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図面 (4)

課題

従来のフィードバック方法では直近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。

概要

背景

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。

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。

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CVD時の膜厚光学定数屈折率吸光係数等)の変動等が考えられる。

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 Logging 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。

概要

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。

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。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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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。

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。

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。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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CVD時の膜厚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 Logging 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。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上記PHALCON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。

課題を解決するための手段

0007

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 Quality 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。

発明を実施するための最良の形態

0009

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

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

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

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

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」S2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(Translation )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IPQC値は時間の経過とともに平均移動誤差は、例えば、58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、58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 =0.25、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0.01μm良いことがわかる。

0033

次に上記Wi を時間tの関数f(t)=Wi 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

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 =(−58)/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。

発明の効果

0037

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

0038

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。

--

0039

S1…加重移動平均による処理条件の決定

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