消耗部材劣化の影響を予測する半導体CMPプロセス制御

摘要

製造装置関連データには，温度や圧力などのセンサ計測値の他に，劣化を表わす指標として装置内部でカウントされている消耗部材の保守交換後からの使用時間がある．本稿では，消耗部材であるドレッサとパッドの劣化の影響を同時に受けるCMP工程の研磨レートを，これら消耗部材使用時間から連続的に予測するモデルを構築し，研磨量を制御する手法を提案する．提案手法は，予測モデルの形態にマルチレベルモデルを採用し，2種類の消耗部材劣化の干渉に起因する個体間モデルを組み込む．消耗部材の個体数だけ未知パラメータの数が増大するため，従来の最小二乗法（Least Squares Method）による解法は困難になる．そこで，未知パラメータを条件とした予測誤差の確率分布に関して階層ベイズモデルを構築し，MCMC（Markov chain Monte Carlo）法により事後分布からのサンプリングシミュレーションを行ない，その点推定値から個体差パラメータを同定する手法とした．提案手法は，階層ベイズモデルを組み替えることにより，研磨レート変動の説明に必要十分な個体差パラメータを探索するステップから，実際の製造ラインの運用を考慮した予測モデルを構築するステップまで，同じ手法を適用可能とした．製造ラインからの実データに基づくシミュレーションによって，研磨量制御の精度を評価し，提案手法の有効性を検証した．