JP2001196283A - 半導体製造装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検査装置と製造装置およびウェハー仕分け機
能、ウェハー搬送装置が一体となって製造装置が目的に
あったプロセスが完了するまで自動的に一連の繰作を行
う。 【課題手段】 複数枚のウェハーにより構成された1組
のウェハー群を半導体プロセス装置によって処理を行う
場合、この半導体プロセス装置のレシピを該ウェハー群
がこの半導体プロセス装置による処理を行う前にうけた
他の半導体プロセス装置よる処理結果から得られるデー
タと当該半導体プロセス装置の処理結果データとから作
成されたレシピに基づいて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来の半導体の生産は、メモリーや汎用ロ
ジック製品を主体とする少品種多量生産であり、ASICの
ような顧客に合わせたシステムを取り込んだ品種や、顧
客のニーズに合わせた品種のような、他品種少量生産は
少品種多量生産品種の生産の合間に流しているのが現状
であった。しかしながら、近年システムオンシリコンと
いう思想が生じ、1チップにシステム全体を搭載する品
種が増加してきた。従来ロジック品種にメモリを搭載す
るようなメモリ混載の半導体製品はなかったが、システ
ムを1チップに搭載するためにはロジックとメモリを混
載することは必須の技術となっている。

【０００３】少品種多量生産時代の半導体の製造は、基
板の拡大化、配線等の微細化により、一枚の基板から取
れるチップの数を増やすことがコストを下げる要因とな
るために、現在基板サイズは300mmとなりつつある。ま
た、配線の微細化については現在各社ともに0.18μmが
達成されようとしている。

【０００４】ASICについてみると、ゲートアレイ型やセ
ルベース型が主流であるが、ゲートアレイ型のように下
地は共通にしておいて配線により種々の顧客の要求を満
足させてきた。ゲートアレイの場合は、下地は共通で配
線のみ顧客に対応すれば良かったが、設計の余裕度が小
さいためシステムが大きくなると顧客の要求性能を満足
させることが困難になり、セルベース型で設計する必要
がある。セルベース型の場合、同一の下地が共有できる
利点があるが、設計は最初からすべて設計する必要があ
る。ASICの場合、多量生産の品種もあるが一般に、汎用
品とは異なり顧客の専用品であるために、少品種多量生
産となる。

【０００５】通常半導体装置の製造は、シリコン基板数
十枚を組（通常、バッチ又はロットという。以下、バッ
チと略す。）として各工程で処理を行う。少量生産品種
の場合、このバッチが最低1枚あれば所用を満足する品
種も多々ある。このような場合でも通常数枚を1バッチ
として製造工程に投入する事が行われている。一方、多
量生産の場合は、1品種は少なくとも1000枚（20〜25バ
ッチ）位の枚数が月々製造ラインに投入されている。

【０００６】半導体の製造工程は、不純物の基板への拡
散行程と配線行程がメインとなり、拡散を部分的に行う
ためのリソグラフ工程及びエッチング工程が付随してい
る。工程中での不良の発生は、一例として示すとエッチ
ング工程でエッチングが過剰に行われる又は、エッチン
グ不足によるものがあり、この原因がエッチング条件の
ずれに起因する場合と成膜時の膜厚が厚すぎた場合・薄
すぎた場合とがある。特性不良の原因は、拡散工程にお
ける不純物の濃度・深さ等が設計からずれた場合や配線
が太すぎるために配線間の容量が増大する又は配線が細
すぎるために配線抵抗が大きくなった場合等がある。通
常これらの不良は、大別すると、システム的な不良とラ
ンダムに発生する不良とに分類される。

【０００７】少品種多量生産の場合、各工程で設計の中
心値からのずれを数バッチ単位又はバッチ毎にモニター
することで管理している。このために重要な工程では、
モニター用の基板を何枚か用い、バッチに先行してある
いはバッチと同時に投入して検査することが行われてき
た。しかしながら、基板サイズが大きくなるにつれて、
バッチ単位で一括して製造するためには設備が大きくな
りすぎる、あるいはバッチ内でのばらつきを吸収できな
い等の理由から、一枚ずつ作業を行う生産設備（以下、
毎葉型と略す。）が増えてきている。この場合でもバッ
チ単位でモニター用の基板を使って検査を行っている。

【０００８】一方、配線の微細化に伴い微粒子（ゴミ）
による不良が問題となり、途中工程での検査はゴミ等に
よる汚染の原因となるために廃止される傾向にある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】現在の半導体プロセス
は、工程管理票と呼ばれる一連のプロセス手続きを綴っ
た用紙によって運用されている。工程管理票には、プロ
セス目標（例えば熱酸化膜1ミクロン）とともに、予め
基礎実験によって得られた、プロセス処理条件と結果と
の対応表であるレシピから選ばれたプロセス条件（例え
ば1対1水蒸気酸化、温度1400度、時間2時間）が、同時
に記載されている。当然レシピを作成したのと全く同じ
初期状態を持つウェハーに対して、かつ、装置の状態も
同じ条件で処理を行えば、同じ結果が得られる。

【００１０】しかしながら、半導体プロセスは非常に多
くの工程からなり、それぞれのウェハーはそれぞれのプ
ロセス履歴を持っている。そのため、必ずしもプロセス
に供されるウェハーの初期状態はレシピ作成に利用され
たものと同じでない。

【００１１】さらに、内部の温度や残留ガス濃度、真空
度、加えるエネルギー量、装置内壁付着物などが処理枚
数の増加や同時に処理するウェハー枚数、あるいはパタ
ーン形状によって伴って刻々と変化する為、固定された
レシピで指定された条件でプロセスを行っても、プロセ
ス装置処理能力は一般にはその時々で異なってくる。そ
のため、回路マージンの大きな製品では良品が製造可能
であるが高速で動作する回路を含む場合、回路マージン
が小さく工程中のほんの少しの差異によって不良が生じ
る課題があった。

【００１２】また、これらプロセスの結果はチップをパ
ッケージに組み込んだ最終製品の形態での電気的試験で
始めてその良否が確認できる場合があり、不良を確認す
るために非常に長い時間が掛かる。このため、量産品の
場合は、判定結果がでるまでに大量のバッチがその工程
を通過してしまうために大量の不良が発生するという問
題が生じる。一方、ASICのように少量生産の品種の場合
は、顧客の納期に間に合わないという問題が生じる。

【００１３】また、現在の装置はプロセス装置と検査装
置とは別の場所に設置されているために、検査された結
果によって人間がウェハー選別を行い次のプロセス装置
に送る事が行われている。そのため、このような仕分け
を行うために熟練した人間が必要であり、かつ、離れた
場所にウェハーを移動させることはごみを付着しやすく
する原因となる課題があった。

【００１４】本発明は、以上の課題を解決し、検査装置
と製造装置およびウェハー仕分け機能、ウェハー搬送装
置が一体となって製造装置が目的にあったプロセスが完
了するまで自動的に一連の繰作を行うシステムを提供す
ることにある。この装置によって、人の介在を不要と
し、プロセスの早期立ち上げおよび不良削減が実現さ
れ、半導体装置のトータル製造コスト削減に寄与する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願発明は、複数枚のウ
ェハーにより構成された1組のウェハー群を半導体プロ
セス装置によって処理を行う場合、この半導体プロセス
装置のレシピを該ウェハー群がこの半導体プロセス装置
による処理を行う前にうけた他の半導体プロセス装置よ
る処理結果から得られるデータと当該半導体プロセス装
置の処理結果データとから作成されたレシピに基づいて
行われることを特徴とする。一連の半導体プロセスに関
するデータ、または最終的に得られた半導体装置の電気
的特性の測定結果データをフィードバックすることもで
きる。

【００１６】すなわち、本発明の第一の観点によると、
複数枚のウェハーにより構成された1組のウェハー群が
半導体プロセス装置による作業が行われるに際し、該1
組のウェハー群を処理するための処理条件が、当該半導
体プロセス装置で以前に行われた処理結果に基づくデー
タと前記半導体プロセス装置による作業に先立って当該
ウェハー群を処理した別の半導体プロセス装置からの作
業データとに基づいて決定されることを特徴とする半導
体装置の製造方法が提供される。

【００１７】前記以前に行われた処理結果に基づくデー
タは、その半導体プロセス装置が1または複数組のウェ
ハー群に対して行った処理の結果に関するデータでもよ
く、1組のウェハー群のうちそれまでにその半導体プロ
セス装置が処理したウェハーについての処理結果に関す
るデータでもよく、その半導体プロセス装置がこれから
行おうとする1組のウェハー群とは別のウェハー群に対
して行った処理の結果に関するデータでもよい。

【００１８】前記半導体プロセス装置で処理されたウェ
ハーに対する処理結果のデータが前記半導体プロセス装
置で要求されているデータを満足していない場合、必要
に応じて、その半導体プロセス装置による1組のウェハ
ー群の処理がすべて終了する前に、そのウェハーを前記
要求されているデータが満足されるように再処理するこ
とができる。

【００１９】本発明の第二の観点によると、複数枚のウ
ェハーにより構成された1組のウェハー群が半導体プロ
セス装置による作業が行われるに際し、該1組のウェハ
ー群を処理するための処理条件が、当該半導体プロセス
装置で以前に別のウェハー群に対して行われた処理結果
に基づくデータと、その別のウェハー群に対して後段の
１または複数の半導体プロセスで行われた処理結果に基
づくデータと、当該半導体プロセス装置による作業に先
立って当該ウェハー群に対して行われた前段の半導体プ
ロセス装置からの作業データとに基づいて決定されるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

【００２０】本発明の第三の観点によると、複数枚のウ
ェハーにより構成された1組のウェハー群が半導体プロ
セス装置による作業が行われるに際し、該1組のウェハ
ー群を処理するための処理条件が、当該半導体プロセス
装置で以前に別のウェハー群に対して行われた処理結果
に基づくデータと、前記別のウェハー群から最終的に得
られた半導体装置の電気的特性の測定結果データと、当
該半導体プロセス装置による作業に先立って当該ウェハ
ー群に対して行われた別の半導体プロセス装置からの作
業データとに基づいて決定されることを特徴とする半導
体装置の製造方法が提供される。

【００２１】半導体の製造プロセスでは、堆積、露光、
エッチングという一つのサイクルを何十と繰り返して集
積回路を作っている。そして、最後に電気的なテストを
行って良品のみを切り出す。本願発明の第一の観点で
は、各製造工程についてその結果をプロセスにフィード
バックする。これに対して第二の観点では、複数の製造
工程についてその結果をフィードバックする。第三の観
点では、最終テストで行う電気的なテストの結果をフィ
ードバックする。

【００２２】各製造工程でフィードバックする場合に
は、その工程での良品率（不良品率）を把握できるの
で、結果を予測でき、それによりウェハー投入などの生
産管理が柔軟にできる。また、複数工程でフィードバッ
クする場合には、前の工程に原因のある後の工程の結果
の原因を探求できる。最終結果をフィードバックする場
合には、各工程と最終製品とのデータを突き合わせるこ
とができる。

【００２３】本発明の第四の観点によると、半導体ウェ
ハーに所定の処理を施すプロセス処理手段と、このプロ
セス処理手段の処理条件を設定する制御手段とを備えた
半導体製造装置において、前記プロセス処理手段により
処理されたウェハーの状態を検査する検査手段を備え、
前記制御手段は、前記検査手段による検査結果のデータ
と前記プロセス処理手段が処理しようとするウェハー群
に対して既に行われた処理に関する作業データとから前
記処理条件を修正する手段を含むことを特徴とする半導
体製造装置が提供される。検査手段はプロセス処理手段
と一体に設けられることが望ましい。

【００２４】プロセス処理手段に投入されるウェハーの
状態を測定する手段をさらに備え、制御手段はこの測定
する手段の測定結果により処理条件をさらに修正する手
段を含むことが望ましい。この場合、測定する手段はプ
ロセス処理手段と一体に設けられることが望ましい。

【００２５】制御手段は、プロセス処理手段による処理
に続く処理の作業データ、あるいはプロセス処理手段に
よる処理を含む一連の製造プロセスにより最終的に得ら
れた半導体装置の電気的特性の測定結果データを取り込
んで処理条件をさらに修正する手段を含むことができ
る。

【００２６】制御手段が処理条件を修正するためのデー
タを取得するとともに、プロセス処理手段の作業データ
およびまたは検査手段による検査結果のデータを送信す
る通信手段を備えることが望ましい。

【００２７】プロセス処理手段に投入されるウェハーを
識別する手段を有し、一連の処理プロセスに投入される
前のウェハー状態、そのウェハーを処理した装置の状態
および処理されたウェハーの状態をウェハー識別番号に
関連付けて自動的に逐次蓄積する手段を備えることが望
ましい。

【００２８】測定する手段によって得られた測定結果を
もとに当該ウェハーの搬送される場所を変更する手段、
例えばロボットアームを備えることもできる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の1実施の形態を図面を用
いて説明する。

【００３０】リアルタイム適応レシピを用いた半導体プ
ロセス装置は図1に示した装置から構成される。

【００３１】処理されるウェハーを認識する為のウェハ
ー認識装置5、認識されたウェハーの履歴情報を記憶し
ているウェハー履歴記憶装置6、記憶した履歴情報を検
索して取り出す検索装置7、装置状態を監視する為のセ
ンサー群8、センサーからのデータを記憶する装置状態
データ記憶装置9、ウェハー履歴情報と装置状態および
プロセス目標情報から装置プロセス条件を算出する為の
プロセスプロセッサー10、プロセス結果を測定する為の
検査装置11、測定結果を送出する為の情報処理装置12、
ウェハー処理履歴データ13、プロセス装置間のデータの
やり取りを行う為の、リアルタイム適応レシピバス14、
およびウェハー処理装置15、ウェハー仕分け装置を兼ね
たロボットアームなどの搬送装置2から構成される。

【００３２】この実施形態の半導体プロセス装置は、ウ
ェハー検査装置1、ウェハー仕分け装置を兼ねるウェハ
ー搬送装置2等を一体に持ち、半導体装置の製造プロセ
スを、リアルタイム適応レシピ3を用いてプロセス制御
値を処理対象のウェハーに合わせることで、目的とする
プロセスが自動的に完了するようなシステムを実現す
る。

【００３３】リアルタイム適応レシピ3とは、半導体プ
ロセス運用管理システムそのものである。従来の固定し
たレシピとは全く異なり、プロセスに供せられるウェハ
ーの現在属性、現在の装置状態に対応して、全製品製造
プロセスのマージンが最大と成るように処理プロセスの
設定条件が変化する動的なレシピである。このレシピは
ウェハー検査装置1の出力結果、時間等を引数とする一
種の関数であり紙の上に固定的に書く事は出来ないの
で、コンピュータのデータベース内に動的に存在するこ
とが従来レシピと決定的に違っている。

【００３４】本装置は以下のように動作する。まず、半
導体装置プロセスに供せられるウェハーは、バッチ単位
で半導体製造工程に投入されるが、各製造工程において
はバッチ単位で作業が行われるのではなく基本的にはウ
ェハー1枚毎に個別で処理が行われる。このためにウェ
ハーには各ウェハーが1枚毎に個別に認識ができるよう
に認識番号（タグ）17がウェハー上に付加されている。
この認識番号は、半導体製造工程にウェハーが投入され
る前に、例えば、レーザマーカ等により、ウェハー1枚
毎に番号を数字あるいはバーコード等を記入する、ある
いは、ウェハーにノッチ等を付加する等の方法により付
与される。認識番号17は、プロセスされるウェハー固有
の管理番号としてプロセス全体を通して使用される。

【００３５】プロセス装置に導入されるウェハーは全て
管理ナンバー読み取りの為のウェハー認識装置5を通過
する。このときウェハー認識装置5はウェハーの認識番
号を読み取り、プロセス履歴記憶装置13からデータを読
み出して、プロセスプロセッサー10に渡す。一方、プロ
セス装置には装置状態を管理する為の温度、圧力、質量
分析計、発光分析計などのセンサー8が多数設けられて
おり、その情報はリアルタイムで装置状態データ記憶装
置9に逐次記憶されている。プロセスプロセッサー10は
この記憶装置9より現在の装置状態を読み取っている。
更に、プロセス目標を定めているデバイス構造記述ファ
イル18からプロセス目標値を読み出し、プロセスプロセ
ッサー10に渡す。プロセスプロセッサー10はこれら3つ
の情報から装置が行うべき処理のパラメータの最適化を
行う。

【００３６】以下、パラメータの最適化の具体例を示
す。前述したように、ウェハーはバッチ単位でプロセス
に投入されている。

【００３７】前のプロセスがCVDによる絶縁膜形成工程
で、フォトリソグラフィ工程を介しドライエッチング工
程によりコンタクト孔を形成する場合を1例として説明
する。

【００３８】コンタクト孔を絶縁膜に開口する場合に
は、絶縁膜の厚さやコンタクト孔の開口面積等が異なる
とエッチング時間が変動する。又、エッチング条件も経
時的に変化するために、当該ウェハーの1枚前のウェハ
ーの処理結果からのデータのフイードバックも必要であ
ることはいうまでもない。

【００３９】ウェハーがこのバッチの第1番目に処理さ
れる場合、このバッチのウェハーで当該ウェハーの1枚
前のデータはない。

【００４０】この場合、フイードバックされるデータと
しては、同じ条件で処理が行われた一番最後のウェハー
のデータ、この装置で作業が行われた直近のウェハーの
データ、又はこれらのデータの両方のデータをフィード
バックすることにより行われる。

【００４１】このように現在処理が行われるウェハーの
前の工程のプロセスデータと当該プロセスの前のウェハ
ーの処理結果から計算された結果はプロセス装置の制御
装置に送られる。プロセス装置はプロセスプロセッサー
の出力したデータに基づいて供されたウェハーを処置す
る。処理されたウェハーは検査チヤンバーに移動されそ
こで、目的とする形状、電気特性等が得られたか否かを
検査する。検査結果はプロセス履歴記録装置に送られ
る。また、プロセス良否判断装置19にもその情報は送ら
れ、プロセス目標に対する誤差を算出して良否を決定す
る。良否判定の結果、再処理が必要なウェハーは、仕分
け機能を兼ねたロボットアーム等の搬送系によって再び
プロセスチヤンバーに搬送される。プロセスプロセッサ
ーは、処理されたウェハーの検査結果、装置のプロセス
特性、処理対象ウェハーのプロセス履歴、現在の装置の
状態から、再処理に必要とされるプロセス不足量に対応
する最適な処理パラメータを算出する。このパラメータ
はプロセス装置に送られ、プロセス装置はそのパラメー
タに従ってウェハーを再処理する。

【００４２】この手続きは目的とするプロセス処理状態
を有するウェハーが得られるまで、適切な回数繰り返し
行われる。一方、エッチングの行い過ぎ等、再処理が出
来ないウェハーは、次のプロセスに進まないように自動
的に仕分けされ、別のラインに搬送され、不良解析ある
いは廃棄される。

【００４３】以上のように処理を行われたウェハーに附
随する総ての情報は、ウェハー認識番号とともにウェハ
ー履歴情報記憶装置に送出され一括管理される。

【００４４】図2は第2の実施形態を示す装置構成であ
る。

【００４５】半導体の製造プロセスは必ずしも真空中で
のみ行われない。例えば、洗浄プロセスには現在でもフ
ッ酸溶液、硝酸、硫酸を用いた工程やアルコールを用い
た工程、あるいは純水を用いる水洗工程が存在し、これ
らは通常のクリーン雰囲気中に置かれた水槽中で行われ
る。従って、検査装置が真空を必要とする場合には、こ
れらクリーン雰囲気領域と第1の実施の形態で述べたよ
うな総ての装置群を含む1つの入れ物を1つの半導体プロ
セス装置とみなす。

【００４６】図2はそのような検査装置を示し、半導体
製造装置と半導体製造装置を繋ぐ搬送系の部分にウェハ
ー認識装置、必要とされる検査装置、および仕分け機能
を持たせる。尚、プロセス装置の状態を監視するための
センサーはプロセス処理部21に設けられている。

【００４７】一般に、検査は1枚1枚行われるが、溶液を
用いたプロセス処理はウェハーキャリアー毎に一括処理
されることが多いので、一旦予備真空室23にウェハーキ
ャリアーごと入れて真空に引いてしまった後に、必要に
応じて1枚1枚取り出し検査室24で検査を行う。これによ
って真空引きの時間を短くできる。本実施例ではウェハ
ーキャリアーごと真空に引いてしまう荒引き真空室と、
その後に一枚だけ引き出して真空にする真空室を別途設
けることによって実現する。

【００４８】真空に引いてからの時間やウェハーの温度
はウェハー表面状態に変化を与えるので、測定されるウ
ェハーの表面状態が一定となるように真空引き時間や温
度を一定とするようにタイマーおよび温度計で管理する
ことが望ましい。

【００４９】図3は図2で示した第2の実施形態の半導体
製造装置31を多数並べて半導体製造ラインを組んだ例を
示している。それぞれの製造装置および検査装置には、
検査によって得られたウェハー状態やセンサーによって
得られた装置情報を外部に置かれた記憶装置から取得あ
るいは外部の情報処理装置に送出するためのデータポー
ト34が設けられており、それぞれのデーターポートは双
方向の検査データバス32で結ばれている。半導体工場は
電磁波ノイズが多いので、検査データバスは電磁波障害
に強い光LAN等で結ばれている事が望ましい。

【００５０】図3においては検査装置は搬送装置と組に
なって検査装置兼搬送装置33となつている。

【００５１】このような半導体製造ラインにおいては、
上述したように、当該半導体製造装置31で以前に行われ
た処理結果に基づくデータとその半導体製造装置31によ
る作業に先立って当該ウェハー群を処理した別の半導体
製造装置31からの作業データとに基づいて処理条件を決
定できるだけでなく、その半導体製造装置31で以前に別
のウェハー群に対して行われた処理結果に基づくデータ
と、その別のウェハー群に対して後段の１または複数の
半導体製造装置31で行われた処理結果に基づくデータ
と、当該半導体製造装置31による作業に先立って当該ウ
ェハー群に対して行われた前段の半導体製造装置31から
の作業データとに基づいて処理条件を決定することもで
きる。

【００５２】また、このような半導体製造ラインをさら
に組み合わせ、当該半導体製造装置31で以前に別のウェ
ハー群に対して行われた処理結果に基づくデータと、前
記別のウェハー群から最終的に得られた半導体装置の電
気的特性の測定結果データと、当該半導体製造装置31に
よる作業に先立って当該ウェハー群に対して行われた別
の半導体製造装置31からの作業データとに基づいて処理
条件を決定することもできる。

【００５３】図4は本発明の第3の実施形態であり、ドラ
イエッチング装置41に適用した例を示している。エッチ
ング装置は真空装置なので、不要なごみを発生させない
ためにマルチチヤンバーのドライエッチング装置が開発
されている。

【００５４】一般に、マルチチヤンバー化が可能なエッ
チング装置には、3つから5つのチヤンバーをつけること
が可能で、その間を真空を切ることなくウェハーを自動
的に移動させる事が出来る。複数あるチヤンバーの1つ
を本来のエッチング処理室42、1つを検査室43、もう1つ
を検査準備室44として利用する。

【００５５】エッチング工程は、酸化膜等の絶縁膜、あ
るいは金属膜等が形成されたシリコン基板上に、レジス
トパターンが形成されているウェハーにプラズマを照射
して物理化学的に酸化膜あるいは金属膜を加工する工程
である。

【００５６】エッチング装置が正常に動作している場合
でも、加工形状を規定するレジストパターンにごみ等の
欠陥が存在すると、局所的にエッチング不良が起こり、
デバイス製造歩留まり低下を導く。そこで、本実施例の
ドライエッチング装置では、実施例1の装置に加えて装
置に導入したウェハー45をエッチング処理室に搬送する
前に、検査室にてレーザーあるいは電子ビーム走査等を
用いた小型のごみ検査装置によってごみの有無およびパ
ターン欠陥を検査する。この検査によってごみあるいは
欠陥が発見された場合には、搬送装置46が自動的に表面
のごみを除去する為のプロセスに戻したり、プロセスの
やり直しを行う装置まで搬送する。ごみや欠陥が検出さ
れない場合には搬送装置はウェハーをエッチングチヤン
バーに搬送する。種々の測定データはプロセスプロセッ
サに送出され、プロセスプロセッサは目的とするプロセ
スが行われるように、エッチングパラメータの最適化を
行う。エッチング処理室では、このデータに基づいてエ
ッチングが行われる。

【００５７】一方、エッチング処理直後に検査が行える
ことが理想であるが、通常、エッチングを行うとフルオ
ロカーボン等が加工箇所に堆積物として残り、加工箇所
の最表面が露出していないため検査が困難である場合が
多い。そこで、本実施例では、検査の為に最低限必要な
堆積物取りを行う前処理を行うための準備室44を設けて
いる。準備室には一般にアツシヤーと呼ばれるレジスト
剥離機能があり、レジストあるいは弗化炭素高分子から
成る堆積物を除去する為の酸素プラズマ発生装置などが
置かれる。当然、酸素プラズマに試料を余分にさらすと
折角エッチングによって露出した加工面にダメージを与
えるので、検査に悪影響を与えない最適条件がプロセス
プロセッサから与えられる。

【００５８】堆積物を除去されたウェハーはロボットア
ームによる搬送装置46によって検査室43に導入される。
検査室では、電子ビーム、光等を用いた検査装置によっ
て、加工面の表面形状、加工面の底の形状、あるいは電
気の導通の有無、底異物の有無等が検査される。これら
の検査結果は実施例1に示したようにプロセスプロセッ
サーに送られて、プロセス結果の良否判断を行う。

【００５９】目的とするプロセス処理が完了していない
場合には、目的と一致するように、プロセス制御装置に
制御パラメータ変更命令を出して、再度プロセスを行
い、目的のプロセス結果が得られるまで、継続される。
また、プロセスプロセッサは次に処理されるウェハーが
正常に処理されるように、エッチング条件を変更する。

【００６０】図5は本発明の第4の実施形態を示し、CVD
装置51に適用した例を示している。

【００６１】CVD装置は薄膜を堆積させる装置であり、
平面上の薄膜や溝、あるいは穴を埋め込む為に利用され
る。当然、薄膜を堆積する基板表面にごみが存在する
と、堆積される薄膜の質が悪化する。

【００６２】そこで、CVD装置に導入されたウェハーは
先ず、検査室54に送り込まれて表面のごみの有無を検査
される。ごみが規定量以上検出された場合、表面のごみ
を取り除く工程にウェハーは戻される。ごみが無い場合
には、薄膜堆積するために堆積室52へと送られ薄膜が堆
積される。

【００６３】薄膜が堆積されたウェハーは準備室53に送
られ表面を簡易的にクリーニングした後検査装置55に搬
送される。検査室内の検査装置55には、レーザー散乱に
よる表面パーティクルの検査、膜厚み検査などの装置が
設けられており、それぞれ測定されて、情報処理装置56
に送出される。

【００６４】膜厚が基準値範囲内の場合には、そのまま
そのデータとともに次の工程にウェハーを送出する。膜
厚が基準よりも薄かった場合には、再度CVD室58に送り
込んで膜を堆積し適切な厚さとする。膜が付きすぎた場
合は、その情報をウェハーとともに研磨装置59等に送
り、所望の厚さになるように研磨加工して、基準値に入
るようにする。

【００６５】厚さが特性等に関係がない場合は、膜厚を
基準の値にそろえることなく次の工程に当該ウェハーを
搬送して、この厚さを基に処理を行えばよいことはいう
までもない。

【００６６】例えば、コンタクト孔をドライエッチング
により開孔する場合が上記の例に相当する。

【００６７】又、この情報は同時に次のウェハーの堆積
条件にフイードバックされることはいうまでもない。

【００６８】図6は本発明の第5の実施形態を示し、CMP
装置61に本発明を適用した場合を示している。導入され
たウェハー66はCMPを行うチヤンバー62に搬送され、所
望の膜厚みが得られるまで研磨を行う。

【００６９】研磨は支持基板の厚み精度に影響されるの
で、研磨されたウェハー66は一般に膜厚のバラツキを持
つ。研磨された直後のウェハーは表面にパーティクル等
のごみを持つので、それを除去する為の洗浄装置である
準備室63に導入される。この洗浄では、溶液に浸すか、
あるいはスタラバーで表面を磨くことによって、ごみを
落とす。基板表面にパーティクルなどのこみが存在する
と、次工程のリソグラフイーに悪影響を与えるので、洗
浄が完了したか否かを、レーザー散乱法などのごみ検出
装置65によって検査する。検査室64にはそれを可能とす
るレーザー散乱装置および膜厚み管理装置などが設けら
れている。

【００７０】研磨後のウェハーの厚みや形状等の情報が
該ウェハーの後で研磨されるウェハーの研磨にフイード
バックされることはいうまでもなく、さらに研磨後の厚
さや形状等の情報が次工程移行の作業条件に送られて該
作業に活用される。

【００７１】図7は本発明の第6の実施の形態を示し、ス
パッタ装置71に本発明を適用した場合を示している。

【００７２】スパッタされる基板表面にごみが存在する
と成膜不良が起るので、スパッタ装置71に導入されたウ
ェハー72は測定室73に送られ表面のごみの検査を受け
る。ごみがあれば、ごみを除去するプロセスに送られ
る。ごみの除去の方法としては、ウェハー表面をスクラ
ブする方法や、有機物であればアツシヤーを用いる。こ
れらの装置は準備室75に設置してもよい。

【００７３】ごみが無い事を確認されたウェハーはスパ
ッタチヤンバー74に搬送装置76によって導入される。ス
パッタ終了後、ウェハーは再び測定室73に搬送され膜厚
等を検査される。膜厚が薄い場合には、再びスパッタチ
ヤンバー74に戻してスパッタを行い、所望の膜厚に成膜
する。また、測定された膜厚はウェハーとともに情報処
理装置に送られ、次のプロセスパラメータを最適化する
ために使用される。

【００７４】図8は本発明の第7の実施の形態を示し、イ
オン注入装置81に本発明を適用した例を示している。

【００７５】イオン注入装置では不純物がイオンの形で
基板に導入されるが、基板表面に電荷が蓄積していると
不純物のプロファイルが変化する事がある。そこで、イ
オン注入装置に導入されるウェハー85の表面に不要な電
荷が蓄積していないか否かを検査する必要がある。そこ
で、電荷量測定装置を検査室83に設けて、ウェハーをチ
ェックし、電荷があれば準備室86に設けた除電装置を用
いて除電を行う。

【００７６】イオン注入室82でイオン注入が行われる。
イオン注入したウェハーは外観上はイオン注入していな
いウェハーとほとんど変化が無い。そのために、処理の
有無が誤認されてイオン注入無しで次の工程に回された
り、2度注入されたりして不具合をおこす事がある。そ
れを防止する為にも、イオン注入後のウェハー状態をチ
ェックする必要がある。

【００７７】基板にイオンが注入されるとウェハー全体
の誘電率が変わるので、表面に電極を置いて誘電率の大
きさを測定することで、不純物の有無を測定することが
可能である。また、ウェハーの比較的大きな領域に不純
物が導入されている場所を選んで、電子ビームを照射し
て発生するX線を調べる事により不純物濃度を定量的に
調べる事が出来る。あるいは特定波長の光の吸収率が変
化することを利用しても調べる事ができる。このような
検査装置84を検査室83に設ける。

【００７８】図9は本発明の第8の実施の形態を示し、プ
ラズマ剥離装置91に本発明を適用した例を示している。

【００７９】プラズマ剥離装置はレジスト等有機物を除
去する為に利用する装置である。プラズマ剥離装置は酸
素プラズマを利用してシリコンウェハー94に存在するレ
ジストをこ酸化炭素に酸化し除去する事を動作原理とし
ている。しかし、レジストの付着状態によっては、プラ
ズマの強度を変えたり、処理時間を変えたりする必要が
ある。

【００８０】一般に酸素プラズマ中でレジストが燃える
と炭素の酸化に伴う光が生じる。そこで、プラズマ剥離
装置内部には光センサー92を設けてプラズマの色を測定
し、剥離の終点検出を行う。

【００８１】剥離されたウェハーは一旦準備室93に置か
れ、時間の調整を行う。準備室93から検査室95に送られ
たウェハーは表面異物の状態をレーザー散乱法によるご
み検査装置あるいは表面の炭素の有無を調べる為の検査
装置96によって検査がなされる。

【００８２】基準以下のごみあるいは炭素しか検出され
ない場合、プラズマ剥離は完了したと見なされ次の工程
に自動搬送される。

【００８３】剥離が完全で無い場合には、装置内に設け
られた自動搬送装置97によって再びプラズマ剥離チヤン
バーにウェハーが戻され、剥離処理が施される。以上の
ように剥離が目的通りに終了するまで繰り返し行われ
る。

【００８４】図10は本発明の第9の実施の形態を示し、
ウェット洗浄装置101に適用した例を示している。本洗
浄装置は、ウェハー投入時の表面洗浄、電気炉に入れる
前の有機物除去、レジストを除去する為のプラズマ剥離
装置などでは完全に除去されない穴の中の異物やCMP等
の工程によってウェハー表面に付着した微粒子あるいは
配線屑を取り除く為に利用されている。

【００８５】ウェット洗浄装置によって処理されたウェ
ハーは濡れているので、そのままでは測定を行う事が出
来ない。そこで、まず、準備室102にてスピンドライを
行って基板表面の水分を取り除く、次いで、必要によっ
ては100度程度に温度を上げた状態で真空に引き、基板
表面の水分を完全に除去する処理を行う。その後基板は
搬送装置107によって検査室103に運ばれホールの底の異
物の有無やホール開口径、ホール底径の測定などが行わ
れる。

【００８６】図11は本発明の第10の実施の形態を示し、
メッキ装置111に本発明を適用した場合を示している。
メッキ装置は銅配線等に使用される装置である。

【００８７】メッキされる基板には予めメッキの種とな
るシードレイヤーがスパッタやCVDにて形成されてお
り、その上に電気メッキが施される。メッキの管理項目
はメッキの厚みやメッキの材質の管理である。メッキに
は種々の方法があるが、通常配線形成のために使用され
ている電気メッキの場合、析出する銅は多少水素を含む
が非常に純度が高いので、メッキ厚みはファラデーの法
則により、メッキに要したクーロン量から厳密に計算す
る事が出来る。従って、例えば、一定メッキ厚みのプロ
セスにおいて、クーロン量とメッキ総重量の比率あるい
は特定形状の電気抵抗を測定することで、メッキ材質の
善し悪しあるいは厚みを検査する事が出来る。そのた
め、メッキ室115にはクーロンメーター114を設けて析出
に利用された電荷量を測定する。検査室では、表面に水
素気泡による荒れが生じていないか等を検査する為の装
置116が置かれている。シート抵抗を測定する検査装置
も設けてもよい。

【００８８】図12は本発明を利用する1つの半導体ライ
ンを模式的に示す。半導体製造における微細加工形状は
レジスト処理によってほぼ決定される。そのため、フォ
トレジスト処理装置の近傍には、フォトレジストの形状
が正しく形成できた事を確かめる為の形状検査装置121
が設けられている。フォトレジストパターンが形成され
た基板は種々の半導体製造装置を経由して最終的にレジ
ストを剥離する工程に向かい、洗浄装置によってレジス
トを完全に剥離される。この状態でウェハー表面に付い
ているごみあるいは形成されたホールの底の状態が検査
される。

【００８９】図13は一般に製造されるウェハーの形状お
よび各チップの中に作り込まれる回路ブロックを示して
いる。各ブロックはアナログ回路、プロセッサ、メモリ
などからなり、それぞれのブロック毎に特徴寸法を有し
ている。

【００９０】一般に、プロセス容易化のため、それぞれ
のブロックには同一ルールでのパターン形成が行われる
が、それぞれのブロックを構成する回路のマージンはそ
れぞれ異なるのが普通である。従って、検査では特にマ
ージンの狭い高速ロジック回路が正確に形成されるよう
なプロセス構築をする必要がある。例えばエッチング装
置に設けられる検査装置は図14にあるようなデータを各
ウェハー毎に取得し蓄積していく。

【００９１】例えば、膜厚み1ミクロンの酸化膜を形成
する工程に放いて10％酸化膜厚みが変動すると、88度傾
斜をもって形成されているホールの底の直径は30％以上
も変化する。この変化はホール面積を2倍近く変化させ
る為ホールを通じて流れる電流の大きさが大きく変化す
る。

【００９２】高速のロジック回路では、ホール抵抗の変
化は信号伝播速度に直接影響し、回路動作が不安定もし
くは動作不能となる。このような場合、例えば膜厚みが
基準よりも増えた場合にエッチングの傾斜角度を88度よ
りも急になるように変更してエッチングを行えばホール
底の面積は膜厚みが1ミクロンであるときと同じ程度と
なり、回路要求水準に達する事が可能となる。

【００９３】このように本発明では、図15に示したよう
な構成によって、処理対象のウェハーの履歴情報、装置
の状態情報、およびプロセスの処理結果から得られる情
報を統合して現在行われようとしている処理が良品を製
造するように、プロセスプロセッサが計算を行い処理さ
れるプロセスパラメータを修正プロセスデータとしてプ
ロセス装置を制御することによって良品をより多く確保
する。

【００９４】特に、次工程にフイードフォワードされる
データ及び、当該作業の次のウェハーにフイードバック
されるデータが具体的に示されていない例もあるが、こ
れらの工程で必要とされるデータとしてどのようなデー
タが必要であるかはいうまでもない。

【００９５】図１６は本発明を実施する半導体製造ライ
ンの構成例を示す。このラインには、成膜装置FILM DEP
O、露光装置PHOTO、エッチング装置ETCHなどの各工程の
ための装置を含み、さらに、最終テストを行うための試
験装置TESTおよび診断装置DIAGNOSISを含む。各工程に
はその工程に応じた検査装置、例えばチャンバ内で反応
中のに粒子を監視する粒子レーダーPARTICLE RADAR、レ
ーザー散乱による表面パーティクルの検査を行うレーザ
ー・スコープLASER SCOPE、電子ビームによる検査を行
う電子ビーム・スコープEB SCOPEなどが設けられ、試験
装置TESTでは論理LSI試験IDD SPECTRUMが行われ、診断
装置では論理LSI欠陥解析IDDQ DIAG、メモリ欠陥解析ME
MO FANEXなどが行われる。各工程のデータは上位の1ま
たは複数の情報処理装置に集められる。各工程では、ウ
ェハー群を処理するための処理条件を、その工程の半導
体プロセス装置で以前に行われた処理結果に基づくデー
タとその半導体プロセス装置による作業に先立って当該
ウェハー群を処理した別の半導体プロセス装置からの作
業データとに基づいて決定することができ、当該半導体
プロセス装置で以前に別のウェハー群に対して行われた
処理結果に基づくデータと、その別のウェハー群に対し
て後段の１または複数の半導体プロセスで行われた処理
結果に基づくデータと、当該半導体プロセス装置による
作業に先立って当該ウェハー群に対して行われた前段の
半導体プロセス装置からの作業データとに基づいて決定
することができ、さらに、当該半導体プロセス装置で以
前に別のウェハー群に対して行われた処理結果に基づく
データと、前記別のウェハー群から最終的に得られた半
導体装置の電気的特性の測定結果データと、当該半導体
プロセス装置による作業に先立って当該ウェハー群に対
して行われた別の半導体プロセス装置からの作業データ
とに基づいて決定することができる。

【００９６】

【発明の効果】本発明を実施するとプロセス処理装置導
入時に既にごみやパターンくずれが生じているウェハー
を知ることができるため、正常にプロセスを行っても不
良しか製造しないような無駄なプロセス処理を行わなく
て済む。また、不良が見つかった場合は、現プロセスを
行う前に、前の処理に自動的に戻されるので、不良率を
下げられる。

【００９７】プロセス処理されたウェハーの状態を直ぐ
に調べるので、不良プロセスが生じたことを直ぐ知るこ
とが出来る。また、それらの状態は全て記録されて残る
ので、不良を誘発している原因を特定できる。現在処理
を行おうとしているウェハーの処理履歴、現在の装置状
態を考慮して目標とするプロセスが完了するようにプロ
セス条件が自動的に設定されるので、良品が多く取れる
ようになる。

【００９８】搬送装置はウェハーの処理状態によって、
次に行うべきプロセスを自動判断し処理装置に自動搬送
を行うため、人間が介在しなくても、目的とするプロセ
ス結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のリアルタイム適応レシピを用いた半導
体プロセス装置の第1の概念構成図。

【図２】本発明のリアルタイム適応レシピを用いた半導
体プロセス装置の第2の概念構成図。

【図３】半導体プロセス装置の第2の概念構成を多数並
べた半導体生産ラインの槻念図。

【図４】本発明を適用したドライエッチング装置を示す
図。

【図５】本発明を適用したCVD装置を示す図。

【図６】本発明を適用したCMP装置を示す図。

【図７】本発明を適用したスパッタ装置を示す図。

【図８】本発明を適用したイオン注入装置を示す図。

【図９】本発明を適用したプラズマ剥離装置を示す図。

【図１０】本発明を適用したウェット洗浄装置を示す
図。

【図１１】本発明を適用したメッキ装置を示す図。

【図１２】本発明を適用した1つの半導体ライン模式
図。

【図１３】ウェハー及びチップの模式図。

【図１４】本発明の検査装置が取得するデータの一例を
示す図。

【図１５】本発明のプロセス情報データの流れを示す槻
念図。

【図１６】本発明を実施する半導体製造ラインの構成例
を示す図。

【符号の説明】

1：ウェハー検査装置 2：ロボットアームなどの搬送装置 3：リアルタイム適応レシピ 5：ウェハー認識装置 6：ウェハー履歴記憶装置 7：ウエハ処理履歴データ検索装置 8：センサー群 9：装置状態データ記憶装置 10：プロセスプロセッサー 11：ウェハー検査装置 12：情報処理装置 13：プロセス制御装置 13-1：ウェハー処理履歴データ 14：リアルタイム適応レシピバス 15：ウェハー処理装置 17：認識番号 18：デバイス構造記述ファイル 19：プロセス良否判断装置 21、22：プロセス処理部 23：予備真空室 24：検査室 31：半導体製造装置 32：検査データバス 33：検査装置兼搬送装置 34：データポート 35：プロセスプロセッサ 41：ドライエッチング装置 42：エッチング処理室 43：検査室 44：検査準備室 45：ウェハー 46：搬送装置 47：検査装置 48：プロセス制御装置 49：情報処理装置 51：CVD装置 52：堆積室 53：準備室 54：検査室 55：検査装置 56：情報処理装置 57：搬送装置 58：CVD室 59：研磨装置 61：CMP装置 62：チヤンバー 63：準備室 64：検査室 65：ごみ検出装置 66：ウェハー 71：スパッタ装置 72：ウェハー 73：測定室 74：スパッタチヤンバー 75：準備室 76：搬送装置 81：イオン注入装置 82：イオン注入室 83：検査室 84：検査装置 85：ウェハー 86：準備室 91：プラズマ剥離装置 92：光センサー 93：準備室 94：シリコンウェハー 95：検査室 96：検査装置 97：自動搬送装置 101：ウェット洗浄装置 102：準備室 103：検査室 111：メッキ装置 115：メッキ室 116：検査装置 121：形状検査装置

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚のウェハーにより構成された1組
   のウェハー群が半導体プロセス装置による作業が行われ
   るに際し、該1組のウェハー群を処理するための処理条
   件が、当該半導体プロセス装置で以前に行われた処理結
   果に基づくデータと前記半導体プロセス装置による作業
   に先立って当該ウェハー群を処理した別の半導体プロセ
   ス装置からの作業データとに基づいて決定されることを
   特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記以前に行われた処理結果に基づくデ
   ータは、その半導体プロセス装置が1または複数組のウ
   ェハー群に対して行った処理の結果に関するデータであ
   る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記以前に行われた処理結果に基づくデ
   ータは、1組のウェハー群のうちそれまでにその半導体
   プロセス装置が処理したウェハーについての処理結果に
   関するデータである請求項1記載の半導体装置の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記以前に行われた処理結果に基づくデ
   ータは、その半導体プロセス装置がこれから行おうとす
   る1組のウェハー群とは別のウェハー群に対して行った
   処理の結果に関するデータである請求項1記載の半導体
   装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記半導体プロセス装置で処理されたウ
   ェハーに対する処理結果のデータが前記半導体プロセス
   装置で要求されているデータを満足していない場合、そ
   の半導体プロセス装置による1組のウェハー群の処理が
   すべて終了する前に、そのウェハーを前記要求されてい
   るデータが満足されるように再処理する請求項1記載の
   半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 複数枚のウェハーにより構成された1組
   のウェハー群が半導体プロセス装置による作業が行われ
   るに際し、該1組のウェハー群を処理するための処理条
   件が、当該半導体プロセス装置で以前に別のウェハー群
   に対して行われた処理結果に基づくデータと、その別の
   ウェハー群に対して後段の１または複数の半導体プロセ
   スで行われた処理結果に基づくデータと、当該半導体プ
   ロセス装置による作業に先立って当該ウェハー群に対し
   て行われた前段の半導体プロセス装置からの作業データ
   とに基づいて決定されることを特徴とする半導体装置の
   製造方法。
7. 【請求項７】 複数枚のウェハーにより構成された1組
   のウェハー群が半導体プロセス装置による作業が行われ
   るに際し、該1組のウェハー群を処理するための処理条
   件が、当該半導体プロセス装置で以前に別のウェハー群
   に対して行われた処理結果に基づくデータと、前記別の
   ウェハー群から最終的に得られた半導体装置の電気的特
   性の測定結果データと、当該半導体プロセス装置による
   作業に先立って当該ウェハー群に対して行われた別の半
   導体プロセス装置からの作業データとに基づいて決定さ
   れることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 半導体ウェハーに所定の処理を施すプ
   ロセス処理手段と、 このプロセス処理手段の処理条件を設定する制御手段と
   を備えた半導体製造装置において、 前記プロセス処理手段により処理されたウェハーの状態
   を検査する検査手段を備え、 前記制御手段は、前記検査手段による検査結果のデータ
   と前記プロセス処理手段が処理しようとするウェハー群
   に対して既に行われた処理に関する作業データとから前
   記処理条件を修正する手段を含むことを特徴とする半導
   体製造装置。
9. 【請求項９】 前記検査手段は前記プロセス処理手段と
   一体に設けられた請求項８記載の半導体装置。
10. 【請求項１０】 前記プロセス処理手段に投入されるウ
    ェハーの状態を測定する手段をさらに備え、前記制御手
    段はこの測定する手段の測定結果により前記処理条件を
    さらに修正する手段を含む請求項８記載の半導体製造装
    置。
11. 【請求項１１】 前記測定する手段は前記プロセス処理
    手段と一体に設けられた請求項８記載の半導体装置。
12. 【請求項１２】 前記制御手段は、前記プロセス処理手
    段による処理に続く処理の作業データを取り込んで前記
    処理条件をさらに修正する手段を含む請求項８記載の半
    導体製造装置。
13. 【請求項１３】 前記制御手段は、前記プロセス処理手
    段による処理を含む一連の製造プロセスにより最終的に
    得られた半導体装置の電気的特性の測定結果データを取
    り込んで前記処理条件をさらに修正する手段を含む請求
    項８記載の半導体製造装置。
14. 【請求項１４】 前記制御手段が前記処理条件を修正す
    るためのデータを取得するとともに、前記プロセス処理
    手段の作業データおよびまたは前記検査手段による検査
    結果のデータを送信する通信手段を備えた請求項８記載
    の半導体製造装置。
15. 【請求項１５】 前記プロセス処理手段に投入されるウ
    ェハーを識別する手段を有し、一連の処理プロセスに投
    入される前のウェハー状態、そのウェハーを処理した装
    置の状態および処理されたウェハーの状態をウェハー識
    別番号に関連付けて自動的に逐次蓄積する手段を備えた
    請求項８記載の半導体製造装置。
16. 【請求項１６】 前記測定する手段によって得られた測
    定結果をもとに当該ウェハーの搬送される場所を変更す
    る手段を備えた請求項１０記載の半導体製造装置。
17. 【請求項１７】 変更する手段がロボットアームである
    請求項１６記載の半導体製造装置。