JP2022096340A - Processing system, learning inference processing device, control method of learning inference processing device, and control program of learning inference processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、種々の処理を行う処理装置における制御情報を取得するための学習推論処理装置、学習推論処理装置の制御方法、学習推論処理装置の制御プログラム及びこれらを含む処理システムに関する。 The present disclosure relates to a learning inference processing device for acquiring control information in a processing device that performs various processes, a control method of the learning inference processing device, a control program of the learning inference processing device, and a processing system including these.
種々の処理を実行する処理装置においては、当該処理を適切に実行するために適切な制御情報を特定することが重要である。このような処理装置としては、例えば半導体基板等へイオン注入処理を実行するイオン注入処理装置が知られている(例えば、下記特許文献1参照。)。
In a processing apparatus that executes various processes, it is important to specify appropriate control information in order to appropriately execute the processes. As such a processing device, for example, an ion implantation processing device that executes an ion implantation process into a semiconductor substrate or the like is known (see, for example,
特許文献1に示されているようなイオン注入処理装置は、イオン源や質量分析(分離)器といったイオンビームを生成するための種々のモジュールを備えている。そして、これらのモジュールが予め設定された種々の基本運転パラメータに基づいて動作するように構成されている。このイオン注入装置を動作させる場合には、立上げ動作を先ず行う必要がある。詳しくは、各モジュールを制御する制御装置において、所望のレシピ(イオン種、イオンビームのエネルギー、ドーズ量等といった処理条件の集合)が読み込まれると、先ず、制御装置は各モジュールに対し、当該レシピに対応した基本運転パラメータの初期値を特定する。次いで、この制御装置は、生成されるイオンビームに関する種々の情報を検出しつつ、レシピ通りのイオンビームが生成されるように基本運転パラメータの初期値を自動で調整して、所望の調整値を特定する。この調整値を特定することにより、イオン注入処理装置の立上げ動作は完了する。当該立上げ動作が完了すると、イオン注入処理装置が処理可能な状態となり、オペレーターの指示等に基づいて、イオン注入処理が実行される。なお、ここでいう基本運転パラメータとは、具体的には、イオン注入処理装置の各モジュールに接続された電源の電圧値や電流値、イオン源内のプラズマチャンバや処理チャンバに供給されるガスの種類や流量、プラズマチャンバ内等で生成される磁界の磁束密度、イオンビームの引き出し電極の電極間距離、あるいはイオンビームの加減速度等であって、イオン注入処理装置の主要な制御パラメータを指すものである。
The ion implantation processing apparatus as shown in
ところで、上述した制御装置による基本運転パラメータの初期値の自動調整については、通常、熟練技術者の経験に基づく知見を元に作成されるソフトウェアにより、あるいは基本運転パラメータの初期値で実際に装置を動作させた結果を考慮して、調整が実行される。したがって、基本運転パラメータの初期値と自動調整後に得られる調整値との間の差が小さければ、当該自動調整に要する時間が短くなり、レシピの読み込みから装置の立上げ完了までのセットアップ時間を短縮することができる。ここで、上述した基本運転パラメータの初期値は、多くの場合、レシピに対応して、あるいはレシピとイオン注入処理装置の情報とに対応して予め記憶される規定値である。そのため、特定される基本運転パラメータの初期値が調整値に近い値ではないことがしばしばあり、当該初期値の特定には改善の余地がある。 By the way, regarding the automatic adjustment of the initial value of the basic operation parameter by the above-mentioned control device, usually, the device is actually operated by software created based on the knowledge based on the experience of a skilled engineer or by the initial value of the basic operation parameter. Adjustments are made taking into account the results of the operation. Therefore, if the difference between the initial value of the basic operation parameter and the adjustment value obtained after the automatic adjustment is small, the time required for the automatic adjustment is shortened, and the setup time from the loading of the recipe to the completion of the start-up of the device is shortened. can do. Here, the initial values of the above-mentioned basic operation parameters are, in many cases, predetermined values stored in advance corresponding to the recipe or the information of the recipe and the ion implantation processing apparatus. Therefore, the initial value of the specified basic operation parameter is often not close to the adjusted value, and there is room for improvement in specifying the initial value.
本開示は上述の点に鑑み、セットアップ時間が短くなるような基本運転パラメータの初期値の特定を実現するための、処理システム、学習推論処理装置、学習推論処理装置の制御方法及び学習推論処理装置の制御プログラムを提供することを目的とする。 In view of the above points, the present disclosure discloses a processing system, a learning inference processing device, a control method of the learning inference processing device, and a learning inference processing device in order to specify initial values of basic operation parameters that shorten the setup time. The purpose is to provide a control program for.
上記目的を達成するために、本開示の第1の態様に係る処理システムは、処理を行う処理装置と、第2の推論部を学習させる際に前記第2の推論部が出力する前記処理装置を制御するための制御情報と、前記処理装置が実行する処理の仕様に関するレシピ情報又は前記処理装置の立上げ動作に関する装置情報のいずれか一方と、前記処理装置の起動終了時に制御情報を測定した結果である制御情報測定結果を入力し、時間情報を推論して出力する第1の推論部、及び、前記レシピ情報又は前記装置情報の前記いずれか一方と、前記制御情報測定結果とを入力し、前記制御情報を前記処理装置に出力する前記第2の推論部を有する学習推論処理装置と、を含むものである。 In order to achieve the above object, the processing system according to the first aspect of the present disclosure includes a processing device that performs processing and the processing device that is output by the second inference unit when learning the second inference unit. Either the control information for controlling the processing device, the recipe information regarding the specifications of the processing executed by the processing device, or the device information regarding the start-up operation of the processing device, and the control information were measured at the start and end of the processing device. The control information measurement result, which is the result, is input, and the first inference unit that infers and outputs the time information, the recipe information or the device information, and the control information measurement result are input. , A learning inference processing apparatus having the second inference unit that outputs the control information to the processing apparatus.
このような処理システムは、第1の推論部が出力した時間情報を用いて学習される第2の推論部を用いて処理装置に出力する制御情報を推論することにより、従来の単にレシピ情報及び/又は装置情報に対応して定められた規定値としての制御情報を得る場合と比べ、処理装置におけるセットアップ時間を考慮した制御情報を得ることができるようになる。したがって、処理装置におけるセットアップ時間を短縮した処理システムを提供することができるようになる。 Such a processing system simply infers the control information output to the processing apparatus by using the second inference unit learned by using the time information output by the first inference unit, thereby simply performing the recipe information and the conventional one. / Or, as compared with the case of obtaining the control information as the specified value corresponding to the device information, the control information in consideration of the setup time in the processing device can be obtained. Therefore, it becomes possible to provide a processing system in which the setup time in the processing apparatus is shortened.
本開示の第2の態様に係る処理システムは、上記本開示の第1の態様に係る処理システムにおいて、前記学習推論処理装置が有する前記第2の推論部は、前記第1の推論部が出力した時間情報が所定の基準値以下になるまで前記第2の推論部に含まれるニューラルネットワークの重み値を更新することにより学習を繰り返し、前記時間情報が基準値以下になった場合の学習済みAIモジュールを含む。 The processing system according to the second aspect of the present disclosure is the processing system according to the first aspect of the present disclosure. In the processing system according to the first aspect of the present disclosure, the second inference unit included in the learning inference processing device is output by the first inference unit. Learning is repeated by updating the weight value of the neural network included in the second inference unit until the time information becomes less than or equal to the predetermined reference value, and the learned AI when the time information becomes less than or equal to the reference value. Includes modules.
このような処理システムは、時間情報が基準値以下になるまで第2の推論部の学習を繰り返すことにより、第2の推論部の学習の結果得られた学習済みAIモジュールは、常に時間情報が基準値以下となるような制御情報を推論することができるようになる。これにより、基準値を所望のセットアップ時間に調整することで、任意のセットアップ時間でセットアップが完了する処理システムを提供することができるようになる。 In such a processing system, the learning of the second inference unit is repeated until the time information becomes equal to or less than the reference value, and the learned AI module obtained as a result of the learning of the second inference unit always has the time information. It becomes possible to infer control information that is below the reference value. This makes it possible to provide a processing system in which the setup is completed in an arbitrary setup time by adjusting the reference value to a desired setup time.
本開示の第3の態様に係る処理システムは、上記本開示の第1又は第2の態様に係る処理システムにおいて、前記第1の推論部はさらに、前記処理装置が実行する処理の仕様に関するレシピ情報又は前記処理装置の立上げ動作に関する装置情報のいずれか他方を入力する。 The processing system according to the third aspect of the present disclosure is the processing system according to the first or second aspect of the present disclosure, wherein the first inference unit is further a recipe relating to a specification of processing executed by the processing apparatus. Enter either information or device information related to the startup operation of the processing device, whichever is the other.
このような処理システムは、第1の推論部に入力される説明変数の数が増えることにより、AIモジュールの推論精度が向上する。 In such a processing system, the inference accuracy of the AI module is improved by increasing the number of explanatory variables input to the first inference unit.
本開示の第4の態様に係る処理システムは、上記本開示の第1乃至第3の態様に係る処理システムにおいて、前記第2の推論部へ入力されるレシピ情報又は装置情報の少なくともいずれか一方と前記処理装置を現実に制御したレシピ情報又は装置情報とが同一の場合において、前記処理装置が現実に動作したときに使われた制御情報である実制御情報と、前記第2の推論部が出力した制御情報との二乗誤差が前記第2の推論部へさらに入力され、前記第2の推論部は、前記二乗誤差と前記時間情報とで定義される差分情報の値が小さくなるように学習を繰り返す。 The processing system according to the fourth aspect of the present disclosure is at least one of recipe information or device information input to the second inference unit in the processing system according to the first to third aspects of the present disclosure. When the recipe information or device information that actually controls the processing device is the same, the actual control information that is the control information used when the processing device actually operates and the second inference unit The squared error with the output control information is further input to the second inference unit, and the second inference unit learns so that the value of the difference information defined by the squared error and the time information becomes small. repeat.
このような処理システムは、実制御情報を用いて第2の推論部を学習させることで、第2の推論部が出力する制御情報が実制御情報を考慮した、実制御情報に近い値となる。これにより、第2の推論部が出力する制御情報が、計算上は時間情報が基準値以下になるものの非実用的な値となることを抑制でき、処理装置のセットアップの際にエラーが発生することを抑えることができる。 In such a processing system, by learning the second inference unit using the actual control information, the control information output by the second inference unit becomes a value close to the actual control information in consideration of the actual control information. .. As a result, it is possible to prevent the control information output by the second inference unit from becoming an impractical value although the time information is calculated to be less than or equal to the reference value, and an error occurs when setting up the processing device. It can be suppressed.
本開示の第5の態様に係る処理システムは、上記本開示の第4の態様に係る処理システムにおいて、前記差分情報は、前記時間情報と前記二乗誤差とを用いて、差分情報=α1×時間情報+α2×二乗誤差(α1、α2はそれぞれ任意の係数)の式により定義される。 The processing system according to the fifth aspect of the present disclosure is the processing system according to the fourth aspect of the present disclosure, wherein the difference information uses the time information and the squared error, and the difference information = α1 × time. It is defined by the formula of information + α2 × squared error (α1 and α2 are arbitrary coefficients).
このような処理システムは、学習に用いる差分情報として、時間情報と、実制御情報と制御情報の二乗誤差という2つの情報を採用することで、第2の推論部においては、セットアップ時間が短縮でき且つ実用的な値としての制御情報が推論されるようになる。 Such a processing system can shorten the setup time in the second inference unit by adopting two pieces of information, time information and squared error of actual control information and control information, as difference information used for learning. Moreover, control information as a practical value can be inferred.
本開示の第6の態様に係る処理システムは、上記本開示の第5の態様に係る処理システムにおいて、前記α1と前記α2との関係は、0.01≦α1/α2≦0.1を満たす。 In the processing system according to the sixth aspect of the present disclosure, the relationship between the α1 and the α2 satisfies 0.01 ≦ α1 / α2 ≦ 0.1 in the processing system according to the fifth aspect of the present disclosure. ..
このような処理システムは、差分情報が二乗誤差に相対的に大きな影響を受ける値となるので、第2の推論部において非実用的な値が推論される状況をほとんど無くすことができる。 In such a processing system, since the difference information is a value that is relatively greatly affected by the squared error, it is possible to almost eliminate the situation where an impractical value is inferred in the second inference unit.
本開示の第7の態様に係る学習推論処理装置は、処理装置を制御するものであって、第2の推論部を学習させる際に前記第2の推論部が出力する前記処理装置を制御するための制御情報と、前記処理装置が実行する処理の仕様に関するレシピ情報又は前記処理装置の立上げ動作に関する装置情報のいずれか一方と、前記処理装置の起動終了時に制御情報を測定した結果である制御情報測定結果を入力し、時間情報を推論して出力する第1の推論部と、前記レシピ情報又は前記装置情報の前記いずれか一方と、前記制御情報測定結果とを入力し、前記第1の推論部が出力した時間情報に基づいて前記制御情報を前記処理装置に出力する前記第2の推論部と、を含むものである。 The learning inference processing device according to the seventh aspect of the present disclosure controls the processing device, and controls the processing device output by the second inference unit when the second inference unit is trained. This is the result of measuring one of the control information for the purpose, the recipe information regarding the specifications of the processing executed by the processing device, or the device information regarding the start-up operation of the processing device, and the control information at the start and end of the processing device. A first inference unit that inputs a control information measurement result and infers and outputs time information, one of the recipe information or the device information, and the control information measurement result are input and the first. It includes the second inference unit that outputs the control information to the processing device based on the time information output by the inference unit of the above.
このような学習推論処理装置は、第1の推論部が出力した時間情報を用いて学習される第2の推論部を用いて処理装置に出力する制御情報を推論し、これを処理装置に出力することにより、当該制御情報が出力される処理装置におけるセットアップ時間を短縮することができるようになる。 Such a learning inference processing device infers control information to be output to the processing device using the second inference unit learned using the time information output by the first inference unit, and outputs this to the processing device. By doing so, the setup time in the processing device from which the control information is output can be shortened.
本開示の第8の態様に係る学習推論処理装置の制御方法は、処理装置を制御するとともに、第1の推論部と第2の推論部とを備える学習推論処理装置の制御方法において、前記学習推論処理装置が、前記第2の推論部が出力する前記処理装置を制御するための制御情報と、前記処理装置が実行する処理の仕様に関するレシピ情報又は前記処理装置の立上げ動作に関する装置情報のいずれか一方と、前記処理装置の起動終了時に制御情報を測定した結果である制御情報測定結果を入力とする、前記第1の推論部が推論して出力する時間情報を用いて学習させることにより前記第2の推論部を生成し、前記第2の推論部が、前記レシピ情報又は前記装置情報の前記いずれか一方と、前記制御情報測定結果とを入力し、前記制御情報を前記処理装置に出力するものである。 The control method of the learning inference processing device according to the eighth aspect of the present disclosure is the learning in the control method of the learning inference processing device including the first inference unit and the second inference unit while controlling the processing device. The control information for controlling the processing device output by the second inference unit, the recipe information regarding the specifications of the processing executed by the processing device, or the device information regarding the start-up operation of the processing device. By learning using either one and the time information inferred and output by the first inference unit, which inputs the control information measurement result which is the result of measuring the control information at the start and end of the processing apparatus. The second inference unit is generated, and the second inference unit inputs either one of the recipe information or the device information and the control information measurement result, and transfers the control information to the processing device. It is to output.
このような学習推論処理装置の制御方法は、第1の推論部が出力した時間情報を用いて学習される第2の推論部を用いて処理装置に出力する制御情報を推論し、これを処理装置に出力することにより、当該制御情報が出力される処理装置におけるセットアップ時間を短縮することができるようになる。 In such a control method of the learning inference processing device, the control information output to the processing device is inferred by using the second inference unit learned by using the time information output by the first inference unit, and this is processed. By outputting to the device, the setup time in the processing device from which the control information is output can be shortened.
本開示の第9の態様に係る学習推論処理装置の制御プログラムは、処理装置を制御するとともに、第1の推論部と第2の推論部とを備える学習推論処理装置の制御プログラムにおいて、前記学習推論処理装置に、前記第2の推論部が出力する前記処理装置を制御するための制御情報と、前記処理装置が実行する処理の仕様に関するレシピ情報又は前記処理装置の立上げ動作に関する装置情報のいずれか一方と、前記処理装置の起動終了時に制御情報を測定した結果である制御情報測定結果を入力とする、前記第1の推論部が推論して出力する時間情報を用いて学習させることにより前記第2の推論部を生成させ、前記第2の推論部に、前記レシピ情報又は前記装置情報の前記いずれか一方と、前記制御情報測定結果とを入力させ、前記制御情報を前記処理装置に出力させるものである。 The control program of the learning inference processing device according to the ninth aspect of the present disclosure controls the processing device, and is the learning in the control program of the learning inference processing device including the first inference unit and the second inference unit. The control information for controlling the processing device output by the second inference unit to the inference processing device, the recipe information regarding the specifications of the processing executed by the processing device, or the device information regarding the start-up operation of the processing device. By learning using either one and the time information inferred and output by the first inference unit, which inputs the control information measurement result which is the result of measuring the control information at the start and end of the processing apparatus. The second inference unit is generated, the second inference unit is made to input either one of the recipe information or the device information and the control information measurement result, and the control information is transmitted to the processing device. It is to be output.
このような学習推論処理装置の制御プログラムは、第1の推論部が出力した時間情報を用いて学習される第2の推論部を用いて処理装置に出力する制御情報を推論し、これを処理装置に出力することにより、当該制御情報が出力される処理装置におけるセットアップ時間を短縮することができるようになる。 The control program of such a learning inference processing device infers the control information output to the processing device using the second inference unit learned by using the time information output by the first inference unit, and processes it. By outputting to the device, the setup time in the processing device from which the control information is output can be shortened.
上述した構成を備えることにより、セットアップ時間が従来よりも短くなるような基本運転パラメータの初期値の特定を実現可能な、処理システム、学習推論処理装置、学習推論処理装置の制御方法及び学習推論処理装置の制御プログラムを提供することができるようになる。 By providing the above-mentioned configuration, it is possible to specify the initial value of the basic operation parameter so that the setup time becomes shorter than before. It becomes possible to provide a control program for the device.
以下、図面を参照して本開示を実施するための各実施の形態について説明する。なお、以下では本開示の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本開示の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following, the scope necessary for the explanation to achieve the object of the present disclosure will be schematically shown, and the scope necessary for the explanation of the relevant part of the present disclosure will be mainly explained. It shall be based on known technology.
<第1の実施の形態>
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る処理システムとしてのイオン注入処理システム1の一例を示す概略説明図である。本実施の形態に係るイオン注入処理システム1は、図1に示すように、主にイオン注入処理装置10と情報処理装置20とを含むものである。なお、本実施の形態においては、処理システムとしてイオン注入処理システム1を例示して説明しているが、処理を実行する際に事前のセットアップが必要な他の処理システムにも適用可能である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of an ion
イオン注入処理装置10は、半導体ウェハ等からなる基板Wに所望のイオンビームIBを照射することで、処理対象物としての基板Wへのイオン注入処理を行う装置である。このイオン注入処理装置10としては、主に、イオン源11と、質量分析(分離)器12と、分析(分離)スリット13と、加速管14と、エネルギー分離器15と、走査器16と、ビーム平行化器17と、基板駆動装置18とを含むものを採用することができる。
The ion
イオン源11は、基板Wに照射するリボン状のイオンビームIBの元となるイオンビームを発生させるものである。また、質量分析器12は、イオン源11から発生されたイオンビームIBから、所定の種類のイオンをその質量数や価数に基づいて分析・分離するものである。さらに、分析スリット13は、質量分析器12で分離された複数種類のイオンから所望のイオンを選別して導出するものである。さらにまた、加速管14は、分析スリット13で導出されたイオンビームIBを所定のエネルギーとなるように加速(あるいは減速)させるものである。
The
エネルギー分離器15は、加速管14で加速されたイオンビームIBから、所望のエネルギーのイオンを分離・選別して導出するものである。また、走査器16は、エネルギー分離器15から導出されたイオンビームIBを電気的又は磁気的に一方向(図1におけるX方向)に往復走査するものである。さらに、ビーム平行化器17は、走査器16から導出されたイオンビームIBを電気的又は磁気的に曲げ戻し、走査器16と協働してイオンビームIBの平行走査を行って、基板WへイオンビームIBをリボン状に照射するためのものである。さらにまた、基板駆動装置18は、処理対象物としての基板Wを順次保持し、所定の位置及び角度にて位置決め保持するための装置である。この基板駆動装置18における基板Wの保持構造や基板Wを動作させるための作動構造については周知の構造を採用でき、ここでは詳細な説明を省略する。また、基板W及び基板駆動装置18は図示しない処理チャンバ内に収容され、雰囲気ガス等が制御されているものとすることができる。
The
情報処理装置20は、イオン注入処理装置10の各種制御等を行う装置であって、例えばコンピュータによって実現することができる。この情報処理装置20は、本実施の形態に係る学習推論処理装置40の機能を実現することができるものであって良い。この情報処理装置20としては、例えば、コンピュータ内の各種の演算を実行する、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)に代表されるプロセッサ21と、演算に必要なデータを記憶するための揮発性及び/又は不揮発性のメモリ22と、イオン注入処理装置10の各種構成要素(イオン源11や質量分析器12、基板駆動装置18等)と無線(あるいは有線)で通信するための通信インタフェース23とを少なくとも含むものを採用することができる。そして、本実施の形態に係る情報処理装置20は、これらの構成を備えることにより、後述する制御装置30及び学習推論処理装置40の各種機能や動作を実施可能とするものである。
The
図2は、本開示の第1の実施の形態に係る学習推論処理装置40を含む情報処理装置20の一例を示す機能ブロック図である。本実施の形態に係る情報処理装置20は、図2に示すように、イオン注入処理装置10の各種制御等を行う制御装置30と、制御装置30で用いられる所定の制御情報を出力するための人工知能モジュールとしてのAI(Artificial Intelligence)モジュールの学習を行うと共に、学習済のAIモジュールによる推論結果を制御装置に提供する学習推論処理装置40とを実現するものとすることができる。なお、本実施の形態においては学習推論処理装置40を情報処理装置20内に含む態様を例示的に説明するが、本開示はこれに限定されず、例えば学習推論処理装置40を、制御装置30を含む情報処理装置20との間でデータ通信が可能で且つ当該情報処理装置20とは異なる他のコンピュータ等によって実現することもできる。
FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of an
制御装置30は、図2に示すように、パラメータ取得部31と、基本運転パラメータ予測部32と、基本運転パラメータ自動調整部33と、データ格納部34と、入出力インタフェース35と、これらの構成要素を接続する内部バス36とを含むものであって良い。これらの構成のうち、パラメータ取得部31は、基本運転パラメータ予測部32において用いられる各種パラメータ(情報)を取得するものである。また、基本運転パラメータ予測部32は、パラメータ取得部31で取得された各種パラメータに基づいて、基本運転パラメータの初期値として好ましい基本運転パラメータの予測値(制御情報。以下、この値を「予測基本運転パラメータ」ともいう。)を予測するためのものである。この基本運転パラメータ予測部32は、後述する学習推論処理装置40で学習された学習済みAIモジュールの推論結果を出力する予測器として機能するものであるが、当該予測器で用いられる学習済みAIモジュールの詳細については後述する。また、本実施の形態において基本運転パラメータとして採用されるパラメータの種類や数については、イオン注入処理装置10の構成等に応じて適宜調整されるものである。
As shown in FIG. 2, the control device 30 includes a
基本運転パラメータ自動調整部33は、基本運転パラメータ予測部32にて特定された予測基本運転パラメータを基本運転パラメータの初期値として入力することで、対応するイオン注入処理装置10において所望のイオンビームが生成されるよう、入力された基本運転パラメータの初期値を自動調整して調整値を特定するものである。この基本運転パラメータ自動調整部33は、イオン注入処理装置10の上述した各構成要素に通信可能に接続されており、イオン注入処理装置10の実際のイオン注入処理動作は、上記調整値に基づいて実行される。また、この基本運転パラメータ自動調整部33による自動調整は、イオン注入処理装置10毎に設定された、基本運転パラメータの調整値を特定するためのソフトウェアによって実施できる。当該ソフトウェアは、基本運転パラメータ自動調整部33内に格納されていればよく、熟練技術者の経験に基づく知見や、実際にイオン注入処理装置10を動作させた場合の実測値の蓄積情報等に基づいて生成されたものであってもよい。また、データ格納部34は、制御装置30で用いられる各種情報を格納可能なデータベースであって、少なくとも後述する装置パラメータ及び前回立上げ結果が格納されるものとすることができる。さらに、入出力インタフェース35は、後述するレシピパラメータを含む各種情報やイオン注入処理装置10に対する動作指示等を入力可能なインタフェースであって、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル及びモニタ等を組み合わせてなる周知のユーザインタフェース(UI:User Interface)で構成されたものである。
The basic operation parameter
本実施の形態においては、パラメータ取得部31において3つのパラメータを取得している。具体的には、イオン注入処理装置10が実行するイオン注入処理の仕様に関するレシピパラメータ(レシピ情報)と、イオン注入処理装置10の立上げ動作に関する装置パラメータ(装置情報)と、イオン注入処理装置10の起動終了時にイオン注入処理装置10における基本運転パラメータを測定した結果としての前回立上げ結果(制御情報測定結果)とを取得している。上記3つのパラメータのうち、レシピパラメータは入出力インタフェース35から、装置パラメータ及び前回立上げ結果はデータ格納部34から、それぞれ取得することができる。ここで、取得するパラメータに前回立上げ結果を含んでいることは、特に留意すべき事項である。これは、イオン注入処理装置10における立上げ動作が、直前の立上げの動作内容や終了状態の影響を受けることを知得したことに基づく。
In the present embodiment, the
上記3つのパラメータに関し、レシピパラメータとしては、所望のイオン注入結果を得るための数値、詳しくは照射するイオンビームIBのイオン種、荷電数、エネルギー設定値、電流量設定値等を挙げることができる。同様に、装置パラメータとしては、対象のイオン注入処理装置10に関する情報、詳しくは(例えばコールドスタート、イオン種切り替え有といった)処理モード、プラズマフラットガン(PFG:Plasma Flood Gun)の使用の有無、アルゴン(Ar)ガスあるいは三フッ化ホウ素(BF3)ガスによるチャンバ内クリーニングの有無等を挙げることができる。また、前回立上げ結果としては、イオン注入処理装置10における各種実測値、詳しくはイオンビームIBの電流値、マスナンバー、価数、エネルギー、イオン源11内で用いられるガス流量、アーク電極やフィラメントに印加される電圧及び電流値、電極位置等の実測値を挙げることができる。
Regarding the above three parameters, as the recipe parameters, numerical values for obtaining a desired ion implantation result, specifically, the ion type of the ion beam IB to be irradiated, the number of charges, the energy set value, the current amount set value, and the like can be mentioned. .. Similarly, as device parameters, information about the target ion
学習推論処理装置40は、AIモジュールの学習を実行することにより、基本運転パラメータ予測部32において利用可能な学習済みAIモジュールを得ることが可能な装置である。この学習推論処理装置40は、図2に示すように、主に第1の推論部41と、第2の推論部42と、学習用データセット記憶部43とを含むことができる。なお、本実施の形態においては、その説明を簡略化するために、学習推論処理装置40内に学習用データセット記憶部43を備えた態様を説示しているが、本開示はこれに限定されず、例えば学習用データセット記憶部43を情報処理装置20外の任意の外部メモリやクラウドサーバ等で実現することもできる。
The learning
学習用データセット記憶部43は、第2の推論部42に入力される複数の学習用データセット(具体的には、第1の学習用データセットTD1、第3の学習用データセットTD3又は第4の学習用データセットTD4)が記憶されるものである。本実施の形態において用いられる第1の学習用データセットTD1は、過去の任意の時点における、レシピパラメータと、装置パラメータと、前回立上げ結果とを含むことができる。
The learning data
図3は、本開示の第1の実施の形態に係る学習推論処理装置40における学習プロセスの一例を示す概略説明図である。ここに示す学習推論処理装置40には、機械学習における最適化アルゴリズムが採用されることは、特に留意すべき事項である。この最適化アルゴリズムとしては、詳しくは、各種の勾配降下法のうち、Adamアルゴリズム(Adam Optimizer)を採用することが特に好ましい。以下、学習推論処理装置40における学習手法について、各部の機能と共に簡単に説明を行う。
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram showing an example of a learning process in the learning
第2の推論部42は、ニューラルネットワークモデルを含む学習済みAIモジュールで実現することができる。この第2の推論部42に含まれるニューラルネットワークモデルにおけるニューラルネットワークは、図3に例示するように、入力層を構成する任意の数のニューロンと、中間層(隠れ層ともいう)を構成する任意の数のニューロンと、出力層を構成する任意の数のニューロンとを備え、一の層のニューロンと当該一の層に隣接する他の層のニューロンとの間に複数本のノードが張られた構成を備えていてもよい。また、ノードにはそれぞれ重みが対応付けられ、中間層を構成するニューロンにはバイアスが対応付けられており、以下では、これらの重み及びバイアスをまとめて重み値という。この重み値を後に述べる学習プロセスにおいてバックプロパゲージョン(誤差逆伝播法)により調整することが、本実施の形態におけるニューラルネットワークモデルの学習である。そして、学習により重み値が調整された後のニューラルネットワークモデルが、学習済みAIモジュールとして第2の推論部42内に記憶される。なお、図3においては、図の簡略化のために中間層を1層のみ備えたものを例示しているが、中間層の数は2層以上であってよい。
The
この第2の推論部42のニューラルネットワークモデルの入力層には、学習用データセット記憶部43内の第1の学習用データセットTD1に含まれるデータが、入力データ(説明変数)として対応付けられる。具体的には、本実施の形態においては、レシピパラメータと、装置パラメータと、前回立上げ結果とが入力データとして第2の推論部42に入力される。ここで、図示は省略しているが、主に上述した3つのパラメータの出力結果への影響度合い等を調整するために、上述した3つのパラメータが特定する値の数等を調整する前処理を実行することが好ましい。第2の推論部42のニューラルネットワークモデルの入力層に入力データが入力されると、出力層には出力結果(目的変数)として予測基本運転パラメータが出力される。ここで出力される予測基本運転パラメータの値は、そのままの値が基本運転パラメータの初期値として利用可能な値(例えばイオン源11内でプラズマを発生させる際の電圧値や電流値)に対応していてもよいし、出力層に出力される値に対して図示しない任意の後処理を実行することで、基本運転パラメータの初期値として利用可能な値が得られるような任意の特徴量を示す値であってもよい。
The data included in the first learning data set TD1 in the learning data
第1の推論部41は、第2の推論部42と同様にニューラルネットワークモデルを含むAIモジュールで実現することができる。しかし、この第1の推論部41に含まれるニューラルネットワークモデルは、予め学習が実施された後の学習済みAIモジュールであって、当該学習済みAIモジュール内の重み値については、以下に図4を用いて説示する本実施の形態に係る学習プロセスにおいて調整されない点は、特に留意すべき事項である。この第1の推論部41に含まれるニューラルネットワークモデルの入力層には、第2の学習用データセットTD2が入力データとして入力される。この第2の学習用データセットTD2は、第2の推論部42で出力された予測基本運転パラメータと、当該予測基本運転パラメータが出力された際に第2の推論部42に入力された入力データ、すなわち第1の学習用データセットTD1に含まれるレシピパラメータと、装置パラメータと、前回立上げ結果とを含む。第1の推論部41内のニューラルネットワークモデルの入力層に第2の学習用データセットTD2で構成された入力データが入力されると、第1の推論部41内のニューラルネットワークモデルの出力層には出力結果として予測セットアップ時間(時間情報)が推論されて出力される。この予測セットアップ時間とは、予測基本運転パラメータを基本運転パラメータの初期値として基本運転パラメータ自動調整部33に入力した際に、イオン注入処理装置10の立上げが完了するまでに要するセットアップ時間を予測した値である。
The
上述した第1の推論部41に含まれるニューラルネットワークモデルに含まれる学習済みAIモジュールは、例えば周知の教師あり学習を実行することにより取得することができる。具体的には、先ず、任意の時点のレシピパラメータ、装置パラメータ及び前回立上げ結果と、これら3つのパラメータに基づいて(例えば技術者がマニュアル操作により)特定した基本運転パラメータの初期値に対応する予測基本運転パラメータと、当該基本運転パラメータの初期値が基本運転パラメータ自動調整部33に入力した場合における実測値としてのセットアップ時間とで構成された学習用データセットを複数個準備する。次いで、入力層に入力データが入力されると、出力層にセットアップ時間に対応する値を出力するための学習前のAIモジュールを準備する。そして、準備した複数の学習用データセットにおける、レシピパラメータと、装置パラメータと、前回立上げ結果と、予測基本運転パラメータとを入力データとし、セットアップ時間を教師データとして、準備した学習前のニューラルネットワークモデルに入力データを順次入力し、教師データを用いて出力されたデータを学習させることで、所望の学習済みAIモジュールを取得することができる。なお、本実施の形態においては、第1の推論部41がニューラルネットワークモデルを含むものを例示したが、第1の推論部41はこのような態様には限定されない。すなわち、第2の学習用データセットTD2に基づいて予測セットアップ時間が出力可能なものであれば、例えば周知のシミュレータを代替的に用いることもできる。
The trained AI module included in the neural network model included in the
時間比較部50は、第1の推論部41で出力された予測セットアップ時間が予め設定された基準値以下であるか否かを比較するためのものである。この基準値は適宜設定することが可能であるが、本実施の形態における基準値には、イオン注入処理装置10を立上げた場合における平均セットアップ時間を採用している。本実施の形態に係る学習推論処理装置40においては、時間比較部50において予測セットアップ時間が基準値より大きいと判断された場合には、予測セットアップ時間をロス値(損失関数)として第2の推論部42に入力する。そして、第2の推論部42は、取得したロス値が平均セットアップ時間以下となる、すなわち第2の推論部42によって出力された予測基本運転パラメータの値を用いて第1の推論部41にて出力された予測セットアップ時間が、平均セットアップ時間以下となるように学習(バックプロパゲージョン:Back Propagation)を実行する。時間比較部50において予測セットアップ時間が基準値以下であると判断された場合には、他の第1の学習用データセットTD1を用いた学習に移行するか、あるいは一連の学習プロセスを完了することとなる。なお、本実施の形態においては、基準値として平均セットアップ時間を採用しているが、当該平均セットアップ時間よりも短い時間を基準値として設定することも当然可能である。その場合には、学習の結果得られる学習済みAIモジュールは、より短いセットアップ時間で立上げ動作が完了可能な予測基本運転パラメータを出力することができるであろう。
The
図4は、本開示の第1の実施の形態に係る学習推論処理装置40の制御方法の一例を示すフローチャートである。以下には、図4を参照して、上述した構成を備える学習推論処理装置40の制御方法、すなわち、例えば情報処理装置20のようなコンピュータを用いて実行される機械学習プロセスを説明する。なお、以下に示す制御方法においては、上述した学習推論処理装置40の構造を前提に説明を行うが、当該制御方法が実施される学習推論処理装置の構造は、その制御方法に影響がない範囲において適宜変更することができる。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a control method of the learning
学習推論処理装置40は、図4に示すように、一連の学習プロセスを実行するために、先ず、学習に用いる第1の学習用データセットTD1を複数個準備する(ステップS11)と共に、第2の推論部42内に学習前のAIモジュールを準備する(ステップS12)。ステップS11で準備される第1の学習用データセットTD1群の数が少なすぎると、学習の結果得られる学習済みAIモジュールの予測精度が不十分となったり、過学習が生じたりする恐れがあるため、準備する第1の学習用データセットTD1の数は学習の度合いや学習率等を考慮して適宜設定すべきものである。また、ステップS12で準備される学習前AIモジュールのニューラルネットワークモデルは、そのノード及びニューロンに対応付けられる重み値が初期値に設定されたものであって良い。
As shown in FIG. 4, the learning
学習用データセット群及び学習前AIモジュールの準備が完了すると、次に、準備された複数の第1の学習用データセットTD1群から学習に用いる一の第1の学習用データセットTD1を選択する(ステップS13)。そして、この選択された第1の学習用データセットTD1内のレシピパラメータと、装置パラメータと、前回立上げ結果とを入力データとして、第2の推論部42内のニューラルネットワークモデルの入力層のニューロンに入力する(ステップS14)。ステップS14で入力層に入力データが入力されると、第2の推論部42の出力層に出力結果として予測基本運転パラメータが出力される。そして、当該出力された予測基本運転パラメータと、ステップS13において選択された第1の学習用データセットTD1内の3つのパラメータとを第2の学習用データセットTD2とし、この第2の学習用データセットTD2を入力データとして、第1の推論部41内のニューラルネットワークモデルの入力層に入力する(ステップS15)。ステップS15で第1の推論部41の入力層に入力データが入力されると、第1の推論部41の出力層に出力結果として予測セットアップ時間が出力される。そこで、次にこの出力された予測セットアップ時間を時間比較部50に送り、基準値としての平均セットアップ時間との比較を行う(ステップS16)。
When the preparation of the training data set group and the pre-learning AI module is completed, next, one first training data set TD1 to be used for learning is selected from the plurality of prepared first training data set TD1 groups. (Step S13). Then, using the recipe parameters, the device parameters, and the previous start-up result in the selected first learning data set TD1 as input data, the neurons of the input layer of the neural network model in the
ステップS16の結果、予測セットアップ時間が基準値より大きい、すなわち平均セットアップ時間よりも長い場合(ステップS17でNo)には、予測セットアップ時間をロス値とし、当該ロス値が平均セットアップ時間以下になるように、第2の推論部42においてバックプロパゲージョン(誤差逆伝搬)を実行して、学習前のAIモジュールのニューラルネットワークモデルにおける重み値を調整(更新)する(ステップS18)。ステップS18において重み値が調整されると、ステップS14に戻ってステップS14~S17に示す工程を繰り返す。
As a result of step S16, when the predicted setup time is larger than the reference value, that is, longer than the average setup time (No in step S17), the predicted setup time is set as the loss value, and the loss value is set to be equal to or less than the average setup time. In addition, back propagation (error back propagation) is executed in the
ステップS16の結果、予測セットアップ時間が基準値以下、すなわち平均セットアップ時間と同一又は平均セットアップ時間より短い場合(ステップS17でYes)には、直前に第2の推論部42で出力された予測基本運転パラメータの値が適切な値であると判断し、対応する第1の学習用データセットTD1を用いた学習プロセスは完了する。そして、次に一連の学習が完了したか否かを判断し(ステップS19)、例えばステップS11で準備した学習が必要な第1の学習用データセットTD1が残っている場合(ステップS19でNo)には、ステップS13に戻って未学習の一の第1の学習用データセットTD1を選択し、ステップS14~S18に示した工程を実行する。学習が必要な第1の学習用データセットTD1が残っていない、すなわちステップS11で予め準備した複数の第1の学習用データセットTD1の全てについて学習が完了した場合(ステップS19でYes)には、第2の推論部42内の、重み値が調整された後のAIモジュールを学習済みAIモジュールとして(ステップS20)、一連の制御方法を完了する。
As a result of step S16, when the predicted setup time is equal to or less than the reference value, that is, the same as the average setup time or shorter than the average setup time (Yes in step S17), the predicted basic operation output immediately before by the
上述した学習推論処理装置40の制御方法を実行することにより、レシピパラメータと、装置パラメータと、前回立上げ結果の3つのデータを入力することで、予測基本運転パラメータを出力することが可能な学習済みAIモジュールを得ることができる。
By executing the control method of the learning
上述した学習推論処理装置40の制御方法は、情報処理装置20等のコンピュータや他のハードウェア内の1又は複数のプロセッサに実行されるコンピュータ読取可能な命令を含む制御プログラムの形態で、あるいは当該制御プログラムを格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体の形態で提供することができる。
The control method of the learning
図5は、本開示の第1の実施の形態に係るイオン注入処理システム1におけるイオン注入処理装置10のセットアッププロセスの一例を示すフローチャートである。例えばイオン注入処理装置10が起動されたとき、図5に示すセットアッププロセスが開始される。詳しくは、イオン注入処理装置10が起動されると、先ず、パラメータ取得部31がイオン注入処理装置10を駆動するために必要なパラメータ情報、本実施の形態においてはレシピパラメータ、装置パラメータ及び前回立上げ結果の3つを取得する(ステップS31)。このとき、レシピパラメータは入出力インタフェース35より、装置パラメータ及び前回立上げ結果はデータ格納部34よりそれぞれ取得するものとしてよい。次いで、ステップS31で取得されたパラメータ情報は内部バス36を介して基本運転パラメータ予測部32に送られ、基本運転パラメータ予測部32は、受信したパラメータ情報を学習推論処理装置40内の第2の推論部42に格納された学習済みAIモジュールの入力層に入力する(ステップS32)。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the setup process of the ion
ステップS32において第2の推論部42内の学習済みAIモジュールにパラメータ情報が入力されると、当該学習済みAIモジュールの出力層に予測基本運転パラメータが出力される。基本運転パラメータ予測部32は、当該出力された予測基本運転パラメータを基本運転パラメータ自動調整部33に送り、基本運転パラメータ自動調整部33は、受信した予測基本運転パラメータを基本運転パラメータの初期値として、基本運転パラメータ自動調整部33内に格納された、基本運転パラメータの調整値を特定するためのソフトウェアに入力する(ステップS33)。基本運転パラメータの初期値が入力されたソフトウェアは、当該初期値を基準としてイオン注入処理装置10を動作させるための最適な基本運転パラメータを自動調整し(ステップS34)、結果として得られた基本運転パラメータの調整値を特定することで、一連のセットアッププロセスを完了する。
When the parameter information is input to the learned AI module in the
本実施の形態に係るイオン注入処理システム1が上述のセットアッププロセスを実現可能なことにより、当該イオン注入処理システム1は、イオン注入処理装置10のセットアップに要する時間が短くなるような基本運転パラメータの初期値を取得でき、セットアップ時間を短縮できるようになる。
Since the ion
<第2の実施の形態>
上述した第1の実施の形態に係る第2の推論部42の学習プロセスでは、予測セットアップ時間が基準値よりも小さくなるように学習を行ったものについて説明を行った。しかし、このような学習方法を経て得られた学習済みAIモジュールが出力する予測基本運転パラメータの値は、まれに、第1の推論部41に入力すれば基準値よりも小さな予測セットアップ時間が得られるものの、基本運転パラメータの初期値として利用するには実用的でないものである場合が生じる。具体的には、例えば基本運転パラメータとしての、イオン源11内のプラズマチャンバに供給されるビーム電流値が、プラズマチャンバ内でプラズマが継続的に生成できないほど小さな値として推論されるといった事象が生じ得る。そこで、以下には、第2の実施の形態として、実用的な予測基本運転パラメータの値を推論可能な学習済みAIモジュールを有する学習推論処理装置、学習推論処理装置の制御方法、制御プログラム及びこれらを含む処理システムについて説明を行う。なお、本実施の形態に係るイオン注入処理システム及び学習推論処理装置の基本構造は、第1の実施の形態において図1及び図2を参照して説明した構造と同一であり、学習プロセスに関連する点のみが異なっている。したがって、本実施の形態に係るイオン注入処理システム及び学習推論処理装置の基本構造については、第1の実施形態において述べたものを援用することとしてその説明を省略し、第1の実施の形態と異なる点を中心に説明を行うものとする。
<Second embodiment>
In the learning process of the
図6は、本開示の第2の実施の形態に係る学習推論処理装置40Aにおける学習プロセスの一例を示す概略説明図である。本実施の形態に係る学習推論処理装置40Aは、図6に示すように、学習用データセット記憶部43内に記憶されている学習用データセット(第3の学習用データセットTD3)と、この学習用データセットを用いて学習される第2の推論部42Aとが主に第1の実施の形態のものとは異なっている。他方、当該学習推論処理装置40Aが備えるもののうち、第1の推論部41及び時間比較部50は第1の実施の形態で述べたものと同一のものを採用することができる。
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram showing an example of a learning process in the learning
本実施の形態に係る学習推論処理装置40Aにおいて用いられる第3の学習用データセットTD3は、レシピパラメータ、装置パラメータ及び前回立上げ結果に加えて、当該3つのパラメータに基づいてイオン注入処理システム1を動作させた際に実際に用いられた基本運転パラメータ(実制御情報。以下、この値を「実基本運転パラメータ」という)を含む。本実施の形態において用いられる実基本運転パラメータは、例えば上記3つのパラメータに合わせて予め設定され、自動調整部33に入力した基本運転パラメータの初期値(つまり、現実にイオン注入処理装置10を動作させた際に使われた基本運転パラメータの実績値)であって良い。或いは、前回運転時の基本運転パラメータ又は過去における数回の運転時の基本運転パラメータの平均値であっても良い。なお、この実基本運転パラメータについては、特定のレシピパラメータ、装置パラメータ及び前回立上げ結果に基づいて特定された値であれば、その特定手法は任意のものを採用できる。
The third learning data set TD3 used in the learning
上記に関連して、本実施の形態における第3の学習用データセットTD3内のレシピパラメータ、装置パラメータ及び前回立上げ結果は、実基本運転パラメータに関連付けられていることから、これら3つのパラメータは、現実に制御装置30においてイオン注入処理装置10の制御に用いられたパラメータと同一のものである。
In relation to the above, since the recipe parameter, the device parameter, and the previous start-up result in the third learning data set TD3 in the present embodiment are associated with the actual basic operation parameter, these three parameters are set. The parameters are the same as those actually used for controlling the ion
本実施の形態に係る学習推論処理装置40Aの第2の推論部42Aは、図6に示すように、ニューラルネットワークモデルを備えるAIモジュールで実現されること、及び入力されるデータと出力するデータは、上述した第1の実施の形態に係る学習推論処理装置40の第2の推論部42と同一である。他方、第2の推論部42Aは、ニューラルネットワークモデルを学習(バックプロパゲージョン)する際、パラメータロス(差分情報)を用いている点において、第1の実施の形態に係る学習推論処理装置40の第2の推論部42とは異なっている。パラメータロスを用いた学習手法については後述する。
As shown in FIG. 6, the
上述した構成に加えて、本実施の形態に係る学習推論処理装置40Aは、パラメータロス計算部60を更に備えている。このパラメータロス計算部60は、第3の学習用データセットTD3内の実基本運転パラメータと、第2の推論部42Aで出力された予測基本運転パラメータと、第1の推論部41で出力された予測セットアップ時間とに基づいて、第2の推論部42AのAIモジュールの学習に用いるパラメータロス(損失関数)を算出するものである。なお、本実施の形態に係る学習推論処理装置40Aの学習プロセスにおいては、上述したパラメータロスを学習に用いるため、本実施の形態に係る時間比較部50は、予測セットアップ時間が基準値より大きいか否かを比較するだけで良い。或いは、予測セットアップ時間と基準値の差分を算出するようにしても良い。
In addition to the above-described configuration, the learning
上述したパラメータロス計算部60で特定されるパラメータロスの値は、少なくとも実基本運転パラメータと予測基本運転パラメータとの二乗誤差と、予測セットアップ時間とを用いて特定されることが好ましい。また、パラメータロスの値は種々の方法で算出することができるが、好ましくは、以下の式(1)を用いて定義することが好ましい。
差分情報=α1×時間情報+α2×二乗誤差 (1)
このとき、α1、α2はそれぞれ任意の係数とすることができるが、一例として、α1とα2との関係が、0.01≦α1/α2≦0.1を満たすと、二乗誤差の値が学習に大きく反映され、より好ましい。
The value of the parameter loss specified by the parameter
Difference information = α1 x time information + α2 x squared error (1)
At this time, α1 and α2 can be set to arbitrary coefficients, but as an example, if the relationship between α1 and α2 satisfies 0.01 ≦ α1 / α2 ≦ 0.1, the value of the square error is learned. It is greatly reflected in, and is more preferable.
上述した式(1)によって定義されるパラメータロスは、二乗誤差の影響を大きく受ける。したがって、このパラメータロスを用いて学習された学習済みAIモジュールが推論する予測基本運転パラメータは、現実にイオン注入処理装置10の制御に用いられた基本運転パラメータの値を十分に考慮したものとなる。
The parameter loss defined by the above equation (1) is greatly affected by the square error. Therefore, the predicted basic operation parameters inferred by the learned AI module learned using this parameter loss fully consider the values of the basic operation parameters actually used for the control of the ion
図7は、本開示の第2の実施の形態に係る学習推論処理装置40Aの制御方法の一例を示すフローチャートである。以下には、本実施の形態に係る学習推論処理装置40Aの制御方法について、図6及び図7を参照して説明する。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a control method of the learning
学習推論処理装置40Aは、図7に示すように、一連の学習プロセスを実行するために、先ず、学習に用いる第3の学習用データセットTD3を複数個準備する(ステップS41)と共に、第2の推論部42A内に学習前のAIモジュールを準備する(ステップS42)。学習用データセット群及び学習前AIモジュールの準備が完了すると、次に、準備された複数の第3の学習用データセットTD3群から学習に用いる一の第3の学習用データセットTD1を選択する(ステップS43)。そして、この選択された第3の学習用データセットTD3のうち、実基本運転パラメータを除く3つのパラメータ、すなわちレシピパラメータと、装置パラメータと、前回立上げ結果とを入力データとして、第2の推論部42A内のニューラルネットワークモデルの入力層のニューロンに入力する(ステップS44)。ステップS44で入力層に入力データが入力されると、第2の推論部42Aの出力層に出力結果として予測基本運転パラメータが出力される。そして、当該出力された予測基本運転パラメータと、ステップS43において選択された一の第3の学習用データセットTD3内のレシピパラメータと、装置パラメータと、前回立上げ結果とを第2の学習用データセットTD2とし、この第2の学習用データセットTD2を入力データとして、第1の推論部41内のニューラルネットワークモデルの入力層に入力する(ステップS45)。ステップS45で第1の推論部41の入力層に入力データが入力されると、第1の推論部41の出力層に出力結果として予測セットアップ時間が出力される。そこで、次にこの出力された予測セットアップ時間を時間比較部50に送り、基準値としての平均セットアップ時間との比較を行う(ステップS46)。
As shown in FIG. 7, the learning
ステップS46の結果、予測セットアップ時間が基準値より大きい、すなわち平均セットアップ時間よりも長い場合(ステップS47でNo)には、パラメータロス計算部60において第2の推論部42Aの学習に用いるパラメータロスの値を計算する(ステップS48)。そして、算出されたパラメータロスの値が小さくなるように、第2の推論部42Aにおいてバックプロパゲージョンを実行して、学習前のAIモジュールのニューラルネットワークモデルにおける重み値を調整する(ステップS49)。ステップS49において重み値が調整されると、ステップS44に戻ってステップS44~S47に示す工程を繰り返す。
As a result of step S46, when the predicted setup time is larger than the reference value, that is, longer than the average setup time (No in step S47), the parameter loss used for learning of the
ステップS47の結果、予測セットアップ時間が基準値以下、すなわち平均セットアップ時間と同一又は平均セットアップ時間より短い場合(ステップS47でYes)には、直前に第2の推論部42Aで出力された予測基本運転パラメータの値が適切な値であると判断し、対応する第3の学習用データセットTD3を用いた学習プロセスは完了する。そして、次に一連の学習が完了したか否かを判断し(ステップS50)、所定の終了条件を満たしていない場合、例えばステップS41で準備した学習が必要な第3の学習用データセットTD3が残っている場合(ステップS50でNo)には、ステップS43に戻って未学習の一の第3の学習用データセットTD3を選択し、ステップS44~S49に示した工程を実行する。そして、学習が必要な第3の学習用データセットTD3が残っていない、すなわちステップS41で予め準備した複数の第3の学習用データセットTD3の全てについて学習が完了した場合(ステップS50でYes)には、第2の推論部42A内の、重み値が調整された後のAIモジュールを学習済みAIモジュールとし(ステップS51)、一連の制御方法を完了する。なお、上記ステップS50で規定される終了条件は上記の例に限定されず、学習中のAIモジュールの推論の精度が所望のレベルに到達したか否かを判断可能な他の種々の手法を代替的に実装することができる。
As a result of step S47, when the predicted setup time is equal to or less than the reference value, that is, the same as the average setup time or shorter than the average setup time (Yes in step S47), the predicted basic operation output by the
上述した学習推論処理装置40Aの制御方法を実行することにより、第2の推論部42Aとして、レシピパラメータと、装置パラメータと、前回立上げ結果の3つのデータを入力することで、予測基本運転パラメータを出力することが可能な学習済みAIモジュールを得ることができる。また、上述した制御方法において、その学習に際し実基本運転パラメータが利用されていることにより、当該第2の推論部42Aの学習済みAIモジュールが出力する予測基本運転パラメータは、実用的な値が確実に出力されるようになる。これにより、基本運転パラメータ自動調整部33に入力される基本運転パラメータの初期値が常に実用的な値となるため、当該初期値として非実用的な値が入力されることがなくなり、セットアップ時のエラー発生率を低減することができる。
By executing the control method of the learning
上述した学習推論処理装置40Aの制御方法は、第1の実施の形態に示したものと同様に、コンピュータ等に当該制御方法を実行させるための制御プログラムの形態で、あるいは当該制御プログラムを格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体の形態で提供することができる。また、本実施の形態に係るイオン注入処理システムは、第1の実施の形態において図5を参照して説示したものと同様のセットアッププロセスを実行することができ、セットアップに要する時間を短縮することが可能なシステムであるといえる。
The control method of the learning
<第3の実施の形態>
上述したように、第1及び第2の実施の形態に係る学習推論処理装置40、40Aにおいては、第2の推論部42、42Aに入力される入力データ(説明変数)として、レシピパラメータ、装置パラメータ及び前回立上げ結果の3つのパラメータを採用している。しかし、これら3つのパラメータのうち、レシピパラメータと装置パラメータとは、このうちの少なくともいずれか一方が入力データとして用いられれば、所望の推論結果を得ることができるAIモジュールの生成は可能である。そこで、以下には第1の実施の形態の変形例として、第3の実施の形態に係る学習推論処理装置40Bについて説明する。なお、本実施の形態に係る学習推論処理装置40Bは、学習に用いられるデータの構成が異なる点以外は第1の実施の形態に係る学習推論処理装置40と同様のものであるため、以下には第1の実施の形態に係る学習推論処理装置40と異なる部分についてのみ説明し、第1の実施の形態に係る学習推論処理装置40と同様の部分についてはその説明を省略するものとする。同様に、学習推論処理装置40Bを含むイオン注入処理システムの構成や、学習推論処理装置40Bの制御方法及び制御プログラムも、第1の実施の形態において説示したものと共通するため、その説明を省略する。
<Third embodiment>
As described above, in the learning
図8は、本開示の第3の実施の形態に係る学習推論処理装置40Bにおける学習プロセスの一例を示す概略説明図である。本実施の形態に係る学習推論処理装置40Bは、図8に示すように、第2の推論部42B及び第1の推論部41Bに入力される入力データ内に、装置パラメータを含まない。すなわち、本実施の形態に係る学習推論処理装置40Bにおいて用いられる第4の学習用データセットTD4は、レシピパラメータと前回立上げ結果の二つのみから構成されている。
FIG. 8 is a schematic explanatory diagram showing an example of a learning process in the learning
学習推論処理装置40Bは、ニューラルネットワークモデルを含むAIモジュールで構成された第1の推論部41Bと、第1の推論部41Bと同様にニューラルネットワークモデルを含むAIモジュールで構成された第2の推論部42Bと、時間比較部50とを備える。このうち、時間比較部50は第1及び第2の実施の形態において説示したものと同様のものであるが、第1の推論部41B及び第2の推論部42Bは、その学習に用いられる入力データが第1及び第2の実施の形態において説示したものとは相違している。具体的には、第2の推論部42Bに入力される入力データは、第4の学習用データセットTD4内のパラメータ、すなわちレシピパラメータと前回立上げ結果の2つである。第2の推論部42Bのニューラルネットワークモデルの入力層に上記2つのパラメータからなる入力データが入力されると、出力層には出力結果として予測基本運転パラメータが出力される。第1の推論部41Bは、第1及び第2の実施の形態において示したものと同様に、学習済みAIモジュールを含むものである。この第1の推論部41Bに含まれる学習済みAIモジュールのニューラルネットワークモデルの入力層には、第5の学習用データセットTD5が入力データとして入力される。この第5の学習用データセットTD5は、第2の推論部42Bで出力された予測基本運転パラメータと、当該予測基本運転パラメータが出力された際に第2の推論部42Bに入力された入力データ、すなわち第4の学習用データセットTD4に含まれるレシピパラメータと、前回立上げ結果とを含む。第1の推論部41B内のニューラルネットワークモデルの入力層に第5の学習用データセットTD5で構成された入力データが入力されると、出力層には出力結果として予測セットアップ時間が推論結果として出力される。そして、第1の推論部41Bから出力された予測セットアップ時間は、時間比較部50において基準値と比較され、基準値よりも大きい場合にはその差分をロス値として第2の推論部42Bに入力し、第2の推論部42Bの学習を実行する。
The learning
上述した構成を備えることにより、本実施の形態に係る学習推論処理装置40Bは、2つのパラメータのみに基づいてセットアップ時間が短い予測基本運転パラメータを推論することが可能な学習済みAIモジュールを学習させることができるようになる。
By providing the above-described configuration, the learning
上記第3の実施の形態においては、第4の学習用データセットTD4として、レシピパラメータと前回立上げ結果の2つを含むものを例示したが、これに代えて、装置パラメータと前回立上げ結果の2つを含むものとすることもできる。さらには、第4の学習用データセットTD4として、上述した2つのパラメータに加えて、第2の実施の形態において説示した実基本運転パラメータを含んでいてもよい。このような学習用データセットを用いた学習プロセス及びセットアッププロセスは、上述した第1及び第2の実施の形態において説示した方法と共通するものである。 In the third embodiment described above, as the fourth learning data set TD4, the one including the recipe parameter and the previous start-up result is illustrated, but instead of this, the device parameter and the previous start-up result are illustrated. It can also include two of. Further, the fourth learning data set TD4 may include the actual basic operation parameters described in the second embodiment in addition to the above-mentioned two parameters. The learning process and the setup process using such a learning data set are common to the methods described in the first and second embodiments described above.
上述した各実施の形態における学習プロセスは、その説明を簡略化する目的で、いわゆるバッチ学習を実施した場合についてのみ説示したが、本開示はこれに限定されず、オンライン学習を採用することもできる。また、各実施の形態においては、第2の推論部42、42A、42B内に基本運転パラメータ予測部32で利用される学習済みAIモジュールを記憶しているものを例示しているが、この学習済みAIモジュールのみを分離して制御装置30内や他の記憶装置内に格納し、利用することもできる。
The learning process in each of the above-described embodiments has been described only when so-called batch learning is performed for the purpose of simplifying the explanation, but the present disclosure is not limited to this, and online learning can also be adopted. .. Further, in each embodiment, a learning AI module used by the basic operation
本開示は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。そして、それらはすべて、本開示の技術思想に含まれるものである。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present disclosure. And all of them are included in the technical idea of the present disclosure.
1 イオン注入処理システム(処理システム)
10 イオン注入処理装置(処理装置)
11 イオン源
12 質量分析器
13 分析スリット
14 加速管
15 エネルギー分離器
16 走査器
17 ビーム平行化器
18 基板駆動装置
20 情報処理装置
21 プロセッサ
22 メモリ
23 通信インタフェース
30 制御装置
31 パラメータ取得部
32 基本運転パラメータ予測部
33 基本運転パラメータ自動調整部
34 データ格納部
35 入出力インタフェース
36 内部バス
40 学習推論処理装置
41、41B 第1の推論部
42、42A、42B 第2の推論部
43 学習用データセット記憶部
50 時間比較部
60 パラメータロス計算部
IB イオンビーム
TD1~TD5 第1~第5の学習用データセット
W 基板
1 Ion implantation processing system (processing system)
10 Ion implantation processing device (processing device)
11
Claims (9)
第2の推論部を学習させる際に前記第2の推論部が出力する前記処理装置を制御するための制御情報と、前記処理装置が実行する処理の仕様に関するレシピ情報又は前記処理装置の立上げ動作に関する装置情報のいずれか一方と、前記処理装置の起動終了時に制御情報を測定した結果である制御情報測定結果を入力し、時間情報を推論して出力する第1の推論部と、
前記レシピ情報又は前記装置情報の前記いずれか一方と、前記制御情報測定結果とを入力し、前記制御情報を前記処理装置に出力する前記第2の推論部を有する学習推論処理装置と、を備える、
処理システム。 The processing device that performs the processing and
Control information for controlling the processing device output by the second inference unit when learning the second inference unit, recipe information regarding specifications of processing executed by the processing device, or startup of the processing device. A first inference unit that inputs one of the device information related to the operation and the control information measurement result that is the result of measuring the control information at the start and end of the processing device, infers the time information, and outputs the time information.
A learning inference processing device having the second inference unit for inputting the recipe information or the device information and the control information measurement result and outputting the control information to the processing device. ,
Processing system.
前記学習推論処理装置が有する前記第2の推論部は、
前記第1の推論部が出力した時間情報が所定の基準値以下になるまで前記第2の推論部に含まれるニューラルネットワークの重み値を更新することにより学習を繰り返し、前記時間情報が基準値以下になった場合の学習済みAIモジュールを備える、
請求項1記載の処理システム。 In the processing system
The second inference unit included in the learning inference processing device is
Learning is repeated by updating the weight value of the neural network included in the second inference unit until the time information output by the first inference unit becomes equal to or less than a predetermined reference value, and the time information is equal to or less than the reference value. Equipped with a trained AI module when
The processing system according to claim 1.
前記第1の推論部はさらに、
前記処理装置が実行する処理の仕様に関するレシピ情報又は前記処理装置の立上げ動作に関する装置情報のいずれか他方を入力する、
請求項1又は請求項2記載の処理システム。 In the processing system
The first inference unit further
Input either recipe information regarding the specifications of the processing executed by the processing device or device information regarding the startup operation of the processing device, whichever is the other.
The processing system according to claim 1 or 2.
前記処理装置が現実に動作したときに使われた制御情報である実制御情報と、前記第2の推論部が出力した制御情報との二乗誤差が前記第2の推論部へさらに入力され、
前記第2の推論部は、前記二乗誤差と前記時間情報とで定義される差分情報の値が小さくなるように学習を繰り返す、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の処理システム。 When at least one of the recipe information or the device information input by the processing device to the second inference unit is the same as the recipe information or the device information that actually controls the processing device.
The square error between the actual control information, which is the control information used when the processing device actually operates, and the control information output by the second inference unit is further input to the second inference unit.
The second inference unit repeats learning so that the value of the difference information defined by the square error and the time information becomes small.
The processing system according to any one of claims 1 to 3.
差分情報=α1×時間情報+α2×二乗誤差 (α1、α2はそれぞれ任意の係数)
の式により定義される、
請求項4に記載の処理システム。 The difference information uses the time information and the squared error.
Difference information = α1 x time information + α2 x squared error (α1 and α2 are arbitrary coefficients)
Defined by the formula of
The processing system according to claim 4.
請求項5に記載の処理システム。 The relationship between the α1 and the α2 satisfies 0.01 ≦ α1 / α2 ≦ 0.1.
The processing system according to claim 5.
前記学習推論処理装置は、
第2の推論部を学習させる際に前記第2の推論部が出力する前記処理装置を制御するための制御情報と、前記処理装置が実行する処理の仕様に関するレシピ情報又は前記処理装置の立上げ動作に関する装置情報のいずれか一方と、前記処理装置の起動終了時に制御情報を測定した結果である制御情報測定結果を入力し、時間情報を推論して出力する第1の推論部と、
前記レシピ情報又は前記装置情報の前記いずれか一方と、前記制御情報測定結果とを入力し、前記第1の推論部が出力した時間情報に基づいて前記制御情報を前記処理装置に出力する前記第2の推論部とを備える、
学習推論処理装置。 In the learning inference processing device that controls the processing device,
The learning inference processing device is
Control information for controlling the processing device output by the second inference unit when learning the second inference unit, recipe information regarding specifications of processing executed by the processing device, or startup of the processing device. A first inference unit that inputs one of the device information related to the operation and the control information measurement result that is the result of measuring the control information at the start and end of the processing device, infers the time information, and outputs the time information.
The first, which inputs the recipe information or the device information and the control information measurement result, and outputs the control information to the processing device based on the time information output by the first inference unit. Equipped with 2 inference units,
Learning inference processing device.
前記学習推論処理装置が、
前記第2の推論部が出力する前記処理装置を制御するための制御情報と、前記処理装置が実行する処理の仕様に関するレシピ情報又は前記処理装置の立上げ動作に関する装置情報のいずれか一方と、前記処理装置の起動終了時に制御情報を測定した結果である制御情報測定結果を入力とする、前記第1の推論部が推論して出力する時間情報を用いて学習させることにより前記第2の推論部を生成し、
前記第2の推論部が、
前記レシピ情報又は前記装置情報の前記いずれか一方と、前記制御情報測定結果とを入力し、
前記制御情報を前記処理装置に出力する、
学習推論処理装置の制御方法。 In a control method of a learning inference processing device including a first inference unit and a second inference unit while controlling the processing device,
The learning inference processing device
Either the control information for controlling the processing device output by the second inference unit, the recipe information regarding the specifications of the processing executed by the processing device, or the device information regarding the start-up operation of the processing device. The second inference is made by learning using the time information inferred and output by the first inference unit, which inputs the control information measurement result which is the result of measuring the control information at the start and end of the processing device. Generate a part,
The second reasoning unit is
Enter either one of the recipe information or the device information and the control information measurement result.
Output the control information to the processing device.
How to control the learning inference processing device.
前記学習推論処理装置に、
前記第2の推論部が出力する前記処理装置を制御するための制御情報と、前記処理装置が実行する処理の仕様に関するレシピ情報又は前記処理装置の立上げ動作に関する装置情報のいずれか一方と、前記処理装置の起動終了時に制御情報を測定した結果である制御情報測定結果を入力とする、前記第1の推論部が推論して出力する時間情報を用いて学習させることにより前記第2の推論部を生成させ、
前記第2の推論部に、
前記レシピ情報又は前記装置情報の前記いずれか一方と、前記制御情報測定結果とを入力させ、
前記制御情報を前記処理装置に出力させる、
学習推論処理装置の制御プログラム。 In a control program of a learning inference processing device that controls a processing device and includes a first inference unit and a second inference unit.
In the learning inference processing device,
Either the control information for controlling the processing device output by the second inference unit, the recipe information regarding the specifications of the processing executed by the processing device, or the device information regarding the start-up operation of the processing device. The second inference is made by learning using the time information inferred and output by the first inference unit, which inputs the control information measurement result which is the result of measuring the control information at the start and end of the processing device. Generate a part,
In the second inference unit,
Either one of the recipe information or the device information and the control information measurement result are input.
The control information is output to the processing device.
A control program for a learning inference processor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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