JP2021012654A - 基板処理システム及びプロセスデータ監視方法 - Google Patents
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Abstract
Description
所定のプロセスに含まれる各ステップが異なる制御条件のもとで実行された場合の、各ステップのプロセスデータを取得する取得部と、
各ステップを、前記プロセスデータが変動する第1の区間と、前記プロセスデータの変動が収束する第2の区間とに分け、前記プロセスデータのうち、前記第1の区間に属する第1のデータと、第2の区間に属する第2のデータとを抽出する抽出部と、
前記第1のデータを評価する評価値と前記第2のデータを評価する評価値のいずれか一方または両方を、対応する上下限値と対比することで、前記プロセスデータを監視する監視部とを有する。
<成膜システムの構成>
はじめに、ALD法による成膜プロセスを実行する成膜システムの構成例について説明する。図1は、成膜システムの一構成例を示す図である。図1に示すように、成膜システム100は、処理容器1と、載置台2と、シャワーヘッド3と、排気部4と、ガス供給機構5と、制御部6とを有する。
次に、排気機構42に含まれる圧力制御器42_1の詳細について説明する。圧力制御器42_1には、操作端(例えば、圧力制御バルブ)や圧力センサ、圧力センサにより測定された圧力データと目標ガス圧力(目標値)との偏差に応じた制御データを出力するコントローラ等が含まれる。なお、ここでは、主に、コントローラの機能構成と、該コントローラが動作する際に参照するレシピについて説明する。
成膜システム100では、ALDサイクル1(符号231)を実行開始する前に、最初に、バルブ51e〜57eが閉じられた状態で、ゲートバルブ12を開いて搬送機構によりウエハWを処理容器1内に搬送し、搬送位置にある載置台2に載置する。更に、成膜システム100では、搬送機構を処理容器1内から退避させた後、ゲートバルブ12を閉じる。更に、成膜システム100では、載置台2のヒータ21によりウエハWを所定の温度(例えば450〜650℃)に加熱するとともに載置台2を処理位置まで上昇させ、処理空間38を形成する。更に、成膜システム100では、排気機構42の圧力制御バルブにより処理容器1内を所定の圧力(例えば1.3×103〜8.0×103Pa)に調整する。
次に、圧力制御器42_1のコントローラ200のハードウェア構成について説明する。図3は、圧力制御器のコントローラのハードウェア構成の一例を示す図である。図3に示すように、コントローラ200は、CPU(Central Processing Unit)301、ROM(Read Only Memory)302、RAM(Random Access Memory)303を有する。CPU301、ROM302、RAM303は、いわゆるコンピュータを形成する。
次に、異常検知部220の機能構成の詳細について説明する。図4は、異常検知部の機能構成の詳細を示す図である。図4に示すように、異常検知部220は、データ取得部401、区間抽出部402、監視部410、表示制御部421を有し、監視部410は、更に、動特性区間評価値算出部411、静特性区間評価値算出部412、評価部413を有する。
・所定の閾値以下であること、
・所定の時間長以上、連続していること、
・上記2点を満たす最初の標準偏差であること、
等が含まれる。
・差分の最小値、
・差分の最大値、
・安定開始点における差分、
・サイクルステップの始点から安定開始点までの時間長、
を算出する(これらを動特性区間に属する圧力データを評価する動特性区間評価値と称する)。
・差分の最大値、
・差分の最小値、
・差分の平均値、
・差分の標準偏差、
を算出する(これらを、静特性区間に属する圧力データを評価する静特性区間評価値と称する)。
・差分の最小値が正常か異常かを評価する上下限値、
・差分の最大値が正常か異常かを評価する上下限値、
・安定開始点における差分が正常か異常かを評価する上下限値、
・サイクルステップの始点から安定開始点までの時間長が正常か異常かを評価する上下限値、
を有する。評価部413は、対応する上下限値を用いて動特性区間評価値を評価し、圧力データが異常であると判定した場合に、表示制御部421に通知する。
・差分の最大値が正常か異常かを評価する上下限値、
・差分の最小値が正常か異常かを評価する上下限値、
・差分の平均値が正常か異常かを評価する上下限値、
・差分の標準偏差が正常か異常かを評価する上下限値、
を有する。評価部413は、対応する上下限値を用いて静特性区間評価値を評価し、圧力データが異常であると判定した場合に、表示制御部421に通知する。
次に、異常検知部220による異常検知処理の具体例について説明する。図5は、異常検知部による異常検知処理の具体例を示す第1の図である。
次に、異常検知部220による異常検知処理の流れについて説明する。図6は、異常検知部による異常検知処理の流れを示す第1のフローチャートである。
次に、異常検知部220による異常検知処理の効果について説明する。図7は、異常検知部による異常検知処理の効果を説明するための図である。
・目標ガス圧力が異なる、あるいは、
・目標ガス圧力の変動幅(1つ前のサイクルステップの目標ガス圧力との差分)が異なる、あるいは、
・処理容器1に供給される処理ガスの流量が異なる、
等、異なる制御条件のもとでガス圧力が制御されているからである。サイクルステップごとに異なる制御条件のもとでガス圧力が制御された場合、圧力データが目標ガス圧力に収束するまでの間の挙動が、サイクルステップごとに大きく異なることになる。この結果、図7(a)に示すように、サイクルステップ単位で算出した平均値は変動幅が大きくなる。
以上の説明から明らかなように、第1の実施形態に係る成膜システム100は、
・ALD法による成膜プロセスにおいて、各サイクルステップが異なる制御条件のもとで実行された場合の圧力データを、サイクルステップごとに取得する。
・サイクルステップごとに取得した圧力データに基づいて、各サイクルステップを、動特性区間と静特性区間とに分け、動特性区間に属する圧力データと、静特性区間に属する圧力データとを抽出する。
・動特性区間に属する圧力データを評価する動特性区間評価値と、静特性区間に属する圧力データを評価する静特性区間評価値のいずれか一方または両方を、対応する上下限値と対比することで、圧力データを監視する。
上記第1の実施形態では、区間抽出部402が、サイクルステップ単位で通知された圧力データを処理し、各サイクルステップを、動特性区間と静特性区間とに分けるものとして説明した。しかしながら、サイクルステップ単位で通知された圧力データの中には、サイクルステップ内に目標ガス圧力に収束しない圧力データも含まれ、区間抽出部402が、動特性区間と静特性区間とに分けることができない場合もある。この場合、動特性区間評価値算出部411及び静特性区間評価値算出部412では、動特性区間評価値及び静特性区間評価値を算出することができない。
はじめに、第2の実施形態に係る異常検知部220による異常検知処理の具体例について説明する。図8は、異常検知部による異常検知処理の具体例を示す第2の図である。
次に、第2の実施形態に係る異常検知部220による異常検知処理の流れについて説明する。図9は、異常検知部による異常検知処理の流れを示す第2のフローチャートである。図6との相違点は、ステップS901からステップS903である。
以上の説明から明らかなように、第2の実施形態に係る成膜システム100は、上記第1の実施形態において説明した機能に加えて、更に、
・サイクルステップ単位で取得された圧力データに基づいて、各サイクルステップを、動特性区間と静特性区間とに分けることができるか否かを判定する。
・動特性区間と静特性区間とに分けることができないと判定した場合に、サイクルステップの終点手前の所定の時間範囲に含まれる圧力データと目標ガス圧力との差分の平均値を算出する。
・算出した平均値を上下限値と対比することで、圧力データを監視する。
上記第2の実施形態において、評価部413は、動特性区間評価値と、静特性区間評価値のいずれか一方または両方を、対応する上下限値と対比することで、圧力データを監視するものとして説明した。
はじめに、第3の実施形態に係る異常検知部220による異常検知処理の流れについて説明する。図10は、異常検知部による異常検知処理の流れを示す第3のフローチャートである。図9との相違点は、ステップS1001からステップS1005、ステップS1006である。
以上の説明から明らかなように、第3の実施形態に係る成膜システム100は、上記第2の実施形態において説明した機能に加えて、更に、
・上下限値を超える静特性区間評価値の種類に応じた処置を作業者に促す。
・上下限値を超える動特性区間評価値の種類に応じた処置を作業者に促す。
・上下限値を超える評価値の種類に応じた処置を作業者に促す。
上記第3の実施形態では、静特性区間評価値が所定の上下限値を超えていた場合に、動特性区間評価値を算出するものとして説明した。しかしながら、第1の実施形態と同様に、動特性区間評価値は、静特性区間評価値と並行して算出するように構成してもよい。
42 :排気機構
42_1 :圧力制御器
42_2 :真空ポンプ
100 :成膜システム
200 :コントローラ
210 :圧力制御部
220 :異常検知部
230 :レシピ
401 :データ取得部
402 :区間抽出部
410 :監視部
411 :動特性区間評価値算出部
412 :静特性区間評価値算出部
413 :評価部
421 :表示制御部
Claims (9)
- 所定のプロセスに含まれる各ステップが異なる制御条件のもとで実行された場合の、各ステップのプロセスデータを取得する取得部と、
各ステップを、前記プロセスデータが変動する第1の区間と、前記プロセスデータの変動が収束する第2の区間とに分け、前記プロセスデータのうち、前記第1の区間に属する第1のデータと、第2の区間に属する第2のデータとを抽出する抽出部と、
前記第1のデータを評価する評価値と前記第2のデータを評価する評価値のいずれか一方または両方を、対応する上下限値と対比することで、前記プロセスデータを監視する監視部と
を有する基板処理システム。 - 前記抽出部は、前記プロセスデータについて、ステップの始点から終点に向かって、所定の時間長ずつ標準偏差を算出し、算出したそれぞれの標準偏差のうち、所定の条件を満たす標準偏差に対応する位置を境界として、各ステップを、前記第1の区間と前記第2の区間とに分ける、請求項1に記載の基板処理システム。
- 前記第1のデータの評価値には、前記各ステップの制御条件に含まれるプロセスデータの目標値と前記第1のデータとの差分の最小値、最大値、前記各ステップにおいて前記プロセスデータの変動が収束した位置における、前記第1のデータと前記目標値との差分、前記各ステップにおける始点から該収束した位置までの時間、が含まれ、
前記第2のデータの評価値には、前記各ステップの制御条件に含まれるプロセスデータの目標値と前記第2のデータとの差分の最大値、最小値、平均値、標準偏差が含まれる、請求項2に記載の基板処理システム。 - 前記抽出部が、いずれかのステップを、前記第1の区間と前記第2の区間とに分けることができなかった場合、前記監視部は、該ステップの終点手前の所定の時間長の前記プロセスデータの評価値を、対応する上下限値と対比することで、前記プロセスデータを監視する、請求項2に記載の基板処理システム。
- 前記監視部は、前記第2のデータの評価値のいずれかが、対応する上下限値を超えた場合に、前記プロセスデータが異常であると判定し、前記プロセスデータが異常であると判定した場合に、前記第1のデータの評価値を、対応する上下限値と対比する、請求項3に記載の基板処理システム。
- 前記監視部は、前記プロセスデータが異常であると判定した場合に、上下限値を超えた評価値の種類に応じて、前記プロセスデータの異常による影響を判断する、請求項5に記載の基板処理システム。
- 前記監視部は、前記第1のデータの評価値のいずれかが、対応する上下限値を超えた場合に、対応する上下限値を超えた評価値の種類に応じて、前記プロセスデータの異常が検知された原因を判断する、請求項5に記載の基板処理システム。
- 前記監視部は、前記プロセスデータの評価値が、対応する上下限値を超えた場合に、前記プロセスデータが異常であると判定し、前記プロセスデータの異常による影響を判断する、請求項4に記載の基板処理システム。
- 所定のプロセスに含まれる各ステップが異なる制御条件のもとで実行された場合の、各ステップのプロセスデータを取得する取得工程と、
各ステップを、前記プロセスデータが変動する第1の区間と、前記プロセスデータの変動が収束する第2の区間とに分け、前記プロセスデータのうち、前記第1の区間に属する第1のデータと、第2の区間に属する第2のデータとを抽出する抽出工程と、
前記第1のデータを評価する評価値と前記第2のデータを評価する評価値のいずれか一方または両方を、対応する上下限値と対比することで、前記プロセスデータを監視する監視工程と
を有するプロセスデータ監視方法。
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