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JP7679160B2 - Semiconductor manufacturing equipment management system and method thereof - Google Patents
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Description

本発明は半導体製造装置の管理システム及びその方法に関する。 The present invention relates to a management system and method for semiconductor manufacturing equipment.

例えば、半導体パワー素子には高耐圧のほか、低オン抵抗、低スイッチング損失が要求されるが、現在の主流であるケイ素(Si)パワー素子は理論的な性能限界に近づいている。炭化ケイ素(SiC)は、Siと比較して絶縁破壊電界強度が約1桁大きい。そのため、耐圧を保持するドリフト層を約1/10に薄く、不純物濃度を約100倍高くすることで、素子抵抗を理論上3桁以上低減できる。また、SiCは、Siに対してバンドギャップが約3倍大きいことから高温動作も可能であり、SiC半導体素子は、Si半導体素子を超える性能が期待され、SiC向けの半導体製造装置の開発が進められている。 For example, semiconductor power elements are required to have high breakdown voltage, low on-resistance, and low switching loss, but silicon (Si) power elements, which are currently the mainstream, are approaching their theoretical performance limits. Silicon carbide (SiC) has a dielectric breakdown field strength that is about one order of magnitude greater than that of Si. Therefore, by making the drift layer that maintains the breakdown voltage about one-tenth thinner and increasing the impurity concentration by about 100 times, it is theoretically possible to reduce the element resistance by more than three orders of magnitude. In addition, SiC has a band gap about three times larger than that of Si, which allows it to operate at high temperatures. SiC semiconductor elements are expected to exceed the performance of Si semiconductor elements, and the development of semiconductor manufacturing equipment for SiC is underway.

SiC向けの半導体製造装置の一つにSiCエピタキシャル成長装置がある。SiCの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素子作製のためにエピタキシャル成長を行っている。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、エピ膜厚均一性の確保、高速成長、低結晶欠陥化、等多岐にわたる。 One type of semiconductor manufacturing equipment for SiC is the SiC epitaxial growth equipment. Epitaxial growth of SiC is a technology for forming a SiC film on an off-cut SiC substrate. Generally, SiC substrates have a high donor concentration, so the donor concentration and film thickness must be adjusted for each application of the withstand voltage, and epitaxial growth is performed to manufacture SiC devices. There are many requirements for epitaxial growth technology, such as larger diameter epitaxial growth in line with larger diameter substrates, ensuring uniformity of donor concentration, ensuring uniformity of epitaxial film thickness, high-speed growth, and low crystal defects.

これらの要求を全て精度よく満たすために、多数の制御パラメータ(入力パラメータ)を備えた装置が必要となる。それに伴い、半導体製造装置の性能をフルに引き出すためには、数種から数十種にも及ぶ制御パラメータを決定することが必要となる。従って、装置の性能が向上するにつれ、装置構造は複雑化し、所望の成膜結果が得られる制御パラメータの組み合わせを突き止めることが、ますます困難になっている。これは、デバイス開発の長期化を引き起こし、開発コストが増大する原因となる。 To meet all of these requirements with precision, equipment with many control parameters (input parameters) is required. Accordingly, to fully utilize the performance of semiconductor manufacturing equipment, it is necessary to determine several to even several dozens of control parameters. Therefore, as equipment performance improves, the equipment structure becomes more complex, making it increasingly difficult to identify the combination of control parameters that will produce the desired film formation results. This lengthens device development time and causes development costs to increase.

更にSiCエピタキシャル成長装置においては、SiCエピ成長時、SiC基板以外の部材(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。この副生成物はエピ成長中に高温に曝され、蒸発し、エピ結果の経時変化を生む原因となる。他のCVD装置においてはガスクリーニング等の副生成物の除去を容易に行えるが、SiCにおいては、有効なガスクリーニング手法が現状確立されていない。このため、副生成物の除去のために、頻繁にチャンバを解放するようなメンテナンスが求められ、開発コスト増大の原因となる。 Furthermore, in SiC epitaxial growth equipment, by-products derived from the material gases adhere firmly to components other than the SiC substrate (inner walls and susceptor) during SiC epitaxial growth. These by-products are exposed to high temperatures during epitaxial growth and evaporate, causing changes in the epitaxial results over time. In other CVD equipment, by-products can be easily removed by gas cleaning, but no effective gas cleaning method has yet been established for SiC. For this reason, frequent maintenance such as opening the chamber to remove the by-products is required, which increases development costs.

従って、開発コストを低減するために、半自動的に経時変化を考慮して最適な制御パラメータを探索し、装置の性能を容易に引き出せる、更にはメンテナンスのタイミングを通知する機能や装置が求められる。経時変化を考慮してプロセスレシピを改変する方法として特許文献1や特許文献2の方法がある。 Therefore, in order to reduce development costs, there is a demand for a function or device that can semi-automatically search for optimal control parameters taking into account changes over time, easily bring out the best performance from the device, and even notify the user when maintenance is required. Methods for modifying process recipes taking into account changes over time are described in Patent Documents 1 and 2.

経時変化による成膜結果のズレを補正する手段を開示する文献として、例えば特許文献1が挙げられる。特許文献1は、膜厚ズレを補正する方法を開示する。具体的には、以下の事項を開示する、「制御装置は、原子層堆積による膜を基板に成膜する基板処理装置の動作を制御する制御装置であって、前記膜の種類に応じた成膜条件を記憶するレシピ記憶部と、前記成膜条件が前記膜の特性に与える影響を表すプロセスモデルを記憶するモデル記憶部と、成膜時の前記成膜条件の実測値を記憶するログ記憶部と、前記レシピ記憶部に記憶された前記成膜条件により成膜された前記膜の特性の測定結果と、前記モデル記憶部に記憶された前記プロセスモデルと、前記ログ記憶部に記憶された前記成膜条件の実測値と、に基づいて、目標とする前記膜の特性を満たす成膜条件を算出する制御部と、を有する」(要約)。 For example, Patent Document 1 is an example of a document disclosing a means for correcting deviations in film formation results due to changes over time. Patent Document 1 discloses a method for correcting film thickness deviations. Specifically, it discloses the following: "The control device is a control device that controls the operation of a substrate processing apparatus that forms a film on a substrate by atomic layer deposition, and has a recipe storage unit that stores film formation conditions according to the type of film, a model storage unit that stores a process model that represents the effect of the film formation conditions on the characteristics of the film, a log storage unit that stores actual measured values of the film formation conditions during film formation, and a control unit that calculates film formation conditions that satisfy the target characteristics of the film based on the measurement results of the characteristics of the film formed under the film formation conditions stored in the recipe storage unit, the process model stored in the model storage unit, and the actual measured values of the film formation conditions stored in the log storage unit" (Summary).

装置やチャンバ間の組み付けや寸法バラつきに起因した差、即ち機差、及び経時変化を補正する手段を開示する文献として、例えば特許文献2が挙げられる。特許文献2は、以下の事項を開示する。「複数の半導体製造装置とこれら半導体製造装置をそれぞれ制御する制御装置を備え、供給される1つのレシピに従って複数の半導体製造装置を制御して、共通の半導体装置を製造する半導体製造装置において、前記レシピが使用された装置の前記レシピ使用時における性能と、前記複数の半導体製造装置のうち、これから使用する予定の半導体製造装置を使用することにより得られる装置性能との差データをもとに予め記憶されたレシピ補正用データを参照してレシピ補正量を算出し、算出したレシピ補正量をもとに前記供給されたレシピを補正して、前記これから使用する予定の半導体製造装置に供給する。」(要約)。 For example, Patent Document 2 is an example of a document that discloses a means for correcting differences due to assembly and dimensional variations between devices and chambers, i.e., machine differences and changes over time. Patent Document 2 discloses the following: "In a semiconductor manufacturing device that is equipped with multiple semiconductor manufacturing devices and a control device that controls each of these semiconductor manufacturing devices and controls the multiple semiconductor manufacturing devices according to a single supplied recipe to manufacture a common semiconductor device, a recipe correction amount is calculated by referring to recipe correction data stored in advance based on difference data between the performance of the device for which the recipe is used when the recipe is used and the device performance obtained by using a semiconductor manufacturing device to be used in the future out of the multiple semiconductor manufacturing devices, and the supplied recipe is corrected based on the calculated recipe correction amount and supplied to the semiconductor manufacturing device to be used in the future." (Summary).

特開2017-174983号公報JP 2017-174983 A 特開2013-135044号公報JP 2013-135044 A

しかし、特許文献1の方法では、レシピを修正するきっかけは許容値を超える成膜であり、ズレ量によっては次工程に進めない。即ち失敗のリスクを伴うこととなり、開発コストが増大する原因となり得る。また、補正したい項目を増やす場合には、新たに装置の入力パラメータ数に対応した相関モデルを作成する必要があり、相関モデルの作成に多くの工数を必要とする。 However, in the method of Patent Document 1, the trigger for correcting the recipe is deposition that exceeds the tolerance, and depending on the amount of deviation, it is not possible to proceed to the next process. In other words, this involves a risk of failure, which can lead to increased development costs. In addition, when increasing the number of items to be corrected, a new correlation model corresponding to the number of input parameters for the device must be created, and creating the correlation model requires a lot of man-hours.

特許文献2の方法においても、機差及び経時変化の補正の手段として、予め各入力パラメータに対する出力結果の相関データを予め準備しておく必要がある。補正したい項目を増やす場合には、新たに装置の入力パラメータ数に対応した相関モデルを作成する必要があり、相関モデルの作成に多くの工数を必要とする。また、補正のために、予めメンテナンス後に性能履歴データ構築用のレシピによる処理を行う必要があり、開発コスト増大の原因となりうる。 In the method of Patent Document 2, correlation data of output results for each input parameter must also be prepared in advance as a means of correcting for machine differences and changes over time. When increasing the number of items to be corrected, a new correlation model corresponding to the number of input parameters for the device must be created, and creating the correlation model requires a lot of man-hours. In addition, in order to make the corrections, processing must be performed in advance after maintenance using a recipe for constructing performance history data, which can lead to increased development costs.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下の通りである。
本発明の一態様は、半導体製造装置のレシピを決定する、管理システムであって、1以上の記憶装置と、1以上のプロセッサと、を含み、前記1以上の記憶装置は、前記半導体製造装置の過去の処理の履歴情報を格納し、前記1以上のプロセッサは、前記半導体製造装置による次の処理における、特定対象の目標値を取得し、前記履歴情報及び前記目標値に基づき、推定モデルを含む1以上の関数を使用して前記半導体製造装置の前記次の処理のレシピを決定し、前記推定モデルの入力は前記半導体製造装置の前記次の処理のレシピ候補を含み、前記推定モデルの出力は前記特定対象の推定値を含む。
Among the inventions disclosed in this application, a brief summary of representative inventions is as follows.
One aspect of the present invention is a management system that determines a recipe for a semiconductor manufacturing equipment, the management system including one or more storage devices and one or more processors, wherein the one or more storage devices store history information of past processing of the semiconductor manufacturing equipment, the one or more processors acquire a target value of a specific object in a next processing by the semiconductor manufacturing equipment, and determine a recipe for the next processing of the semiconductor manufacturing equipment using one or more functions including an estimation model based on the history information and the target value, the input of the estimation model includes recipe candidates for the next processing of the semiconductor manufacturing equipment, and the output of the estimation model includes an estimated value of the specific object.

本発明の一態様によれば、半導体製造装置の経時変化に応じたレシピを決定できる。 According to one aspect of the present invention, a recipe can be determined according to changes over time in semiconductor manufacturing equipment.

前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 Problems, configurations and advantages other than those mentioned above will become clear from the explanation of the following examples.

実施形態1において、比較例によるN回目の成膜処理の膜厚の推定を示す。In the first embodiment, an estimation of the film thickness of the Nth film forming process according to a comparative example is shown. 実施形態1において、N回目の成膜処理の膜厚の推定を示す。In the first embodiment, the film thickness of the Nth film forming process is estimated. 実施形態1において、N回目に出力がXとなる入力を予測した後の推定モデルの構築に用いる訓練データの例を示す。13 shows an example of training data used to construct an estimation model after predicting an input that results in an output of X for the Nth time in the first embodiment. 実施形態1において、訓練データにおける処理順と出力(膜厚)との関係を示す。1 shows the relationship between the processing order and the output (film thickness) in the training data in the first embodiment. 実施形態1において、訓練データにおける処理順と入力パラメータの一つ(ガス流量)との関係を示す。1 shows the relationship between the processing order in the training data and one of the input parameters (gas flow rate) in the first embodiment. 実施形態1において、推定モデルを使用して適切な入力(レシピ)を推定する方法を模式的に示す。In the first embodiment, a method for estimating a suitable input (recipe) using an estimation model is illustrated. 実施形態1において、推定モデルの入力値と出力値の組み合わせが、処理毎に変化し得ることを示す。In the first embodiment, it will be shown that the combination of input values and output values of the estimation model can change for each process. 実施形態1において、半導体製造管理システムの構成例を模式的に示す。In the first embodiment, a configuration example of a semiconductor manufacturing management system is illustrated. 実施形態1において、半導体製造管理システムの論理構成例を模式的に示す。1 illustrates a schematic diagram of an example of a logical configuration of a semiconductor manufacturing management system in a first embodiment. 実施形態1において、半導体製造管理システムの他の論理構成例を模式的に示す。4A and 4B are schematic diagrams illustrating another example of a logical configuration of the semiconductor manufacturing control system according to the first embodiment. 実施形態1において、訓練データデータベースに格納されている、推定モデルを更新するための訓練データの例を示す。1 shows an example of training data for updating an estimation model, which is stored in a training data database in the first embodiment. 実施形態1において、次回成膜処理の目標値の例を示す。In the first embodiment, an example of a target value for the next film forming process will be shown. 実施形態1において、レシピ探索部が決定した最適入力値(レシピ)の例を示す。4 shows an example of optimal input values (recipe) determined by a recipe search unit in the first embodiment. 実施形態1において、半導体製造管理システムの処理を説明するための論理構成図である。FIG. 2 is a logical configuration diagram for explaining the processing of the semiconductor manufacturing management system in the first embodiment. 実施形態1において、半導体製造管理システムが実行する処理のフローチャートを示す。4 shows a flowchart of a process executed by a semiconductor manufacturing management system in the first embodiment. 実施形態1において、クラスタ装置の構成例を示す。In the first embodiment, an example of the configuration of a cluster device is shown. 実施形態1において、SiCエピクラスタ装置の構成例を示す。In the first embodiment, a configuration example of a SiC epi-cluster apparatus is shown. 実施形態2において、推定モデルによる出力の経時変化の例を示すグラフである。13 is a graph showing an example of a change over time in output by an estimation model in the second embodiment. 実施形態2において、推定モデルによる出力の経時変化の例を示すグラフである。13 is a graph showing an example of a change over time in output by an estimation model in the second embodiment. 実施形態2において、推定モデルによる出力の経時変化の例を示すグラフである。13 is a graph showing an example of a change over time in output by an estimation model in the second embodiment. 実施形態2において、訓練データの概念図である。FIG. 11 is a conceptual diagram of training data in the second embodiment. 実施形態2において、訓練データのより具体的な例を示す。In the second embodiment, a more specific example of training data will be given. 実施形態2において、次回成膜処理の目標値の例を示す。In the second embodiment, an example of a target value for the next film forming process will be shown. 実施形態2において、レシピ探索部が決定した最適入力値(レシピ)の例を示す。11 shows an example of optimal input values (recipe) determined by a recipe search unit in the second embodiment. 実施形態2において、本実施形態の半導体製造管理システムの処理を説明するための論理構成図である。FIG. 11 is a logical configuration diagram for explaining the processing of the semiconductor manufacturing management system according to the second embodiment. 実施形態2において、半導体製造管理システムが実行する処理のフローチャートを示す。11 shows a flowchart of a process executed by a semiconductor manufacturing control system in the second embodiment. 実施形態3において、半導体製造管理システムが実行する処理のフローチャートを示す。13 shows a flowchart of a process executed by a semiconductor manufacturing management system in the third embodiment. 実施形態3において、レシピ探索機能設定ウィンドウの例を示す。13 shows an example of a recipe search function setting window in the third embodiment. 実施形態3において、目標値設定入力ウィンドウの例を示す。13 shows an example of a target value setting input window in the third embodiment. 実施形態3において、基板情報入力ウィンドウの例を示す。13 shows an example of a board information input window in the third embodiment. 実施形態3において、評価結果入力ウィンドウの例を示す。13 shows an example of an evaluation result input window in the third embodiment. 実施形態3において、最適レシピ出力ウィンドウの例を示す。In the third embodiment, an example of an optimal recipe output window is shown. 実施形態3において、メンテナンス通知メッセージボックスの例を示す。13 shows an example of a maintenance notification message box in the third embodiment. 実施形態3において、メンテナンス評価結果出力ウィンドウの例を示す。13 shows an example of a maintenance evaluation result output window in the third embodiment. 実施形態3において、履歴情報出力ウィンドウの例を示す。13 shows an example of a history information output window in the third embodiment. 実施形態4において、経時変化に影響すると考えられる因子を含む訓練データの入力データの例を示す。In the fourth embodiment, an example of input data for training data including factors thought to affect changes over time is shown. 実施形態5において、経時変化に影響すると考えられる因子を含む訓練データの入力データの例を示す。In the fifth embodiment, an example of input data for training data including factors thought to affect changes over time is shown. 実施形態6において、関数g_a(t)のグラフの例を示す。In the sixth embodiment, an example of a graph of the function g_a(t) is shown. 実施形態6において、レシピaの経時変化関数のグラフの例を示す。13 shows an example of a graph of a time-varying function of recipe a in the sixth embodiment.

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that in the following embodiments, when necessary for convenience, the description will be divided into multiple sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not unrelated to each other, and one is related to the other in terms of partial or complete modifications, details, supplementary explanations, etc.

また、以下の実施形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップなどを含む)は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合などを除き、必ずしも必須のものではない。
<概要>
In the following embodiments, when the number of elements (including the number, numerical value, amount, range, etc.) is mentioned, it is not limited to the specific number, and may be more than or less than the specific number, unless otherwise specified or clearly limited in principle. Furthermore, in the following embodiments, the components (including element steps, etc.) are not necessarily essential, unless otherwise specified or clearly considered essential in principle.
<Overview>

本実施形態は、半導体製造装置の経時変化を考慮した適切なレシピの導出を説明する。
半導体製造管理システムは、半導体製造の過去の処理の履歴情報から、チャンバの経時変化を自律的に推定し、装置状況に合った適切レシピ(半導体装置の処理条件)を導出する。
In this embodiment, the derivation of an appropriate recipe taking into account the aging of a semiconductor manufacturing device will be described.
The semiconductor manufacturing management system autonomously estimates changes over time in the chamber from historical information on past semiconductor manufacturing processes, and derives an appropriate recipe (processing conditions for semiconductor devices) suited to the equipment status.

本実施形態は、経時変化を処理履歴情報から推定するため、経時変化を確認するための成膜が不要であり、工数を低減できる。また、本実施形態は、処理履歴情報に基づき機械学習モデルを構成することで、レシピを構成するパラメータ毎の相関データの準備が不要となる。更には、本実施形態は、経時変化を考慮した適切なレシピを導出できるため、メンテナンス回数を低減できる。 In this embodiment, since the change over time is estimated from the processing history information, there is no need to deposit a film to check the change over time, and the labor costs can be reduced. In addition, in this embodiment, by constructing a machine learning model based on the processing history information, it is not necessary to prepare correlation data for each parameter that constitutes the recipe. Furthermore, since this embodiment can derive an appropriate recipe that takes into account the change over time, the number of maintenance operations can be reduced.

上述のように、本実施形態の半導体製造管理システムは、機械学習モデル(推定モデル)によって、次回の処理の適切なレシピを決定する。推定モデルの入力はレシピを含み、出力は半導体製造装置による処理の結果得られる値の推定値(特定対象の推定値)を含む。 As described above, the semiconductor manufacturing management system of this embodiment uses a machine learning model (estimation model) to determine an appropriate recipe for the next process. The input of the estimation model includes a recipe, and the output includes an estimate of the value obtained as a result of processing by the semiconductor manufacturing equipment (estimate of a specific target).

以下において、成膜処理の例を説明する。成膜処理の例は、例えば、SiやSiCのエピタキシャル成膜である。成膜処理(推定モデル)における入力はレシピを含み、その出力は生成される膜の特性の推定値を含む。膜の特性は、例えば、膜厚又は不純物の濃度プロファイル等を含む。以下に説明する例おいて、膜厚を出力とする。なお、本実施形態の特徴は、成膜処理以外の半導体製造処理に適用できる。 An example of a film formation process is described below. An example of a film formation process is, for example, epitaxial film formation of Si or SiC. The input in the film formation process (estimated model) includes a recipe, and the output includes an estimated value of the characteristics of the film to be generated. The film characteristics include, for example, the film thickness or the impurity concentration profile. In the example described below, the film thickness is the output. Note that the features of this embodiment can be applied to semiconductor manufacturing processes other than the film formation process.

<実施形態1>
説明の簡単化のため、繰り返し実行される成膜処理のレシピが同一とする例を説明する。図1は、比較例によるN回目の成膜処理の膜厚の推定を示す。比較例の推定モデルは、処理履歴情報を参照することなく、レシピから膜厚を推定する。つまり、推定モデルの入力は各回の成膜処理のレシピのみである。成膜装置の経時変化が存在する場合、同一レシピA(入力A)を用いても膜厚(出力)が変動する。したがって、比較例の推定モデルは、N回目の処理に拠る膜厚を正確に推定することができない。つまり、比較例は、目標A(膜厚A)となる入力Aを推定することができない。
<Embodiment 1>
For the sake of simplicity, an example will be described in which the recipe of the film formation process that is repeatedly executed is the same. FIG. 1 shows an estimation of the film thickness of the Nth film formation process by a comparative example. The estimation model of the comparative example estimates the film thickness from the recipe without referring to the processing history information. In other words, the input of the estimation model is only the recipe of each film formation process. If there is a change over time in the film formation device, the film thickness (output) will vary even if the same recipe A (input A) is used. Therefore, the estimation model of the comparative example cannot accurately estimate the film thickness due to the Nth process. In other words, the comparative example cannot estimate the input A that becomes the target A (film thickness A).

図2は、本実施形態によるN回目の成膜処理の膜厚の推定を示す。まず、処理履歴情報を訓練データに加え、時系列解析に適した機械学習(例えば、RNN(Recurrent Neural Network)やLSTM(Long-Short Term Memory)等)を用いて、推定モデルを構成する。さらに、最適解探索手法を用いて、推定モデルがN回目の処理の目標Aに近い値を出力する、入力(入力A)を予測する。ここで処理履歴情報は、例えば、処理枚数や処理回数等である。 Figure 2 shows the estimation of the film thickness of the Nth film formation process according to this embodiment. First, processing history information is added to the training data, and an estimation model is constructed using machine learning suitable for time series analysis (e.g., RNN (Recurrent Neural Network) or LSTM (Long-Short Term Memory)). Furthermore, an optimal solution search method is used to predict an input (input A) that causes the estimation model to output a value close to the target A of the Nth process. Here, processing history information is, for example, the number of processed substrates or the number of times of processing.

次に経時変化がある状態で出力(膜厚)が一定となる例を考える。経時変化の影響により、一定の出力(膜厚)を得るための入力(レシピ)が変化する。経時変化による出力の変動量が入力の関数と考えるならば、処理履歴情報として処理枚数や処理回数を用いても、精度の良い予測は出来ないと考えられる。 Next, consider an example where the output (film thickness) remains constant despite changes over time. The input (recipe) required to obtain a constant output (film thickness) changes due to the effects of changes over time. If we consider the amount of output fluctuation due to changes over time to be a function of the input, then it is believed that accurate predictions cannot be made even if the number of processed wafers or number of times processed is used as processing history information.

そこで、処理履歴情報としてレシピ履歴を使用することで、経時変化の特徴量を自律的に学習することが可能となる。図3は、N回目に出力がXとなる入力を予測した後の推定モデルの構築に用いる訓練データ31の例を示す。図4は、訓練データ31における処理順と出力(膜厚)との関係を示し、図5は、訓練データ31における処理順と入力パラメータの一つ(ガス流量)との関係を示す。 Therefore, by using recipe history as processing history information, it becomes possible to autonomously learn the feature quantities of changes over time. Figure 3 shows an example of training data 31 used to construct an estimation model after predicting an input that will result in an output of X in the Nth iteration. Figure 4 shows the relationship between the processing order and the output (film thickness) in the training data 31, and Figure 5 shows the relationship between the processing order and one of the input parameters (gas flow rate) in the training data 31.

N回目に出力がXとなる入力を予測するための推定モデルの構築に用いる訓練データは、図3に示す訓練データ31からN回目のレコードを除去したデータである。訓練データ31は、推定モデルの入力である半導体製造におけるレシピ、出力である膜厚や濃度、それぞれの面内分布等やレシピ記録情報を示す。各レコードのレシピ履歴情報は、(チャンバメンテナンス後の)過去の全ての処理におけるレシピの時系列を示す。なお、過去の全ての処理はチャンバメンテナンス後から全ての処理としてもよい。最初のレコード(表のNo.1)のレシピ履歴情報「-」は、そのレコードの処理の前に、履歴として示す処理(レシピ)が存在しないことを示す。 The training data used to construct an estimation model for predicting an input that will result in an output of X at the Nth time is the data obtained by removing the Nth record from the training data 31 shown in FIG. 3. The training data 31 indicates the semiconductor manufacturing recipe, which is the input of the estimation model, the film thickness and concentration, their respective in-plane distribution, etc., which are the outputs, and recipe record information. The recipe history information of each record indicates the time series of the recipe for all past processing (after chamber maintenance). Note that all past processing may also mean all processing since chamber maintenance. The recipe history information "-" of the first record (No. 1 in the table) indicates that there is no processing (recipe) shown as history before the processing of that record.

図6は、推定モデルを使用して適切な入力(レシピ)を推定する方法を模式的に示す。推定モデル23は、入力値41に対して、出力値42を出力する。入力値41及び出力値42は、例えば、ベクトルで表わされる。本方法は、半導体製造装置における特定対象の目標値(単に目標値とも呼ぶ)35と出力値(推定値)42との誤差が許容範囲内となる、入力値41を探索する。 Figure 6 shows a schematic diagram of a method for estimating an appropriate input (recipe) using an estimation model. The estimation model 23 outputs an output value 42 for an input value 41. The input value 41 and the output value 42 are represented, for example, by a vector. This method searches for an input value 41 that causes an error between a target value (also simply called a target value) 35 of a specific target in a semiconductor manufacturing device and an output value (estimated value) 42 to be within an acceptable range.

当該入力値41は、次の処理の半導体製造装置に対する入力値(レシピ候補)を含む。入力値41におけるレシピ候補を変化させることで、許容範囲内の出力値42を得るレシピ(入力値41)を探索する。当該方法は、さらに、レシピ履歴情報と共に、当該入力値41を訓練データ31に追加する。本方法は、さらに、更新された訓練データ31を使用して、推定モデル23を更新する。 The input values 41 include input values (recipe candidates) for the semiconductor manufacturing equipment for the next process. By varying the recipe candidates in the input values 41, a recipe (input values 41) that obtains an output value 42 within an acceptable range is searched for. The method further adds the input values 41 to the training data 31 along with recipe history information. The method further updates the estimation model 23 using the updated training data 31.

実際の半導体製造において、毎回同じ目標を設定するとは限らない。したがって、図7に示すように、推定モデルの入力値と出力値の組み合わせは、処理毎に変化し得る。処理履歴情報としてレシピ履歴情報を適用することで、経時変化に伴う特徴量を自律的に捉え、経時変化も含めた精度良い推定モデルが構築可能となる。 In actual semiconductor manufacturing, the same target is not necessarily set every time. Therefore, as shown in Figure 7, the combination of input and output values of the estimation model may change for each process. By applying recipe history information as processing history information, it is possible to autonomously capture features associated with changes over time and build an accurate estimation model that includes changes over time.

以下において、本実施形態におけるより具体的な構成例を説明する。図8は、半導体製造管理システムの構成例を模式的に示す。図8の例において、半導体製造管理システム100は、一つの計算機で構成されている。半導体製造管理システム100は、プロセッサ110、メモリ120、補助記憶装置130、及びネットワーク(NW)インタフェース140、I/Oインタフェース145、入力デバイス151、及び出力デバイス152を含む。上記構成要素は、バスによって互いに接続されている。メモリ120、補助記憶装置130又はこれらの組み合わせは記憶装置である。 A more specific example of the configuration of this embodiment will be described below. FIG. 8 shows a schematic diagram of an example of the configuration of a semiconductor manufacturing management system. In the example of FIG. 8, the semiconductor manufacturing management system 100 is composed of one computer. The semiconductor manufacturing management system 100 includes a processor 110, a memory 120, an auxiliary storage device 130, a network (NW) interface 140, an I/O interface 145, an input device 151, and an output device 152. The above components are connected to each other by a bus. The memory 120, the auxiliary storage device 130, or a combination of these, is a storage device.

メモリ120は、例えば半導体メモリから構成され、主にプログラムやデータを一時的に保持するために利用される。メモリ120が格納しているプログラムは、不図示のオペレーティングシステムに加え、統合管理プログラム121、装置制御プログラム122、推定モデルプログラム123、レシピ探索プログラム124、及び分析評価プログラム125を含む。 Memory 120 is composed of, for example, a semiconductor memory, and is mainly used to temporarily store programs and data. Programs stored in memory 120 include an operating system (not shown), as well as an integrated management program 121, an apparatus control program 122, an estimation model program 123, a recipe search program 124, and an analysis and evaluation program 125.

統合管理プログラム121は、他のプログラムを管理し、それら間の通信を媒介する。装置制御プログラム122は、半導体製造装置(例えばチャンバ)を制御する。推定モデルプログラム123は、半導体製造のレシピを入力として、半導体製造における目標対象(例えば、成膜における膜の特性)の推定値を出力するモデルであり、ニューラルネットワーク、サポートベクターマシン、カーネル等の任意の適切な手法のモデルが使用される。レシピ探索プログラム124は、半導体製造における目標対象の目標値を実現するために適切なレシピを、推定モデルプログラム123によって探索する。分析評価プログラム125は、半導体製造における、目標対象の実測値を分析及び評価する。 The integrated management program 121 manages the other programs and mediates communication between them. The equipment control program 122 controls the semiconductor manufacturing equipment (e.g., a chamber). The estimation model program 123 is a model that takes a semiconductor manufacturing recipe as input and outputs an estimated value of a target object in semiconductor manufacturing (e.g., film characteristics in film formation), and any suitable model such as a neural network, support vector machine, or kernel is used. The recipe search program 124 searches for an appropriate recipe to achieve the target value of the target object in semiconductor manufacturing using the estimation model program 123. The analysis and evaluation program 125 analyzes and evaluates the actual measured value of the target object in semiconductor manufacturing.

プロセッサ110は、メモリ120に格納されているプログラムに従って、様々な処理を実行する。プロセッサ110がプログラムに従って動作することで、様々な機能部が実現される。例えば、プロセッサ110は、上記プログラムそれぞれに従って、統合管理部、装置制御部、推定モデル、レシピ探索部、及び分析評価部として機能する。 The processor 110 executes various processes according to the programs stored in the memory 120. The processor 110 operates according to the programs to realize various functional units. For example, the processor 110 functions as an integrated management unit, an equipment control unit, an estimation model, a recipe search unit, and an analysis and evaluation unit according to each of the above programs.

補助記憶装置130は、訓練データデータベース131を格納している。訓練データデータベース131は、推定モデルを訓練するためのデータを格納している。補助記憶装置130は、例えばハードディスクドライブやソリッドステートドライブなどの大容量の記憶装置から構成され、プログラムやデータを長期間保持するために利用される。 The auxiliary storage device 130 stores a training data database 131. The training data database 131 stores data for training the estimation model. The auxiliary storage device 130 is composed of a large-capacity storage device such as a hard disk drive or a solid-state drive, and is used to store programs and data for long periods of time.

説明の便宜上、プログラム121~125がメモリ120に格納され、訓練データデータベース131が補助記憶装置130に格納されているが、半導体製造管理システム100のデータの格納場所は限定されない。例えば、補助記憶装置130に格納されたプログラム及びデータが起動時又は必要時にメモリ120にロードされ、プログラムをプロセッサ110が実行することにより、半導体製造管理システム100の各種処理が実行される。したがって、以下において機能部より実行される処理は、プログラムに従った、プロセッサ110又は半導体製造管理システム100による処理である。 For ease of explanation, programs 121-125 are stored in memory 120, and training data database 131 is stored in auxiliary storage device 130, but the storage location of data in semiconductor manufacturing management system 100 is not limited. For example, programs and data stored in auxiliary storage device 130 are loaded into memory 120 at startup or when necessary, and various processes of semiconductor manufacturing management system 100 are performed by processor 110 executing the programs. Therefore, the processes executed by the functional units below are processes by processor 110 or semiconductor manufacturing management system 100 in accordance with the programs.

ネットワークインタフェース140は、ネットワークとの接続のためのインタフェースである。半導体製造管理システム100は、ネットワークインタフェース140を介して、システム内の他の装置又はシステムと関連する装置と通信を行う。入力デバイス151は、ユーザが指示や情報などを入力するためのハードウェアデバイスであり、例えば、キーボード及びポインティングデバイスを含む。出力デバイス152は、入出力用の各種画像を示すハードウェアデバイスであり、例えば表示デバイスである。 The network interface 140 is an interface for connecting to a network. The semiconductor manufacturing control system 100 communicates with other devices in the system or devices related to the system via the network interface 140. The input device 151 is a hardware device that allows the user to input instructions and information, and includes, for example, a keyboard and a pointing device. The output device 152 is a hardware device that displays various images for input and output, such as a display device.

半導体製造管理システム100は1以上のプロセッサ及び1以上の計算装置を含む。各プロセッサは、単一又は複数の演算ユニット又は処理コアを含むことができる。プロセッサは、例えば、中央処理装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ステートマシン、ロジック回路、グラフィック処理装置、チップオンシステム、及び/又は制御指示に基づき信号を操作する任意の装置として実装できる。 The semiconductor manufacturing control system 100 includes one or more processors and one or more computing devices. Each processor may include a single or multiple computing units or processing cores. A processor may be implemented, for example, as a central processing unit, a microprocessor, a microcomputer, a microcontroller, a digital signal processor, a state machine, a logic circuit, a graphics processing unit, a system on a chip, and/or any device that manipulates signals based on control instructions.

半導体製造管理システム100の機能は複数の計算機を含む計算機システムによる分散処理により実装されてもよい。複数の計算機は、互いにネットワークを介して通信することで、協調して処理を実行する。図9及び10は、半導体製造管理システムの他の論理構成例を模式的に示す。 The functions of the semiconductor manufacturing management system 100 may be implemented by distributed processing using a computer system including multiple computers. The multiple computers communicate with each other via a network to execute processing in a cooperative manner. Figures 9 and 10 show schematic diagrams of other logical configuration examples of a semiconductor manufacturing management system.

図9の例において、統合管理部21、装置制御部22、推定モデル23、レシピ探索部24、分析評価部25は、ネットワーク(NW)200を介して、互いに通信を行う。例えば、統合管理部21、装置制御部22、推定モデル23、レシピ探索部24、分析評価部25は、それぞれ、異なる計算機に実装されたプログラムにより実現される。複数の計算機による分散処理により、迅速な処理が実現される。 In the example of FIG. 9, the integrated management unit 21, the device control unit 22, the estimation model 23, the recipe search unit 24, and the analysis and evaluation unit 25 communicate with each other via a network (NW) 200. For example, the integrated management unit 21, the device control unit 22, the estimation model 23, the recipe search unit 24, and the analysis and evaluation unit 25 are each realized by a program implemented in a different computer. Rapid processing is achieved by distributed processing using multiple computers.

図10の例において、統合管理部21、装置制御部22及び分析評価部25は、一つの計算機に実装されている。推定モデル23及びレシピ探索部24は、クラウド上に実装されている。後述するように、レシピ探索部24による処理が最も負荷が高いため、クラウド上にレシピ探索部24を実装することで、迅速な処理が実現される。また、レシピ探索部24を、複数の半導体製造管理システムの間で共有させることができる。 In the example of FIG. 10, the integrated management unit 21, the device control unit 22, and the analysis and evaluation unit 25 are implemented in one computer. The estimation model 23 and the recipe search unit 24 are implemented on the cloud. As will be described later, the processing by the recipe search unit 24 places the heaviest load, so by implementing the recipe search unit 24 on the cloud, rapid processing can be achieved. In addition, the recipe search unit 24 can be shared among multiple semiconductor manufacturing management systems.

図11は、訓練データデータベース131に格納されている、推定モデル23を更新するための訓練データ31の例を示す。訓練データ31は、推定モデル23に入力される入力データ311、及び、推定モデル23からの出力の目標データである、出力データ312を含む。 Figure 11 shows an example of training data 31 for updating the estimation model 23, stored in the training data database 131. The training data 31 includes input data 311 input to the estimation model 23, and output data 312, which is target data to be output from the estimation model 23.

図11の例において、入力データ311の各レコードは、推定モデル23の訓練において、推定モデル23に入力される、一回の成膜処理のための入力値を示す。入力値は、成膜のレシピを構成する複数の変数値(可変パラメータ値)で構成されている。図11の例において、入力値は、処理時間、処理温度、処理圧力、三つの異なる種類のガスのガス流量、及びキャリアガス流量で構成され、ベクトルで表わされる。各入力値は、実際に行われた成膜におけるレシピである。 In the example of FIG. 11, each record of the input data 311 indicates input values for one film formation process that are input to the estimation model 23 during training of the estimation model 23. The input values are composed of multiple variable values (variable parameter values) that constitute the film formation recipe. In the example of FIG. 11, the input values are composed of the process time, process temperature, process pressure, gas flow rates of three different types of gas, and carrier gas flow rate, and are represented as vectors. Each input value is a recipe for an actually performed film formation.

図11は、三つの異なる種類のガスとして、SiH 、C 、N を例示するが、Siを含む他の原料ガス、Cを含む他の原料ガス、及びドーパント(不純物)を含む他のガスを使用することができる。Siを含む他の原料ガスの他の例は、SiH 、SiClH である。キャリアガスは、例えばH である。これらガスの他、入力値は、アシストガス(例えばHCl)を含んでもよい。 11 illustrates three different types of gases, SiH 4 , C 3 H 8 , and N 2 , but other source gases containing Si, other source gases containing C, and other gases containing dopants (impurities) can be used. Other examples of other source gases containing Si are SiH 4 and SiClH 3. The carrier gas is, for example, H 2. In addition to these gases, the input value may include an assist gas (for example, HCl).

出力データ312の各レコードは、推定モデル23の訓練において、一回の成膜処理のために推定モデル23から出力される出力値に対する、目標値を示す。出力値は、成膜された膜の特性を示す複数の変数値で構成され、ベクトルで表わされる。図11の例において、出力値は、膜厚、不純物濃度、及び結晶欠陥密度で構成される。各出力値は、実際に行われた成膜処理の結果の実測値である。 Each record of the output data 312 indicates a target value for the output value output from the estimation model 23 for one film formation process during training of the estimation model 23. The output value is composed of multiple variable values indicating the characteristics of the formed film, and is expressed as a vector. In the example of FIG. 11, the output value is composed of the film thickness, impurity concentration, and crystal defect density. Each output value is an actual measured value of the result of an actually performed film formation process.

入力データ311と出力データ312の同一処理番号のレコードが対応付けられる。図11の例において、履歴情報は明示されていない。各レコードのレシピ履歴情報は、過去の処理(レコード)のレシピを、処理順序で並べたものである。 Records with the same process number in the input data 311 and output data 312 are associated with each other. In the example of FIG. 11, history information is not explicitly shown. The recipe history information for each record is the recipes for past processes (records) arranged in the order of processing.

図12は、次回成膜処理の目標値35の例を示す。目標値35は、次回処理の目標値を示す。本例においては、次回成膜処理によって得られる膜の特性の目標値を示す。目標値35の要素は、推定モデル23の出力値の要素と同様である。レシピ探索部24は、目標値35に近い推定モデル23の出力値が得られる入力値を探索する。 Figure 12 shows an example of a target value 35 for the next film formation process. The target value 35 indicates the target value for the next process. In this example, it indicates the target value of the film characteristics to be obtained by the next film formation process. The elements of the target value 35 are the same as the elements of the output value of the estimation model 23. The recipe search unit 24 searches for an input value that will give an output value of the estimation model 23 that is close to the target value 35.

図13は、レシピ探索部24が決定した最適入力値(レシピ)36の例を示す。レシピ探索部24は、推定モデル23に入力値を順次入力し、出力値と目標値35との誤差が許容範囲内にある入力値を、最適入力値(レシピ)36として探索する。 Figure 13 shows an example of optimal input values (recipe) 36 determined by the recipe search unit 24. The recipe search unit 24 sequentially inputs input values to the estimation model 23, and searches for input values for which the error between the output value and the target value 35 is within an acceptable range, as the optimal input values (recipe) 36.

図14及び図15を参照して、半導体製造管理システム100の処理を説明する。図14は、半導体製造管理システム100の処理を説明するための論理構成図である。レシピ探索部24は、モデル構成部241、レシピ推定部242及び収束判定部243を含む。ユーザは、次回の処理の最適レシピを取得するため、入力デバイス151からの入力データ51に、目標値及び誤差許容範囲を含める。実際の処理により得られた処理対象物の分析をユーザが行う場合、ユーザは、さらに、その分析評価結果を、入力データ51として、入力デバイス151から入力する。成膜処理の例において、分析評価結果は、図11を参照して説明した訓練データ31の出力データである。分析評価結果は、訓練データデータベース131に格納される。 The processing of the semiconductor manufacturing control system 100 will be described with reference to FIG. 14 and FIG. 15. FIG. 14 is a logical configuration diagram for explaining the processing of the semiconductor manufacturing control system 100. The recipe search unit 24 includes a model configuration unit 241, a recipe estimation unit 242, and a convergence determination unit 243. In order to obtain the optimal recipe for the next process, the user includes a target value and an error tolerance in the input data 51 from the input device 151. When the user analyzes the processing object obtained by the actual processing, the user further inputs the analysis evaluation result as the input data 51 from the input device 151. In the example of the film formation process, the analysis evaluation result is the output data of the training data 31 described with reference to FIG. 11. The analysis evaluation result is stored in the training data database 131.

半導体製造管理システム100は、出力デバイス152からの出力データ52として、次回処理のための最適レシピを出力する。さらに、実際の処理により得られた処理対象物の分析を半導体製造管理システム100が行う場合、さらに、その分析評価結果を、出力データ52として、出力デバイス152から出力する。 The semiconductor manufacturing control system 100 outputs the optimal recipe for the next process as output data 52 from the output device 152. Furthermore, when the semiconductor manufacturing control system 100 analyzes the processing object obtained by the actual processing, it also outputs the analysis and evaluation results as output data 52 from the output device 152.

図15は、半導体製造管理システム100が実行する処理のフローチャートを示す。まず、統合管理部21は、入力デバイス151から、目標値と誤差許容範囲を入力データ51として取得する(S101)。統合管理部21は、目標値と誤差許容範囲をレシピ推定部242に渡す。 Figure 15 shows a flowchart of the process executed by the semiconductor manufacturing management system 100. First, the integrated management unit 21 acquires the target value and the error tolerance as input data 51 from the input device 151 (S101). The integrated management unit 21 passes the target value and the error tolerance to the recipe estimation unit 242.

レシピ推定部242は、推定モデル23を用いて、目標値に近い値を実現するレシピを導出し、処理結果を推定する(S102)。例えば、レシピ推定部242は、ランダムサーチ法や焼きなまし法を用いて、目標値に最も近いレシピを含む入力値を決定する。当該入力値に対する推定モデル23の出力値が、推定された処理結果である。 The recipe estimation unit 242 uses the estimation model 23 to derive a recipe that achieves a value close to the target value and estimates the processing result (S102). For example, the recipe estimation unit 242 uses a random search method or a simulated annealing method to determine an input value that includes a recipe that is closest to the target value. The output value of the estimation model 23 for the input value is the estimated processing result.

入力値は、今回の処理のレシピ及び過去のレシピ履歴を含む。レシピ推定部242は、レシピ履歴が共通で、今回の処理のレシピが異なる入力値において、出力値が許容範囲内となる入力値を探索する。レシピの各パラメータ値は、半導体製造装置に固有の制約(上下限値)を有する。候補レシピは、当該制約の範囲内から選択される。例えば、処理温度の上下限値や圧力の上下限値である。その他に目標とする成膜が明らかに成立しない条件を下限値としても良い。例えば処理温度をSiCのエピタキシャル成長が生じる温度、例えば1000℃以上にする等である。 The input values include the recipe for the current process and past recipe history. The recipe estimation unit 242 searches for input values that have a common recipe history but a different recipe for the current process, and for which the output value is within the allowable range. Each parameter value of the recipe has constraints (upper and lower limits) specific to the semiconductor manufacturing equipment. Candidate recipes are selected from within the range of the constraints. For example, upper and lower limits of the processing temperature and upper and lower limits of the pressure. In addition, a condition that clearly does not allow the target film formation may be set as the lower limit. For example, the processing temperature is set to a temperature at which epitaxial growth of SiC occurs, such as 1000°C or higher.

次に、収束判定部243は、推定された処理結果をレシピ推定部242から取得し、推定された処理結果と目標値との誤差が、ユーザにより指定された誤差許容範囲内であるか判定する(S103)。推定された処理結果が目標値から誤差許容範囲内にない場合(S103:NO)、収束判定部243は、統合管理部21を介して、出力デバイス152において、ユーザに目標値と誤差許容範囲の再入力を促す。フローはステップS101に戻る。なお、ユーザは最適レシピが許容範囲を満たせなくても処理を実施できる。この点は他の実施形態において同様である。 Next, the convergence determination unit 243 obtains the estimated processing result from the recipe estimation unit 242 and determines whether the error between the estimated processing result and the target value is within the error tolerance range specified by the user (S103). If the estimated processing result is not within the error tolerance range from the target value (S103: NO), the convergence determination unit 243 prompts the user to re-input the target value and the error tolerance range on the output device 152 via the integrated management unit 21. The flow returns to step S101. Note that the user can carry out processing even if the optimal recipe does not satisfy the tolerance range. This is similar to other embodiments.

推定された処理結果が目標値から誤差許容範囲内にある場合(S103:YES)、装置制御部22は、処理チャンバのプロセス実行部27に、上記決定された最適レシピでの処理(本例において成膜処理)を実行させ、さらに、最適レシピを訓練データデータベース131に格納する(S104)。 If the estimated processing result is within the error tolerance from the target value (S103: YES), the device control unit 22 causes the process execution unit 27 of the processing chamber to execute processing (film formation processing in this example) using the determined optimal recipe, and further stores the optimal recipe in the training data database 131 (S104).

例えば、装置制御部22は、統合管理部21を介して、レシピ推定部242により決定された最適レシピを取得する。装置制御部22は、最適レシピを指定して、プロセス実行部27に処理の実行を指示すると共に、統合管理部21を介して、最適レシピを訓練データ31の入力データ311に追加する。プロセス実行部27は、指定された最適レシピによって処理を実行する。 For example, the device control unit 22 acquires the optimal recipe determined by the recipe estimation unit 242 via the integrated management unit 21. The device control unit 22 specifies the optimal recipe and instructs the process execution unit 27 to execute processing, and adds the optimal recipe to the input data 311 of the training data 31 via the integrated management unit 21. The process execution unit 27 executes processing according to the specified optimal recipe.

分析評価部25は、プロセス実行部27による処理結果を分析及び評価する(S105)。例えば、分析評価部25は、処理対象物(本例において成膜された基板)を収容し、分析評価するための分析評価装置(分析評価チャンバ)を制御して、処理対象物の分析及び評価を実行する。本例において、分析評価部25は、成膜された膜の特性を分析及び評価する。分析評価部25は、統合管理部21を介して、分析評価結果を、訓練データデータベース131に、対応する最適レシピと紐づけて格納する(S106)。 The analysis and evaluation unit 25 analyzes and evaluates the processing results by the process execution unit 27 (S105). For example, the analysis and evaluation unit 25 controls an analysis and evaluation device (analysis and evaluation chamber) that contains and analyzes the processing object (in this example, the substrate on which a film has been formed) to perform analysis and evaluation of the processing object. In this example, the analysis and evaluation unit 25 analyzes and evaluates the characteristics of the formed film. The analysis and evaluation unit 25 stores the analysis and evaluation results in the training data database 131 via the integrated management unit 21, linking them to the corresponding optimal recipe (S106).

なお、統合管理部21は、分析評価結果を、入力デバイス151を介して、ユーザから取得してもよい。統合管理部21は、ユーザから取得した分析評価結果を、訓練データデータベース131に、対応する最適レシピと紐づけて格納する。モデル構成部241は、更新された訓練データデータベース131を用いて推定モデル23を更新する(S107)。 The integrated management unit 21 may obtain the analysis and evaluation results from the user via the input device 151. The integrated management unit 21 stores the analysis and evaluation results obtained from the user in the training data database 131 in association with the corresponding optimal recipe. The model construction unit 241 updates the estimation model 23 using the updated training data database 131 (S107).

分析評価部25は、許容誤差を踏まえた目標値と分析評価結果を比較する(S108)。分析評価結果が、目標値から許容誤差範囲内にある場合(S108:YES)、分析評価部25は、統合管理部21を介して、比較結果をユーザに提示して、本フローを終了する。分析評価結果が、目標値から許容誤差範囲内にない場合(S108:NO)、分析評価部25は、統合管理部21を介して、比較結果をユーザに提示すると共に再成膜の要否をユーザに問う。再成膜が必要である場合、統合管理部21は、レシピ推定部242に、ステップS102を実行することを指示する。再成膜が不要である場合、本フローは終了する。 The analysis and evaluation unit 25 compares the analysis and evaluation result with the target value taking into account the allowable error (S108). If the analysis and evaluation result is within the allowable error range from the target value (S108: YES), the analysis and evaluation unit 25 presents the comparison result to the user via the integrated management unit 21 and ends this flow. If the analysis and evaluation result is not within the allowable error range from the target value (S108: NO), the analysis and evaluation unit 25 presents the comparison result to the user via the integrated management unit 21 and asks the user whether or not re-deposition is necessary. If re-deposition is necessary, the integrated management unit 21 instructs the recipe estimation unit 242 to execute step S102. If re-deposition is not necessary, this flow ends.

上述のように、本実施形態における半導体製造は、半導体製造装置及び分析評価装置を使用する。これら装置は、クラスタ化されていてもよい。これにより、効率的な半導体製造が可能となる。図16はクラスタ装置400の構成例を示す。クラスタ装置400は複数のチャンバを含む。具体的には、クラスタ装置400は、基板分析チャンバ401、洗浄チャンバ402、分析評価チャンバ403、処理チャンバ404、再生チャンバ405、並びに、ロードロックチャンバ及びトランスファーチャンバ406を含む。 As described above, the semiconductor manufacturing in this embodiment uses semiconductor manufacturing equipment and analysis and evaluation equipment. These equipment may be clustered. This allows for efficient semiconductor manufacturing. FIG. 16 shows an example of the configuration of a cluster equipment 400. The cluster equipment 400 includes multiple chambers. Specifically, the cluster equipment 400 includes a substrate analysis chamber 401, a cleaning chamber 402, an analysis and evaluation chamber 403, a processing chamber 404, a regeneration chamber 405, and a load lock chamber and a transfer chamber 406.

基板分析チャンバ401は、基板を分析評価するためのチャンバである。実施形態3で説明する基板情報を取得するために使用することができる。基板分析チャンバ401は、例えば、ソリ、エッジ形状、板厚等の基板形状を測定する、又は、X線、PL光、レーザ光、顕微鏡等を用いて転位、積層欠陥、表面粗(Raなど)等を評価するために使用できる。分析評価チャンバ403は、処理チャンバ404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。再生チャンバ405は、処理チャンバ404で処理された基板を再生するためのチャンバである。図14及び15を参照して説明した処理において、プロセス実行部27は、例えば、処理チャンバ404である。分析評価部25又はユーザは、分析評価チャンバ403によって処理した基板の分析及び評価を実行する。 The substrate analysis chamber 401 is a chamber for analyzing and evaluating a substrate. It can be used to obtain substrate information described in embodiment 3. The substrate analysis chamber 401 can be used to measure substrate shapes such as warpage, edge shape, and plate thickness, or to evaluate dislocations, stacking faults, surface roughness (Ra, etc.), etc., using X-rays, PL light, laser light, a microscope, etc. The analysis and evaluation chamber 403 is a chamber for analyzing and evaluating a substrate processed in the processing chamber 404. The regeneration chamber 405 is a chamber for regenerating a substrate processed in the processing chamber 404. In the process described with reference to FIGS. 14 and 15, the process execution unit 27 is, for example, the processing chamber 404. The analysis and evaluation unit 25 or a user performs analysis and evaluation of the substrate processed by the analysis and evaluation chamber 403.

図17は、SiCエピクラスタ装置450の構成例を示す。SiCエピクラスタ装置450は、基板分析チャンバ451、エピ分析チャンバ452、欠陥分析チャンバ453、エピ成長チャンバ454、CMP(Chemical Mechanical Polishing)チャンバ455、並びに、ロードロックチャンバ及びトランスファーチャンバ456を含む。 Figure 17 shows an example of the configuration of a SiC epi-cluster device 450. The SiC epi-cluster device 450 includes a substrate analysis chamber 451, an epi-analysis chamber 452, a defect analysis chamber 453, an epi-growth chamber 454, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) chamber 455, and a load lock chamber and a transfer chamber 456.

エピ成長チャンバ454は処理チャンバの例であり、基板上にSiC膜をエピタキシャル成長させる。エピ分析チャンバ452は、分析評価チャンバの例であり、エピ成長チャンバ454において成膜されたエピ膜(すなわち、SiC膜)の膜厚及び不純物濃度(ドーパント濃度)を分析評価するために使用される。欠陥分析チャンバ453は、分析評価チャンバの例であり、X線、PL光、レーザ光、顕微鏡を用いて、エピ成長チャンバ454において成膜されたエピ膜の欠陥を分析評価するために使用される。CMPチャンバ455は再生チャンバ405の例であり、成膜されたエピ膜が所望の特性を有していない場合、基板を再利用するために使用される。 The epitaxial growth chamber 454 is an example of a processing chamber, which epitaxially grows a SiC film on a substrate. The epitaxial analysis chamber 452 is an example of an analysis and evaluation chamber, which is used to analyze and evaluate the thickness and impurity concentration (dopant concentration) of the epitaxial film (i.e., SiC film) formed in the epitaxial growth chamber 454. The defect analysis chamber 453 is an example of an analysis and evaluation chamber, which is used to analyze and evaluate defects in the epitaxial film formed in the epitaxial growth chamber 454 using X-rays, PL light, laser light, and a microscope. The CMP chamber 455 is an example of a regeneration chamber 405, which is used to reuse the substrate if the formed epitaxial film does not have the desired properties.

図14及び15を参照して説明した処理において、プロセス実行部27は、例えば、エピ成長チャンバ454である。分析評価部25又はユーザは、エピ分析チャンバ452及び欠陥分析チャンバ453によって成膜されたSiC膜の分析及び評価を実行して、膜厚、不純物濃度及び結晶欠陥密度の値を取得する。SiC膜が所望の特性を有していない場合、例えば、装置制御部22又はユーザは、CMPチャンバ455においてSiC膜を基板から除去し、当該基板に再度、SiC膜をエピタキシャル成長させる。 In the process described with reference to Figures 14 and 15, the process execution unit 27 is, for example, the epitaxial growth chamber 454. The analysis and evaluation unit 25 or the user performs analysis and evaluation of the SiC film formed by the epitaxial analysis chamber 452 and the defect analysis chamber 453 to obtain values of film thickness, impurity concentration, and crystal defect density. If the SiC film does not have the desired characteristics, for example, the device control unit 22 or the user removes the SiC film from the substrate in the CMP chamber 455 and epitaxially grows the SiC film again on the substrate.

本実施形態による適切なレシピの決定は、様々な半導体処理(装置)に適用できる。例えば、リソグラフィ装置、成膜装置、パターン加工装置、イオン注入装置、洗浄装置等に適用できる。リソグラフィ装置には、例えば、露光装置、電子線描画装置、及びX線描画装置を含む。成膜装置は、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)装置、PVD(Physical Vapor Deposition)装置、蒸着装置、スパッタリング装置、熱酸化装置を含む。 The determination of an appropriate recipe according to this embodiment can be applied to various semiconductor processes (equipment). For example, it can be applied to lithography equipment, film formation equipment, pattern processing equipment, ion implantation equipment, cleaning equipment, etc. Lithography equipment includes, for example, exposure equipment, electron beam lithography equipment, and X-ray lithography equipment. Film formation equipment includes, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition) equipment, PVD (Physical Vapor Deposition) equipment, deposition equipment, sputtering equipment, and thermal oxidation equipment.

パターン加工装置は、例えば、ウェットエッチング装置、ドライエッチング装置、電子ビーム加工装置、レーザ加工装置を含む。イオン注入装置は、例えば、プラズマドーピング装置、イオンビームドーピング装置を含む。洗浄装置は、例えば、液体洗浄装置、超音波洗浄装置を含む。 Pattern processing equipment includes, for example, wet etching equipment, dry etching equipment, electron beam processing equipment, and laser processing equipment. Ion implantation equipment includes, for example, plasma doping equipment and ion beam doping equipment. Cleaning equipment includes, for example, liquid cleaning equipment and ultrasonic cleaning equipment.

露光装置における開口寸法の最適化において、推定モデルの入力要素の例は、露光量、レジスト厚、レジスト種等であり、出力要素の例は、開口寸法、設計寸法のズレ量、レジスト倒れ等である。CVD装置の成膜プロセスの最適化において、入力要素の例はガス流量、プロセス温度、印加バイアス、圧力等である、出力要素の例は、膜応力、密度、炉内パーティクル等である。 In optimizing the opening dimensions in an exposure tool, examples of input elements of the estimation model are the exposure dose, resist thickness, resist type, etc., and examples of output elements are the opening dimensions, deviation from the design dimensions, resist collapse, etc. In optimizing the film formation process of a CVD tool, examples of input elements are the gas flow rate, process temperature, applied bias, pressure, etc., and examples of output elements are film stress, density, particles inside the furnace, etc.

CVD・熱酸化装置におけるMOS、IGBTのゲート絶縁膜プロセス最適化において、入力要素の例はガス流量、プロセス温度、炉内圧力等であり、出力要素の例は、界面準位密度、絶縁破壊特性、チャネル移動度、PBTI&NBTI特性、等である。イオン注入装置における濃度プロファイルの最適化において、入力要素の例は、注入エネルギー、ドーズ量等であり、出力要素の例は、ピーク濃度位置、深さ方向に対するテール形状等である。 In optimizing the gate insulating film process for MOS and IGBT in CVD and thermal oxidation equipment, examples of input elements are gas flow rate, process temperature, furnace pressure, etc., and examples of output elements are interface state density, dielectric breakdown characteristics, channel mobility, PBTI & NBTI characteristics, etc. In optimizing the concentration profile in an ion implantation equipment, examples of input elements are implantation energy, dose amount, etc., and examples of output elements are peak concentration position, tail shape in the depth direction, etc.

パターン加工装置におけるエッチング形状の最適化において、入力要素の例はガス流量、印加バイアス等であり、出力要素の例は、トレンチの形状(テーパ角、サブトレンチ、トレンチ底部のラフネス)等である。洗浄装置における洗浄処理の最適化において、入力要素の例は、薬液種、薬液濃度、処理温度等であり、出力要素の例は、パーティクル、金属汚染、エッチングレート、実際の濃度等である。レーザアニール装置におけるコンタクト抵抗の最適化の例において、入力要素の例は、波長、レーザ強度、ステップ等であり、出力要素の例は、抵抗値である。 In optimizing the etching shape in a pattern processing device, examples of input elements are gas flow rate, applied bias, etc., and examples of output elements are trench shape (taper angle, sub-trench, roughness of the trench bottom), etc. In optimizing the cleaning process in a cleaning device, examples of input elements are chemical type, chemical concentration, processing temperature, etc., and examples of output elements are particles, metal contamination, etching rate, actual concentration, etc. In optimizing the contact resistance in a laser annealing device, examples of input elements are wavelength, laser intensity, step, etc., and an example of an output element is resistance value.

上述のように、本実施形態は、半導体製造装置の過去の処理の履歴情報及び指定された目標値に基づき、推定モデル23を含む1以上の関数を使用して半導体製造装置の次の処理のレシピを決定する。本実施形態における1以上の関数は推定モデル23で構成されている。推定モデル23の入力は、さらに、半導体製造装置のレシピ履歴を含む。 As described above, in this embodiment, a recipe for the next process of the semiconductor manufacturing equipment is determined using one or more functions including the estimation model 23 based on historical information of past processes of the semiconductor manufacturing equipment and a specified target value. The one or more functions in this embodiment are configured by the estimation model 23. The input of the estimation model 23 further includes the recipe history of the semiconductor manufacturing equipment.

上述のように、本実施形態は、半導体製造装置における過去の履歴情報を使用した機械学習の手法を用いることで、経時変化に伴う特徴量を自律的に捉え、経時変化も含めた精度良い推定モデルが構築可能となる。また、経時変化を考慮した最適レシピを導出できるため、メンテナンスの回数を低減することができる。また、履歴情報を元に機械学習モデルを形成するため、相関データを準備することが不要である。 As described above, this embodiment uses a machine learning technique that uses past history information from semiconductor manufacturing equipment to autonomously capture feature quantities associated with changes over time, making it possible to build an accurate estimation model that also includes changes over time. In addition, because an optimal recipe that takes changes over time into account can be derived, the number of maintenance operations can be reduced. In addition, because a machine learning model is formed based on history information, there is no need to prepare correlation data.

<実施形態2>
実施形態2は、半導体製造装置のメンテナンスの要否を判定する。これにより、メンテナンスの回数を低減できる。例えば、半導体製造管理システム100は、探索により見つけられた最適レシピによる推定結果が、目標値からの許容範囲内に入っていない場合、メンテナンスが必要であると判定する。
<Embodiment 2>
In the second embodiment, the semiconductor manufacturing control system 100 determines whether or not maintenance of the semiconductor manufacturing equipment is necessary. This reduces the number of maintenance operations. For example, if the estimated result of the optimal recipe found by the search is not within an allowable range from the target value, the semiconductor manufacturing control system 100 determines that maintenance is necessary.

図18A、18B及び18Cは、推定モデルによる出力の経時変化の例を示すグラフである。各グラフにおいて、横軸は推定モデルへの入力としてのガス流量を示し、縦軸は推定モデルの出力としての濃度分布を示す。各グラフにおいて、実線の関数曲線501は、推定モデルの入力値と出力値との関係を示す。半導体製造装置は、入力値において設定可能範囲を有している。また、出力値に対する目標値を基準とする許容範囲が設定されている。各グラフにいて、破線矩形502は、設定可能範囲と許容範囲の双方を満たす領域を示す。 Figures 18A, 18B, and 18C are graphs showing an example of the change over time in output from an estimation model. In each graph, the horizontal axis indicates the gas flow rate as an input to the estimation model, and the vertical axis indicates the concentration distribution as an output of the estimation model. In each graph, a solid function curve 501 indicates the relationship between the input value and the output value of the estimation model. The semiconductor manufacturing equipment has a settable range for the input value. In addition, an allowable range is set based on a target value for the output value. In each graph, a dashed rectangle 502 indicates the area that satisfies both the settable range and the allowable range.

図18Aは、経時変化が小さい状態でのグラフを示す。許容範囲内の出力を実現する適切なガス流量は、設定可能範囲内に存在する。このように、経時変化の影響が少ない場合に、目標値を満たす入力の最適値が存在し、最適レシピを探索できる。図18B及び図18Cは、経時変化が影響を及ぼした推定モデルのグラフを示す。推定モデルの関数曲線501は、上下左右方向にずれる事が予想される。 Figure 18A shows a graph in a state where the change over time is small. The appropriate gas flow rate that achieves an output within an acceptable range exists within the settable range. In this way, when the effect of change over time is small, an optimal input value that satisfies the target value exists, and the optimal recipe can be searched for. Figures 18B and 18C show graphs of an estimated model that is affected by change over time. The function curve 501 of the estimated model is expected to shift in the up, down, left, and right directions.

図18Bに示すように、関数曲線501が上に大きくずれた場合、その極値でも許容範囲外になる。図18Cに示すように、関数曲線501が右に大きくずれた場合、許容範囲内の出力値に対応する入力値は、設定可能範囲外となる。即ち、最適レシピを探索しても、出力値が目標値を基準とする許容範囲内に入るレシピを見付けることができない場合、半導体製造装置のメンテナンスが必要と判定すべきである。 As shown in FIG. 18B, if function curve 501 deviates significantly upward, even the extreme value falls outside the tolerance range. As shown in FIG. 18C, if function curve 501 deviates significantly to the right, the input value corresponding to an output value within the tolerance range falls outside the settable range. In other words, if a recipe in which the output value falls within the tolerance range based on the target value cannot be found even after searching for the optimal recipe, it should be determined that maintenance of the semiconductor manufacturing equipment is necessary.

本実施形態は、訓練データにメンテナンス情報も含めて推定モデルを構成する。推定モデルにより、メンテナンスの要否判定及び最適レシピ導出が可能となる。図19は、訓練データ61の概念図である。実施形態1の訓練データとの相違点は、入力値に実行されたメンテナンスの情報が含まれ、さらに、履歴情報がレシピ履歴に加え、メンテナンス履歴を含むことである。 In this embodiment, an estimation model is constructed by including maintenance information in the training data. The estimation model makes it possible to determine whether maintenance is required and derive an optimal recipe. FIG. 19 is a conceptual diagram of training data 61. The difference from the training data in embodiment 1 is that the input value includes information on the maintenance performed, and further, the history information includes maintenance history in addition to recipe history.

例えば、内容及び効果が異なる3種類のメンテナンスがあるとする(メンテナンス1、メンテナンス2、メンテナンス3)。訓練データ61の入力値は、処理前に実施したメンテナンスの情報を含む。メンテナンスを実施していない場合、メンテナンスを示す値は0である。メンテナンスを実施した場合、メンテナンスの種類に対応した数値が入力値に含まれる。メンテナンスを示す値は、例えば、メンテナンス1なら1、メンテナンス2なら2、メンテナンス3なら3である。なお、メンテナンスの識別子は、任意である。メンテナンス実施内容を入力及び履歴に加えることで、半導体製造管理システム100は、必要なメンテナンスを自律的に判定できる。 For example, suppose there are three types of maintenance with different contents and effects (maintenance 1, maintenance 2, maintenance 3). The input value of the training data 61 includes information on the maintenance performed before processing. If maintenance was not performed, the value indicating maintenance is 0. If maintenance was performed, a numerical value corresponding to the type of maintenance is included in the input value. For example, the value indicating maintenance is 1 for maintenance 1, 2 for maintenance 2, and 3 for maintenance 3. Note that the maintenance identifier is arbitrary. By adding the contents of the maintenance performed to the input and history, the semiconductor manufacturing control system 100 can autonomously determine the necessary maintenance.

以下において、メンテナンス要否を判定する本実施形態の具体例を説明する。主に実施形態1との相違点を説明する。図20は、訓練データ61のより具体的な例を示す。実施形態1における訓練データ31に加え、入力データ611は、成膜前メンテナンス欄を有している。成膜前メンテナンス欄は、成膜処理前に実施したメンテナンスの識別子を示し、「0」は、いかなるメンテナンスも実施されなかったことを示す。 A specific example of this embodiment for determining whether maintenance is required will be described below. Differences from embodiment 1 will be mainly described. Figure 20 shows a more specific example of training data 61. In addition to the training data 31 in embodiment 1, the input data 611 has a pre-deposition maintenance field. The pre-deposition maintenance field indicates an identifier of maintenance performed before the deposition process, and "0" indicates that no maintenance was performed.

図21は、次回成膜処理の目標値65の例を示す。図22は、レシピ探索部24が決定した最適入力値(レシピ)66の例を示す。最適入力値(レシピ)66は、入力データ611に対応して、成膜前メンテナンスのセルを有している。図22の例は、最適入力値(レシピ)66が示す成膜処理を行う前に、メンテナンス2を実行すべきであることを示す。 Figure 21 shows an example of a target value 65 for the next film formation process. Figure 22 shows an example of an optimal input value (recipe) 66 determined by the recipe search unit 24. The optimal input value (recipe) 66 has a cell for pre-film formation maintenance corresponding to the input data 611. The example in Figure 22 shows that maintenance 2 should be performed before performing the film formation process indicated by the optimal input value (recipe) 66.

図23及び24を参照して、半導体製造管理システム100の処理を説明する。図23は、本実施形態の半導体製造管理システム100の処理を説明するための論理構成図である。レシピ探索部24は、実施形態1の構成要素に加え、メンテナンス効果評価部245を含む。 The processing of the semiconductor manufacturing management system 100 will be described with reference to Figures 23 and 24. Figure 23 is a logical configuration diagram for explaining the processing of the semiconductor manufacturing management system 100 of this embodiment. The recipe search unit 24 includes a maintenance effect evaluation unit 245 in addition to the components of embodiment 1.

ユーザは、入力デバイス151からの入力データ51に、実施形態1の情報に加え、実際に行ったメンテナンスの識別子を含める。メンテナンス識別子は、訓練データデータベース131に格納される。半導体製造管理システム100は、出力デバイス152からの出力データ52として、実施形態1の情報に加え、必要なメンテナンス通知及びメンテナンス評価結果を出力する。 The user includes an identifier of the actual maintenance performed in addition to the information of embodiment 1 in the input data 51 from the input device 151. The maintenance identifier is stored in the training data database 131. The semiconductor manufacturing control system 100 outputs the necessary maintenance notification and the maintenance evaluation result in addition to the information of embodiment 1 as output data 52 from the output device 152.

図24は、本実施形態の半導体製造管理システム100が実行する処理のフローチャートを示す。ステップS121~S128は、実施形態1の図15のフローチャートにおけるステップS101~108に対応する。図24のフローチャートは、ステップS123における判定結果がNOである場合のステップが実施形態1と異なる。 Figure 24 shows a flowchart of the process executed by the semiconductor manufacturing management system 100 of this embodiment. Steps S121 to S128 correspond to steps S101 to S108 in the flowchart of Figure 15 of embodiment 1. The flowchart of Figure 24 differs from embodiment 1 in the step that is executed when the determination result in step S123 is NO.

ステップS123において、推定された処理結果が目標値から誤差許容範囲内にない場合(S123:NO)、レシピ推定部242は、推定モデル23を用いて、目標値に近い値を実現するメンテナンス及びレシピを導出し、処理結果を推定する(S129)。例えば、レシピ推定部242は、ランダムサーチ法や焼きなまし法を用いて、目標値に最も近い入力値を決定する。入力値は実行すべき何れかのメンテナンスを示し、メンテナンスに対応する要素の値は0以外の値である。当該入力値に対する推定モデル23の出力値が、推定された処理結果である。 In step S123, if the estimated processing result is not within the error tolerance from the target value (S123: NO), the recipe estimation unit 242 uses the estimation model 23 to derive a maintenance and recipe that achieves a value close to the target value, and estimates the processing result (S129). For example, the recipe estimation unit 242 uses a random search method or a simulated annealing method to determine an input value that is closest to the target value. The input value indicates any maintenance to be performed, and the value of the element corresponding to the maintenance is a value other than 0. The output value of the estimation model 23 for that input value is the estimated processing result.

レシピ推定部242は、統合管理部21を介して、出力デバイス152において必要なメンテナンスをユーザに通知する。例えば、レシピ推定部242は、メンテナンス識別子と関連付けられたメッセージリストを保持しており、決定したメンテナンス識別子に対応するメッセージを、出力デバイス152において提示する。ユーザは、メンテナンス通知に従って、半導体製造装置のメンテナンスを実行し、実行したメンテナンスの情報を入力デバイス151から入力する。なお、半導体製造管理システム100が自動でメンテナンスを実行してもよい。 The recipe estimation unit 242 notifies the user of the required maintenance on the output device 152 via the integrated management unit 21. For example, the recipe estimation unit 242 holds a message list associated with a maintenance identifier, and presents a message corresponding to the determined maintenance identifier on the output device 152. The user performs maintenance on the semiconductor manufacturing equipment in accordance with the maintenance notification, and inputs information about the performed maintenance from the input device 151. Note that the semiconductor manufacturing management system 100 may automatically perform the maintenance.

メンテナンス効果評価部245は、統合管理部21を介して、メンテナンスの情報を受けると、半導体製造装置におけるメンテナンスの効果を評価する。例えば、メンテナンス効果評価部245は、チャンバ内に実装されているセンサを使用して、側壁の堆積物の厚み又はその減少量を評価する。メンテナンス効果評価部245は、その評価結果を、統合管理部21を介して、出力デバイス152において提示する。ユーザは、評価結果を参照することで、適切なメンテナンスが行われたかチェックできる。なお、ユーザがメンテナンス評価を実行し、メンテナンス効果評価部245を省略してもよい。 When the maintenance effect evaluation unit 245 receives maintenance information via the integrated management unit 21, it evaluates the effect of maintenance on the semiconductor manufacturing equipment. For example, the maintenance effect evaluation unit 245 uses a sensor implemented in the chamber to evaluate the thickness of deposits on the sidewall or the amount of reduction. The maintenance effect evaluation unit 245 presents the evaluation results on the output device 152 via the integrated management unit 21. By referring to the evaluation results, the user can check whether appropriate maintenance has been performed. Note that the user may perform the maintenance evaluation and omit the maintenance effect evaluation unit 245.

装置制御部22は、統合管理部21を介して、レシピ推定部242により決定された、メンテナンス後の最適レシピを取得する。装置制御部22は、最適レシピを指定して、プロセス実行部27に処理の実行を指示すると共に、統合管理部21を介して、メンテナンス及び最適レシピの情報を訓練データ61の入力データ611に追加する。プロセス実行部27は、指定された最適レシピによって処理を実行する(S130)。 The device control unit 22 acquires the optimal recipe after maintenance determined by the recipe estimation unit 242 via the integrated management unit 21. The device control unit 22 specifies the optimal recipe and instructs the process execution unit 27 to execute processing, and adds information about the maintenance and optimal recipe to the input data 611 of the training data 61 via the integrated management unit 21. The process execution unit 27 executes processing according to the specified optimal recipe (S130).

分析評価部25は、プロセス実行部27による処理結果を分析及び評価する(S131)。分析評価部25は、統合管理部21を介して、分析評価結果を、訓練データデータベース131に、対応する最適レシピと紐づけて格納する(S132)。分析評価結果は、ユーザにより入力されてもよい。分析評価部25は、さらに、統合管理部21を介して、分析評価を出力デバイス152においてユーザに提示する。モデル構成部241は、更新された訓練データデータベース131を用いて推定モデル23を更新する(S133)。その後、フローはステップS128に進む。 The analysis and evaluation unit 25 analyzes and evaluates the processing results by the process execution unit 27 (S131). The analysis and evaluation unit 25 stores the analysis and evaluation results in the training data database 131 via the integrated management unit 21 in association with the corresponding optimal recipe (S132). The analysis and evaluation results may be input by the user. The analysis and evaluation unit 25 further presents the analysis and evaluation to the user on the output device 152 via the integrated management unit 21. The model construction unit 241 updates the estimation model 23 using the updated training data database 131 (S133). The flow then proceeds to step S128.

上述のように、本実施形態において、半導体製造装置の過去の処理の履歴情報は、半導体製造装置のメンテナンスについての情報を含む。また、推定モデル23への入力は、次の処理の前に実行すべきメンテナンスを含む。メンテナンス実施内容を処理履歴情報に加える事で、処理履歴情報から半導体製造装置の経時変化を自律的に推定しメンテナンスの要否を判定することができる。 As described above, in this embodiment, the past processing history information of the semiconductor manufacturing equipment includes information about maintenance of the semiconductor manufacturing equipment. Furthermore, the input to the estimation model 23 includes maintenance that should be performed before the next processing. By adding the details of the maintenance to the processing history information, it is possible to autonomously estimate the changes over time of the semiconductor manufacturing equipment from the processing history information and determine whether maintenance is required.

具体的には、本実施形態は、メンテナンスが不要の状態では装置状況に合わせた最適レシピを導出し、メンテナンスが必要な場合にはメンテナンス方法を提示することができる。必要なメンテナンスの提示により、ユーザは適時に適切なメンテナンスを実行できる。本実施形態によれば、半導体製造装置の経時変化を確認するための成膜が不要となり、工数を低減できる。 Specifically, this embodiment can derive an optimal recipe tailored to the equipment status when maintenance is not required, and can present a maintenance method when maintenance is required. By presenting the required maintenance, the user can perform appropriate maintenance at the appropriate time. According to this embodiment, film deposition to check for changes over time in the semiconductor manufacturing equipment is no longer necessary, reducing the number of steps.

<実施形態3>
実施形態3は、処理対象の基板変更の要否を判定する。これにより、必要な特性を満たしていない基板を新たな基板に適切に変更し、不要な工程数を低減できる。例えば、半導体製造管理システム100は、探索により見つけられた最適レシピによる推定結果が、目標値からの許容範囲内に入っていない場合、基板の変更が必要であると判定する。
<Embodiment 3>
In the third embodiment, it is determined whether or not the substrate to be processed needs to be changed. As a result, a substrate that does not satisfy the required characteristics can be appropriately changed to a new substrate, and the number of unnecessary processes can be reduced. For example, when the estimated result of the optimal recipe found by the search is not within an allowable range from the target value, the semiconductor manufacturing control system 100 determines that the substrate needs to be changed.

例えば、SiC基板はSi基板に比べて転位等の欠陥が多く、その転位密度はエピ後の欠陥密度に影響する。このため、推定モデル23の出力が欠陥密度を含む場合、基板の欠陥情報を考慮する必要がある。また基板のソリもエピ結果に影響を及ぼす。このため基板情報を加味する事で、精度良く最適レシピを導出できる。 For example, SiC substrates have more defects such as dislocations than Si substrates, and the dislocation density affects the defect density after epitaxial growth. For this reason, when the output of the estimation model 23 includes defect density, it is necessary to take into account defect information on the substrate. Furthermore, warping of the substrate also affects the epitaxial growth results. For this reason, by taking into account substrate information, it is possible to derive an optimal recipe with high accuracy.

本実施形態の推定モデル23の入力は、実施形態2の入力に加え、基板情報を含む。したがって、訓練データの入力データは、基板情報を含む。最適レシピ(目標値から誤差許容範囲内の出力値を与える入力値)を導出する際、入力される基板情報は、予め指定した基板スペックを満たすことが必要である。もし、基板の欠陥が多い場合、最適レシピが規定値(予め定められた値)に入らない可能性がある。 The input of the estimation model 23 in this embodiment includes substrate information in addition to the input of embodiment 2. Therefore, the input data of the training data includes substrate information. When deriving an optimal recipe (input values that give an output value within an error tolerance range from a target value), the input substrate information needs to satisfy pre-specified substrate specifications. If the substrate has many defects, there is a possibility that the optimal recipe will not fall within the specified values (predetermined values).

このため、本実施形態は、推定モデル23を使用して、どの程度の欠陥であれば最適レシピを導出できるか計算する。例えば、推定モデル23に入力される基板情報において基板欠陥の数を段階的に減らし、それぞれの欠陥数の条件で最適レシピが導出できるか(許容範囲内に収まるか)計算し、最適レシピ導出可能となった欠陥密度を通知する等の方法がある。その後、基板を変更するかユーザに判断を求め、基板を変更しない場合にはメンテナンス要否の判定を行う。 For this reason, this embodiment uses the estimation model 23 to calculate how many defects are necessary to derive an optimal recipe. For example, one method is to gradually reduce the number of substrate defects in the substrate information input to the estimation model 23, calculate whether an optimal recipe can be derived under each defect number condition (whether it falls within an acceptable range), and notify the defect density at which the optimal recipe can be derived. The user is then asked to decide whether to change the substrate, and if the substrate is not to be changed, a decision is made as to whether maintenance is necessary.

図25を参照して、半導体製造管理システム100の処理を説明する。以下においては、主に実施形態2との相違点を説明する。本実施形態の半導体製造管理システム100の処理を説明するための論理構成図は、実施形態2における図23と略同様である。実施形態2との一つの相違点は、入力データ51が処理対象の基板の情報を含むことである。上述のように、推定モデル23及び訓練データの入力データは、基板スペックを示す基板情報を含む。 The processing of the semiconductor manufacturing control system 100 will be described with reference to FIG. 25. In the following, differences from the second embodiment will be mainly described. The logical configuration diagram for explaining the processing of the semiconductor manufacturing control system 100 of this embodiment is substantially similar to FIG. 23 in the second embodiment. One difference from the second embodiment is that the input data 51 includes information on the substrate to be processed. As described above, the input data of the estimation model 23 and the training data includes substrate information indicating the substrate specifications.

図25のフローチャートにおいて、ステップS141、S143~S149は、図24のフローチャートのステップS121~S128に対応する。ステップS142において、統合管理部21は、入力デバイス151からユーザにより入力された基板情報を取得し、レシピ探索部24に渡す。 In the flowchart of FIG. 25, steps S141 and S143 to S149 correspond to steps S121 to S128 in the flowchart of FIG. 24. In step S142, the integrated management unit 21 acquires the board information input by the user from the input device 151 and passes it to the recipe search unit 24.

ステップS144において、推定モデル23による推定結果が、目標値からの誤差許容範囲外である場合(S144:NO)、レシピ推定部242は、推定モデル23を用いて、目標値に近い値を実現するレシピの導出に必要な基板スペックを導出する(S150)。具体的には、レシピ推定部242は、推定モデル23への入力値におけるレシピ及びメンテナンス情報を維持し、基板情報のみを変更する。実施形態1において説明したように、レシピ推定部242は、推定モデル23の出力値と目標値との間の誤差が誤差許容範囲内となる基板情報を探索する。探索される基板スペックは、予め定められた範囲から選択される。 In step S144, if the estimation result by the estimation model 23 is outside the allowable error range from the target value (S144: NO), the recipe estimation unit 242 uses the estimation model 23 to derive board specifications necessary to derive a recipe that achieves a value close to the target value (S150). Specifically, the recipe estimation unit 242 maintains the recipe and maintenance information in the input values to the estimation model 23, and changes only the board information. As described in the first embodiment, the recipe estimation unit 242 searches for board information in which the error between the output value of the estimation model 23 and the target value is within the allowable error range. The board specifications to be searched for are selected from a predetermined range.

許容範囲内の出力値を得ることができる基板情報が見つかった場合、レシピ推定部242は、基板を変更すると判定する(S151:YES)。レシピ推定部242は、統合管理部21を介して、出力デバイス152において、基板の変更の通知と新たな基板に求めるスペックとを、ユーザに提示する。フローは、ステップS142に戻る。 If board information that can obtain an output value within the allowable range is found, the recipe estimation unit 242 determines to change the board (S151: YES). The recipe estimation unit 242 notifies the user of the board change and the specifications required for the new board on the output device 152 via the integrated management unit 21. The flow returns to step S142.

許容範囲内の出力値を得ることができる基板情報が見つらなかった場合、レシピ推定部242は、基板を変更しないと判定する(S151:NO)。その後、レシピ推定部242は、メンテナンス要否の判定を行う。ステップS152~S156は、図24のフローチャートのステップS129~S133に対応する。 If no board information is found that can obtain an output value within the allowable range, the recipe estimation unit 242 determines not to change the board (S151: NO). The recipe estimation unit 242 then determines whether maintenance is required. Steps S152 to S156 correspond to steps S129 to S133 in the flowchart of FIG. 24.

上記例は、基板情報を、入力デバイス151を介してユーザから取得する。他の例において、半導体製造管理システム100は、基板評価装置を使用して、基板情報を取得してもよい。半導体製造管理システム100は、図25のフローチャートの処理を行う前に、チャンバ内に設置された基板の評価を実行する。本実施形態のメンテナンスの処理は、省略してもよい。 In the above example, the substrate information is acquired from the user via the input device 151. In another example, the semiconductor manufacturing control system 100 may acquire the substrate information using a substrate evaluation device. Before performing the processing of the flowchart in FIG. 25, the semiconductor manufacturing control system 100 performs an evaluation of the substrate placed in the chamber. The maintenance processing of this embodiment may be omitted.

以下において、いくつかの実施形態において使用できる、出力デバイス152で表示されるGUI画像の例を説明する。以下に説明する画像は単なる例であって、必要な情報を入出力することができれば、どのようなGUI画像が利用されてもよい。まず、ユーザがデータを入力するためのGUI画像の例を説明する。入力ウィンドウにおいて入力された情報は、統合管理部21によって、メモリ120又は補助記憶装置130に格納される。 Below, we will explain examples of GUI images displayed on the output device 152 that can be used in some embodiments. The images explained below are merely examples, and any GUI image may be used as long as it is capable of inputting and outputting the necessary information. First, we will explain an example of a GUI image that allows the user to input data. Information entered in the input window is stored in the memory 120 or the auxiliary storage device 130 by the integrated management unit 21.

図26は、レシピ探索機能設定ウィンドウ531の例を示す。ユーザは、レシピ探索機能設定ウィンドウ531において、レシピ探査機能の有効又は無効にすることができる。レシピ探査機能が有効に設定されている場合、本明細書の複数の実施形態の処理それぞれが実行される。 Figure 26 shows an example of a recipe exploration function setting window 531. In the recipe exploration function setting window 531, the user can enable or disable the recipe exploration function. When the recipe exploration function is enabled, each of the processes of the multiple embodiments in this specification is executed.

図27は、目標値設定入力ウィンドウ532の例を示す。目標値設定入力ウィンドウ532は、ユーザからの、推定モデル23の目標値及び許容範囲の入力を受け付ける。図27の例において、目標値及び許容範囲は、パラメータ(出力値の要素)毎に設定される。さらに、許容範囲の上限及び下限が個別に設定されている。 Figure 27 shows an example of a target value setting input window 532. The target value setting input window 532 accepts input of the target value and tolerance range of the estimation model 23 from the user. In the example of Figure 27, the target value and tolerance range are set for each parameter (element of the output value). Furthermore, the upper and lower limits of the tolerance range are set individually.

図28は、基板情報入力ウィンドウ533の例を示す。基板情報入力ウィンドウ533は、ユーザからの基板について情報の入力を受け付ける。図28の例において、基板情報入力ウィンドウ533は、複数の基板の情報を入力可能であり、基板が挿入されているスロットの番号、基板ID及び基板の複数の属性の値が入力される。推定モデル23への入力値は、基板情報の属性値を含む。 Figure 28 shows an example of a board information input window 533. The board information input window 533 accepts input of information about a board from the user. In the example of Figure 28, the board information input window 533 allows input of information about multiple boards, and the number of the slot into which the board is inserted, the board ID, and values of multiple attributes of the board are input. The input values to the estimation model 23 include attribute values of the board information.

図29は、評価結果入力ウィンドウ534の例を示す。評価結果入力ウィンドウ534は、ユーザが半導体製造装置により処理された対象物の評価結果を入力するためウィンドウである。評価結果入力ウィンドウ534は、処理を識別するための処理番号及び処理結果の評価値を入力するためのセルを有する。上記成膜の例において、少なくとも、膜厚、不純物濃度、結晶欠陥密度の値が入力される。半導体製造管理システム100が自動で処理対象物の評価を行う場合、本ウィンドウは使用されない。 Figure 29 shows an example of the evaluation result input window 534. The evaluation result input window 534 is a window in which the user inputs the evaluation results of an object processed by semiconductor manufacturing equipment. The evaluation result input window 534 has cells for inputting a process number for identifying the process and an evaluation value of the process result. In the above example of film formation, at least the values of film thickness, impurity concentration, and crystal defect density are input. This window is not used when the semiconductor manufacturing control system 100 automatically evaluates the processed object.

次に、ユーザに情報提示するためのGUI画像の例を説明する。図30は、最適レシピ出力ウィンドウ535の例を示す。最適レシピ出力ウィンドウ535は、統合管理部21を介して、出力デバイス152において表示される。レシピ内容と当該レシピにより得られる推定結果とを含む。例えば、レシピ推定部242は、ユーザに指定された許容範囲内の推定結果を得られると推定されるレシピ及び当該推定結果を、最適レシピ出力ウィンドウ535によってユーザに提示する。 Next, an example of a GUI image for presenting information to the user will be described. FIG. 30 shows an example of an optimal recipe output window 535. The optimal recipe output window 535 is displayed on the output device 152 via the integrated management unit 21. It includes the recipe contents and the estimated results obtained from the recipe. For example, the recipe estimation unit 242 presents to the user, via the optimal recipe output window 535, a recipe that is estimated to produce an estimated result within the allowable range specified by the user, and the estimated result.

図31は、メンテナンス通知メッセージボックス536の例を示す。メンテナンス通知メッセージボックス536は、ユーザに所望の処理結果を得るために必要なメンテナンスの情報を提示する。上述のように、メンテナンスとメッセージとの関係を示す情報が予め設定されており、レシピ推定部242は、当該情報を参照して、推定モデル23を使用して決定したメンテナンスに対応するメッセージを取得し、メンテナンス通知メッセージボックス536により表示する。 Figure 31 shows an example of a maintenance notification message box 536. The maintenance notification message box 536 presents the user with information about the maintenance required to obtain the desired processing result. As described above, information indicating the relationship between the maintenance and the message is set in advance, and the recipe estimation unit 242 refers to the information to obtain a message corresponding to the maintenance determined using the estimation model 23, and displays it in the maintenance notification message box 536.

図32は、メンテナンス評価結果出力ウィンドウ537の例を示す。メンテナンス評価結果出力ウィンドウ537は、メンテナンス内容(識別子)と、そのメンテナンスの評価結果とを示す。メンテナンス効果評価部245がメンテナンス結果を評価する場合、本ウィンドウ537が使用される。ユーザがメンテナンスの評価を行う場合、本ウィンドウ537は使用されない。 Figure 32 shows an example of the maintenance evaluation result output window 537. The maintenance evaluation result output window 537 shows the maintenance content (identifier) and the evaluation result of that maintenance. This window 537 is used when the maintenance effect evaluation unit 245 evaluates the maintenance results. This window 537 is not used when the user evaluates the maintenance.

図33は、履歴情報出力ウィンドウ538の例を示す。履歴情報出力ウィンドウ538は、処理の基礎情報、処理レシピ及び処理対象物の評価結果を示す。処理の基礎情報は、例えば、処理日時や処理対象の基板の識別子を含む。例えば、統合管理部21は、ユーザからの要求に応答して、履歴情報出力ウィンドウ538を表示する。処理の基礎情報は、例えば、メモリ120又は補助記憶装置130に格納され、統合管理部21によって更新される。処理レシピ及び処理対象物の評価結果は、訓練データデータベース131の入力データ及び出力データに対応する。 Figure 33 shows an example of the history information output window 538. The history information output window 538 shows basic information about the process, the process recipe, and the evaluation results of the processed object. The basic information about the process includes, for example, the process date and time and the identifier of the substrate to be processed. For example, the integrated management unit 21 displays the history information output window 538 in response to a request from a user. The basic information about the process is stored, for example, in the memory 120 or the auxiliary storage device 130, and is updated by the integrated management unit 21. The process recipe and the evaluation results of the processed object correspond to the input data and output data of the training data database 131.

<実施形態4>
実施形態1、2及び3の方法は、レシピ履歴情報を用いるため、膨大な計算量を必要し、計算の長時間化、計算機の処理能力不足が起こり得る。この対処として、変数(レシピの要素)を少なくする方法が考えられるが、それでは探索範囲が狭くなり、最適解の導出に影響が生じる可能性がある。従って、実施形態4、5及び6は、計算量を少なくする手法を説明する。
<Embodiment 4>
The methods of the first, second and third embodiments use recipe history information, which requires a huge amount of calculation, and may result in a long calculation time and insufficient computer processing power. One possible solution to this problem is to reduce the number of variables (recipe elements), but this narrows the search range and may affect the derivation of an optimal solution. Therefore, the fourth, fifth and sixth embodiments explain methods for reducing the amount of calculation.

最適レシピ(許容範囲内のレシピ)を演算により得るためには、実施形態1、2及び3において説明したように、履歴情報から経時変化の特徴量を自律的に取得するのが好ましい。しかし、上述のように、計算量の膨大化が課題となる。そこで、本実施形態は、計算量を少なくするために、経時変化に影響すると考えられる因子を推定モデルの入力値に加える。 To obtain an optimal recipe (a recipe within an acceptable range) by calculation, it is preferable to autonomously acquire the feature quantities of the change over time from the history information, as described in the first, second, and third embodiments. However, as described above, the problem is that the amount of calculation increases. Therefore, in this embodiment, in order to reduce the amount of calculation, factors that are thought to affect the change over time are added to the input values of the estimation model.

図34は、経時変化に影響すると考えられる因子を含む訓練データの入力データ711の例を示す。入力データ711は、実施形態1の訓練データ31の入力データ311に加えて、積算処理時間、積算膜厚及び積算流量(SiH )の欄を有している。これらは、最後のメンテナンスから直前の処理までの積算値(累積値)を示す。積算値は、レシピ履歴と同様に、過去の処理の履歴情報の例である。本実施形態の訓練データの出力データは、実施形態1の出力データ312と同様である。なお、推定モデル23にレシピと同時に入力される積算値には、当該レシピ及び処理の目標値が加算されていてもよい。 34 shows an example of input data 711 of training data including factors thought to affect the change over time. In addition to the input data 311 of the training data 31 of the first embodiment, the input data 711 has columns for an integrated processing time, an integrated film thickness, and an integrated flow rate (SiH 4 ). These indicate integrated values (cumulative values) from the last maintenance to the immediately preceding processing. The integrated values are an example of history information of past processing, similar to the recipe history. The output data of the training data of this embodiment is similar to the output data 312 of the first embodiment. Note that the integrated values input to the estimation model 23 simultaneously with the recipe may include target values of the recipe and processing.

図34は、SiCのエピタキシャル成長による成膜処理の例を示し、積算処理時間、積算膜厚及び積算流量(SiH )は、それぞれ、最後のメンテナンスからの、エピタキシャル成長時間の積算時間、エピタキシャル成長膜厚の積算値、及びガス(SiH )の流量の積算値を示す。積算処理時間及び積算流量は、半導体製造装置による過去の処理のレシピ要素の積算値(累積値)であり、成長膜厚の積算値は処理生成物の積算値(累積値)である。処理生成物は、成膜処理の目的とする生成物であり、副生成物は含まれない。本実施形態において、推定モデル23の入力値は、履歴情報として、実施形態1、2及び3において説明したレシピ履歴に代えて、上記積算値を含む。これにより、レシピ履歴を含む入力値と比較して、入力値の変数を大きく低減することができる。 FIG. 34 shows an example of a film formation process by epitaxial growth of SiC, where the integrated processing time, integrated film thickness, and integrated flow rate (SiH 4 ) respectively indicate the integrated time of epitaxial growth time, the integrated value of epitaxial growth film thickness, and the integrated value of the flow rate of gas (SiH 4 ) since the last maintenance. The integrated processing time and the integrated flow rate are the integrated values (cumulative values) of recipe elements of past processes by the semiconductor manufacturing equipment, and the integrated value of growth film thickness is the integrated value (cumulative value) of the process product. The process product is the product targeted by the film formation process, and does not include by-products. In this embodiment, the input value of the estimation model 23 includes the integrated value as history information instead of the recipe history described in the first, second, and third embodiments. This makes it possible to greatly reduce the variables of the input value compared to the input value including the recipe history.

レシピ推定部242は、推定モデル23を使用して、上記他の実施形態で説明したように、目標値から許容範囲内の出力値を与えるレシピ(最適レシピ)を探索する。積算値それぞれに対して、半導体製造装置の制約が存在する。例えば、膜厚目標値を10μmとすると、積算膜厚は現状+10μmとなる。積算処理時間は現状+処理時間となる。なお、他の処理温度や処理圧力にも装置構造で決まる上限値が存在する。最適レシピは、当該制約の範囲内で探索される。 The recipe estimation unit 242 uses the estimation model 23 to search for a recipe (optimum recipe) that gives an output value within an allowable range from the target value, as described in the other embodiments above. There are constraints of the semiconductor manufacturing equipment for each integrated value. For example, if the target film thickness is 10 μm, the integrated film thickness is the current value + 10 μm. The integrated processing time is the current value + processing time. Other processing temperatures and processing pressures also have upper limits determined by the equipment structure. The optimal recipe is searched for within the range of these constraints.

<実施形態5>
実施形態5は、計算量を少なくするために、経時変化に影響すると考えられる因子を推定モデルの入力値に加える。図35は、経時変化に影響すると考えられる因子を含む訓練データの入力データ811の例を示す。入力データ811は、実施形態1の訓練データ31の入力データ311に加えて、副生成物膜厚の欄を有する。
<Embodiment 5>
In the fifth embodiment, in order to reduce the amount of calculation, factors that are thought to affect the change over time are added to the input values of the estimation model. Fig. 35 shows an example of input data 811 of training data including factors that are thought to affect the change over time. The input data 811 has a column for by-product film thickness in addition to the input data 311 of the training data 31 of the first embodiment.

入力データ811において、副生成物膜厚欄は、同一レコードのレシピによる処理を実行する前の副生成物膜厚値を示す。副生成物膜厚は、処理チャンバで堆積した副生成物の膜厚を示し、例えば、チャンバ内壁に堆積した副生成物の膜厚又はウェハサセプタ上の副生成物の膜厚を示す。副生成物膜は、処理により本来生成することを意図していない任意の物質の膜である。副生成物膜厚は、ユーザにより、又は、チャンバ内のセンサにより測定できる。 In the input data 811, the by-product film thickness column indicates the by-product film thickness value before processing is performed using the recipe of the same record. The by-product film thickness indicates the film thickness of the by-product deposited in the processing chamber, for example, the film thickness of the by-product deposited on the inner wall of the chamber or the film thickness of the by-product on the wafer susceptor. A by-product film is a film of any material that is not originally intended to be produced by processing. The by-product film thickness can be measured by the user or by a sensor in the chamber.

本実施形態において、推定モデル23の入力値は、履歴情報として、実施形態1、2及び3において説明したレシピ履歴に代えて、処理前の副生成物膜厚値を含む。副生成物膜厚は、過去の処理により変化するため、処理の履歴を示す。副生成物膜厚を履歴情報として使用することで、レシピ履歴を含む入力値と比較して、入力値の変数を大きく低減することができる。また、副生成物膜厚は、より直接的に半導体製造装置(チャンバ)の経時変化を示すため、より適切に最適レシピを推定することができる。 In this embodiment, the input values of the estimation model 23 include, as historical information, by-product film thickness values before processing, instead of the recipe history described in embodiments 1, 2, and 3. The by-product film thickness changes depending on past processing, and therefore indicates the processing history. By using the by-product film thickness as historical information, the variables of the input values can be significantly reduced compared to input values that include recipe history. In addition, the by-product film thickness more directly indicates the change over time of the semiconductor manufacturing equipment (chamber), and therefore the optimal recipe can be more appropriately estimated.

<実施形態6>
実施形態6は、推定モデル(関数)と経時変化関数を使用して半導体製造装置の次の処理のレシピを決定する。本実施形態は、実際の処理結果(訓練データの出力)を、経時変化関数により補正する。経時変化関数による補正は、半導体製造装置の経時変化に起因する成分を除去する。つまり、補正された処理結果は、半導体製造装置の経時変化がないと仮定した処理結果である。
<Embodiment 6>
In the sixth embodiment, an estimation model (function) and a time-varying function are used to determine a recipe for the next process of a semiconductor manufacturing device. In this embodiment, the actual process result (training data output) is corrected by the time-varying function. The correction by the time-varying function removes components caused by the time-varying of the semiconductor manufacturing device. In other words, the corrected process result is a process result that is assumed to have no time-varying of the semiconductor manufacturing device.

本実施形態における推定モデル23への入力値は、次の処理のレシピ候補を含み、上記他の実施形態のような履歴情報を含まない。訓練データの出力データは、半導体製造装置の経時変化がないと仮定した処理結果であり、実際の処理結果を経時変化関数で補正した値である。推定モデル23の出力値(推定値)と目標値との比較において、推定値及び/又は目標値は、経時変化関数によって補正された後に比較される。このように、推定モデル23は、経時変化がないと仮定された半導体製造装置のレシピに対する、処理結果の推定値を出力する。 In this embodiment, the input values to the estimation model 23 include recipe candidates for the next process, and do not include history information as in the other embodiments described above. The output data of the training data is a processing result that is assumed to be unchanged over time for the semiconductor manufacturing equipment, and is a value obtained by correcting the actual processing result with a time-change function. In comparing the output value (estimated value) of the estimation model 23 with the target value, the estimated value and/or the target value are compared after being corrected with the time-change function. In this way, the estimation model 23 outputs an estimated value of the processing result for a recipe for the semiconductor manufacturing equipment that is assumed to be unchanged over time.

上述のように、推定モデル23は、履歴情報を入力値に含まないため、推定モデル23を使用した最適レシピの探索のための処理負荷を低減することができる。半導体製造装置の履歴情報は、経時変化関数の作成に利用される。以下において、経時変化関数の導出方法を、例を使用して説明する。経時変化関数は、履歴情報を使用して、回帰分析により導出される。 As described above, since the estimation model 23 does not include historical information in the input values, the processing load for searching for an optimal recipe using the estimation model 23 can be reduced. Historical information of the semiconductor manufacturing equipment is used to create a time-varying function. Below, a method for deriving the time-varying function is explained using an example. The time-varying function is derived by regression analysis using the historical information.

一例として、あるチャンバ状態における成膜結果の一つである欠陥密度Dを、以下の関数gで記述する。関数gの変数tは、チャンバ内の副生成物膜厚を表す。
D=g(t)
As an example, the defect density D, which is one of the film formation results in a certain chamber state, is described by the following function g: The variable t of the function g represents the by-product film thickness in the chamber.
D = g(t)

チャンバ内の副生成物膜厚がt1又はt2の時に、レシピaを実施した場合、欠陥密度D_t1、D_t2は、それぞれ以下のように表わされる。
D_t1=g_a(t1)
D_t2=g_a(t2)
When recipe a is executed when the by-product film thickness in the chamber is t1 or t2, defect densities D_t1 and D_t2 are expressed as follows, respectively.
D_t1=g_a(t1)
D_t2=g_a(t2)

ここで、関数g_a(t)は未知のため、回帰分析を行い、関数g_a(t)を導出する。図36は、関数g_a(t)のグラフの例を示す。グラフにおける黒点は測定値であり、実曲線は、測定値にフィッティングされた曲線であり、関数g_a(t)に対応する。 Here, since the function g_a(t) is unknown, regression analysis is performed to derive the function g_a(t). Figure 36 shows an example graph of the function g_a(t). The black dots in the graph are the measured values, and the solid curve is a curve fitted to the measured values, which corresponds to the function g_a(t).

次に、関数g_a(t)について考える。関数g_a(t)は、レシピaのみに起因する因子と、経時変化に起因する因子との和になっていると考えられる。したがって、関数g_a(t)は以下のように書き換えられる。
g_a(t)=D_a+f_a(t)
関数D_aは、経時変化に関わりなく、レシピaによって生じる欠陥密度を表す定数である。関数f_a(t)はレシピaの処理において経時変化によって生じる欠陥密度を表す。関数f_a(t)は経時変化関数である。
Next, consider the function g_a(t). The function g_a(t) is considered to be the sum of a factor caused only by the recipe a and a factor caused by changes over time. Therefore, the function g_a(t) can be rewritten as follows:
g_a(t)=D_a+f_a(t)
The function D_a is a constant that represents the defect density caused by recipe a regardless of aging. The function f_a(t) represents the defect density caused by aging in the processing of recipe a. The function f_a(t) is a aging function.

次に、レシピaとレシピbを実施した時のf(t)の関係を考える。レシピを変更した場合、経時変化の影響の増減が考えられるが、経時変化が生じる物理的なメカニズムまでは変わらないため、以下のような関係が成り立つ。
f_b(t)=cf_a(t)
即ち、gb(t)は
g_b(t)=D_b+f_b(t)=D_b+cf_a(t)
なお、D_bはレシピbによって生じる欠陥密度を表す定数である。
Next, consider the relationship between f(t) when recipe a and recipe b are executed. When the recipe is changed, the effect of aging may increase or decrease, but the physical mechanism by which the aging occurs does not change, so the following relationship holds:
f_b(t)=cf_a(t)
That is, gb(t) is g_b(t)=D_b+f_b(t)=D_b+cf_a(t)
Here, D_b is a constant representing the defect density caused by recipe b.

未知数はD_bとcの2つであるため、レシピbによる処理結果が2つあればレシピbにおける経時変化関数が導出できる。以上のように、モデル構成部241は、レシピ毎の経時変化関数を導出し、さらに、経時変化に影響されない推定モデル23を構成する。推定モデル23の入力は、処理履歴情報を含まない。 Since there are two unknowns, D_b and c, if there are two processing results using recipe b, the time-varying function for recipe b can be derived. As described above, the model construction unit 241 derives the time-varying function for each recipe, and further constructs an estimation model 23 that is not affected by changes over time. The input of the estimation model 23 does not include processing history information.

上述のように、経時変化関数を使用して訓練データの出力データから経時変化によって生じた影響を除去する事が可能となり、経時変化に影響されない推定モデル23の構築が容易となる。上記説明は、出力値の例として欠陥密度を挙げたが、出力値は、例えば、ウェハ面内のある座標における不純物の濃度や平均濃度や面内濃度ばらつき、ウェハ面内のある座標における膜厚や平均膜厚や面内膜厚ばらつき、ダウンフォール欠陥、積層欠陥、基底面転位、等であってもよい。 As described above, it is possible to use the time-change function to remove the effects of time-change from the output data of the training data, making it easier to construct an estimation model 23 that is not affected by time-change. In the above explanation, defect density was given as an example of an output value, but the output value may also be, for example, the concentration, average concentration, or in-plane concentration variation of an impurity at a certain coordinate on the wafer surface, the film thickness, average film thickness, or in-plane film thickness variation at a certain coordinate on the wafer surface, downfall defects, stacking faults, basal plane dislocations, etc.

また、入力値の例としてチャンバ壁の副生成物厚さを挙げたが、入力値は、例えばサセプタの副生成物厚さやインジェクタのつまりによって発生する内径の変動等であってもよい。これらは、副生成物厚さや内径をモニタする必要があるが、簡便のために、これらに代えて、入力値は、例えば、積算膜厚、材料ガスの積算流量、チャンバに与えた積算熱量等であってもよい。 Although the by-product thickness on the chamber wall has been given as an example of an input value, the input value may also be, for example, the by-product thickness on the susceptor or the variation in inner diameter caused by clogging of the injector. These require monitoring of the by-product thickness and inner diameter, but for simplicity, instead, the input value may be, for example, the accumulated film thickness, the accumulated flow rate of the material gas, the accumulated amount of heat given to the chamber, etc.

経時変化関数は、メンテナンス要否の判定に使用できる。レシピ推定部242は、経時変化関数の出力と閾値との比較結果に基づき、メンテナンス要否の判定を行ってもよい。図37は、レシピaの経時変化関数のグラフの例を示す。例えば、最適レシピと判定したレシピによる経時変化関数の値が規定値(予め定められている値)を超える場合に、レシピ推定部242は、メンテナンスが必要であると判定してもよい。 The time-change function can be used to determine whether maintenance is required. The recipe estimation unit 242 may determine whether maintenance is required based on the results of comparing the output of the time-change function with a threshold value. Figure 37 shows an example of a graph of the time-change function of recipe a. For example, when the value of the time-change function for a recipe determined to be the optimal recipe exceeds a specified value (a value determined in advance), the recipe estimation unit 242 may determine that maintenance is required.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various modified examples. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.

また、上記の各構成・機能・処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード等の記録媒体に置くことができる。 Furthermore, each of the above configurations, functions, processing units, etc. may be realized in hardware, for example by designing some or all of them as an integrated circuit. Furthermore, each of the above configurations, functions, etc. may be realized in software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as the programs, tables, files, etc. that realize each function can be stored in a memory, a recording device such as a hard disk or SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card or SD card.

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 In addition, the control lines and information lines shown are those considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines on the product are necessarily shown. In reality, it can be assumed that almost all components are interconnected.

21 統合管理部、22 装置制御部、23 推定モデル、24 レシピ探索部、25分析評価部、27 プロセス実行部、31 訓練データ、35 目標値、41 入力値、42 出力値、51 入力デバイスでの入力データ、52 出力デバイスでの出力データ、61 訓練データ、65 目標値、66 最適入力値、100 半導体製造管理システム、110 プロセッサ、120 メモリ、121 統合管理プログラム、122 装置制御プログラム、123 推定モデルプログラム、124 レシピ探索プログラム、125 分析評価プログラム、130 補助記憶装置、131 訓練データデータベース、140 ネットワークインタフェース、145 I/Oインタフェース、151 入力デバイス、152 出力デバイス、241 モデル構成部、242 レシピ推定部、243収束判定部、245 メンテナンス効果評価部、311、611、711、811 訓練データの入力データ、312、612 訓練データの出力データ、400 クラスタ装置、401 基板分析チャンバ、402 洗浄チャンバ、403 分析評価チャンバ、404 処理チャンバ、405 再生チャンバ、406 ロードロックチャンバ及びトランスファーチャンバ、450 SiCエピクラスタ装置、451 基板分析チャンバ、452エピ分析チャンバ、453 欠陥分析チャンバ、454 エピ成長チャンバ、455CMPチャンバ、456 ロードロックチャンバ及びトランスファーチャンバ、501関数曲線、502 破線矩形、531 レシピ探索機能設定ウィンドウ、532 目標値設定入力ウィンドウ、533 基板情報入力ウィンドウ、534 評価結果入力ウィンドウ、535 最適レシピ出力ウィンドウ、536 メンテナンス通知メッセージボックス、537 メンテナンス評価結果出力ウィンドウ、538 履歴情報出力ウィンドウ


21 Integrated management unit, 22 Equipment control unit, 23 Estimation model, 24 Recipe search unit, 25 Analysis and evaluation unit, 27 Process execution unit, 31 Training data, 35 Target value, 41 Input value, 42 Output value, 51 Input data at input device, 52 Output data at output device, 61 Training data, 65 Target value, 66 Optimum input value, 100 Semiconductor manufacturing management system, 110 Processor, 120 Memory, 121 Integrated management program, 122 Equipment control program, 123 Estimation model program, 124 Recipe search program, 125 Analysis and evaluation program, 130 Auxiliary storage device, 131 Training data database, 140 Network interface, 145 I/O interface, 151 Input device, 152 Output device, 241 Model construction unit, 242 Recipe estimation unit, 243 Convergence judgment unit, 245 Maintenance effect evaluation unit, 311, 611, 711, 811 Input data of training data, 312, 612 Output data of training data, 400 Cluster device, 401 Substrate analysis chamber, 402 Cleaning chamber, 403 Analysis and evaluation chamber, 404 Processing chamber, 405 Regeneration chamber, 406 Load lock chamber and transfer chamber, 450 SiC epi cluster device, 451 Substrate analysis chamber, 452 Epi analysis chamber, 453 Defect analysis chamber, 454 Epi growth chamber, 455 CMP chamber, 456 Load lock chamber and transfer chamber, 501 Function curve, 502 Dashed rectangle, 531 Recipe search function setting window, 532 Target value setting input window, 533 Substrate information input window, 534 Evaluation result input window, 535 Optimal recipe output window, 536 Maintenance notification message box, 537 Maintenance evaluation result output window, 538 History information output window


Claims (3)

SiC基板上にエピタキシャル成長でSiC膜を成膜する半導体製造装置における成膜処理のレシピを決定する、管理システムであって、
1以上の記憶装置と、
1以上のプロセッサと、を含み、
前記半導体製造装置は、チャンバ壁またはサセプタの副生成物の厚さをモニタする手段を有し、
前記1以上の記憶装置は、前記半導体製造装置の過去の成膜処理の履歴情報を格納し、
前記1以上のプロセッサは、前記半導体製造装置による次の成膜処理における、生成膜の特性の目標値を取得し、
前記履歴情報及び前記目標値に基づき、推定モデルを含む1以上の関数を使用して前記半導体製造装置の前記次の成膜処理のレシピを決定し、
前記推定モデルの入力は、前記半導体製造装置の前記次の成膜処理のレシピ候補を含み、
前記推定モデルの出力は、前記生成膜の特性の推定値を含み、
前記1以上の関数は、前記半導体製造装置の経時変化を示す経時変化関数を含み、
前記経時変化関数を導出するために、前記副生成物の厚さが利用され、
前記経時変化関数は、前記副生成物の厚さを含む前記履歴情報に基づき構成され、
前記1以上のプロセッサは、前記経時変化関数の値と規定値との比較結果に基づき、前記半導体製造装置のメンテナンスの要否を判定する、管理システム。
A management system that determines a recipe for a film formation process in a semiconductor manufacturing apparatus that forms a SiC film on a SiC substrate by epitaxial growth, comprising:
one or more storage devices;
one or more processors;
The semiconductor manufacturing equipment includes a means for monitoring a thickness of by-products on a chamber wall or a susceptor ,
the one or more storage devices store history information of past film formation processes of the semiconductor manufacturing equipment;
The one or more processors acquire target values of characteristics of a film to be formed in a next film formation process by the semiconductor manufacturing equipment;
determining a recipe for the next film formation process of the semiconductor manufacturing equipment using one or more functions including an estimation model based on the history information and the target value;
an input of the estimation model includes a recipe candidate for the next film formation process of the semiconductor manufacturing equipment;
an output of the estimation model includes an estimate of a property of the resulting film;
the one or more functions include a time-varying function indicating a time-varying change of the semiconductor manufacturing equipment,
the thickness of the by-product is utilized to derive the aging function;
the time-varying function is constructed based on the historical information including a thickness of the by-product ;
The one or more processors determine whether or not maintenance of the semiconductor manufacturing equipment is required based on a comparison result between the value of the time-varying function and a specified value.
請求項1に記載の管理システムであって、
前記1以上のプロセッサは、前記経時変化関数により前記目標値及び/又は前記推定値を補正した後に前記目標値と前記推定値との比較を行い、前記比較の結果に基づいて前記レシピを決定する、管理システム。
The management system according to claim 1,
A management system in which the one or more processors compare the target value and the estimated value after correcting the target value and/or the estimated value using the time-varying function, and determine the recipe based on the result of the comparison.
管理システムが、SiC基板上にエピタキシャル成長でSiC膜を成膜する半導体製造装置における成膜処理のレシピを決定する方法であって、
チャンバ壁またはサセプタの副生成物の厚さをモニタし、
前記管理システムは、前記半導体製造装置の過去の成膜処理の履歴情報を格納し、
前記方法は、
前記管理システムが、前記半導体製造装置による次の成膜処理における、生成膜の特性の目標値を取得し、
前記管理システムが、前記履歴情報及び前記目標値に基づき、推定モデルを含む1以上の関数を使用して前記半導体製造装置の前記次の成膜処理のレシピを決定し、
前記推定モデルの入力は、前記半導体製造装置の前記次の成膜処理のレシピ候補を含み、
前記推定モデルの出力は、前記生成膜の特性の推定値を含み、
前記1以上の関数は、前記半導体製造装置の経時変化を示す経時変化関数を含み、
前記経時変化関数を導出するために、前記副生成物の厚さが利用され、
前記経時変化関数は、前記副生成物の厚さを含む前記履歴情報に基づき構成され、
前記方法は、前記管理システムが、前記経時変化関数の値と規定値との比較結果に基づき、前記半導体製造装置のメンテナンスの要否を判定する、方法。
A method for determining a recipe for a film formation process in a semiconductor manufacturing apparatus for forming a SiC film on a SiC substrate by epitaxial growth, comprising:
Monitoring the thickness of the by-products on the chamber walls or the susceptor ;
The management system stores history information of past film formation processes of the semiconductor manufacturing equipment,
The method comprises:
The management system acquires target values of characteristics of a film to be formed in a next film formation process by the semiconductor manufacturing equipment,
the management system determines a recipe for the next film formation process of the semiconductor manufacturing equipment using one or more functions including an estimation model based on the history information and the target value;
an input of the estimation model includes a recipe candidate for the next film formation process of the semiconductor manufacturing equipment;
an output of the estimation model includes an estimate of a property of the resulting film;
the one or more functions include a time-varying function indicating a time-varying change of the semiconductor manufacturing equipment,
the thickness of the by-product is utilized to derive the aging function;
the time-varying function is constructed based on the historical information including a thickness of the by-product ;
The method further comprises the step of: determining whether or not maintenance of the semiconductor manufacturing equipment is required based on a result of comparing the value of the time-varying function with a specified value.
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