JPH1116805A - 半導体装置の製造工程のフィードバック方法 - Google Patents

半導体装置の製造工程のフィードバック方法

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JPH1116805A
JPH1116805A JP9163694A JP16369497A JPH1116805A JP H1116805 A JPH1116805 A JP H1116805A JP 9163694 A JP9163694 A JP 9163694A JP 16369497 A JP16369497 A JP 16369497A JP H1116805 A JPH1116805 A JP H1116805A
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JP
Japan
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moving average
feedback
algorithm
weighted moving
value
Prior art date
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JP9163694A
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English (en)
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Atsushi Someya
篤志 染矢
Toshiya Hirai
都志也 平井
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のフィードバック方法では直近のロット
のデータに基づいて補正値を求めるため、数日あるいは
数週間に1ロットが流れる程度のデバイス製造ラインに
適用することは困難であった。 【解決手段】 半導体装置の製造プロセスのリソグラフ
ィー工程で、既に処理された数ロットのIPQC(工程
内プロセス品質制御)データより着工するロットの処理
条件を決定するフィードバック方法であって、フィード
バック値を求めるアルゴリズムを加重移動平均により求
める「加重移動平均による処理条件の決定」S1を行う
フィードバック方法であり、その加重価には時間をパラ
メータとした重み付け係数を導入する方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程のフィードバック方法に関し、詳しくはリソグラフ
ィー工程におけるフィードバック方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造プロセスの大きな課題として
COO(Cost Of Ownership )の低減がある。特に非常
に回数、時間を要するリソグラフィー工程でのCOOの
低減は半導体製造プロセス中でも重要である。
【0003】現在、リソグラフィー工程での生産性を大
きく低下させている要因の一つには、先行ウエハ(Send
Ahead Wafer)による事前の条件設定の工程があげられ
る。例えば、ウエハ1枚にレジストを塗布した後、露
光、現像を行い、レジストパターンの寸法測定を行う。
その結果に基づいて露光エネルギーおよびフォーカス位
置を決定する。さらに重ね合わせ精度の測定を行う。そ
れによってアライメント補正量を決定する。例えば、パ
ターンのシフト量(パターン横ずれ量)、スケーリング
(放射状の倍率)、ウエハ回転、直交性、ショット回
転、ショット倍率等の露光条件補正量を決定する。その
後、本体ウエハ上にレジストパターン形成を行う。
【0004】上記のような条件変動要因としては、リソ
グラフィー要因と他のプロセス要因とに分類できる。例
えば露光エネルギーの変動は、リソグラフィー要因とし
てはレジスト膜厚変動、レジスト感度変動、露光装置
(例えばステッパ)の照明むら変動等が、他のプロセス
では、下地のCVD時の膜厚や光学定数(屈折率、吸光
係数等)の変動等が考えられる。
【0005】そこで上記のような先行ウエハを廃止する
目的で、IBM社のPHALCON(Phot Automated L
ogging and Control System )に代表されるフィードバ
ック方法が導入されつつある。これは上記先行ウエハに
よる条件出しを廃止する代わりに、直近の数ロットのデ
ータを用いて露光パラメータ(露光エネルギー、アライ
メント補正値)を決定する方法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記P
HALCONに代表されるフィードバック方法は、汎用
メモリのように大量に同じデバイスが流れる製造ライン
ではその威力を発揮するが、数日あるいは数週間に1ロ
ットが流れる程度のデバイス製造ラインには向かない。
そのため、ASIC等の少量多品種の高付加価値品の生
産工程に上記フィードバック方法を適用することは困難
であった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体装置の製造工程のフィード
バック方法である。すなわち、半導体装置の製造プロセ
スのリソグラフィー工程で、既に処理された数ロットの
工程内プロセス品質制御〔IPQC(Inline Process Q
uality Control)〕データに基づいて着工するロットの
処理条件を決定するフィードバック方法であって、フィ
ードバック値を求めるアルゴリズムを加重移動平均によ
り求めるフィードバック方法である。その加重価には時
間をパラメータとした重み付け係数を導入する。
【0008】上記半導体装置の製造工程のフィードバッ
ク方法では、フィードバック値を求めるアルゴリズムを
加重移動平均により求めることから、フィードバック値
を求めるアルゴリズムに加重価としてプロセス条件の時
間要因を導入することが可能になる。そのため、数日あ
るいは数週間前に流れたロットのIPQCデータに基づ
いてフィードバック値が求まる。また、加重価には時間
をパラメータとした重み付け係数を導入することから、
加重価によって時間的変動要因が考慮されることにな
る。そのため、数日あるいは数週間前に流れたロットの
プロセスデータを基にしてフィードバック値を求めて
も、フィードバック値の時間による変動要因が抑制され
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態の一例を、図1
のリソグラフィー工程の説明図によって説明する。
【0010】図1に示すように、「加重移動平均による
処理条件の決定」S1によって、半導体装置の製造プロ
セスのリソグラフィー工程で、既に処理された数ロット
の工程内プロセス品質制御データより着工するロットの
処理条件を決定する。
【0011】上記「加重移動平均による処理条件の決
定」S1では、露光条件のフィードバック値を求めるア
ルゴリズムを加重移動平均により求める。その加重価に
は時間をパラメータとした重み付け係数を導入する。。
【0012】一般的な重ね合わせのフィードバックアル
ゴリズムは(1)式のように表せる。
【0013】
【数1】
【0014】これに対し本発明では、(1)式に加重移
動平均を導入して、重ね合わせのフィードバックアルゴ
リズムを(2)式のように表した。
【0015】
【数2】
【0016】また、一般的な線幅精度に影響を及ぼす露
光エネルギーeのフィードバックアルゴリズムは(3)
式のように表せる。
【0017】
【数3】
【0018】これに対し本発明では、(3)式に加重移
動平均を導入して、露光エネルギーeのフィードバック
アルゴリズムを(4)式のように表した。
【0019】
【数4】
【0020】上記(2)式、(4)式等を用いて加重移
動平均による処理条件の決定を行い、入力補正値を求め
る。
【0021】そして「レジスト膜の形成」S2によっ
て、製品を形成するウエハにレジストを塗布してレジス
ト膜を形成する。その際、塗布後にベーキングを行って
レジスト膜を硬化させる。この「レジスト膜の形成」S
2は「加重移動平均による処理条件の決定」S1と並列
に処理してもよい。
【0022】次いで「露光」S3によって、上記「加重
移動平均による処理条件の決定」S1により決定した処
理条件に基づいて露光条件を設定して露光を行う。
【0023】続いて「現像」S4によって、上記露光し
たウエハの現像を行い、レジストパターンを形成する。
【0024】その後「検査」S5によって、レジストパ
ターン寸法(線幅)の測定、レジストパターン形状の検
査を行う。その結果、良好であればリソグラフィー工程
を「終了」する。もし検査結果が不良であれば、ウエハ
を再生する工程に送る。
【0025】このように、本発明の方法では、重ね合わ
せの補正値および露光エネルギーを求める式に加重移動
平均を導入することによって、アルゴリズムに加重価と
してプロセス条件の時間的要因を導入することが可能に
なる。そのため、数日あるいは数週間前に流れたロット
のプロセスデータに基づいてフィードバック値が求ま
る。また、加重価Wi に時間をパラメータとした重み付
け係数を導入することにより、加重価Wi によって時間
的変動要因が考慮されることになる。そのため、数日あ
るいは数週間前に流れたロットのプロセスデータを基に
してフィードバック値を求めても、フィードバック値の
時間による変動要因が抑制される。
【0026】次に重ね合わせ精度の平行移動誤差(Tran
slation )を一例として、従来法と本発明の方法との比
較を行う。
【0027】図2はあるステッパ(露光装置)のEQC
(装置メンテナンスデータ)での平均移動誤差を示した
ものであり、縦軸に平均移動誤差を示し、横軸に時間を
示す。
【0028】図2に示すように、時間の経過とともに平
均移動誤差が変化していることがわかる。このような変
動が起こる理由は、例えばステッパのアライメントセン
サーのテレセン性(フォーカス像の横方向ずれ)の悪化
等がある。このような変動要因を補正することを目的と
して、上記説明したように加重移動平均を導入すること
によってプロセス条件を求める。
【0029】また図3はある製品ロットでの先行ウエハ
法による重ね合わせ誤差とその時のステッパ(露光装
置)への補正入力値であり、縦軸にIPQC値および補
正入力値を示し、横軸に時間を示す。
【0030】図3に示すように、補正を行わないIPQ
C値は時間の経過とともに平均移動誤差は、例えば、5
8日前が−0.01μm、56日前が−0.00μm、
11日前が0.04μm、7日前が0.06μm、2日
前が0.05μm、当日が0.06μmというように、
大きく変動を起こしている。このように変動が起こる原
因は、例えばステッパのアライメントセンサーのテレセ
ン性(フォーカス像の横方向ずれ)の悪化等がある。こ
のような変動要因を補正することを目的として、上記説
明したように加重移動平均を導入することによってプロ
セス条件を求める。今、先行ウエハ法による入力補正値
を理想補正値とする。その入力補正値は、58日前が
0.00μm、56日前が−0.01μm、11日前が
−0.03μm、7日前が−0.04μm、2日前が−
0.04μm、当日が−0.06μmであった。そし
て、その補正値を用いて処理した後のIPQC値は、5
8日前が−0.01μm、56日前が−0.01μm、
11日前が0.01μm、7日前が0.02μm、2日
前が0.01μm、当日が0.00μmになった。
【0031】ここでフィードバック法を使用した場合
で、従来法である上記(1)式および本発明の方法であ
る(2)式において係数A=1.0とし、参照ロット数
を5ロット(ただし、参照データの有効期間は60日)
として計算を行った。また加重移動平均の加重価はここ
では等差級数として以下のように設定した。W1 =0.
10、W2 =0.15、W3 =0.20、W4 =0.2
5、W5 =0.30、ただしΣWi =1.00とした。
【0032】その結果、従来法では、入力補正値(入力
オフセット量)は−0.03μmとなり、理想補正量=
−0.06μmとのフィードバック誤差は0.03μm
となった。一方、本発明の方法では、入力補正値(入力
オフセット量)は−0.04μmとなり、理想補正量=
−0.06μmとのフィードバック誤差は0.02μm
となった。そして両者を比較すると、加重移動平均を用
いた本発明の方法の方が、フィードバック性能は0.0
1μm良いことがわかる。
【0033】次に上記Wi を時間tの関数f(t)=W
i とし、ここでは(5)式として、上記(2)式に適用
した場合を以下に示す。
【0034】
【数5】
【0035】したがって、加重移動平均の加重価は以下
のようになる。例えば58日前の加重価W1 =(−5
8)/60+1≒0.03となる。ここでは、tは当日
を0として起算し、マイナスにて表すことにしている。
したがって、58日前であればt=−58となる。同様
にして56日前、11日前、7日前、2日前の加重価
は、それぞれ、W2 ≒0.07、W3 ≒0.82、W4
≒0.88、W5 ≒0.97となる。これらの加重価を
基にして(2)式により計算すると、入力補正値(入力
オフセット量)は−0.05μmとなる。その結果、上
記理想補正値=−0.06μmとのフィードバック誤差
は0.01μmである。両者を比較すると、加重移動平
均を用いた本発明の方法の方がフィードバック性能は
0.02μm優れていることがわかる。
【0036】ここでは、重み付けに、加重価が単調減少
する関数として一次関数を用いたが、ガウス関数など時
間により加重価が単調に減少する関数であれば、一次関
数に限定されない。なお、上記ガウス関数は標準偏差が
大きくなると、近似的に一次関数と見なすことが可能で
ある。
【0037】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
フィードバック値を求めるアルゴリズムを加重移動平均
により求めるので、アルゴリズムに加重価としてプロセ
ス条件の時間要因を導入することが可能になる。そのた
め、数日あるいは数週間前に流れたロットのプロセスデ
ータに基づいてフィードバック値を求めることが可能に
なるので、高精度のフィードバックを実現することが可
能になる。さらに加重価に時間をパラメータとした重み
付け係数を導入する方法によれば、さらに高精度のフィ
ードバックを実現できる。よって、TATの短縮、再生
ウエハの発生の減少等を実現することができるので、生
産性の向上が図れる。それとともに、線幅精度の向上に
より素子の微細化、高集積化が可能になるとともにデバ
イス性能の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】リソグラフィー工程の説明図である。
【図2】ステッパのEQCデータの説明図である。
【図3】先行ウエハ法による製品ロットの重ね合わせ結
果の説明図である。
【符号の説明】
S1…加重移動平均による処理条件の決定

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の製造プロセスのリソグラフ
    ィー工程で既に処理された数ロットの工程内プロセス品
    質制御データに基づいて、これから着工するロットの処
    理条件を決定するフィードバック方法であって、 フィードバック値を求めるアルゴリズムを加重移動平均
    により求めることを特徴とする半導体装置の製造工程の
    フィードバック方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造工程の
    フィードバック方法において、 前記加重価に、時間をパラメータとした重み付け係数を
    導入することを特徴とする半導体装置の製造工程のフィ
    ードバック方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体装置の製造工程の
    フィードバック方法において、 前記重み付けに前記加重価が単調減少する関数を用いる
    ことを特徴とする半導体装置の製造工程のフィードバッ
    ク方法。
JP9163694A 1997-06-20 1997-06-20 半導体装置の製造工程のフィードバック方法 Pending JPH1116805A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003506899A (ja) * 1999-08-10 2003-02-18 アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド バッチ製造環境でラン・トゥ・ラン制御を行なうための方法および装置
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