JP2022112078A - Management system and management method for epitaxial deposition equipment - Google Patents
Management system and management method for epitaxial deposition equipment Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022112078A JP2022112078A JP2021007715A JP2021007715A JP2022112078A JP 2022112078 A JP2022112078 A JP 2022112078A JP 2021007715 A JP2021007715 A JP 2021007715A JP 2021007715 A JP2021007715 A JP 2021007715A JP 2022112078 A JP2022112078 A JP 2022112078A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- management system
- recipe
- maintenance
- epitaxial
- model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
本発明は、エピタキシャル成膜装置の管理システム等の技術に関する。 The present invention relates to technology such as a management system for an epitaxial film deposition apparatus.
持続可能な社会の実現における最も重要な課題は、エネルギー資源の枯渇と、CO2等の温室効果ガスの過量排出である。このため、エネルギー効率に優れ、CO2排出量の少ない電力変換装置等が重要となってきている。電力変換装置の多くは、スイッチング素子である絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)と、整流素子であるPiNダイオード(PND)とを並列接続したパワーモジュールで構成されている。このため、半導体素子の損失低減が、電力変換装置の省エネ化に直結する。半導体素子の損失低減技術として、4H型炭化珪素(4H-SiC:以下ではSiCとも記載する)で素子を形成する方法が注目されている。SiC素子の信頼性向上およびコスト低減のため、高品質かつ安価なSiCエピタキシャル基板(以下では基板とも記載する)が必要である。 The most important issues in realizing a sustainable society are depletion of energy resources and excessive emission of greenhouse gases such as CO2. For this reason, power converters and the like that are excellent in energy efficiency and emit little CO2 have become important. Most power converters are composed of a power module in which an insulated gate bipolar transistor (IGBT), which is a switching element, and a PiN diode (PND), which is a rectifying element, are connected in parallel. For this reason, the loss reduction of the semiconductor element is directly linked to the energy saving of the power converter. As a technique for reducing the loss of semiconductor devices, a method of forming devices with 4H-type silicon carbide (4H—SiC: hereinafter also referred to as SiC) has attracted attention. A high-quality and inexpensive SiC epitaxial substrate (hereinafter also referred to as a substrate) is required to improve the reliability of SiC devices and reduce the cost.
半導体製造装置の1つとして、エピタキシャル成膜装置がある。SiC向けのエピタキシャル成膜装置としては、SiCエピタキシャル成長装置がある。エピタキシャル成長(epitaxial growth)は、薄膜結晶成長技術の1つであり、下地の基板となる結晶の上に結晶成長を行い、基板の結晶面に揃えて配列する技術である。SiCエピタキシャル成長は、オフカットされたSiC基板上にSiCを成膜する技術である。一般にSiC基板は基板のドナー濃度が高いため、使用耐圧用途別にドナー濃度や膜厚を調整する必要があり、SiC素子の作製のためにエピタキシャル成長(言い換えるとエピタキシャル成膜)が行われている。エピタキシャル成長技術への要求は、例えば、基板の大口径化に伴うエピタキシャル成長の大口径化、ドナー濃度の均一性の確保、エピタキシャル膜厚の均一性の確保、高速成長、低結晶欠陥化など、多岐にわたる。 2. Description of the Related Art As one of semiconductor manufacturing apparatuses, there is an epitaxial film forming apparatus. As an epitaxial film forming apparatus for SiC, there is a SiC epitaxial growth apparatus. Epitaxial growth is one of thin film crystal growth techniques, and is a technique for growing crystals on a crystal that serves as an underlying substrate and arranging them in alignment with the crystal plane of the substrate. SiC epitaxial growth is a technique for depositing SiC on an offcut SiC substrate. In general, SiC substrates have a high donor concentration, so it is necessary to adjust the donor concentration and film thickness according to the withstand voltage application, and epitaxial growth (in other words, epitaxial film formation) is performed to fabricate SiC devices. Demands on epitaxial growth technology are wide-ranging, such as increasing the diameter of epitaxial growth accompanying the increasing diameter of substrates, securing uniformity of donor concentration, securing uniformity of epitaxial film thickness, high-speed growth, and reduction of crystal defects. .
半導体製造に係る評価・管理・制御等を行うシステムの1つとして、エピタキシャル成膜装置の管理システムがある。この管理システムは、成膜装置に設定するための、成膜工程の制御のための条件である成膜条件(「レシピ」等と呼ばれる場合もある)を管理する。この管理システムは、成膜装置による成膜条件に基づいた成膜工程の状態や結果を把握・評価し、好適な成膜条件を生成する。 A management system for an epitaxial film forming apparatus is one of the systems for performing evaluation, management, control, etc. related to semiconductor manufacturing. This management system manages film formation conditions (sometimes referred to as “recipes”, etc.), which are conditions for controlling the film formation process, to be set in the film formation apparatus. This management system comprehends and evaluates the state and result of the film forming process based on the film forming conditions of the film forming apparatus, and generates suitable film forming conditions.
上記に係る先行技術例としては、特開2020-123675号公報(特許文献1)が挙げられる。特許文献1には、半導体製造装置の管理システムとして、半導体製造装置の経時変化に応じたレシピを決定する旨の技術が記載されている。 As an example of the prior art related to the above, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-123675 (Patent Document 1) can be cited. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200002 describes a technique for determining a recipe according to a change in a semiconductor manufacturing apparatus over time as a management system for the semiconductor manufacturing apparatus.
しかしながら、従来の半導体デバイス製造技術において、成膜装置の成膜工程で生成されるSiCエピタキシャル膜(省略して「エピ膜」と記載する場合がある)の品質は、成膜装置の経時変化やメンテナンス等によって変動してしまうことが分かった。そのため、安定なエピ膜を得るためには、成膜コストが増加してしまう課題がある。 However, in the conventional semiconductor device manufacturing technology, the quality of the SiC epitaxial film (which may be abbreviated as "epitaxial film") produced in the film forming process of the film forming apparatus is affected by changes over time in the film forming apparatus. It turns out that it fluctuates due to maintenance, etc. Therefore, in order to obtain a stable epitaxial film, there is a problem that the film formation cost increases.
特に、本発明者は、エピタキシャル成膜装置に好適な成膜条件を一旦設定していたとしても、成膜装置のメンテナンス毎に、成膜結果のエピ膜の品質が変動してしまうことを見出した。メンテナンス前後では、一般に定量化はしにくいが、装置状態の変動が生じている。例えば、成膜装置の真空室(チャンバとも呼ばれる)の壁面には、成膜に伴う物質が堆積する。メンテナンス直後の時点では、そのような装置状態の変動を要因として、過去の成膜条件がもはや好適なものではなくなっている場合がある。そのため、メンテナンス直後での成膜結果のエピ膜の品質は、製造上の仕様等で定められた所定の品質条件の範囲内から外れてしまう場合もあった。 In particular, the inventors have found that even if film formation conditions suitable for an epitaxial film formation apparatus are once set, the quality of the resulting epitaxial film varies each time the film formation apparatus is maintained. . Before and after maintenance, although it is generally difficult to quantify, there are fluctuations in the state of the equipment. For example, substances associated with film formation are deposited on the walls of a vacuum chamber (also called a chamber) of a film formation apparatus. Immediately after maintenance, the past film forming conditions may no longer be suitable due to such fluctuations in the state of the apparatus. Therefore, the quality of the epitaxial film formed as a result of film formation immediately after maintenance sometimes deviates from the range of the predetermined quality conditions determined by the manufacturing specifications and the like.
本発明の目的は、上記エピタキシャル成膜装置の管理システム等の技術に関して、SiCエピタキシャル膜の品質として安定な品質を得ることができる技術を提供することである。 An object of the present invention is to provide a technique that can obtain stable quality as the quality of the SiC epitaxial film in relation to the technique such as the management system of the epitaxial film forming apparatus.
本発明のうち代表的な実施の形態は以下に示す構成を有する。実施の形態のエピタキシャル成膜装置の管理システムは、エピタキシャル成膜装置の処理のレシピを生成する管理システムであって、プロセッサを備え、前記エピタキシャル成膜装置の処理は、基板に対するエピタキシャル成長を利用してエピタキシャル膜を成膜する処理を含み、前記プロセッサは、前記エピタキシャル成膜装置のメンテナンス直後の1回目の処理のレシピ、および処理結果の前記エピタキシャル膜の品質の評価値の情報を入力して初期条件として、前記処理のモデルを構築または更新し、前記モデルに基づいて、前記メンテナンス直後の2回目以降の処理のためのレシピとして、前記品質の評価値が目標値を含む許容範囲内になるレシピを生成する。 A representative embodiment of the present invention has the following configuration. A management system for an epitaxial deposition apparatus according to an embodiment is a management system for generating a recipe for processing an epitaxial deposition apparatus, comprising a processor, wherein the processing for the epitaxial deposition apparatus uses epitaxial growth on a substrate to form an epitaxial film. including a process of forming a film, the processor inputs a recipe for a first process immediately after maintenance of the epitaxial film forming apparatus and information on an evaluation value of the quality of the epitaxial film as a process result, and performs the process as an initial condition; is constructed or updated, and based on the model, as a recipe for the second and subsequent processes immediately after the maintenance, a recipe is generated in which the quality evaluation value is within an allowable range including the target value.
本発明のうち代表的な実施の形態によれば、上記エピタキシャル成膜装置の管理システム等の技術に関して、SiCエピタキシャル膜の品質として安定な品質を得ることができる。上記以外の課題や効果等については、[発明を実施するための形態]において示される。 According to the representative embodiments of the present invention, stable quality can be obtained as the quality of the SiC epitaxial film with respect to the technology such as the management system of the epitaxial film forming apparatus. Problems and effects other than those described above are described in [Mode for Carrying Out the Invention].
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一部には原則として同一符号を付し、繰り返しの説明を省略する。図面において、各構成要素の表現は、発明の理解を容易にするために、実際の位置、大きさ、形状、および範囲等を表していない場合があり、本発明は、図面に開示された位置、大きさ、形状、および範囲等には必ずしも限定されない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, in principle, the same parts are denoted by the same reference numerals, and repeated explanations are omitted. In the drawings, the representation of each component may not represent the actual position, size, shape, range, etc. in order to facilitate the understanding of the invention, and the present invention is based on the positions disclosed in the drawings. , size, shape, range, and the like.
説明上、プログラムによる処理について説明する場合に、プログラムや機能や処理部等を主体として説明する場合があるが、それらについてのハードウェアとしての主体は、プロセッサ、あるいはそのプロセッサ等で構成されるコントローラ、装置、計算機、システム等である。計算機は、プロセッサによって、適宜にメモリや通信インタフェース等の資源を用いながら、メモリ上に読み出されたプログラムに従った処理を実行する。これにより、所定の機能や処理部等が実現される。プロセッサは、例えばCPUやGPU等の半導体デバイス等で構成される。プロセッサは、所定の演算が可能な装置や回路で構成される。処理は、ソフトウェアプログラム処理に限らず、専用回路でも実装可能である。専用回路は、FPGA、ASIC等が適用可能である。プログラムは、対象計算機に予めデータとしてインストールされていてもよいし、プログラムソースから対象計算機にデータとして配布されてインストールされてもよい。プログラムソースは、通信網上のプログラム配布サーバでもよいし、非一過性のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体でもよい。プログラムは、複数のプログラムモジュールから構成されてもよい。コンピュータシステムは、複数台の装置によって構成されてもよい。コンピュータシステムは、クライアントサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム、IoTシステム等で構成されてもよい。説明上、各種のデータや情報を、例えばテーブルやリスト等の表現で説明する場合があるが、このような構造や形式には限定されない。各種の要素について識別するためのデータや情報を、識別情報、識別子、ID、名、番号等の表現で説明する場合があるが、これらの表現は互いに置換可能である。 For the purpose of explanation, when explaining the processing by the program, there are cases where the program, function, processing unit, etc. are mainly explained, but the main body as hardware for them is the processor or the controller composed of the processor etc. , devices, computers, systems, etc. A computer executes processing according to a program read out on a memory by a processor while appropriately using resources such as a memory and a communication interface. As a result, predetermined functions, processing units, and the like are realized. The processor is composed of, for example, a semiconductor device such as a CPU or GPU. A processor is composed of devices and circuits capable of performing predetermined operations. The processing can be implemented not only by software program processing but also by dedicated circuits. FPGA, ASIC, etc. can be applied to the dedicated circuit. The program may be installed as data in the target computer in advance, or may be distributed to the target computer as data from the program source and installed. The program source may be a program distribution server on a communication network or a non-transitory computer-readable storage medium. A program may consist of a plurality of program modules. A computer system may be configured by a plurality of devices. The computer system may consist of a client-server system, a cloud computing system, an IoT system, or the like. For the sake of explanation, various data and information may be described in terms of, for example, tables and lists, but the structure and format are not limited to these. Data and information for identifying various elements may be described using expressions such as identification information, identifiers, IDs, names, numbers, etc. These expressions can be replaced with each other.
[課題等]
前述の課題等について補足説明する。実施の形態に対する比較例としての半導体製造装置の管理システムおよび管理方法について以下に概要を説明する。比較例の管理システムは、成膜装置の処理来歴情報を記録・保持する。処理来歴情報は、言い換えると処理の時系列データであり、処理に使用したレシピ、および処理結果としてのエピ品質の評価結果、等の情報を含む。管理システムは、処理来歴情報から、チャンバの経時変化を自律的に推定し、メンテナンスの要否を判断する。レシピは、モデルを用いて目標値に近い成膜結果を実現するための成膜条件である。この比較例の技術では、レシピおよびエピ品質を含む処理来歴情報から、装置状態の経時変化を推定するため、経時変化を確認するための成膜を伴わない。
[Problems, etc.]
A supplementary explanation of the above-mentioned problems will be given. A management system and a management method for a semiconductor manufacturing apparatus as comparative examples for the embodiments will be outlined below. The management system of the comparative example records and holds processing history information of the film forming apparatus. The processing history information is, in other words, time-series data of processing, and includes information such as recipes used for processing and evaluation results of epitaxial quality as processing results. The management system autonomously estimates changes over time in the chamber from the processing history information, and determines whether maintenance is necessary. A recipe is a film formation condition for realizing a film formation result close to a target value using a model. In the technique of this comparative example, since the temporal change of the device state is estimated from the processing history information including the recipe and the epitaxial quality, film formation for confirming the temporal change is not involved.
図16は、比較例における、(a)成膜条件および(b)エピ品質についての経時変化の例のグラフを示す。横軸は成膜時期(対応する時点や回)である。例えば、時点t1から時点t2までの期間では、エピ品質が目標範囲V0内でのほぼ一定の値v1となるように、成膜条件が設定されている。予め定められた目標範囲V0は、値V1を中心として、下限値V2から上限値V3までの範囲である。例えば、時点tm1では成膜装置のメンテナンスが実施された。これにより、装置状態が内在的に変動している。その結果、メンテナンス後の時点t3から時点t4までの期間では、メンテナンス前の期間と同じ成膜条件で、エピ品質が、目標範囲V0から外れた値v2となっている。同様に、時点tm2では成膜装置のメンテナンスが実施された。その結果、メンテナンス後の時点t5から時点t6までの期間では、メンテナンス前の期間と同じ成膜条件で、エピ品質が、目標範囲V0から外れた値v3となっている。 FIG. 16 shows a graph of an example of temporal changes of (a) film formation conditions and (b) epitaxial quality in a comparative example. The horizontal axis is the film formation timing (corresponding point or time). For example, during the period from time t1 to time t2, the film formation conditions are set such that the epitaxial quality has a substantially constant value v1 within the target range V0. The predetermined target range V0 is a range from the lower limit value V2 to the upper limit value V3 centering on the value V1. For example, at time tm1, maintenance of the film forming apparatus was performed. As a result, the device state is inherently fluctuating. As a result, in the period from time t3 to time t4 after maintenance, under the same film formation conditions as in the period before maintenance, the epitaxial quality has a value v2 that is outside the target range V0. Similarly, maintenance of the film forming apparatus was performed at time tm2. As a result, in the period from time t5 to time t6 after maintenance, the epitaxial quality has a value v3 outside the target range V0 under the same film forming conditions as in the period before maintenance.
上記のように、比較例では、メンテナンス前後の装置状態の内在的な変動については考慮されておらず、メンテナンス前後で同じ一定の装置状態を仮定して、メンテナンス直後でもレシピを決定している。そのため、上記のように、メンテナンス直後からの複数回の成膜(例えば時点t3からの複数のプロットで示す各回の成膜)に関して、エピ品質が目標範囲V0から外れてしまう場合があった。 As described above, the comparative example does not take into consideration the internal fluctuations in the device state before and after maintenance, and determines the recipe even immediately after maintenance, assuming the same constant device state before and after maintenance. Therefore, as described above, the epitaxial quality may deviate from the target range V0 for multiple film formations immediately after maintenance (for example, each film formation indicated by multiple plots from time t3).
成膜装置の状態の変動は、様々な要因があるため、一般に定量化は難しい。実施の形態では、仕組みとして、成膜装置の状態の定量化は必要ではなく、モデルの入力としてのレシピに対し、出力としての成膜結果のエピ品質の評価値を用いて、メンテナンス前後での好適なレシピの生成・調整の制御を行うものである。 Fluctuations in the state of the deposition apparatus are generally difficult to quantify due to various factors. In the embodiment, as a mechanism, it is not necessary to quantify the state of the deposition apparatus, and for the recipe as the input of the model, the evaluation value of the epitaxial quality of the deposition result as the output is used. It controls the generation and adjustment of suitable recipes.
<実施の形態1>
図1~図9を用いて、本発明の実施の形態1のエピタキシャル成膜装置の管理システム等の技術について説明する。実施の形態1の管理システムは、エピタキシャル成膜装置の装置状態に合わせた最適な成膜条件であるレシピを生成・提案する機能を有するシステムであり、主にコンピュータシステムで実現される。実施の形態1の管理方法は、実施の形態1の管理システムで実行されるステップを有する方法である。実施の形態1の管理システムは、エピタキシャル成膜装置のメンテナンスの直後のエピタキシャル成膜結果のエピタキシャル膜の品質(エピ品質と記載する場合がある)の値を、初期条件として、エピタキシャル成膜に係わる成膜条件を生成するためのモデルを、機械学習によって構築し、更新する。なお、メンテナンス直後とは、言い換えると、メンテナンス後から1回目の成膜処理実施時点を指す。
<
Techniques such as a management system for an epitaxial film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. The management system of
[管理システム]
図1は、実施の形態1のエピタキシャル成膜装置の管理システムの構成概要を示す。実施の形態1の管理システム1は、エピタキシャル成膜装置20の管理システムであり、コンピュータシステム10によって実装されている。コンピュータシステム10は、統合管理部11、装置制御部12、レシピ探索部13、分析評価部14、入力装置15A、および出力装置15Bを備え、これらが相互に接続されている。なお、入力装置15A、および出力装置15Bは、外部接続される装置としてもよい。ユーザU1は、入力装置15Aおよび出力装置15Bを介して、このコンピュータシステム10による管理システム1を操作して利用する。ユーザU1は、例えば製造工程(特に成膜工程)を管理する人である。コンピュータシステム10は、有線または無線等の通信200を通じて、エピタキシャル成膜装置20の制御部21と接続されている。
[Management system]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a management system for an epitaxial film deposition apparatus according to a first embodiment. A
エピタキシャル成膜装置20は、制御部21やチャンバ22を備える。制御部21は、成膜装置の各部の駆動等の制御を行う。チャンバ22は、例えば真空室等で構成され、真空室内にステージ23を備える。ステージ23は、例えば水平方向での移動(例えば平行移動や回転)が制御される。ステージ23上には対象基板としてSiC基板24等が配置される。成膜装置20は、SiC基板24の面に対し、エピタキシャル成膜処理を行うことで、エピ膜25を形成する。このようなエピタキシャル成膜工程に伴い、チャンバ22には、所定の物質が堆積する。堆積箇所26は、一例として、チャンバ22の側壁面である。成膜装置20は、後述のセンサ27を備える。センサ27は、堆積箇所26の堆積物に関して、厚さや量等の所定の物理量を計測する。チャンバ22の態様や、堆積の態様は、本例に限定されず、様々な態様がある。
The
統合管理部11は、必要なデータ・情報の入力や出力、記憶、管理等を行う部分である。装置制御部12は、成膜装置20と通信しながら成膜装置20の動作等を制御する部分である。レシピ探索部13は、機械学習等に基づいて、成膜装置に設定するための最適なレシピを探索する処理を行う部分である。分析評価部14は、レシピでの成膜の結果について分析・評価し、エピ膜の品質の評価値等を得る部分である。分析評価部14またはユーザU1は、分析・評価の結果、例えば、エピ膜の膜厚、不純物濃度、結晶欠陥密度等の値を得る。
The
[管理システム-変形例(1)]
図2は、実施の形態1の変形例での管理システム1の実装例を示す。図2の実装例では、図1と同様の構成要素がLAN201を通じて相互に接続されている。図2の構成例では、統合管理部11等の各部がそれぞれコンピュータシステムで実装されている。すなわち、統合管理部11のコンピュータシステムCS1と、装置制御部12のコンピュータシステムCS2と、レシピ探索部13のコンピュータシステムCS3と、分析評価部14のコンピュータシステムCS4とを有し、それらがLAN201を通じて相互に接続されている。各コンピュータシステムは、複数台のコンピュータの接続で構成されてもよいし、例えば複数のGPUが並列接続されたマシンを適用してもよい。図2の構成例では、複数のコンピュータシステムを用いた並列分散処理によって、迅速な処理が可能である。
[Management system - modified example (1)]
FIG. 2 shows an implementation example of the
[管理システム-変形例(2)]
図3は、実施の形態1の他の変形例での管理システム1の実装例を示す。図3の実装例では、図1と同様の構成要素の一部として、レシピ探索部13が、広域通信網を介したクラウドコンピューティングシステム202上にサーバ等の態様で設けられている。統合管理部11等を含むコンピュータシステムCS5は、広域通信網を介して、クラウドコンピューティングシステム202上にサーバ等によるレシピ探索部13と接続される。レシピ探索部13の処理は、機械学習等に係わるので、相対的に負荷が高く、高性能および多量の計算資源を要する場合がある。そのため、本実装例では、レシピ探索部13をクラウドコンピューティングシステム202上で実装することで、迅速な処理が可能である。また、この実装例では、1つのレシピ探索部13を、複数の成膜装置に係わる複数のコンピュータシステムの間で共用させることも可能である。
[Management system - modified example (2)]
FIG. 3 shows an implementation example of the
[管理システム-詳細]
図4は、図1の実施の形態1の管理システム1の詳細構成例を示す。図4の構成では、統合管理部11等の各部は、それぞれ、プロセッサ116、ROM117、RAM118、インタフェース115、およびそれらを相互に接続するバス等を有するコンピュータまたは回路で構成されている。各部の機能は、コンピュータプログラムによる処理で実現されてもよいし、FPGA等による専用回路で実装されてもよい。また、図4の構成では、装置制御部12に接続されたコントローラ211や、分析評価部14に接続されたコントローラ212を有し、これらのコントローラは、制御部、または、ユーザU1が設定や指示を入力するための操作部に相当する。
[Management System - Details]
FIG. 4 shows a detailed configuration example of the
[エピタキシャル成膜装置]
図5は、図1のエピタキシャル成膜装置20に関する実装構成例を示す。図5の(A)は、クラスタ装置の形態での実装構成例を示す。このクラスタ装置は、基板分析チャンバ22A、洗浄チャンバ22B、分析評価チャンバ22C、処理チャンバ22D、再生チャンバ22E、および、ロードロックチャンバ・トランスファーチャンバ22Fを備える。
[Epitaxial deposition equipment]
FIG. 5 shows a mounting configuration example of the epitaxial
図5の(B)は、SiCエピ装置の形態での実装構成例を示す。このSiCエピ装置は、分析・再生・成長チャンバを備えるSiCエピクラスタ装置であり、基板分析チャンバ22a、エピ分析チャンバ22b、欠陥分析チャンバ22c、エピ成長チャンバ22d、CMPチャンバ22e、および、ロードロックチャンバ・トランスファーチャンバ22fを備える。
FIG. 5B shows a mounting configuration example in the form of a SiC epitaxial device. This SiC epitaxial device is a SiC epitaxial cluster device comprising analysis/regeneration/growth chambers, a
実施の形態1の管理システム1は、エピタキシャル成膜装置20を含む半導体製造装置を対象として管理する。また、管理システム1は、構成要素としては、基板やエピ膜についての分析評価装置、またはその分析評価装置による分析評価結果データを取得する手段が必要となる。その分析評価装置または手段は、図1では分析評価部14が相当し、図5の(A)では分析評価チャンバ22Cが相当し、図5の(B)ではエピ分析チャンバ22bが相当する。必要な構成要素は、図5の(A)の例のように、クラスタ装置として1つの装置にまとめた形態としてもよいし、(B)のように、SiCエピ装置としてもよい。また、基板分析チャンバ22A,22aを設けた形態とし、後述の実施の形態3のように、管理システム1は、基板分析チャンバ等から基板情報を自動的に取得し利用してもよい。
The
基板分析チャンバ22A,22aは、成膜対象である基板(図1のSiC基板24)に関する分析・評価を行うためのチャンバであり、この結果、後述の基板情報が得られる。処理チャンバ22Dは、基板に対する処理を行うチャンバである。エピ成長チャンバ22dは、処理チャンバ22Dの例であり、SiC基板に対するエピタキシャル成長の成膜処理を行うチャンバである。分析評価チャンバ22Cは、処理チャンバ22Dで処理された基板を分析・評価するためのチャンバである。エピ分析チャンバ22bは、分析評価チャンバ22Cの例であり、例えば図1のエピ膜25の膜厚や不純物濃度を評価するためのチャンバである。欠陥分析チャンバ22cは、分析評価チャンバ22Cの例であり、エピ膜25の欠陥を分析・評価するためのチャンバである。
The
また、管理システム1は、再生チャンバ22EやCMPチャンバ22eを設けた形態としてもよい。再生チャンバ22Eは、処理チャンバ22Dで処理された基板を再生するためのチャンバである。CMPチャンバ22eは、再生チャンバ22Eの例であり、CMP(化学機械研磨)による基板の再生を行うためのチャンバである。これにより、たとえ処理の結果で所望のエピ結果が得られなかった場合(例えば生成したレシピでの処理結果のエピ品質が後述の許容範囲を満たさなかった場合)でも、基板(図1のSiC基板24)のCMP等による再利用が可能となる。
Moreover, the
基板の分析評価装置は、例えば、基板形状の測定装置、欠陥や表面粗さの評価装置を有する。基板形状の測定装置は、例えばソリやウェハエッジの形状、板厚等の基板形状を測定する。評価装置は、例えばX線、PL光、CL、放射線トポ、レーザー、または顕微鏡を用いて、表面欠陥や内部欠陥、表面粗さを評価する。 The substrate analysis/evaluation apparatus includes, for example, a substrate shape measurement apparatus and a defect/surface roughness evaluation apparatus. A substrate shape measuring device measures a substrate shape such as warpage, wafer edge shape, and plate thickness. The evaluation device evaluates surface defects, internal defects, and surface roughness using, for example, X-rays, PL light, CL, radiation topography, lasers, or microscopes.
エピタキシャル成膜の分析評価装置は、例えば、エピ濃度評価装置、エピ膜厚評価装置、欠陥評価装置を有する。欠陥評価装置は、例えばX線、PL光、 CL、放射線トポ、レーザー、または顕微鏡を用いて、欠陥を評価する。 The epitaxial film analysis and evaluation apparatus includes, for example, an epitaxial concentration evaluation apparatus, an epitaxial film thickness evaluation apparatus, and a defect evaluation apparatus. Defect evaluation equipment evaluates defects using, for example, X-rays, PL light, CL, radiation topography, lasers, or microscopes.
[装置状態変化]
図1のエピタキシャル成膜装置20であるSiCエピタキシャル成膜装置では、成膜に伴い、装置状態変化の例として、以下のように物質が堆積する。SiCエピ成長時に、SiC基板24以外の部材(例えばチャンバ22の内壁やサセプタ)に、材料ガスに由来した副生成物が強固に付着する。この副生成物(言い換えると堆積物)は、エピ成長中に高温に曝され、蒸発し、エピ品質の経時変化を生じさせる要因となる。他の種類の半導体製造装置、例えばCVD装置では、ガスクリーニング等による副生成物の除去が比較的容易である。しかし、SiCエピタキシャル成膜装置では、現状、有効なガスクリーニング等の手法が確立されていない。このため、副生成物の除去のためには、頻繁にチャンバを解放するといったメンテナンスが要求され、コスト増大原因となる。
[Device status change]
In the SiC epitaxial film forming apparatus, which is the epitaxial
また、SiCエピタキシャル成膜装置では、チャンバ等のメンテナンスが実施された結果、前述のように、装置状態が内在的に変化し、メンテナンス前後で同一のレシピを適用しても、成膜結果のエピ品質が変化してしまい、許容範囲を満たさなくなる場合がある。そこで、実施の形態1の管理システムは、メンテナンス直後に、1回目の処理の入力情報に基づいて、2回目以降のための最適なレシピを発見する。言い換えると、管理システムは、推定したレシピでの処理結果のエピ膜の品質が、許容範囲でなるべく目標値に近い最適なレシピとなるように、モデルを更新する。 In addition, in the SiC epitaxial deposition system, as a result of maintenance of the chamber, etc., as described above, the state of the system inherently changes. may change and the allowable range may not be satisfied. Therefore, the management system according to the first embodiment finds the optimum recipe for the second and subsequent processes immediately after maintenance based on the input information for the first process. In other words, the management system updates the model so that the epitaxial film quality resulting from processing with the estimated recipe is the optimum recipe that is as close to the target value as possible within the allowable range.
[管理システム-機能]
管理システム1の主な機能や処理概要は以下である。処理概要については後述の図7のフローにも示される。管理システム1は、成膜装置20のメンテナンス直後の1回目のレシピとエピ品質(なお品質としては分析評価結果値を用いる)とを入力し、従来技術例のモデルまたはメンテナンス前のモデル(後述の図8のf(x))を用いて推測されたエピ品質を、上記入力された最新のエピ品質と比較し、補償係数(図8でのA)を算出する。管理システム1は、算出した補償係数を用いて、モデルを新モデル(図8でのF(x))に更新する。このモデルは、レシピ生成・推定のための後述(図8)の機械学習のモデルである。このモデル更新は、言い換えるとメンテナンス前後の装置状態変化を補償するための更新である。
[Management system - functions]
The main functions and processing overview of the
管理システム1は、上記更新後の新モデルを用いて、ターゲットであるSiC基板24に対する最適なレシピを推定し、その推定した候補レシピ毎に処理結果のエピ品質を推定する。管理システム1は、推定したエピ品質が許容範囲を満たすような最適なレシピを生成する。管理システムは、生成したレシピを用いて、メンテナンス直後の2回目以降の成膜を実施させ、実施時のレシピやエピ品質等のデータを履歴(言い換えると処理来歴情報)としてデータベース(DB)に保存する。
The
また、実施の形態1の管理システム1は、上記最適なレシピから推定した結果のエピ品質が、許容範囲を満たさない場合には、以下のように制御してもよい。すなわち、管理システム1は、その時に算出した最適なレシピの情報を、グラフィカルユーザインタフェース(GUI)を通じてユーザU1に通知し、そのレシピでは許容範囲を満たせない旨をユーザU1に伝える。ユーザU1は、この通知を確認し、そのレシピでの成膜の実施を許容するか否かを判断し、判断に応じた入力を行う。そのレシピでは許容範囲を満たせない場合でも、実施を許容する入力がされた場合には、そのレシピでの成膜の実施が許容される。実施を許容しない入力がされた場合には、許容範囲の設定値を見直す等の対応が可能である。この機能は、後述の図7のフローでは、ステップS105,S106の部分が相当する。
Moreover, the
また、管理システムは、各回の成膜で、レシピでの成膜結果のエピ品質が、許容範囲を満たさなかった場合でも、GUIでのユーザU1への通知およびユーザU1の判断の入力に応じて、フローを終了させる。この機能は、後述の図7のフローでは、ステップS111,112の部分が相当する。 In addition, in each film formation, even if the epitaxial quality of the film formation result in the recipe does not satisfy the allowable range, the management system notifies the user U1 through the GUI and responds to the user U1's judgment input. , terminate the flow. This function corresponds to steps S111 and S112 in the flow of FIG. 7, which will be described later.
[管理システム-機能ブロック構成]
図6は、図1の実施の形態1の管理システム1の機能ブロック構成例を示す。図6でのコンピュータシステム10は、中央処理部104、DB105、入力装置15A、出力装置15B、モデル構成部107、レシピ推定部108、装置制御部110、プロセス処理部111、分析評価部112、および収束判定部113を有する。
[Management system - functional block configuration]
FIG. 6 shows a functional block configuration example of the
入力装置15Aを通じた入力情報101として、目標値、許容範囲、分析評価結果、メンテナンス直後の1回目のレシピ、およびエピ品質、等を有する。エピ品質は、濃度等の評価値である。目標値は、エピ品質の目標値である。許容範囲は、目標値を用いて構成される、仕様等に応じて定められる範囲である。分析評価結果は、分析評価装置から取得できる情報である。メンテナンス直後の1回目のレシピおよびエピ品質の情報は、そのメンテナンス直後の1回目の成膜で適用したレシピ、およびその成膜結果のエピ品質の評価値である。
The
ユーザU1は、入力装置15A(例えばキーボードやマウス)を操作して、各情報を入力して、入力情報101の一部とすることができる。あるいは、管理システム1の統合管理部11は、自動的に取得できる入力情報については自動的に取得して入力してもよい。
The user U1 can operate the
出力装置15Bを通じた出力情報102としては、最適レシピ、および分析評価結果、等を有する。最適レシピは、メンテナンス直後の2回目以降に適用するためのレシピとして、エピタキシャル成膜装置20(成膜装置20とも記載する)に設定される。言い換えると、成膜装置20に設定されているレシピは、その新たなレシピに更新される。
The
ユーザU1は、出力装置15Bの1つである表示装置の表示画面で、出力情報102の内容の確認等が可能である。ユーザU1は、表示画面でのGUIに従って、指示や設定、入力情報101の入力等が可能である。
The user U1 can check the contents of the
管理システム1は、中央処理部104によるプログラム処理等に基づいて実現される各部として、モデル構成部107、レシピ推定部108、装置制御部110、プロセス処理部111、分析評価部112、および収束判定部113を有する。中央処理部104は、図4のプロセッサ等で構成され、メモリや通信インタフェース等の資源を適宜に用いながら処理を行う。ROMまたは図示しない二次記憶装置には、制御用のプログラム等が格納されている。DB105は、メモリ、二次記憶装置、あるいはDBサーバ等で構成できる。中央処理部104は、メモリやDB105等に格納されている各種のデータや情報を読み書きしながら処理を行う。DB105には、入力情報101や出力情報102、関連情報、設定情報など、各種のデータ・情報が整理して格納される。RAM等のメモリには、処理中のデータ・情報が格納される。
The
モデル構成部107は、機械学習のモデルを構成し管理する。レシピ推定部108は、モデルに基づいてレシピを推定する。これら(107,108)は、図1でのレシピ探索部13に相当する。装置制御部110は、成膜装置20を制御する。プロセス処理部111は、成膜装置20での成膜工程に係る処理を行う。これら(110,111)は、図1での装置制御部12に相当する。分析評価部112は、図1での分析評価部14に相当する。
The
[処理フロー(1)]
図7は、実施の形態1の管理システム1(特にコンピュータシステム10、中央処理部104、およびプロセッサ等)による主な処理のフローを示す。このフローは、ステップS101~S112を有する。ステップS101で、管理システム1は、メンテナンス直後の1回目のレシピ、およびそのレシピでの成膜結果のエピ品質(対応する評価値)などの情報を入力情報101として入力する。
[Processing flow (1)]
FIG. 7 shows a flow of main processing by the management system 1 (especially the
ステップS102で、管理システム1は、レシピ推定部108によって、モデル構成部107にあるレシピ生成用のモデル(後述の図8)の補償係数を算出する。
In step S<b>102 , the
ステップS103で、管理システム1は、所望の目標値および許容範囲の情報を入力情報101の一部として入力する。例えば、ユーザU1は、入力装置15Aおよび出力装置15Bを通じて、その目標値および許容範囲を設定する。
In step S<b>103 , the
ステップS104で、管理システム1は、ステップS102の補償係数を用いて補償されたモデルを用いて、許容範囲内の目標値になるべく近いエピ品質の値を実現するための最適なレシピを生成し、このレシピに基づいたエピ成膜の結果のエピ品質の値を推定する。このエピ品質の推定は、例えばシミュレーションとして実現できる。
At step S104, the
ステップS105で、管理システム1は、上記推定の結果であるエピ品質の値が、許容範囲を満たすかを判断・確認する。満たす場合(Y)にはステップS107へ、満たさない場合(N)にはステップS106へ進む。
In step S105, the
ステップS106では、管理システム1は、出力装置15BのGUIを通じて、ユーザU1に対し、ステップS104で生成したレシピでは許容範囲(ステップS103で指定されたもの)を満たさない旨を通知する。そして、管理システム1は、そのレシピでの成膜の実施を許容するか否か、ユーザU1の確認・判断による入力を受け付ける。そのレシピでの成膜の実施を許容する入力がされた場合(Y)には、ステップS107へ進み、許容しない入力がされた場合(N)には、ステップS103へ戻る。ステップS103では、許容範囲の設定が見直される。
In step S106, the
ステップS107では、管理システム1は、プロセス処理部111によって、上記最適なレシピに従ったエピタキシャル成膜処理を成膜装置20に実行させる。そして、管理システム1は、その時の使用したレシピの情報を、DB105に入力して履歴の一部として保存する。
In step S<b>107 , the
ステップS108で、管理システム1は、分析評価部112によって、上記レシピでの成膜処理結果のエピ品質についての分析評価を実施し、エピ品質を含む分析評価結果情報(言い換えると処理結果情報)を作成する。
In step S108, the
ステップS109で、管理システム1は、中央処理部104によって、上記処理結果情報を受信・取得する。あるいは、入力装置15Aを通じてユーザU1が処理結果情報を入力してもよい。中央処理部104は、処理結果情報を、その処理に用いたレシピの情報と関連付けて、DB105に履歴の一部として保存する。
In step S<b>109 , the
ステップS110で、管理システム1は、モデル構成部107において、上記更新されたDB105の情報を用いて、レシピ生成用のモデルを更新する。
In step S<b>110 , the
ステップS111で、管理システム1は、上記最適なレシピでの成膜結果のエピ品質が、許容範囲を満たしたかを判断・確認し、満たした場合(Y)にはフローの終了となり、満たさない場合(N)にはステップS112に進む。
In step S111, the
ステップS112で、管理システム1は、出力装置15BのGUIを通じて、ユーザU1に対し、その回での成膜処理を実施したレシピでは許容範囲を満たさなかった旨を通知する。そして、管理システム1は、その成膜結果で終了するか否か、ユーザU1の確認・判断による入力を受け付ける。その成膜結果で終了する入力がされた場合(Y)には、フローの終了となり、終了しない入力がされた場合(N)には、例えばステップS104へ戻る。ステップS104では、レシピの見直しがされる。以降同様の処理の繰り返しである。
In step S112, the
上記フローに基づいて、メンテナンス直後の2回目以降の各回において、最適または好適なレシピでのエピタキシャル成膜を行い、最適または好適なエピ品質を安定的に得ることができる。なお、管理システム1は、上記フローの例では、メンテナンス後の2回目以降の複数回において、上記のような最適なレシピの推定および提案をまとめて行うことができる。これに限らず、管理システム1は、メンテナンス後の2回目以降の各回において、回毎に上記のような最適なレシピの推定および提案を行ってもよい。管理システム1は、設定された回数毎の単位で、上記レシピの推定および提案を行うようにしてもよい。
Based on the flow described above, epitaxial film formation is performed with an optimum or suitable recipe every time after the second time immediately after maintenance, and optimum or suitable epitaxial quality can be stably obtained. Note that, in the example of the flow described above, the
[モデル]
図8は、実施の形態1で、機械学習を用いてモデルを更新する方法等についての説明図である。以下に、レシピの生成・推定のためのモデルの構成方法等について説明する。(a)は、レシピのためのモデルの概要を示す。機械学習のモデルにおいて、入力の情報は、各回の成膜毎のレシピおよびエピ品質を含み、出力の情報は、最適なレシピおよびエピ品質の推定結果を含む。実施の形態1では、特に、モデルの入力は、メンテナンス直後の1回目のレシピおよびエピ品質を含み、モデルの出力は、メンテナンス直後の2回目以降に適用するための、推定された最適なレシピおよびエピ品質を含む。最適とは、推定されたエピ品質が許容範囲内を満たし目標値になるべく近いことである。
[model]
FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for updating a model using machine learning, etc., in the first embodiment. A method of constructing a model for generating and estimating a recipe will be described below. (a) shows an overview of the model for the recipe. In the machine learning model, the input information includes the recipe and epitaxial quality for each deposition, and the output information includes the optimal recipe and epitaxial quality estimation results. In
(b)は、モデルの更新の概要を示す。関数の表現を用いて、従来または前回のモデルをf(x)で表し、更新後の新モデルをF(x)で表す。新モデルであるF(x)は、図示のように、F(x)=A*f(x)+W0で導出される。Aは、補償係数である。W0は、メンテナンス直後の装置状態である。 (b) shows an overview of model update. Using functional representation, we denote the old or previous model by f(x) and the new model after update by F(x). A new model, F(x), is derived from F(x)=A*f(x)+W0, as shown. A is a compensation factor. W0 is the device state immediately after maintenance.
(c)は、機械学習を用いたモデル更新方法を示す。この方法では、成膜装置20のメンテナンス直後の装置状態(W0)を考慮して、モデルに基づいて、最適なレシピを生成する。この方法では、メンテナンスまでの成膜結果のエピ品質(対応する評価値)の1つとして濃度分布Ctを用いる。装置状態を表す潜在変数をXtとする。添え字tは時間を表す。
(c) shows a model update method using machine learning. In this method, the optimum recipe is generated based on the model, taking into consideration the apparatus state (W0) immediately after maintenance of the
装置状態に応じた出力である濃度分布Ctは、図示のように記述される。式1は、Ct=g(Xt,θ)+δである。θは、レシピ、基板情報(後述)等に応じた値である。δは、ばらつきである。式2は、Xt=f1(Xt-1,Zt-1)+εである。Zt-1は、メンテナンス有無、堆積物の膜厚、経過時間等に応じた値である。εは、ばらつきである。g(Xt,θ)およびf1(Xt-1,Zt-1)は、関数である。これらの関数の関数形は未知である。そのため、管理システム1は、回帰分析を行うことで、これらの関数の関数形を導出する。
The concentration distribution Ct , which is the output according to the device state, is described as shown.
成膜装置20のメンテナンス直後の1回目を除く、メンテナンス後の2回目以降での濃度分布Cは、以下の式で記述される。式3は、C=A*Ct+C0である。式4は、A=f2(C0,C-1)である。C0は、メンテナンス直後の1回目の濃度分布の実測値である。C-1は、メンテナンス前の濃度分布の実測値である。補償係数Aは、上記のように、濃度分布の実測値(C0,C-1)から導出できる。そのため、メンテナンス直後の濃度分布Cは、濃度分布Ctを用いて導出できる。
The concentration distribution C for the second and subsequent times after maintenance, excluding the first time immediately after maintenance of the
なお、レシピの生成または機械学習の方法の詳細については、ニューラルネットワーク、サポートベクタマシン等の公知の方法が適用でき、例えばRNN(Recurrent Neural Network)やLSTM(Long-Short Term Memory)等の方法を適用可能である。 In addition, for the details of recipe generation or machine learning methods, known methods such as neural networks and support vector machines can be applied. Applicable.
[レシピ調整]
図9は、実施の形態1の管理システム1において、成膜装置20での各回のエピタキシャル成膜の実施および適宜のメンテナンスの実施に応じた、エピ品質の変動、およびレシピの調整についての具体例を示す説明図である。図9のグラフは、横軸を成膜時期(対応する時点や回数)として、(a)のレシピである成膜条件、および(b)のエピ品質の時間変化を示す。この図9の内容は、言い換えると、メンテナンスに伴う装置状態およびエピ品質の変動に応じて、メンテナンス直後から最適なレシピに調整する例を示している。(a)のレシピは、SiCエピタキシャル成長の成膜工程に適用する成膜条件のうちの1つのパラメータ値(一例としてはガス流量であるが限定しない)を示す。(b)のエピ品質は、(a)のレシピでの成膜工程の結果のSiCエピタキシャル膜(図1でのエピ膜25)の品質の評価値であり、例えば図8での濃度分布Ctの値である。
[Recipe adjustment]
FIG. 9 shows a specific example of changes in epitaxial quality and adjustment of recipes in accordance with each epitaxial film formation in the
許容範囲900は、エピ品質の目標値V1を中心として、下限値V2と上限値V3とを有する範囲である。また、時点tm1等は、成膜装置20のメンテナンスを実施した日時の例を示す。メンテナンスの例は、前述のようにチャンバ22の堆積物を除去する等してチャンバ22の状態を整えることが挙げられる。
The
例えば、時点t1(通算1回目)では、レシピの値をp1として成膜がされた結果、エピ品質の値がv1となっており、許容範囲900内を満たしている。時点t2(通算2回目)では、レシピの値をp2として調整して成膜がされた結果、エピ品質の値がv2となっており、許容範囲900内で目標値V1に近い値となっている。時点t2から時点t10(通算10回目)までの期間では、レシピの値を適宜に微調整しながら、各回の成膜が実施された結果、各回のエピ品質が値v2のように許容範囲900内で目標値V1に近い値に維持されている。
For example, at time t1 (the first time in total), as a result of film formation with the recipe value p1, the epitaxial quality value is v1, which satisfies the
ここで、時点t10(通算10回目)の後、時点tm1で、成膜装置20のメンテナンスが実施されている。このメンテナンスの直後、時点t11はメンテナンス直後の1回目(通算では11回目)、時点t12はメンテナンス直後の2回目(通算では12回目)、等の各回の成膜に相当する。
Here, at time tm1 after time t10 (10th time in total), maintenance of the
時点t11での、メンテナンス直後の1回目の成膜では、レシピの値p3は、メンテナンス直前の時点t10でのレシピの値と同じであり、この成膜の結果、エピ品質の値は、黒丸で示すように、値v3に変動している。この値v3は、下限値V2を下回るようにして許容範囲900から外れている。
In the first film formation immediately after maintenance at time t11, the recipe value p3 is the same as the recipe value at time t10 immediately before maintenance. As shown, it fluctuates to the value v3. This value v3 is outside the
そのため、管理システム1は、時点t11(メンテナンス直後の1回目)でのレシピの値p3およびエピ品質の値v3に基づいて、前述の図7の処理を行うことで、次の時点t12(メンテナンス直後の2回目)では、レシピの値p3を、新モデルに基づいて推定した最適な値p4に変更するように提案して調整901を行う。この調整901の結果、時点t12でのレシピの値p4での成膜の結果のエピ品質の値が、許容範囲900内の目標値V1に近い値v2になっている。
Therefore, the
時点t13以降の各回でも、同様に、レシピが調整されている。例えば時点t12で、時点t13以降の各回のレシピもまとめて提案されており、回毎に少しずつ値が大きくなるように調整されている。時点t12から時点t20までの期間では、各回の成膜の結果、エピ品質の値が許容範囲900内の値v2に維持されている。
The recipe is similarly adjusted each time after time t13. For example, at time t12, recipes for each time after time t13 are also proposed collectively, and the values are adjusted to increase little by little for each time. During the period from time t12 to time t20, the value of the epitaxial quality is maintained at the value v2 within the
また、時点t20の後、時点tm2では、成膜装置20のメンテナンスが実施されている。その結果、メンテナンス直後の1回目の時点t21(通算21回目)では、レシピの値p5での成膜結果のエピ品質が値v4となっている。値v4は、上限値V3を超えるようにして許容範囲900から外れている。そのため、管理システム1は、先の調整901と同様に、調整902を行っている。この調整902では、メンテナンス直後の1回目の時点t21でのレシピの値p5から、メンテナンス直後の2回目の時点t22でのレシピの値p6に変更されている。時点t22以降では、レシピの微調整とともに、各回の成膜結果のエピ品質が値v2に維持されている。以降、同様に、メンテナンス実施の直後のエピ品質に応じてレシピの調整が行われる。なお、図9の例では、レシピを構成する1つのパラメータ、およびエピ品質の1つの評価値についての調整例を示したが、これに限らず、他の複数のパラメータについて同様に適用可能である。
After time t20, at time tm2, maintenance of the
[効果等(1)]
上記のように、実施の形態1のエピタキシャル成膜装置の管理システム等によれば、SiCエピタキシャル膜の品質として安定な品質を得ることができる。実施の形態1によれば、ユーザによるレシピの作成・設定の作業の手間を低減でき、半導体デバイス製造工程を効率化できる。実施の形態1によれば、図9の例のように、メンテナンス直後の1回目の成膜の結果のエピ品質に応じて、その後の2回目以降に適用するレシピが最適なレシピとなるように調整する。これにより、メンテナンス後の1回目を除く2回目以降の各回の成膜ですぐにエピ品質を許容範囲内の好適な値に収束・維持させることができる。
[Effects (1)]
As described above, according to the epitaxial film forming apparatus management system and the like of the first embodiment, stable quality can be obtained as the quality of the SiC epitaxial film. According to the first embodiment, it is possible to reduce the trouble of creating and setting recipes by the user, and to improve the efficiency of the semiconductor device manufacturing process. According to the first embodiment, as shown in the example of FIG. 9, the recipe to be applied for the second and subsequent times is set to be the optimum recipe according to the epitaxial quality of the result of the first film formation immediately after maintenance. adjust. As a result, it is possible to immediately converge and maintain the epitaxial quality at a suitable value within the allowable range in each of the second and subsequent film formations except the first after maintenance.
<実施の形態2>
図10~図11を用いて、実施の形態2のエピタキシャル成膜装置の管理システム等について説明する。実施の形態2等の基本的な構成は実施の形態1と同様であり、以下では、実施の形態2等における実施の形態1とは異なる構成部分について主に説明する。実施の形態2の管理システムは、メンテナンス直後の成膜工程に適用するために推定したレシピでのエピ品質が、許容範囲を満たさない場合に、メンテナンス通知を行う機能を有する。
<
A management system and the like of the epitaxial film forming apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. The basic configuration of the second embodiment and the like is the same as that of the first embodiment, and the components of the second embodiment and the like that are different from the first embodiment will be mainly described below. The management system of the second embodiment has a function of notifying maintenance when the epitaxial quality in the recipe estimated for application to the film formation process immediately after maintenance does not satisfy the allowable range.
[管理システム(2)]
図10は、実施の形態2の管理システム1でのコンピュータシステム10の機能ブロック構成を示す。この構成は、図6の実施の形態1での構成要素に加え、メンテナンス通知機能に係わる処理部として、メンテナンス判定部109、およびメンテナンス効果評価部106を有する。出力情報102は、前述の情報に加え、メンテナンス通知およびメンテナンス評価結果を含む。
[Management system (2)]
FIG. 10 shows the functional block configuration of the
管理システム1は、レシピ推定部108でメンテナンス直後の成膜工程に適用するために推定したレシピでのエピ品質が、許容範囲を満たさない場合には、メンテナンス判定部109から中央処理部104に「メンテナンス要」の旨の情報を入力する。これは、許容範囲を満たすためには成膜装置20のメンテナンスの実施が必要である旨の情報である。この入力を受けた中央処理部104は、メンテナンス通知ステップに移行する(後述の図11)。中央処理部104は、レシピ推定部108に、好適なレシピの生成のために必要な最適なメンテナンス方法の生成を開始させる。レシピ推定部108は、モデルに基づいて、最適なメンテナンス方法を生成し、その情報を中央処理部104に返す。中央処理部104は、その最適なメンテナンス方法等を、GUIを通じてユーザU1に対し通知する。
In the
成膜装置20のメンテナンス方法は、複数の種類の方法がある。例えば、方法A,B,Cの3種類の方法があるとする。レシピ推定部108は、そのような候補となる複数のメンテナンス方法から、好適なレシピ(すなわちエピ品質が許容範囲を満たすレシピ)の生成のために必要な最適なメンテナンス方法を選択する。
There are several types of maintenance methods for the
メンテナンス方法の生成は、例えば以下のように実現できる。管理システム1は、DB105の処理来歴情報の中に、メンテナンス実施の日時や方法等の情報を含むメンテナンス来歴情報を含めるように管理する。管理システム1は、メンテナンス判定部109でメンテナンス要と判定された場合、メンテナンス来歴情報を含めたモデルに基づいて、候補の複数のメンテナンス方法のうちどの方法でのメンテナンスが最適であるかや、メンテナンス方法での詳しいパラメータ値等を判断・導出する。
Generation of a maintenance method can be realized, for example, as follows. The
また、実施の形態2では、成膜装置20のメンテナンスを実施した際のそのメンテナンスによる効果を、定量的に評価する。メンテナンス効果評価部106は、そのメンテナンスによる効果の定量的な評価を行い、メンテンナンス効果評価結果を中央処理部104に入力する。メンテナンス効果の評価は、例えば、図1のチャンバ22内の壁における副生成物ないし堆積物の堆積量や厚さ等を測定して評価することが挙げられる。例えば、図1のセンサ27は、堆積箇所26の堆積量や厚さ等の所定の物理量を測定する。管理システム1は、この測定値を取得してメンテナンス効果の評価値として用いる。センサ27の例としては、膜厚センサや光学的な膜厚評価装置等でもよい。この測定の結果は、ユーザU1が管理システム1に入力してもよい。管理システム1がセンサ27の信号を自動的に取得・入力してもよい。管理システム1はセンサ27の信号を経時的にモニタリング・記録してもよい。
Moreover, in
なお、実施の形態2等でも、実施の形態1と同様に、最適なレシピで許容範囲が満たせない場合でもユーザU1の判断で処理を実施できる機能(図7のステップS106)等を有する。 As in the case of the first embodiment, the second embodiment and the like also have a function (step S106 in FIG. 7) that allows the user U1 to perform processing even when the optimum recipe does not satisfy the allowable range.
[処理フロー(2)]
図11は、実施の形態2での管理システム1の処理フローを示す。図11のフローは、図7のフローに対し、メンテナンス通知機能に係わるステップS200の部分が追加されている。前述のステップS105で、推定したレシピによる推定したエピ品質が、許容範囲を満たさない場合(N)には、ステップS200に遷移する。ステップS200は、ステップS201~S204を有する。
[Processing flow (2)]
FIG. 11 shows the processing flow of the
ステップS201で、管理システム1は、レシピ推定部108によって、モデル構成部107にあるモデルを用いて、目標値に近いエピ品質の値を実現するためのレシピの生成のために必要なメンテナンス方法(言い換えるとメンテナンス内容等)を生成する。
In step S201, the
ステップS202で、管理システム1は、上記メンテナンス方法でのメンテナンスを実施させるように、GUIを通じてユーザU1に対し通知し、ユーザU1は、成膜装置20のメンテナンスを実施する。メンテナンス効果評価部106は、メンテナンス実施結果のメンテナンス効果を評価し、メンテナンス効果評価結果情報とする。あるいは、ユーザU1は、メンテナンス効果を評価し、メンテナンス効果評価結果情報を入力する。
In step S<b>202 , the
ステップS203で、中央処理部104は、メンテナンス効果評価結果情報を取得し、メンテナンス実施内容(日時や方法等を含む)とメンテナンス効果評価結果とを関連付けて、DB105にメンテナンス来歴情報の一部として保存する。
In step S203, the
ステップS204で、管理システム1は、モデル構成部107によって、上記更新されたDB105の情報を用いて、モデルを更新する。ステップS204の後、フローの終了となる。
In step S<b>204 , the
[効果等(2)]
上記のように、実施の形態2によれば、メンテナンス無しでのレシピでは許容範囲が満たせない場合に、許容範囲を満たせる好適なレシピとなるように好適なメンテナンス方法を通知して実施させる。これにより、そのメンテナンス実施直後の1回目の成膜では、その好適なレシピを適用した成膜の結果、許容範囲を満たす良好なエピ品質が得られる。実施の形態2によれば、メンテナンス通知に応じて、メンテナンス実施作業の効率化もできる。
[Effects (2)]
As described above, according to the second embodiment, when the allowable range cannot be satisfied with a recipe without maintenance, a suitable maintenance method is notified and executed so that the allowable range can be satisfied. As a result, in the first film formation immediately after the maintenance is performed, good epitaxial quality that satisfies the allowable range can be obtained as a result of film formation using the suitable recipe. According to the second embodiment, it is possible to improve the efficiency of maintenance work according to the maintenance notification.
前述の図9を用いて、効果について補足する。実施の形態1の場合では、例えば時点tm1,tm2等が定期的なメンテナンスであったとする。それに対し、実施の形態2の場合では、運用として、そのような定期的なメンテナンスは無い、もしくは、定期的なメンテナンス間でも適宜に追加のメンテナンスが実施されるものとする。例えば、時点t10の後で、管理システム1は、そのままメンテナンスが無いと仮定した場合に、次の時点t11の成膜ではエピ品質が許容範囲を満たさないと判断する。そこで、管理システム1は、上記のようにメンテナンス実施とその実施結果とを考慮して、好適なレシピおよびメンテナンス方法を生成し、ユーザU1に通知する。これにより、例えば時点t10からt11の間でメンテナンスが実施される。この結果、そのメンテナンス直後の1回目の時点t11の成膜では、エピ品質を許容範囲内にすることができる。
The effect will be supplemented using FIG. 9 described above. In the case of
<実施の形態3>
図12を用いて、実施の形態3のエピタキシャル成膜装置の管理システム等について説明する。実施の形態3は、実施の形態2に機能を追加した形態である。実施の形態3の管理システムは、成膜処理の対象である基板(図1のSiC基板24)の情報(基板情報と記載する)を入力し、その基板情報を加味して、最適なレシピ生成等を行う。管理システム1は、チャンバ22内でステージ23上に基板(例えば半導体ウェハ)を設置した後、はじめに、その基板についての評価を行い、基板評価結果情報を得る。
<
A management system and the like of the epitaxial film forming apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The third embodiment is a form in which functions are added to the second embodiment. The management system according to the third embodiment inputs information (referred to as substrate information) of the substrate (SiC substrate 24 in FIG. 1) that is the target of the film formation process, and generates an optimum recipe in consideration of the substrate information. etc. After setting a substrate (for example, a semiconductor wafer) on the
[基板]
一般に、SiC基板は、Si基板に比べ、転位等の欠陥が多い。例えば、転位密度は、エピ成膜後の欠陥密度に影響する。このため、欠陥密度を出力(前述のモデルの出力、エピ品質の評価値)として用いる場合には、基板の欠陥の情報を考慮する必要がある。また、基板のソリ等も、エピ品質に影響を及ぼす。そこで、実施の形態3では、それらの情報を含んだ基板情報を加味することで、精度良く最適なレシピを生成する。実施の形態3では、機械学習の教師データのうちの入力情報に、基板情報を含める。管理システム1は、対象基板を用いた成膜結果のエピ品質が許容範囲内で目標値になるべく近い値となるように、最適なレシピを生成する。
[substrate]
SiC substrates generally have more defects such as dislocations than Si substrates. For example, dislocation density affects defect density after epi deposition. Therefore, when the defect density is used as an output (the output of the model described above, an evaluation value of the epitaxial quality), it is necessary to consider the information on the defects of the substrate. In addition, substrate warpage and the like also affect the epitaxial quality. Therefore, in the third embodiment, by adding substrate information including such information, an optimal recipe is generated with high accuracy. In the third embodiment, board information is included in the input information in the teacher data for machine learning. The
そのレシピの生成の際に、入力の1つである基板情報は、予め指定した基板スペック(言い換えると基板品質)を満たすものとする制約が必要である。例えば、仮に対象基板の欠陥が多い場合、推定した最適なレシピが許容範囲を満たさない可能性がある。このため、管理システム1は、対象基板においてどの程度までの欠陥数(言い換えると欠陥密度)であれば最適なレシピを生成できるかを計算・判断する。管理システム1は、例えば欠陥数を段階的に減らしてそれぞれの欠陥数の条件で、許容範囲を満たすレシピを生成できるかどうかを計算する。そして、管理システム1は、そのレシピを生成可能となった欠陥数・欠陥密度の条件(言い換えると基板スペックの条件)を、GUIを通じて通知する。管理システム1は、設置されている対象基板が、その条件を満たすか満たさないか等を通知する。その後、管理システム1は、対象基板がその条件を満たさない場合、GUIを通じてユーザU1に対し、対象基板を、その条件を満たす基板に変更するか確認して判断を求める。ユーザU1は、それに応じて、基板を変更する、または基板を変更しない等を判断・入力する。また、基板を変更しないとされた場合、管理システム1は、メンテナンス実施フローに遷移させる。
When generating the recipe, the board information, which is one of the inputs, must be constrained so that it satisfies the board specifications (in other words, board quality) specified in advance. For example, if the target substrate has many defects, the estimated optimal recipe may not satisfy the allowable range. For this reason, the
[管理システム(3)]
実施の形態3での管理システム1の機能ブロック構成は、図10の実施の形態2の構成と同様であり、異なる点としては、入力情報101の1つとして基板情報を含み、出力情報102の1つとして上記欠陥密度等の基板スペックに関する情報および基板変更通知等を含む。
[Management system (3)]
The functional block configuration of the
[処理フロー(3)]
図12は、実施の形態3での管理システム1の処理フローを示す。図12のフローは、図7および図11のフローに対し、基板情報に係わる処理のステップが追加されている。図7でのステップS103とステップS104との間に、ステップS301を有する。ステップS301で、管理システム1は、ステージ23上の対象基板(SiC基板24)に関する基板情報を入力・取得し、DB105内に登録する。この際、ユーザU1が、GUIを通じて基板情報を入力してもよいし、管理システム1が他の装置から基板情報を取得してもよい。
[Processing flow (3)]
FIG. 12 shows the processing flow of the
ステップS104の処理内容は、前述のものとは一部異なる(S104cとする)。ステップS104cでは、管理システム1は、前述のモデルと、上記基板情報とを用いて、最適なレシピを生成し、それに対応するエピ品質を推定する。
The processing contents of step S104 are partially different from those described above (referred to as S104c). In step S104c, the
また、ステップS107の処理内容は、前述のものとは一部異なり(S107cとする)、ステップS107cでは、管理システム1は、レシピおよび基板情報を関連付けてBD105に入力する。 Also, the processing contents of step S107 are partly different from those described above (referred to as S107c).
実施の形態3では、ステップS105で許容範囲を満たさない場合(N)、ステップS302に進む。ステップS302で、管理システム1は、レシピ推定部108によって、モデル構成部107のモデルを用いて、許容範囲内で目標値に近いエピ品質の値を実現するレシピの生成に必要な基板スペック、例えば上記欠陥密度等の条件、を導出する。
In the third embodiment, if the permissible range is not satisfied in step S105 (N), the process proceeds to step S302. In step S302, the
次に、ステップS303で、管理システム1は、上記基板スペック・条件と基板情報とに基づいて、ステージ23上の対象基板が基板スペックの条件を満たすかどうかを判断し、また、満たさない場合には、ステージ23上の対象基板を、上記基板スペック・条件を満たす別の基板に変更するかを判断する。この際、管理システム1は、GUIを通じて、ユーザU1に対し、対象基板の欠陥密度等の情報や、基板スペック・条件を通知し、対象基板が条件を満たさない場合に別の基板に変更するかについての判断・入力を受け付ける。ユーザU1は、その通知を確認して、基板を変更するかどうかを判断・入力する。基板を変更する場合(Y)には、ステップS301に戻る。その場合、ステップS301では、変更された後の基板に関する基板情報が入力される。基板を変更しない場合(N)には、前述のメンテナンス通知に係わるステップS200に遷移し、同様の処理が行われる。
Next, in step S303, the
[基板とモデル]
実施の形態3では、上記のように、対象基板として複数の基板を扱い、個々の基板の違いに対応させて好適なレシピを生成する。実施の形態3では、前述のレシピ生成用のモデルは、対象基板として1つの標準的なSiC基板を想定したモデルである。管理システム1は、このモデルと個々の基板の基板情報とに基づいて、個々の基板の基板スペック・条件に応じた好適なレシピを生成可能である。
[Substrate and model]
In the third embodiment, as described above, a plurality of substrates are treated as target substrates, and suitable recipes are generated corresponding to differences among individual substrates. In the third embodiment, the recipe generation model described above is a model that assumes one standard SiC substrate as a target substrate. The
[効果等(3)]
上記のように、実施の形態3によれば、実施の形態1,2と同様の効果に加え、各回の成膜で適用される個々の基板の特性に応じた好適なレシピでの成膜の結果、安定したエピ品質を得ることができる。図9の例で言えば、各時点の各回の成膜は、対象基板として個々の特性を持つ基板であり、メンテナンス直後を含め、各回で好適なエピ品質が得られる。
[Effects (3)]
As described above, according to the third embodiment, in addition to the effects similar to those of the first and second embodiments, film formation can be performed using a suitable recipe according to the characteristics of each substrate applied in each film formation. As a result, stable epitaxial quality can be obtained. In the example of FIG. 9, film formation at each time is performed on substrates having individual characteristics as target substrates, and suitable epitaxial quality can be obtained at each time, including immediately after maintenance.
<実施の形態4>
図13を用いて、実施の形態4のエピタキシャル成膜装置の管理システム等について説明する。実施の形態4は、実施の形態3に機能を追加した形態である。実施の形態4の管理システムは、さらに、複数の成膜装置20および複数のチャンバ22における個々の成膜装置およびチャンバの特性を考慮して、最適なレシピの生成等を行う機能を有する。実施の形態4では、基板に対する処理を行う候補として、複数のエピタキシャル成膜装置と、エピタキシャル装置内の複数のチャンバとを有する。プロセッサは、モデルの入力情報の1つとして、候補のうち基板に対する処理を行う対象となるエピタキシャル成膜装置およびチャンバの情報を入力し、モデルに基づいて、対象となるエピタキシャル成膜装置のチャンバでの処理のレシピを生成する。
<Embodiment 4>
A management system and the like of the epitaxial film forming apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is a form in which functions are added to the third embodiment. The management system of Embodiment 4 further has a function of generating an optimum recipe, etc., in consideration of the characteristics of each film forming apparatus and chamber in the plurality of
実施の形態4の管理システム1の構成は、前述の図10と同様であり、異なる点としては、入力情報101の1つとして、装置番号およびチャンバ番号を有する。実施の形態4での処理フローは、例えば図12に対し異なる点として、ステップS301で、さらに、装置番号およびチャンバ番号が入力され、他の情報と関連付けてDB105内に登録される。
The configuration of the
装置番号は、個々の成膜装置20を識別するIDであり、チャンバ番号は、個々のチャンバ22を識別するIDである。ユーザU1は、GUIを通じて、成膜に使用する対象の成膜装置20の装置番号と、その成膜装置20における使用するチャンバ22(例えば図5の(B)でのエピ成長チャンバ22d)のチャンバ番号とを入力する。あるいは、管理システム1は、対象の装置番号およびチャンバ番号を自動的に把握、または他の装置等から取得してもよい。なお、装置番号やチャンバ番号が入力・指定されない場合には、管理システム1は、装置番号やチャンバ番号のデフォルト設定値を用いる。このデフォルト設定値は、GUIを通じてユーザU1による設定も可能である。
The device number is an ID that identifies each
管理システム1は、入力された装置番号およびチャンバ番号で識別される成膜装置20およびチャンバ22に対応させたモデルを使用して、ステップS104でのレシピ生成等の処理を行う。ステップS107では、管理システム1は、基板情報、装置番号、チャンバ番号、モデル、およびレシピ等の情報を関連付けて、DB105に情報を保存する。
The
[成膜装置およびチャンバ]
成膜に使用する成膜装置20およびチャンバ22が異なる場合に、同じレシピを適用したとしても、それぞれの成膜結果のエピ品質に違いが生じる場合がある。そこで、実施の形態4の管理システム1は、装置番号およびチャンバ番号に基づいて、成膜に使用する個々の成膜装置20とそのチャンバ22を把握し、その成膜装置20およびチャンバ22の特性に対応させて好適なレシピを生成する。具体的には、機械学習のモデルにおいて、個々の成膜装置20およびチャンバ22の特性を反映する。また、個々の成膜装置20およびチャンバ22毎のモデルを構成し使用してもよいが、転移学習等の手法を用いてもよい。転移学習では、ある1つの成膜装置20およびチャンバ22を固定として想定した1つのモデルを構成し、そのモデルに基づいて、他の成膜装置20およびチャンバ22については、転移学習によって、対応するモデルを構成する。これにより、ある固定の少ない情報に基づいて、各成膜装置20およびチャンバ22に対応した高精度のモデルを構成できる。
[Deposition apparatus and chamber]
When the
図13は、補足として、実施の形態4で、複数の成膜装置20、複数のチャンバ22、および適用するモデル等についての関係の例を示す。(a)の表は、第1の手法として、個々の成膜装置20およびチャンバ22毎に、個々のモデルを構成する場合の管理情報の例を示す。(a)の表は、列として、装置番号、チャンバ番号、およびモデルを有する。例えば、装置番号=1の成膜装置20におけるチャンバ番号=11のチャンバでは、モデルM111が適用され、別のチャンバ番号=12のチャンバでは、別のモデルM112が適用される。別の装置番号=2の成膜装置20では、別のモデル(M221,M222)が適用される。(b)の表は、第2の手法として、複数の成膜装置20および複数のチャンバ22に、共通の1つモデルをベースとして構成する場合の管理情報の例を示す。例えば、装置番号=1,2の2台の成膜装置20では、同じモデルM100が使用されている。装置番号=3の1台の成膜装置20では、同じモデルM300が使用されている。
FIG. 13 shows, as a supplement, an example of the relationship between a plurality of
[効果等(4)]
上記のように、実施の形態4によれば、実施の形態3と同様の効果に加え、各回の成膜で適用される個々の成膜装置20およびチャンバ22の特性に応じた好適なレシピでの成膜の結果、安定したエピ品質を得ることができる。例えば、成膜装置20のチャンバ22毎に、メンテナンスの影響を含む状態が異なり得る。その場合にも、個々のチャンバ22の特性が考慮されたモデルに基づいて、最適なレシピが生成でき、メンテナンス直後の成膜のエピ品質を安定させることができる。
[Effects (4)]
As described above, according to the fourth embodiment, in addition to the same effect as the third embodiment, a suitable recipe according to the characteristics of the individual
<実施の形態1~4の変形例>
実施の形態1~4の変形例として、以下も可能である。変形例の管理システム1の構成は、例えば図10と同様であり、異なる点としては、入力情報101の1つとして、ハイパーパラメータを有する。このハイパーパラメータは、公知の機械学習アリゴリズムに設定するパラメータ、言い換えると機械学習アリゴリズム・モデルの設定情報を指す。この変形例での処理フローは、例えば実施の形態3の図12のフローに対し、異なる点として、ステップS301で、入力情報の1つとしてハイパーパラメータが入力される。ユーザU1は、GUIを通じてハイパーパラメータを入力・設定する。
<Modifications of
As modifications of the first to fourth embodiments, the following are also possible. The configuration of the
機械学習において、膨大なデータを使用する場合、最適なレシピを探索する際に、計算の量、時間、負荷が大きくなる。探索計算ステップ(値を変える幅など)を大きくする等の工夫で、探索に要する時間を短縮可能であるが、精度が低下する。そこで、実施の形態4では、レシピ生成用のモデルに対し、適切なハイパーパラメータを入力・設定することで、高精度と短時間計算との両立を図る。例えば、管理システム1は、ハイパーパラメータの1つとして、レシピ探索のスタート値を、最適解に近いレシピの値に設定する。最適解とは、例えば図9でエピ品質が目標値V1となるようなレシピ(対応する成膜条件)である。これにより、実施の形態4によれば、レシピ探索の探索計算ステップが小さい場合でも、探索に要する時間を短くできる場合がある。すなわち、処理や作業の効率化が可能である。
In machine learning, when using a huge amount of data, the amount of calculation, time, and load increase when searching for the optimal recipe. It is possible to shorten the time required for the search by increasing the search calculation step (the width of changing the value, etc.), but the precision is lowered. Therefore, in the fourth embodiment, by inputting and setting appropriate hyperparameters for the model for recipe generation, both high accuracy and short time calculation are achieved. For example, the
[GUI]
実施の形態1~4、またはそれらの変形例において、以下のようなGUIの例が適用できる。本例では、上記ハイパーパラメータの機能を有する変形例におけるユーザU1に対するGUIを含む画面の表示例を示す。
[GUI]
The following GUI examples are applicable to the first to fourth embodiments or their modifications. This example shows a display example of a screen including a GUI for the user U1 in the modified example having the function of the hyperparameters.
図14および図15は、GUI例を示す。図14で、欄g1は、レシピ探索機能欄であり、実施の形態1等で説明した機能についての有効(enable)/無効(disable)の状態を設定できる。欄g2は、メンテナンス通知メッセージ欄であり、前述のメンテナンス通知のメッセージが表示される。欄g3は、装置・チャンバ情報入力欄であり、前述の装置番号およびチャンバ番号を入力・確認できる。欄g4は、基板情報入力欄であり、前述の基板情報を入力・確認できる。例えば、スロット毎の基板の基板ID、厚さ等の値が入力できる。 14 and 15 show GUI examples. In FIG. 14, column g1 is a recipe search function column, in which the enable/disable state of the functions described in the first embodiment and the like can be set. A field g2 is a maintenance notification message field, in which the aforementioned maintenance notification message is displayed. A field g3 is an apparatus/chamber information input field, in which the above-mentioned apparatus number and chamber number can be input/confirmed. A field g4 is a board information input field, in which the aforementioned board information can be input and confirmed. For example, values such as the board ID and thickness of the board for each slot can be input.
欄g5は、目標値・許容範囲入力欄であり、エピ品質を表すパラメータ毎に、前述の目標値、上限値および下限値を入力・確認できる。欄g6は、ハイパーパラメータ入力欄であり、前述のハイパーパラメータの値を入力・確認できる。欄g7は、メンテナンス直後のデータセット入力欄であり、前述のメンテナンス直後の1回目の成膜でのデータセットとしてレシピおよびエピ品質を入力・確認できる。欄g8は、メンテナンス評価結果入力欄であり、前述のメンテナンスが実施された場合(例えば図9の時点tm1)のメンテナンス効果の評価結果(メンテナンス内容のメンテナンス方法、および各メンテナンス項目の評価値など)を入力・確認できる。図14の各欄は主に設定情報の入力欄に相当する。 A column g5 is a target value/allowable range input column, in which the aforementioned target value, upper limit value, and lower limit value can be input/confirmed for each parameter representing epitaxial quality. A field g6 is a hyperparameter input field, in which the values of the hyperparameters described above can be input/confirmed. A field g7 is a data set input field immediately after maintenance, in which the recipe and epitaxial quality can be input/confirmed as a data set for the first film formation immediately after the maintenance described above. A field g8 is a maintenance evaluation result input field, and the evaluation result of the maintenance effect (maintenance method of maintenance contents, evaluation value of each maintenance item, etc.) when the above-described maintenance is performed (for example, time tm1 in FIG. 9). can be entered and confirmed. Each column in FIG. 14 mainly corresponds to an input column for setting information.
続いて、図15で、各欄は、主に結果の出力欄に相当する。欄g9は、最適レシピ出力欄であり、例えば実施の形態1でのメンテナンス直後の2回目以降に適用するための生成された最適レシピの内容と、その最適レシピでのエピ品質の推定結果とが表示される。欄g10は、メンテナンス直後のエピ品質出力欄であり、例えば実施の形態1でのメンテナンス直後の2回目以降での成膜の結果におけるエピ品質の評価値(実測値と記載)と、それに対応した推定値(欄g9の最適レシピと対応して管理システム1が推定した値)とが表示される。欄g11は、来歴情報出力欄であり、DB105に保存されている来歴情報が表示される。欄g11は、例えば、処理情報欄、レシピ内容欄、およびエピ品質の評価結果欄を含む。処理情報欄は、処理番号、処理日時、基板ID等を有する。処理情報欄は、その他、装置番号、チャンバ番号等を有してもよい。
Next, in FIG. 15, each column mainly corresponds to the result output column. A column g9 is an optimum recipe output column, and contains, for example, the contents of the optimum recipe generated for the second and subsequent times immediately after the maintenance in
レシピ内容欄は、処理に適用されたレシピの各パラメータ値を有する。評価結果欄は、エピ品質の各評価値を有する。欄g12は、メンテナンス評価結果出力欄であり、例えば前述の実施の形態2で「メンテナンス要」となってメンテンナンスが実施された場合のメンテナンス効果の評価結果が表示される。 The Recipe Content column has each parameter value of the recipe applied to the process. The evaluation result column has each evaluation value of epitaxial quality. A column g12 is a maintenance evaluation result output column, and displays the evaluation result of the maintenance effect when maintenance is carried out with "maintenance required" in the above-described second embodiment, for example.
管理システム1は、上記GUI例の各欄に対応するようなテーブル等のデータをDB105やメモリに保持している。管理システム1は、そのデータに基づいて、出力装置15Bの表示画面に表示するための画面データ(例えばWebページでもよい)を生成し表示する。
The
他のGUIとしては、管理システム1は、図1のセンサ27で堆積物の物理量の経時変化を検出、モニタリングした結果のグラフ等を、他の情報と関連付けて表示してもよい。
As another GUI, the
[付記]
以上、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。各構成要素は、特に限定しない場合、単数でも複数でもよい。実施の形態の組み合わせによる形態も可能である。必須要素を除いて、実施の形態の構成要素の追加・削除・置換等が可能である。実施の形態では、レシピの生成・調整に関して、SiCエピタキシャル成膜に適用する場合を説明したが、他の工程や装置、例えば、リソグラフィ(露光、電子ビーム描画、X線描画など)、他の成膜(CVD、PVD、蒸着、スパッタリング、熱酸化など)、パターン加工(エッチング、電子ビーム、レーザーなど)、イオン注入(プラズマなど)、洗浄(液体、超音波など)などにも同様に適用可能である。
[Appendix]
Although the present invention has been specifically described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the invention. Each component may be singular or plural unless otherwise specified. Forms based on combinations of embodiments are also possible. Addition, deletion, replacement, etc. of the constituent elements of the embodiment are possible except for essential elements. In the embodiments, the recipe generation/adjustment is applied to SiC epitaxial film formation. (CVD, PVD, vapor deposition, sputtering, thermal oxidation, etc.), patterning (etching, electron beam, laser, etc.), ion implantation (plasma, etc.), cleaning (liquid, ultrasonic waves, etc.), etc. .
1…管理システム、10…コンピュータシステム、20…エピタキシャル成膜装置、11…統合管理部、12…装置制御部、13…レシピ探索部、14…分析評価部、15A…入力装置、15B…出力装置、U1…ユーザ、21…制御部、22…チャンバ、23…ステージ、24…SiC基板、25…エピ膜、26…堆積箇所、27…センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
プロセッサを備え、
前記エピタキシャル成膜装置の処理は、基板に対するエピタキシャル成長を利用してエピタキシャル膜を成膜する処理を含み、
前記プロセッサは、
前記エピタキシャル成膜装置のメンテナンス直後の1回目の処理のレシピ、および処理結果の前記エピタキシャル膜の品質の評価値の情報を入力して初期条件として、前記処理のモデルを構築または更新し、
前記モデルに基づいて、前記メンテナンス直後の2回目以降の処理のためのレシピとして、前記品質の評価値が目標値を含む許容範囲内になるレシピを生成する、
エピタキシャル成膜装置の管理システム。 A management system for generating recipes for epitaxial deposition equipment processing, comprising:
with a processor
The process of the epitaxial film forming apparatus includes a process of forming an epitaxial film using epitaxial growth on the substrate,
The processor
constructing or updating a model of the process as an initial condition by inputting a recipe for the first process immediately after maintenance of the epitaxial film deposition apparatus and information on the evaluation value of the quality of the epitaxial film as a process result;
Based on the model, as a recipe for the second and subsequent processes immediately after the maintenance, a recipe is generated in which the quality evaluation value is within an allowable range including a target value.
Management system for epitaxial deposition equipment.
前記モデルは、機械学習のモデルである、
エピタキシャル成膜装置の管理システム。 In the epitaxial deposition apparatus management system according to claim 1,
The model is a machine learning model,
Management system for epitaxial deposition equipment.
前記プロセッサは、前記モデルに基づいて生成したレシピにおいて、推定される前記品質の評価値が前記許容範囲を満たすレシピが無い場合、メンテナンスが必要であると判断し、前記メンテナンスが必要である旨を出力する、
エピタキシャル成膜装置の管理システム。 In the epitaxial deposition apparatus management system according to claim 1,
The processor determines that maintenance is required when there is no recipe that satisfies the allowable range for the estimated quality evaluation value among the recipes generated based on the model, and indicates that the maintenance is required. Output,
Management system for epitaxial deposition equipment.
前記プロセッサは、前記メンテナンスが必要であると判断した場合、前記モデルを用いて、前記許容範囲を満たすレシピの生成に必要なメンテナンス方法を生成し、前記メンテンナンス方法を前記メンテナンスが必要である旨とともに出力し、前記メンテナンス方法での前記メンテンナンスを実施させた結果のメンテナンス効果の評価値を用いて前記モデルを更新する、
エピタキシャル成膜装置の管理システム。 In the epitaxial deposition apparatus management system according to claim 3,
When the processor determines that the maintenance is required, the processor uses the model to generate a maintenance method necessary to generate a recipe that satisfies the allowable range, and generates the maintenance method along with the fact that the maintenance is required. outputting and updating the model using the evaluation value of the maintenance effect obtained as a result of performing the maintenance by the maintenance method;
Management system for epitaxial deposition equipment.
前記プロセッサは、前記メンテナンス効果の評価値として、前記メンテナンス直後の前記エピタキシャル成膜装置のチャンバ内の副生成物の物理量の検出値を用いる、
エピタキシャル成膜装置の管理システム。 In the epitaxial deposition apparatus management system according to claim 4,
The processor uses, as an evaluation value of the maintenance effect, a detected value of a physical quantity of by-products in the chamber of the epitaxial deposition apparatus immediately after the maintenance.
Management system for epitaxial deposition equipment.
前記プロセッサは、
前記基板についての品質の評価値を含む基板情報を、前記モデルの入力情報の1つとして入力し、
前記モデルおよび前記基板情報に基づいて、前記許容範囲を満たすレシピが無い場合、前記許容範囲を満たすレシピの生成に必要な前記基板の品質の条件を生成し、
前記条件を満たす基板に変更するかどうかを出力し、
前記基板を変更しないと入力された場合には、前記メンテンナンスが必要であると判断し、前記メンテナンスが必要である旨を出力する、
エピタキシャル成膜装置の管理システム。 In the epitaxial deposition apparatus management system according to claim 1,
The processor
inputting board information including a quality evaluation value for the board as one of the input information of the model;
If there is no recipe that satisfies the allowable range based on the model and the substrate information, generating conditions for the quality of the substrate required for generating a recipe that satisfies the allowable range;
output whether to change to a substrate that satisfies the above conditions;
If it is input that the substrate is not to be changed, it is determined that the maintenance is necessary, and outputting that the maintenance is necessary;
Management system for epitaxial deposition equipment.
前記基板に対する前記処理を行う候補として、複数のエピタキシャル成膜装置と、前記エピタキシャル成膜装置内の複数のチャンバとを有し、
前記プロセッサは、前記モデルの入力情報の1つとして、前記候補のうち前記基板に対する前記処理を行う対象となるエピタキシャル成膜装置およびチャンバの情報を入力し、前記モデルに基づいて、前記対象となるエピタキシャル成膜装置の前記チャンバでの前記処理のレシピを生成する、
エピタキシャル成膜装置の管理システム。 In the epitaxial deposition apparatus management system according to claim 1,
having a plurality of epitaxial deposition apparatuses and a plurality of chambers in the epitaxial deposition apparatus as candidates for performing the processing on the substrate;
The processor inputs, as one of the input information of the model, information of an epitaxial deposition apparatus and a chamber to be subjected to the processing on the substrate among the candidates, and performs the target epitaxial deposition based on the model. generating a recipe for the process in the chamber of a membrane device;
Management system for epitaxial deposition equipment.
前記プロセッサは、前記メンテナンス直後の2回目以降の処理のためのレシピとして推定したレシピでの前記品質の評価値が前記許容範囲を満たさない場合には、前記レシピでは前記許容範囲を満たさないが前記処理を実施するかどうかを出力し、実施すると入力された場合には、前記レシピでの前記処理を実施させる、
エピタキシャル成膜装置の管理システム。 In the epitaxial deposition apparatus management system according to claim 1,
When the quality evaluation value in the recipe estimated as the recipe for the second and subsequent processes immediately after the maintenance does not satisfy the allowable range, the processor determines that the recipe does not satisfy the allowable range but the Output whether or not to execute the process, and if it is input to execute, cause the process in the recipe to be executed;
Management system for epitaxial deposition equipment.
前記エピタキシャル成膜装置は、前記エピタキシャル膜の前記品質を実測値に基づいて分析・評価するための分析チャンバを備え、
前記管理システムは、前記分析チャンバでの分析・評価結果を取得する、
エピタキシャル成膜装置の管理システム。 In the epitaxial deposition apparatus management system according to claim 1,
The epitaxial film forming apparatus comprises an analysis chamber for analyzing and evaluating the quality of the epitaxial film based on actual measurements,
The management system acquires analysis/evaluation results in the analysis chamber,
Management system for epitaxial deposition equipment.
前記管理システムは、プロセッサを備え、
前記エピタキシャル成膜装置の処理は、基板に対するエピタキシャル成長を利用してエピタキシャル膜を成膜する処理を含み、
前記プロセッサが、
前記エピタキシャル成膜装置のメンテナンス直後の1回目の処理のレシピ、および処理結果の前記エピタキシャル膜の品質の評価値の情報を入力して初期条件として、前記処理のモデルを構築または更新するステップと、
前記モデルに基づいて、前記メンテナンス直後の2回目以降の処理のためのレシピとして、前記品質の評価値が目標値を含む許容範囲内になるレシピを生成するステップと、
を有する、エピタキシャル成膜装置の管理方法。 A management method in a management system for generating a recipe for processing an epitaxial deposition apparatus, comprising:
The management system comprises a processor,
The process of the epitaxial film forming apparatus includes a process of forming an epitaxial film using epitaxial growth on the substrate,
the processor
a step of constructing or updating a model of the process as an initial condition by inputting a recipe of the first process immediately after maintenance of the epitaxial deposition apparatus and information of the evaluation value of the quality of the epitaxial film as a process result;
a step of generating, based on the model, a recipe for the second and subsequent processes immediately after the maintenance, in which the quality evaluation value is within an allowable range including a target value;
A method of managing an epitaxial deposition apparatus, comprising:
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021007715A JP7690745B2 (en) | 2021-01-21 | 2021-01-21 | Epitaxial film formation apparatus management system and management method |
| JP2025087903A JP2025119035A (en) | 2021-01-21 | 2025-05-27 | Epitaxial deposition equipment management system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021007715A JP7690745B2 (en) | 2021-01-21 | 2021-01-21 | Epitaxial film formation apparatus management system and management method |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025087903A Division JP2025119035A (en) | 2021-01-21 | 2025-05-27 | Epitaxial deposition equipment management system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022112078A true JP2022112078A (en) | 2022-08-02 |
| JP7690745B2 JP7690745B2 (en) | 2025-06-11 |
Family
ID=82656237
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021007715A Active JP7690745B2 (en) | 2021-01-21 | 2021-01-21 | Epitaxial film formation apparatus management system and management method |
| JP2025087903A Pending JP2025119035A (en) | 2021-01-21 | 2025-05-27 | Epitaxial deposition equipment management system |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2025087903A Pending JP2025119035A (en) | 2021-01-21 | 2025-05-27 | Epitaxial deposition equipment management system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP7690745B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024161981A1 (en) * | 2023-01-30 | 2024-08-08 | 東京エレクトロン株式会社 | Computer program, information processing device, and information processing method |
| JP2025019191A (en) * | 2023-05-09 | 2025-02-06 | 日機装株式会社 | Semiconductor light emitting device manufacturing system |
| WO2025216108A1 (en) * | 2024-04-12 | 2025-10-16 | 東京エレクトロン株式会社 | Information processing method, information processing device, and computer program |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09205049A (en) * | 1996-01-23 | 1997-08-05 | Kokusai Electric Co Ltd | Film forming equipment |
| JP2008091826A (en) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Tokyo Electron Ltd | Substrate processing system processing recipe optimization method, substrate processing system, substrate processing apparatus |
| JP2020123675A (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-13 | 日立金属株式会社 | Semiconductor manufacturing apparatus management system and method therefor |
-
2021
- 2021-01-21 JP JP2021007715A patent/JP7690745B2/en active Active
-
2025
- 2025-05-27 JP JP2025087903A patent/JP2025119035A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09205049A (en) * | 1996-01-23 | 1997-08-05 | Kokusai Electric Co Ltd | Film forming equipment |
| JP2008091826A (en) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Tokyo Electron Ltd | Substrate processing system processing recipe optimization method, substrate processing system, substrate processing apparatus |
| JP2020123675A (en) * | 2019-01-30 | 2020-08-13 | 日立金属株式会社 | Semiconductor manufacturing apparatus management system and method therefor |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024161981A1 (en) * | 2023-01-30 | 2024-08-08 | 東京エレクトロン株式会社 | Computer program, information processing device, and information processing method |
| JP2025019191A (en) * | 2023-05-09 | 2025-02-06 | 日機装株式会社 | Semiconductor light emitting device manufacturing system |
| WO2025216108A1 (en) * | 2024-04-12 | 2025-10-16 | 東京エレクトロン株式会社 | Information processing method, information processing device, and computer program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7690745B2 (en) | 2025-06-11 |
| JP2025119035A (en) | 2025-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7655426B2 (en) | Semiconductor manufacturing equipment management system and method thereof | |
| JP2025119035A (en) | Epitaxial deposition equipment management system | |
| US11189470B2 (en) | Search device, search method and plasma processing apparatus | |
| CN1860487B (en) | System and method for analyzing a process performed by a semiconductor processing tool using first principles simulation | |
| US9972478B2 (en) | Method and process of implementing machine learning in complex multivariate wafer processing equipment | |
| US9519285B2 (en) | Systems and associated methods for tuning processing tools | |
| US11126172B2 (en) | Methods and systems for applying run-to-run control and virtual metrology to reduce equipment recovery time | |
| Chien et al. | A novel approach to hedge and compensate the critical dimension variation of the developed-and-etched circuit patterns for yield enhancement in semiconductor manufacturing | |
| JP2025500425A (en) | Characterizing substrate supports to build a digital twin | |
| CN118223119A (en) | A wafer epitaxial growth control method based on machine learning | |
| Lin et al. | A Bayesian framework for online parameter estimation and process adjustment using categorical observations | |
| CN103811379B (en) | Instrument optimizing regulation system and correlation technique | |
| CN113075873B (en) | Rubidium atom small optical clock based on Kalman filtering temperature and frequency control and implementation method | |
| US10754319B1 (en) | Across-wafer profile control in semiconductor processes | |
| Chen et al. | Structural design optimization of physical vapor transport furnace for aluminum nitride crystal growth via modeling and simulation | |
| KR100221231B1 (en) | Model-based predictive control system and method | |
| Lin et al. | Online parameter estimation and run-to-run process adjustment using categorical observations | |
| CN116487289A (en) | Model-Based Control Methods, Model-Based Control Systems and Programs | |
| Middlebrooks et al. | Model Predictive Control of ${\hbox {Si}} _ {1-x}{\hbox {Ge}} _ {x} $ Thin Film Chemical–Vapor Deposition | |
| Wang et al. | A run-to-run control algorithm based on timely and delayed mixed-resolution information | |
| US20260016812A1 (en) | Dynamic process control in electronic device manufacturing | |
| TWI898157B (en) | Method and semiconductor processing tool for auto-tuning and process performance assessment of chamber control | |
| US20250316491A1 (en) | Integrated substrate thinning | |
| KR102872996B1 (en) | Communication nodes for interfacing between evaluation systems and manufacturing systems | |
| Parmar | Review Of Strategies For Mitigating Lot-To-& Lot Wafer-To-Wafer, and Within-Wafer variations in semiconductor production [J] |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231214 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240705 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240723 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240910 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20241203 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250130 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250430 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250513 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7690745 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |