地表示變動-製程模式、績效-製程模式之一例之圖。模式1、模式2為變動-製程模式。模式3~模式7為績效-製程模式。模式1係表示變動現象A與製程要素之溫度、氣體分壓、壓力有關係。模式3係表示績效指標之膜厚與製程要素之溫度、氣體分壓、壓力、電壓有關係。此處，將對於某一特定製程、表示製程要素與績效指標之關係之模式、表示對製程要素造成影響之變動現象與製程要素之關係之模式進行定義者稱為策略(strategy)。
以上所示之變動-製程模式、績效-製程模式、策略係使用過去之製程結果製成者。
圖4係表示藉由修正值算出裝置1之控制部10而實現之功能的功能方塊圖。基於控制程式12P中所包含之各程式而作為模式獲取部10a、感測器值獲取部10b、第1轉換部10c、指標值獲取部10d、第2轉換部10e、變動量算出部10f、修正量算出部10g、修正值算出部10h、發送部10i發揮功能。
接著，對線上修正系統之動作進行說明。圖5A、圖5B係表示線上修正系統之動作之一例之序列圖。MES5係將製程之開始請求發送至HSMS通信中繼系統3(步驟S1)。HSMS通信中繼系統3自MES5接收製程開始請求(步驟S2)。HSMS通信中繼系統3將修正值算出請求發送至修正值算出裝置1(步驟S3)。修正值算出裝置1自HSMS通信中繼系 統3接收修正值算出請求(步驟S4)。修正值算出裝置1自製程資料保存系統2收集用於修正值算出之資料(步驟S5)。於步驟S5中，修正值算出裝置1之控制部10(模式獲取部10a)獲取變動-製程模式、績效-製程模式、策略。修正值算出裝置1進行修正值之算出(步驟S6)。修正值算出裝置1之控制部10(發送部10i)將已算出之修正值發送至HSMS通信中繼系統3(步驟S7)。HSMS通信中繼系統3自修正值算出裝置1接收修正值(步驟S8)。HSMS通信中繼系統3以基於接收到之修正值而變更參數(控制參數)之方式將參數變更請求及接收到之修正值發送至製程裝置4(步驟S9)。製程裝置4自HSMS通信中繼系統3接收參數變更請求及修正值(步驟S10)。製程裝置4根據自HSMS通信中繼系統3接收到之參數變更請求及修正值進行參數之更新(步驟S11)。製程裝置4將已變更參數之主旨之回應發送至HSMS通信中繼系統3(步驟S12)。HSMS通信中繼系統3自製程裝置4接收已變更參數之主旨之回應(步驟S13)。HSMS通信中繼系統3將製程開始請求發送至製程裝置4(步驟S14)。製程裝置4接收製程開始請求(步驟S15)。製程裝置4將製程開始回應發送至HSMS通信中繼系統3(步驟S16)。製程裝置4於步驟S16後執行製程(S18)。HSMS通信中繼系統3接收對於製程開始請求之回應(步驟S17)。HSMS通信中繼系統3將對於製程開始請求之回應發送至MES5(步驟S19)。MES5自HSMS通信中繼系統3接收對於製程開始請求之回應(步驟S20)。
接著，對修正值算出裝置1所進行之修正值算出處理進行說明。圖6係表示修正值算出裝置1所進行之修正值算出之處理順序之流程圖。修正值算出裝置1之控制部10(感測器值獲取部10b)獲取觀測製程要素之變動之感測器或用以預測變動之感測器的值(步驟S21)。可由感測器觀測之製程要素為電壓、溫度、氣體流量、壓力等。根據感測器之值預測變動之製程要素之一例係乾式蝕刻裝置、電漿CVD裝置中 之電漿狀態。電漿狀態無法直接推測。因此，利用光感測器觀測電漿光之發光強度。根據觀測到之發光強度特定電漿狀態。將電漿光輸入至分光器，觀測相對於波長之發光強度之分佈。藉由相對於波長之發光強度之分佈而特定電漿狀態。
控制部10(第1轉換部10c)根據已獲取之感測器值，使用變動-製程模式進行製程要素之變動預測(步驟S22)。於圖3所示之例中，變動現象A之變動係使用模式1而被轉換成製程要素之溫度、氣體分壓、壓力之變動。變動現象B之變動係使用模式2而被轉換成製程要素之溫度、電壓等之變動。若對於所監控之所有變動現象，使用變動-製程模式求出製程要素之變動，則控制部10(變動量算出部10f)使用績效-製程模式將製程要素之變動轉換成績效之指標之變動(步驟S23)。
控制部10(指標值獲取部10d)獲取表示製程狀態之變動之指標值。指標值既可自製程裝置4獲取，亦可自保存製程裝置4之動作歷程之製程資料保存系統2獲取。又，控制部10(指標值獲取部10d)亦可自製程裝置4、製程資料保存系統2接收並算出用以算出指標值之數值。控制部10基於指標值而進行製程狀態之變動偵測、預測(步驟S24)。所謂製程狀態之變動係將零件或裝置之經時變化或前一製程之變動等、製程要素因某些因素而間接受到之變動定量化。上述步驟S22係偵測、預測製程要素之直接的變動，相對於此，步驟S24係對間接地對製程要素造成影響之現象進行定義。例如為因裝置隔熱材料之劣化所致之溫度影響之經時變化。
控制部10(第2轉換部10e)使用變動-製程模式將製程狀態之變動偵測、預測結果換算成製程要素之變動(步驟S25)。
控制部10(變動量算出部10f)使用績效-製程模式將已換算之製程要素之變動轉換成績效指標之變動(步驟S26)。
再者，步驟S24~S26亦可先於步驟S21~S23進行。又，於控制 部10之處理能力有富餘之情形時，亦可以並列處理進行步驟S21~S23之處理與步驟S24~S26之處理。
控制部10綜合已於步驟S23中求出之績效指標之變動、及已於步驟S26中求出之績效指標之變動，預測製程之績效(步驟S27)。此處，關於根據2個績效指標而對於何種處理預測製程之績效，亦可藉由模式、策略而求出。
控制部10(修正量算出部10g)將製程之績效預測之結果、與已自MES5獲取之各績效指標之目標值及範圍(標準值)進行比較，算出各績效指標之修正量(步驟S28)。
控制部10(修正值算出部10h)將績效修正量轉換成每個製程要素之修正量(步驟S29)。控制部10(修正值算出部10h)於考慮已藉由步驟S27而算出之製程要素之變動修正的基礎上，以績效指標處於作為目標之範圍內之方式使修正量最佳化。控制部10結束修正值算出處理。此處，認為複數個績效指標值成為取捨之關係。於上述情形時，使用帕雷托最佳解來決定指標值之平衡。每個製程要素之修正量之算出、最佳化處理係藉由模式、策略而定義。
本實施形態中之修正值算出裝置1係藉由利用作為根本因素之製程要素修正變動現象，而製程再現性提高。藉由製程再現性之提高而使複數個績效指標之變動均同時減少。
接著，以利用分批式爐之CVD(Chemical Vapor Deposition)製程中之裝置變動減少為例，對修正值算出裝置1中使用之模式、策略進行說明。
對製程要素之變動預測(圖6步驟S22)、績效之預測1(步驟S23)中使用之模式進行說明。作為變動-製程模式之一例，對表示氣體感測器之基準值變動與製程執行時之氣體之實際流量變動量之關係的模式進行敍述。
圖7係表示氣體感測器值之基準值變動之圖表。表示測量作為製程氣體之氣體A之氣體感測器值之基準值變動。縱軸為輸出值且單位為sccm。橫軸為執行輪數(執行製程之次數)。基準值係例如於製程開始前等製程裝置4之恆定狀態下由感測器輸出之值。若製程裝置4及氣體流量感測器為無變動之理想的製程裝置4及氣體流量感測器，則基準值始終為同一值。然而，實際上，隨著執行輪數的增加，會如圖7所示般產生變動。再者，基準值資料係對製程配方設置檢測步驟，將其結果記憶於製程資料保存系統2。
如圖7所示，每當執行輪數增加時，基準值就會增加，故輸出氣體流量感測器之輸出大於實際之流量的值。藉此，預測到製程執行時之實際流量隨著基準值增加而減少。因此，表示氣體感測器之基準值變動與製程執行時之實際流量變動量之關係的變動-製程模式係由製程執行時之實際流量=供給指示量-氣體感測器之基準值的式子表示。圖8係表示流量變動量之預測值之圖表。縱軸為製程執行時之實際流量變動量。單位為sccm。橫軸為執行輪數。
接著，作為績效-製程模式之一例，對表示製程執行時之氣體流量變動量與膜厚變動量之關係之模式進行敍述。已知可使氣體之流量與成膜速度(≒膜厚)之關係線性近似。因此，另外藉由實驗而求出近似係數(Sensitivity)。藉由已求出之近似係數，而將表示氣體流量變動量與膜厚變動量之關係之績效-製程模式表示為膜厚變動量=Sensitivity×氣體流量變動量。圖9係表示膜厚變動量之圖表。縱軸為膜厚變動量，單位為nm。橫軸為執行輪數。係藉由圖8所示之流量變動量與上述績效-製程模式而求出者。
根據其他氣體流量感測器之基準值變動之績效預測亦同樣地進行。又，對於除氣體流量感測器以外之壓力感測器或溫度感測器，亦藉由實驗而求出變動-製程模式及績效-製程模式。
接著，對根據製程狀態之變動偵測、預測(步驟S24)進行績效之預測2(步驟S26)之情形時使用之模式進行說明。作為一例，對因管累積膜厚之影響而製程要素間接地產生變動之事例進行說明。管為分批式爐之主要部分，且形成有進行製程之空間。管係使用石英等而形成。
管累積膜厚係伴隨製程之執行而成膜於管內壁及各零件之膜的厚度。製品晶圓上之製程狀態因累積膜厚而產生變化。為了減少累積膜厚之影響，而考慮於每一輪實施清洗。但是，每一輪之清洗中，因生產性之降低及清洗氣體之消耗增加、石英零件之消耗等而導致生產成本之上升。因此，一般而言，於可容許依存於累積膜厚之績效變動之範圍內執行製程。
作為因累積膜厚而引起之製程狀態之變動例，以晶圓上之溫度之變動及晶圓上之氣體濃度之變動為示例。加熱器熱之透過率、吸收率、反射率因累積膜厚而產生變化，製程對象晶圓之表面溫度產生變化。又，於去除累積膜厚之清洗製程中，會消耗石英零件，而帶來熱影響或對氣體消耗量帶來變化。
藉由實驗等將累積膜厚與執行輪數之關係模式化。累積膜厚係與執行輪數成比例地增加，且藉由清洗而減少。圖10係表示累積膜厚平均值之變動之圖表。縱軸為累積膜厚平均值，單位為nm。橫軸為執行輪數。
接著，對將累積膜厚轉換成溫度變動之變動-製程模式進行說明。圖11係表示累積膜厚與管內觀測溫度之關係之圖表。圖12係表示累積膜厚與晶圓上之觀測溫度之關係之圖表。圖11、圖12之縱軸均為溫度，單位為攝氏溫度。圖11、圖12之橫軸均為管累積膜厚，單位為nm。將圖11、圖12所表示之關係模式化，而設為變動-製程模式。
可藉由以上所示之模式而根據執行輪數預測累積膜厚。可根據 預測到之累積膜厚來預測管內之溫度及晶圓溫度。
再者，溫度變化係依存於製程之種類、裝置構成、溫度控制模式而變化。因此，必須針對每一種製程之種類、裝置構成、溫度控制模式而分別製成模式。又，晶圓上之溫度之預測模式係針對每一時隙(slot)而製成。經預測之晶圓上之溫度係用作自管之上部至下部(晶圓之面間方向)之製程結果預測之說明變數。
接著，對晶圓上之氣體濃度之變動進行說明。因管內之某一石英零件(設為零件A)之劣化而使氣體消耗量增大，對製程區域之晶圓之氣體供給量降低。對零件A帶來氣體消耗量之變動者係累積膜厚及清洗次數。圖13係表示管累積膜厚與零件A之氣體消耗指數之關係之圖表。縱軸為氣體消耗指數，橫軸為累積膜厚。圖14係表示清洗次數與零件A之氣體消耗指數之關係之圖表。縱軸為氣體消耗指數，橫軸為清洗次數。將該等圖表所表示之關係製成為模式。如此，就管之累積膜厚而言，因以對溫度、氣體造成影響之方式複合地產生複數個現象，故需要有組合複數個模式而能夠表現製程條件之變化的策略。可藉由上述模式而偵測、預測製程狀態之變動。
接著，對將製程狀態之變動換算成製程要素之變動的變動-製程模式進行說明。上述將製程狀態之變動換算成製程要素之變動、即可控制、調整之參數之變動量者係變動-製程模式。
首先，對將管累積膜厚換算成晶圓上溫度變動之模式進行敍述。此處假定之製程可於3個區域對管內之溫度進行溫度調整，故將晶圓上之溫度之變動換算成每個區域之控制對象(加熱器輸出、控制對象溫度感測器等)之變動量。其時，使用考慮到複數個控制區域間之干涉之製程模式進行換算。
藉由考慮到加熱器干涉之製程模式而換算成各區域(管上部、管中央部、管下部)之溫度設定。圖15係表示管上部之溫度設定值之圖 表。圖16係表示管中央部之溫度設定值之圖表。圖17係表示管下部之溫度設定值之圖表。圖15、圖16、圖17中橫軸均為管累積膜厚，單位為nm。縱軸為控制對象溫度、即加熱器之控制溫度，單位為攝氏度。圖15、圖16、圖17之圖表係基於之前所示之圖12，考慮加熱器間之干涉而轉換成控制溫度。
其次，對將因石英零件劣化所致之晶圓上之氣體之濃度變動換算成氣體流量之情況進行說明。如上所述，因石英零件劣化所致之氣體濃度變動依存於管累積膜厚(參照圖13)、清洗次數(參照圖14)該等2個因素。綜合該等2個因素，求出氣體供給量變動。使用之氣體為3種(氣體A、氣體B、氣體C)，若該等氣體之流量比為固定，則可求出各氣體供給量之修正量。
接著，對用以將製程要素之變動量轉換成績效變動量之績效製程模式進行說明。製程結果(膜厚、膜質等)之變動量係由上述晶圓上之溫度變化、製程氣體濃度變化、壓力變化而決定。使用對各製程要素對績效造成之影響(Sensitivity)進行定義之製程模式，並根據製程要素之變動預測量算出績效之變動量。績效之變動量可以製程要素變動量與對績效造成之影響(Sensitivity)之積和式的形式來表現。若以數式表示，則成為績效變動量=Σ(製程要素變動量×製程模式(Sensitivity))+Σ(製程模式(交替作用))。所謂交替作用係表示因於製程要素間相互造成影響等所致之變動量。
接著，對績效指標之變動量推算進行說明。基於上述使用模式求出之製程要素之變動量推算製程結果(各績效指標值)。使用製程模式，該製程模式係使用實驗計劃或過去之製程結果而另外生成。此處，將製程要素參數之變動量作為輸入，算出績效指標相對於基準值的變動量。
此處表示所生成之績效推算Model(模式)預測式之例。表示利用 部分最小平方回歸(PLS-R=Partial least squares regression)所得之成膜速度(D.R.=Deposition Rate)之推算式之例。成膜速度(Fdr)可以每個製程要素之近似係數(a0、a1、a2、a3)與製程要素參數、溫度(Temp)、氣體A之流量(GasA)、氣體B之流量(GasB)、壓力(Press)之相對於基準值的變動量之積和(線性組合)來表現。關於交替作用，亦可同樣地以近似係數與交替作用之參數(interaction0、interaction1、...)之積和來表現。交替作用之參數例如為Temp×GasA。
Fdr(Temp,GasA,GasB,Press)=a0×Temp+a1×GasA+a2×GasB+a3×Press+b0×interaction0+b2×interaction1+...近似係數a0、a1、a2、a3、b0、b1、b2、...除藉由部分最小平方回歸而求出以外，亦可使用主成分回歸分析(PCR=Principal Components Regression)、複回歸分析(MRA=Multiple Regression Analysis)。
預測式並不限於線性組合，可使用非線性模式。非線性模式之一例係使用有GA(Genetic Algorithms，遺傳演算法)或GP(Genetic Programming，遺傳程式)之模式。以下所示者係求出藉由GP而求出之折射率(R.I.=refractive index)的式子。以下之式子係以程式語言Lisp中使用之式子S來表現者。x1~x7為參數，m0~m13為近似係數，c1~c15為常數。又，funcx、funcy為預先定義之一組數式，作為示例，可應用三角函數(sin/cos/tan)等數學公式，而且可應用熱、流體、電、電漿等物理公式。
Fri()=(+(×m0(+(×(×(-(+(×m1 x7)c1)(+(×m2 x2)c2))(funcx(+(×m3 x1)c3)))(+(×m4 x4)c4))(+(+(-(+(×m5 x5)c5)(+(×m6 x2)c6))(-(funcy(+(×m7 x1)c7))(+(×m8 x4)c8)))(+(×(+(×m9 x2)c9)(-c10(+(×m10 x3)c11)))(+(+(×m11 x6)c12)(-(+(×m12 x5)c13)(+(×m13 x4)c14)))))))c15)
再者，將參數設定值而非製程要素參數之相對於基準值的變動 量作為輸入，亦可生成預測績效指標值之Model。又，作為績效，可將作為表示對面內、面間均一性、膜組成比、膜雜質量、後續之製程之影響度之指數的耐蝕刻性指數等模式化。
接著，對以績效處於目標範圍內之方式決定參數修正量之演算法進行說明。此處為了便於說明，而對將關於成膜速度之目的函數Fdr()、關於折射率之目的函數Fri()之2個目的函數最佳化之情況進行敍述。目的函數亦可為3個以上。將考慮到各製程要素參數之解析度之參數修正量之集合設為x。將成膜速度、折射率之目標範圍設為DRrange、RIrange。若將以上以數式表示，則成為如下。
f(x)=min(Fdr(xdr),Fri(xri))
Fdr(xdr)≦|DRrange|
Fri(xri)≦|RIrange|
圖18係表示目的空間之圖。於目的函數為2個之情形時，如圖18所示，可二維地表現目的空間。圖18所示之曲線c成為最佳解之集合(帕雷托解)，表示2個目的函數Fdr()、Fri()之取捨關係、即若改善一者則另一者改惡之關係。成為上述以DRrange、RIrange表示且可選擇Fdr()、Fri()之容許範圍s內之點之參數設定值的解集合。
作為最佳化方法(多目的最佳化方法)，亦可使用準牛頓法、序列二次規劃法、GA(Genetic Algorithm=遺傳演算法)、GP(Genetic Programing=遺傳程式)、類神經網路等。
2個目的函數Fdr()、Fri()係作為每個製程要素之變動量參數的函數，故解集合為每個製程要素之參數修正量之集合。求出之參數修正量經由HSMS通信中繼系統3而被發送至製程裝置4。
圖19係關於未應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時之成膜速度的圖表。縱軸為成膜速度，單位為nm/min。橫軸為輪次數。圖20係關於應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時 之成膜速度的圖表。縱軸、橫軸係與圖19相同。若比較圖19與圖20則可知：於應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時，成膜速度處於目標範圍內。
圖21係關於未應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時之折射率的圖表。縱軸為折射率，單位為無因次。橫軸為輪次數。圖22係關於應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時之折射率的圖表。縱軸、橫軸係與圖21相同。若比較圖21與圖22則可知：於應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時，折射率處於目標範圍內。
圖23係關於未應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時之面間均一性的圖表。圖24係關於應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時之面間均一性的圖表。圖23及圖24之縱軸均為面間均一性(晶圓間之平均膜厚之均一性)。橫軸均為輪次數。圖25係關於未應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時之面內均一性的圖表。圖26係關於應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時之面內均一性的圖表。圖25及圖26之縱軸均為面內均一性。橫軸均為輪次數。若參照圖23~圖26則可知：即便於應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值之情形時，面間均一性、面內均一性亦均維持或改善性能。即，即便應用利用修正值算出裝置1所算出之修正值以成膜速度、折射率處於目標範圍內之方式控制製程裝置4，面間均一性、面內均一性等其他評價指標亦不會因其副作用而惡化。
於設計上述模式時，人一面觀察各績效指標之值一面使模式最佳化。其後，使用已最佳化之模式，無需人之介入，修正值算出裝置1便可進行修正值之算出。
再者，於上述說明中，作為示例，修正值算出裝置1將修正值發送至作為成膜裝置之製程裝置4，但亦可作為用於在蝕刻裝置、光阻 裝置、洗淨裝置等其他裝置中之修正值算出之輸入變數。
又，藉由將上述模式設為表現蝕刻裝置、光阻裝置、洗淨裝置等其他製程裝置4者，修正值算出裝置1可算出用於其他製程裝置4之修正值。若為電漿蝕刻裝置，則作為變動現象，考慮到處理室內之零件之劣化、感測器之劣化。作為製程要素，考慮到處理氣體、添加氣體之流量比、處理室內壓力、上部高頻電力、下部高頻電力、上部電極溫度、下部電極溫度等。又，作為績效指標，考慮線寬(縱、橫、深度)、側壁之角度等。
實施形態2
圖27係表示實施形態2之修正值算出裝置1之硬體構成之一例的圖。修正值算出裝置1可包括伺服器電腦、個人電腦等通用之電腦。修正值算出裝置1包含控制部10、RAM(Random Access Memory)11、記憶部12、操作部13、通信部14、讀取部15。
用以使修正值算出裝置1動作之控制程式亦可使光碟驅動器等之讀取部15讀取CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory，光碟-唯讀記憶體)、DVD(Digital Versatile Disc，數位多功能光碟)光碟、記憶卡、或USB(Universal Serial Bus，通用串列匯流排)記憶體等可攜型記錄媒體15A並記憶於記憶部12。又，亦可將記憶有該程式之快閃記憶體等半導體記憶體15B安裝於修正值算出裝置1。進而，該程式亦可自經由網際網路等通信網而連接之其他伺服器電腦(未圖示)下載。以下，說明其內容。
圖27所示之修正值算出裝置1自可攜型記錄媒體15A或半導體記憶體15B讀取上述執行各種軟體處理之程式、或者經由通信網而自其他伺服器電腦(未圖示)下載上述執行各種軟體處理之程式。該程式係作為控制程式12P而安裝，且載入至RAM11而執行。藉此，作為上述修正值算出裝置1發揮功能。
本實施形態2係如上所述，其他係與實施形態1相同，故對於對應之部分附註相同之參照編號並省略其詳細之說明。
應理解，此次所揭示之實施形態於所有方面均為例示，而非限制性者。本發明之範圍係由申請專利範圍表示而非由上文之含義表示，且意欲包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之所有變更。

Claims (8)

  1. 一種修正值算出裝置，其算出根據被賦予之控制參數執行製造製程之製造裝置所使用的上述控制參數之修正值；其特徵在於包括：指標值獲取部，其獲取表現上述製造裝置之變動現象之指標值；模式獲取部，其獲取表現表示上述製造裝置之變動現象之指標值及表示製造製程之執行環境之製程要素之變動量之關係的裝置模式、以及表現評價上述製造製程之執行結果之績效指標及上述製程要素之關係的製程模式；感測器值獲取部，其獲取設置於上述製造裝置之感測器之輸出值；第1轉換部，其將已獲取之感測器之輸出值轉換成製程要素之變動量；第2轉換部，其使用上述裝置模式，將已獲取之上述指標值轉換成製程要素之變動量；變動量算出部，其使用上述製程模式，根據利用上述第1轉換部及上述第2轉換部求出之製程要素之變動量而算出上述績效指標之變動量；修正量算出部，其根據上述績效指標之管理範圍及已算出之績效指標之變動量而算出績效指標之修正量；以及修正值算出部，其使用上述製程模式，將已算出之績效指標之修正量換算成每個製程要素之修正量，並根據已換算之修正量而算出上述控制參數之修正值。
  2. 如請求項1之修正值算出裝置，其中上述績效指標為複數個，上 述變動量算出部針對複數個上述績效指標之每一個而換算上述績效指標之變動量，上述修正量算出部使用多目的最佳化方法求出各績效指標之修正量。
  3. 如請求項2之修正值算出裝置，其中上述修正量算出部求出上述複數個績效指標之修正量作為帕雷托最佳解。
  4. 如請求項1至3中任一項之修正值算出裝置，其中上述製程模式包含由數式表現上述績效指標與上述製程要素之關係的模式。
  5. 如請求項1至3中任一項之修正值算出裝置，其中上述製造裝置為半導體製造裝置，上述製程要素包含溫度、氣體流量、壓力、製程時間中之至少一者，上述績效指標包含成膜速度、折射率、面間均一性、面內均一性中之至少一者。
  6. 如請求項4之修正值算出裝置，其中上述製造裝置為半導體製造裝置，上述製程要素包含溫度、氣體流量、壓力、製程時間中之至少一者，上述績效指標包含成膜速度、折射率、面間均一性、面內均一性中之至少一者。
  7. 一種修正值算出方法，其算出根據被賦予之控制參數執行製造製程之製造裝置所使用的上述控制參數之修正值；其特徵在於：獲取表現表示上述製造裝置之變動現象之指標值及表示製造製程之執行環境之製程要素之變動量之關係的裝置模式、以及表現評價上述製造製程之執行結果之績效指標及上述製程要素 之關係的製程模式；獲取設置於上述製造裝置之感測器之輸出值；將已獲取之感測器之輸出值轉換成製程要素之第1變動量；獲取表現上述製造裝置之變動現象之指標值；使用上述裝置模式，將已獲取之上述指標值轉換成製程要素之第2變動量；使用上述製程模式，根據製程要素之第1及第2變動量算出上述績效指標之變動量；根據上述績效指標之管理範圍及已算出之績效指標之變動量而算出績效指標之修正量；使用上述製程模式，將已求出之績效指標之修正量換算成每個製程要素之修正量，並根據已換算之修正量而算出上述控制參數之修正值。
  8. 一種電腦程式，其算出根據被賦予之控制參數執行製造製程之製造裝置所使用的上述控制參數之修正值；其特徵在於執行如下步驟：獲取表現表示上述製造裝置之變動現象之指標值及表示製造製程之執行環境之製程要素之變動量之關係的裝置模式、以及表現評價上述製造製程之執行結果之績效指標及上述製程要素之關係的製程模式；獲取設置於上述製造裝置之感測器之輸出值；將已獲取之感測器之輸出值轉換成製程要素之第1變動量；獲取表示上述製造裝置之變動現象之指標值；使用上述裝置模式，將已獲取之上述指標值轉換成製程要素之第2變動量；使用上述製程模式，根據製程要素之第1及第2變動量而算出 上述績效指標之變動量；根據上述績效指標之管理範圍及已算出之績效指標之變動量，算出績效指標之修正量；及使用上述製程模式，將已算出之績效指標之修正量換算成每個製程要素之修正量，並根據已換算之修正量而算出上述控制參數之修正值。
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