JP2022161543A - Design method for gas holes and design device for gas holes - Google Patents

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JP2022161543A JP2021066447A JP2021066447A JP2022161543A JP 2022161543 A JP2022161543 A JP 2022161543A JP 2021066447 A JP2021066447 A JP 2021066447A JP 2021066447 A JP2021066447 A JP 2021066447A JP 2022161543 A JP2022161543 A JP 2022161543A
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宏之 唐澤
Hiroyuki Karasawa
裕一 竹永
Yuichi Takenaga
寿 加藤
Hisashi Kato
志門 大槻
Shimon Otsuki
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Abstract

To provide a method for designing gas holes which efficiently designs an arrangement of gas holes.SOLUTION: A method for designing gas holes which supply a gas into a processing container of a semiconductor manufacturing apparatus includes a step of creating a model for evaluating film quality, on the basis of, an arrangement of the gas holes, and a plurality of data sets for comparing film formation results obtained by supplying the gas from the gas holes in the arrangement of the gas holes and actually forming films, and a step of calculating an evaluation value of film quality in the arrangement of the gas holes using the model, and optimizing the arrangement of the gas holes.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本開示は、ガス穴の設計方法、及び、ガス穴の設計装置に関する。 The present disclosure relates to a gas hole design method and a gas hole design apparatus.

半導体製造装置がウエハ等の基板上にシリコン酸化膜等の薄膜の成膜を行う方法の一つとして、複数種類の処理ガスをウエハの表面に順番に供給し、反応生成物を堆積させるCVD(Chemical Vapor Deposition)法やALD(Atomic Layer Deposition)法等が知られている。このような半導体製造装置は、ガス供給用のシャワーヘッドを有している場合がある(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1には、原料ガス供給手段と、補助ガス供給手段とを有する半導体製造装置が開示されている。 As one of the methods for forming a thin film such as a silicon oxide film on a substrate such as a wafer in a semiconductor manufacturing apparatus, CVD ( Chemical Vapor Deposition) method, ALD (Atomic Layer Deposition) method, and the like are known. Such a semiconductor manufacturing apparatus may have a shower head for gas supply (see Patent Document 1, for example). Patent Document 1 discloses a semiconductor manufacturing apparatus having source gas supply means and auxiliary gas supply means.

特開2018-78233号公報JP 2018-78233 A

本開示は、ガス穴の配置を効率的に設計するガス穴の設計方法を提供する。 The present disclosure provides a gas hole design method that efficiently designs the placement of the gas holes.

上記課題に鑑み、半導体製造装置の処理容器内にガスを供給するガス穴の設計方法であって、前記ガス穴の配置と、前記ガス穴の配置で前記ガス穴からガスを供給して実際に成膜された成膜結果とを対応させた複数のデータセットに基づいて、膜質の評価のためのモデルを生成する工程と、前記モデルを使用して前記ガス穴の配置における膜質の評価値を算出し、前記ガス穴の配置を最適化する工程と、を有する。
、を有する。
In view of the above problems, there is provided a method of designing a gas hole for supplying gas into a processing container of a semiconductor manufacturing apparatus. a step of generating a model for film quality evaluation based on a plurality of data sets associated with film formation results; calculating and optimizing the placement of the gas holes.
, have

ガス穴の配置を効率的に設計するガス穴の設計方法を提供できる。 It is possible to provide a gas hole design method for efficiently designing the arrangement of gas holes.

一実施形態の半導体製造装置の構成例を示す断面図FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor manufacturing apparatus according to one embodiment; 図1の半導体製造装置の平面図A plan view of the semiconductor manufacturing apparatus of FIG. 図1の半導体製造装置の回転テーブルの同心円に沿った断面図Cross-sectional view along the concentric circles of the rotary table of the semiconductor manufacturing apparatus of FIG. シャワーヘッドの設計装置の一例のハードウェア構成図Hardware configuration diagram of an example of a shower head design device シャワーヘッドの設計方法の全体的な流れを説明する一例のフローチャート図An example flowchart illustrating the overall flow of a showerhead design method シャワーヘッドの一例の平面図Top view of an example of a shower head シャワーヘッドの設計装置が有する機能をブロックに分けて説明する一例の機能ブロック図A functional block diagram illustrating an example of functions of a shower head design device divided into blocks. カーネルとカーネルの形状を説明する一例の説明図Explanatory diagram of an example explaining the kernel and the shape of the kernel ウエハにおいて評価される膜厚の場所の一例の説明図An illustration of an example of film thickness locations evaluated on a wafer カーネルを用いた膜厚の推定を説明する一例の模式図Schematic diagram of an example explaining film thickness estimation using kernels ブラックボックス最適化の一例の模式図Schematic diagram of an example of black-box optimization カーネル形状決定部がブラックボックス最適化手法を使ってカーネルの形状を最適化する手順を示すフローチャート図の一例An example of a flowchart diagram showing the procedure for the kernel shape determination unit to optimize the shape of the kernel using the black-box optimization method. 内部パラメータがカーネルの目的関数に及ぼす影響を示す図Diagram showing the effect of internal parameters on the kernel's objective function 調整後に得られたカーネルの形状をシャワーヘッドのYライン上の位置に対応付けて示す図A diagram showing the shape of the kernel obtained after adjustment in correspondence with the position on the Y line of the shower head. モデルの精度を説明する一例の説明図Illustration of an example explaining the accuracy of the model 木構造探索による穴レイアウトの決定を説明する一例の説明図Explanatory diagram of an example for explaining determination of hole layout by tree structure search ガス穴最適化部が穴レイアウトを最適化する手順を示す一例のフローチャート図Flowchart diagram of an example showing the procedure for the gas hole optimization part to optimize the hole layout 穴レイアウトの最適化手法を説明する一例の模式図Schematic diagram of an example to explain the hole layout optimization method 最適化された一例の穴レイアウトを示す図Diagram showing an optimized example hole layout 最適化された穴レイアウトを用いて設計装置が算出した成膜結果を示す図A diagram showing the film formation results calculated by the design equipment using the optimized hole layout. 半導体製造装置が最適化された穴レイアウトのシャワーヘッドで成膜した場合の実際の成膜結果(一例)を示す図A diagram showing actual film formation results (example) when film formation is performed using a shower head with an optimized hole layout for semiconductor manufacturing equipment.

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。 Non-limiting exemplary embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the accompanying drawings. In all the attached drawings, the same or corresponding members or parts are denoted by the same or corresponding reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

[シャワーヘッドを有する半導体製造装置の構成例]
まず、図1~図3を参照して、シャワーヘッドを備えた半導体製造装置の一例を説明する。図1の半導体製造装置1は、本開示の回転テーブルの制御方法を実行する処理装置の一例である。
[Configuration example of a semiconductor manufacturing apparatus having a shower head]
First, an example of a semiconductor manufacturing apparatus equipped with a shower head will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. The semiconductor manufacturing apparatus 1 of FIG. 1 is an example of a processing apparatus that executes the control method of the rotary table of the present disclosure.

本開示の半導体製造装置1は、略円形の平面形状を有するチャンバ1と、チャンバ1内に設けられ、チャンバ1の中心に回転中心を有する回転テーブル2とを有する。チャンバ1は、有底の円筒形状を有する容器本体12と、容器本体12の上面に対して、例えばOリング等のシール部材13を介して気密に着脱可能に配置される天板11とを有している。 A semiconductor manufacturing apparatus 1 of the present disclosure includes a chamber 1 having a substantially circular planar shape, and a rotary table 2 provided in the chamber 1 and having a rotation center at the center of the chamber 1 . The chamber 1 has a container body 12 having a cylindrical shape with a bottom, and a top plate 11 airtightly and detachably arranged on the upper surface of the container body 12 via a seal member 13 such as an O-ring. is doing.

回転テーブル2は、中心部にて円筒形状のコア部21に固定され、コア部21は、鉛直方向に伸びる回転軸22の上端に固定されて回転可能に設けられている。回転軸22は、チャンバ1の底部14を貫通し、その下端が回転軸22を鉛直軸回りに回転させる駆動部23に取り付けられている。回転軸22及び駆動部23は、上面が開口した筒状のケース体20内に収納されている。容器本体12の底部14とケース体20の間には、ベローズ16が設けられている。これにより、ケース体20は、チャンバ1の底部14の下面に気密に取り付けられており、ケース体20の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離される。駆動部23は、モータであってもよい。 The rotary table 2 is fixed to a cylindrical core portion 21 at its central portion, and the core portion 21 is fixed to the upper end of a rotating shaft 22 extending in the vertical direction so as to be rotatable. The rotating shaft 22 passes through the bottom portion 14 of the chamber 1, and its lower end is attached to a driving portion 23 that rotates the rotating shaft 22 around a vertical axis. The rotating shaft 22 and the drive unit 23 are housed in a cylindrical case body 20 with an open top. A bellows 16 is provided between the bottom portion 14 of the container body 12 and the case body 20 . Thereby, the case body 20 is airtightly attached to the lower surface of the bottom portion 14 of the chamber 1, and the internal atmosphere of the case body 20 is isolated from the external atmosphere. The drive unit 23 may be a motor.

また、ベローズ16の外側には、回転テーブル2を昇降させ、回転テーブル2の高さを変更可能な昇降機構17が設けられている。かかる昇降機構17により、回転テーブル2を昇降させ、回転テーブル2の昇降に対応して、天井面45とウエハWとの間の距離を変更可能に構成される。なお、昇降機構17は、回転テーブル2を昇降可能であれば、種々の構成により実現されてよいが、例えば、ギア等により、回転軸22の長さを伸縮させる構造であってもよい。 Further, outside the bellows 16 , an elevating mechanism 17 is provided to move the rotary table 2 up and down and change the height of the rotary table 2 . The lifting mechanism 17 lifts the rotary table 2 so that the distance between the ceiling surface 45 and the wafer W can be changed in accordance with the lifting of the rotary table 2 . The lifting mechanism 17 may be realized by various configurations as long as the rotary table 2 can be moved up and down.

チャンバ1内の外縁部には、第1の排気口610が設けられ、排気管630に連通している。排気管630は、圧力調整器650を介して、真空ポンプ640に接続され、チャンバ1内が、第1の排気口610から排気可能に構成されている。 A first exhaust port 610 is provided at the outer edge of the chamber 1 and communicates with an exhaust pipe 630 . The exhaust pipe 630 is connected to the vacuum pump 640 via the pressure regulator 650 so that the inside of the chamber 1 can be exhausted from the first exhaust port 610 .

図2は、チャンバ1内の構造を説明するための図であり、実施形態に係る半導体製造装置1を上から見たときに、天板11の図示を省略してチャンバ1内の構造を示している。回転テーブル2の表面には、図2に示すように回転方向(周方向)に沿って複数(図示の例では5枚)の半導体ウエハ(以下「基板」あるいは「ウエハ」という)Wを載置するための円形状の凹部24が設けられている。なお、図2では1個の凹部24にウエハWを示す。この凹部24は、ウエハWの直径(例えば300mm)よりも僅かに(例えば2mm)大きい内径と、ウエハWの厚さにほぼ等しい深さとを有しており、ウエハWを載置可能な載置部である。したがって、ウエハWを凹部24に載置すると、ウエハWの表面と回転テーブル2の表面(ウエハWが載置されない領域)とが同じ高さになる。凹部24の底面には、ウエハWの裏面を支えてウエハWを昇降させるための例えば3本の昇降ピンが貫通する貫通孔(いずれも図示せず)が形成されている。搬送口15は、外部の搬送アーム10と回転テーブル2との間でウエハWの受け渡しを行う。 FIG. 2 is a diagram for explaining the structure inside the chamber 1, and shows the structure inside the chamber 1 when the semiconductor manufacturing apparatus 1 according to the embodiment is viewed from above, with the top plate 11 omitted. ing. On the surface of the rotary table 2, as shown in FIG. 2, a plurality of (five in the illustrated example) semiconductor wafers (hereinafter referred to as "substrates" or "wafers") W are placed along the direction of rotation (circumferential direction). A circular recess 24 is provided for this purpose. It should be noted that the wafer W is shown in one recess 24 in FIG. The recess 24 has an inner diameter (for example, 2 mm) slightly larger than the diameter of the wafer W (for example, 300 mm) and a depth approximately equal to the thickness of the wafer W. Department. Therefore, when the wafer W is placed on the concave portion 24, the surface of the wafer W and the surface of the rotary table 2 (area where the wafer W is not placed) are at the same height. The bottom surface of the concave portion 24 is formed with through holes (none of which are shown) through which e.g., three elevating pins for supporting the back surface of the wafer W and elevating the wafer W pass therethrough. The transfer port 15 transfers the wafer W between the external transfer arm 10 and the rotary table 2 .

回転テーブル2の上方には、各々例えば石英からなる反応ガスノズル31、反応ガスノズル32、及び分離ガスノズル41,42が配置されている。図示の例では、チャンバ1の周方向に間隔をおいて、搬送口15から時計回り(矢印9で示す回転テーブル2の回転方向)に分離ガスノズル41、反応ガスノズル31、分離ガスノズル42、及び反応ガスノズル32の順に配列されている。これらのノズル41、31、42、32は、それぞれの基端部であるガス導入ポート41a、31a、42a、32aを容器本体12の外周壁に固定する。これにより、チャンバ1の外周壁からチャンバ1内に導入され、容器本体12の半径方向に沿って回転テーブル2に対して平行に伸びるように取り付けられている。 A reaction gas nozzle 31, a reaction gas nozzle 32, and separation gas nozzles 41 and 42 each made of quartz, for example, are arranged above the rotary table 2. As shown in FIG. In the illustrated example, separation gas nozzles 41, reaction gas nozzles 31, separation gas nozzles 42, and reaction gas nozzles are arranged clockwise from the transfer port 15 (rotating direction of the turntable 2 indicated by an arrow 9) at intervals in the circumferential direction of the chamber 1. 32 are arranged in order. These nozzles 41 , 31 , 42 , 32 have their respective gas introduction ports 41 a , 31 a , 42 a , 32 a fixed to the outer peripheral wall of the container body 12 . Thus, the container body 12 is installed so as to be introduced into the chamber 1 from the outer peripheral wall of the chamber 1 and extend parallel to the rotary table 2 along the radial direction of the container body 12 .

反応ガスノズル31には、第1の反応ガスが貯留される第1の反応ガス供給源が開閉バルブや流量調整器(ともに不図示)を介して接続されている。反応ガスノズル32には、第1の反応ガスと反応する第2の反応ガスが貯留される第2の反応ガス供給源が開閉バルブや流量調整器(ともに不図示)を介して接続されている。 A first reaction gas supply source in which a first reaction gas is stored is connected to the reaction gas nozzle 31 via an on-off valve and a flow rate regulator (both not shown). A second reaction gas supply source that stores a second reaction gas that reacts with the first reaction gas is connected to the reaction gas nozzle 32 via an on-off valve and a flow rate regulator (both not shown).

ここで、第1の反応ガスは、半導体元素又は金属元素を含むガスであることが好ましく、酸化物又は窒化物となったときに、酸化膜又は窒化膜として用いられ得るものが選択される。第2の反応ガスは、半導体元素又は金属元素と反応して、半導体酸化物又は半導体窒化物、若しくは金属酸化物又は金属窒化物を生成し得る酸化ガス又は窒化ガスが選択される。具体的には、第1の反応ガスは、半導体元素又は金属元素を含む有機半導体ガス又は有機金属ガスであることが好ましい。また、第1の反応ガスとしては、ウエハWの表面に対して吸着性を有するガスであることが好ましい。第2の反応ガスとしては、ウエハWの表面に吸着する第1の反応ガスと酸化反応又は窒化反応が可能であり、反応化合物をウエハWの表面に堆積させ得る酸化ガス又は窒化ガスであることが好ましい。 Here, the first reaction gas is preferably a gas containing a semiconductor element or a metal element, and a gas that can be used as an oxide film or a nitride film when it becomes an oxide or nitride is selected. The second reactive gas is selected from an oxidizing gas or a nitriding gas that can react with a semiconductor element or metal element to produce a semiconductor oxide or semiconductor nitride, or a metal oxide or metal nitride. Specifically, the first reaction gas is preferably an organic semiconductor gas or organometallic gas containing a semiconductor element or metal element. In addition, it is preferable that the first reaction gas is a gas having an adsorptive property with respect to the surface of the wafer W. As shown in FIG. The second reactive gas is an oxidizing gas or a nitriding gas that is capable of undergoing an oxidation reaction or a nitridation reaction with the first reaction gas adsorbed on the surface of the wafer W and depositing a reaction compound on the surface of the wafer W. is preferred.

具体的には、例えば、第1の反応ガスは、シリコンを含む反応ガスであり、酸化膜としてSiO2を形成あるいは窒化膜としてSiNを形成するジイソプロピルアミノシラン、ビスターシャルブチルアミノシラン(BTBAS)等の有機アミノシランである。あるいは、第1の反応ガスは、ハフニウムを含む反応ガスであり、酸化膜としてHfOを形成するテトラキスジメチルアミノハフニウム(以下、「TDMAH」と称す。)である。あるいは、第1の反応ガスは、チタンを含む反応ガスであり、窒化膜としてTiNを形成するTiCl4等である。また、第2の反応ガスは、例えばオゾンガス(O3)、酸素ガス(O2)等の酸化ガスである。あるいは、第2の反応ガスは、例えばアンモニアガス(NH3)等の窒化ガスである。 Specifically, for example, the first reaction gas is a reaction gas containing silicon, and an organic aminosilane such as diisopropylaminosilane or bistertialbutylaminosilane (BTBAS) that forms SiO2 as an oxide film or SiN as a nitride film. is. Alternatively, the first reactive gas is tetrakisdimethylaminohafnium (hereinafter referred to as “TDMAH”) which is a hafnium-containing reactive gas and forms HfO as an oxide film. Alternatively, the first reaction gas is a reaction gas containing titanium, such as TiCl4 that forms TiN as a nitride film. Also, the second reaction gas is an oxidizing gas such as ozone gas (O3) or oxygen gas (O2). Alternatively, the second reaction gas is a nitriding gas such as ammonia gas (NH3).

また、分離ガスノズル41、42には、ArやHe等の希ガスや窒素(N2)ガス等の不活性ガスの供給源が開閉バルブや流量調整器(ともに不図示)を介して接続されている。分離ガスノズル41、42から供給される不活性ガスを分離ガスともいう。実施形態においては、不活性ガスとして例えばN2ガスが使用される。 In addition, the separation gas nozzles 41 and 42 are connected to supply sources of rare gases such as Ar and He and inert gases such as nitrogen (N2) gas via opening/closing valves and flow rate regulators (both not shown). . The inert gas supplied from the separation gas nozzles 41 and 42 is also called separation gas. In the embodiment, N2 gas, for example, is used as the inert gas.

また、反応ガスノズル31には、第1の反応ガス供給源の他、第2の反応ガス供給源、ArやHe等の希ガスや窒素(N2)ガス等の分離ガスとしても用いられる不活性ガスの供給源が接続される。切り替え部(不図示)の動作でいずれのガスを供給するか切り替え可能に設けられている。反応ガスノズル32には、第2の反応ガス供給源の他、第1の反応ガス供給源、分離ガスとしても用いられる不活性ガスの供給源が接続されて、切り替え部(不図示)の動作でいずれのガスを供給するか切り替え可能に設けられている。 In addition to the first reaction gas supply source, the reaction gas nozzle 31 includes a second reaction gas supply source, an inert gas such as a rare gas such as Ar and He, and a separation gas such as nitrogen (N2) gas. source is connected. A switch (not shown) is operated to switch which gas to supply. In addition to the second reaction gas supply source, the reaction gas nozzle 32 is connected to a first reaction gas supply source and an inert gas supply source that is also used as a separation gas. It is provided so as to be able to switch which gas is supplied.

反応ガスノズル31の下方に区画された領域は、第1の反応ガスをウエハWに吸着させるための第1の処理領域P1となる。反応ガスノズル32の下方に区画され領域は、第1の処理領域P1においてウエハWに吸着された第1の反応ガスを酸化又は窒化させる第2の処理領域P2となる。 A region defined below the reactive gas nozzle 31 serves as a first processing region P1 for causing the wafer W to absorb the first reactive gas. A region defined below the reaction gas nozzle 32 serves as a second processing region P2 in which the first reaction gas absorbed by the wafer W in the first processing region P1 is oxidized or nitrided.

チャンバ1内には2つの凸状部4が、回転テーブル2に向かって突出するように天板11の裏面に取り付けられている。凸状部4は、分離ガスノズル41、42と共に分離領域Dを構成する。すなわち、分離ガスノズル41、42の下方領域は、第1の処理領域P1と第2の処理領域P2とを分離し、第1の反応ガスと第2の反応ガスとの混合を防止する分離領域Dとなる。凸状部4は、頂部が円弧状に切断された略扇型の平面形状を有し、本開示においては、内円弧が天井面45よりも突出する突出部5(図1参照)に連結し、外円弧がチャンバ1の容器本体12の内周面に沿うように配置されている。図1に示すように、突出部5は、回転テーブル2を固定するコア部21の外周を囲むように設けられている。 Two convex portions 4 are attached to the back surface of the top plate 11 in the chamber 1 so as to protrude toward the rotary table 2 . The convex portion 4 constitutes a separation area D together with separation gas nozzles 41 and 42 . That is, the region below the separation gas nozzles 41 and 42 separates the first processing region P1 and the second processing region P2 and prevents the mixing of the first reaction gas and the second reaction gas. becomes. The convex portion 4 has a substantially fan-shaped planar shape in which the top portion is cut in an arc shape. , the outer arc of which is arranged along the inner peripheral surface of the container body 12 of the chamber 1 . As shown in FIG. 1, the projecting portion 5 is provided so as to surround the outer periphery of the core portion 21 to which the rotary table 2 is fixed.

図2に示す凸状部4は、天板11の裏面に取り付けられている。このため、凸状部4の下面は、この下面の周方向両側に位置する天井面45よりも低くなっている。 The convex portion 4 shown in FIG. 2 is attached to the back surface of the top plate 11 . For this reason, the lower surface of the convex portion 4 is lower than the ceiling surfaces 45 located on both sides of the lower surface in the circumferential direction.

凸状部4のそれぞれには、周方向中央において溝部(図示せず)が形成され、分離ガスノズル41、42が収容されている。分離ガスノズル41、42にはガス吐出孔が形成されている。 A groove (not shown) is formed in each of the convex portions 4 at the center in the circumferential direction, and separate gas nozzles 41 and 42 are accommodated therein. Gas ejection holes are formed in the separation gas nozzles 41 and 42 .

反応ガスノズル31、32は、天井面45から離間してウエハWの近傍に設けられている。分離ガスノズル42から供給されるN2ガスは、第1の処理領域P1からの第1の反応ガスと、第2の処理領域P2からの第2の反応ガス(酸化ガス又は窒化ガス)とに対するカウンターフローとして働く。したがって、第1の処理領域P1からの第1の反応ガスと、第2の処理領域P2からの第2の反応ガスとが、凸状部4及びN2ガスにより分離される。よって、チャンバ1内において第1の反応ガスと第2の反応ガスとが混合して反応することが抑制される。 The reaction gas nozzles 31 and 32 are provided in the vicinity of the wafer W apart from the ceiling surface 45 . The N2 gas supplied from the separation gas nozzle 42 is a counterflow to the first reaction gas from the first processing region P1 and the second reaction gas (oxidizing gas or nitriding gas) from the second processing region P2. work as Therefore, the first reaction gas from the first processing region P1 and the second reaction gas from the second processing region P2 are separated by the convex portion 4 and the N2 gas. Therefore, it is suppressed that the first reaction gas and the second reaction gas are mixed and reacted in the chamber 1 .

回転テーブル2と容器本体12の内周面との間において、第1の排気口610と第2の排気口620とが形成されている。第1の排気口610と図1に示す真空ポンプ640との間の排気管630には圧力調整器(APC、Auto Pressure Controller)650が設けられている。第2の排気口620も同様に、圧力調整器が設けられた排気管を介して真空ポンプ(それぞれ不図示)に接続されている。第1の排気口610と第2の排気口620の排気圧力が、各々独立して制御可能に構成されている。 A first exhaust port 610 and a second exhaust port 620 are formed between the rotary table 2 and the inner peripheral surface of the container body 12 . An auto pressure controller (APC) 650 is provided in the exhaust pipe 630 between the first exhaust port 610 and the vacuum pump 640 shown in FIG. The second exhaust port 620 is likewise connected to a vacuum pump (not shown respectively) via an exhaust pipe provided with a pressure regulator. The exhaust pressures of the first exhaust port 610 and the second exhaust port 620 are configured to be independently controllable.

図1に示すように、回転テーブル2とチャンバ1の底部14との間の空間には、加熱手段であるヒータユニット7が設けられている。回転テーブル2の下方に設けられたヒータユニット7は、回転テーブル2を介して回転テーブル2上のウエハWが、プロセスレシピで決められた温度(例えば450℃)に加熱される。 As shown in FIG. 1, the space between the rotary table 2 and the bottom 14 of the chamber 1 is provided with a heater unit 7 as heating means. A heater unit 7 provided below the turntable 2 heats the wafer W on the turntable 2 via the turntable 2 to a temperature (eg, 450° C.) determined by the process recipe.

ケース体20にはパージガスであるN2ガスを供給してパージするためのパージガス供給管72が設けられている。更に、チャンバ1の底部14には、ヒータユニット7の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット7の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管73が設けられている。回転テーブル2の周縁付近の下方側にはリング状のカバー部材71が設けられ、ヒータユニット7と回転テーブル2との間には、ヒータユニット7を覆う蓋部材7aが設けられている。蓋部材7aは例えば石英で作製することができる。これにより、ヒータユニット7が設けられた領域へのガスの侵入を抑える。 The case body 20 is provided with a purge gas supply pipe 72 for supplying N2 gas as a purge gas for purging. Further, in the bottom portion 14 of the chamber 1, a plurality of purge gas supply pipes 73 for purging the installation space of the heater unit 7 are provided at predetermined angular intervals in the circumferential direction below the heater unit 7. As shown in FIG. A ring-shaped cover member 71 is provided on the lower side near the periphery of the rotary table 2 , and a lid member 7 a covering the heater unit 7 is provided between the heater unit 7 and the rotary table 2 . The lid member 7a can be made of quartz, for example. This prevents gas from entering the area where the heater unit 7 is provided.

パージガス供給管72及びパージガス供給管73からN2ガスを供給することで、これらN2ガスの流れにより、チャンバ1の中央下方の空間と、回転テーブル2の下方の空間とを通じて、図2に示す空間481及び空間482内のガスが混合するのを抑制できる。 By supplying N2 gas from the purge gas supply pipe 72 and the purge gas supply pipe 73, the flow of these N2 gases causes the space 481 shown in FIG. and mixing of the gas in the space 482 can be suppressed.

また、チャンバ1の天板11の中心部には分離ガス供給管47が接続されていて、天板11とコア部21との間の空間481に分離ガスであるN2ガスを供給するように構成されている。空間481に供給された分離ガスは、突出部5と回転テーブル2との狭い空間46を介して回転テーブル2のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間46は分離ガスにより空間481及び空間482よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間46により、第1の処理領域P1に供給される第1の反応ガスと、第2の処理領域P2に供給される第2の反応ガスとが、空間48を通って混合することが抑制される。 A separation gas supply pipe 47 is connected to the central portion of the top plate 11 of the chamber 1, and configured to supply N2 gas as a separation gas to the space 481 between the top plate 11 and the core portion 21. It is The separation gas supplied to the space 481 is discharged toward the periphery along the surface of the turntable 2 on the wafer mounting area side through the narrow space 46 between the protrusion 5 and the turntable 2 . Space 46 may be maintained at a higher pressure than spaces 481 and 482 by the separation gas. Thus, the space 46 allows the first reactant gas supplied to the first processing region P1 and the second reactant gas supplied to the second processing region P2 to mix through the space 48. Suppressed.

半導体製造装置1には、半導体製造装置1の動作を制御する制御部90が設けられている。半導体製造装置1には、各種センサが設置されている。各種センサの一例として回転テーブル2の温度を測定する温度センサ60が設置されている。温度センサ60は、例えば、回転テーブル2の上方に設けられ、回転テーブル2とウエハWとの材質の違いを利用して載置部に載置されたウエハWの脱離を判定したり、回転テーブル2の温度を測定したりするための放射温度計であってもよい。温度センサ60は、回転テーブル2に接触又は非接触に配置され、回転テーブル2の温度を測定する。 The semiconductor manufacturing apparatus 1 is provided with a control section 90 that controls the operation of the semiconductor manufacturing apparatus 1 . Various sensors are installed in the semiconductor manufacturing apparatus 1 . A temperature sensor 60 for measuring the temperature of the rotary table 2 is installed as an example of various sensors. The temperature sensor 60 is provided, for example, above the rotary table 2, and uses the difference in material between the rotary table 2 and the wafer W to determine whether the wafer W placed on the placement part is detached or not. A radiation thermometer for measuring the temperature of the table 2 may be used. A temperature sensor 60 is arranged in contact or non-contact with the turntable 2 to measure the temperature of the turntable 2 .

温度センサ60が放射温度計の場合、例えば放射温度計をチャンバ1の外部の窓上に設け、物体から放射される赤外線や可視光線の強度を測定して物体の温度を測定する。温度センサ60に放射温度計を用いることにより、回転テーブル2の温度測定を高速かつ非接触で行うことができる。温度センサ60は、測定した温度を制御部90に送信する。制御部90は温度センサ60が測定した温度を取得し、回転テーブル2の昇降制御に使用する。 When the temperature sensor 60 is a radiation thermometer, for example, the radiation thermometer is provided on the window outside the chamber 1 to measure the intensity of infrared rays or visible light emitted from the object to measure the temperature of the object. By using a radiation thermometer as the temperature sensor 60, the temperature of the rotary table 2 can be measured at high speed and without contact. Temperature sensor 60 transmits the measured temperature to control unit 90 . The controller 90 acquires the temperature measured by the temperature sensor 60 and uses it to control the elevation of the rotary table 2 .

図3は、図1の半導体製造装置1の回転テーブル2の同心円に沿った断面図であり、分離領域Dから第1の処理領域P1を経て分離領域Dまでの断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view along a concentric circle of the turntable 2 of the semiconductor manufacturing apparatus 1 of FIG.

分離領域Dにおける天板11には、概略扇形の凸状部4が設けられている。凸状部4は、天板11の裏面に取り付けられている。天板11の下方の空間には、凸状部4の下面である平坦な低い天井面(以下「第1の天井面44」という。)と、第1の天井面44の周方向の両側に位置する、第1の天井面44よりも高い天井面(以下「第2の天井面45」という。)と、が形成される。 The top plate 11 in the separation area D is provided with a generally fan-shaped convex portion 4 . The convex portion 4 is attached to the back surface of the top plate 11 . In the space below the top plate 11, there are a flat and low ceiling surface (hereinafter referred to as “first ceiling surface 44”) which is the lower surface of the convex portion 4, and on both sides of the first ceiling surface 44 in the circumferential direction. A ceiling surface higher than the first ceiling surface 44 (hereinafter referred to as "second ceiling surface 45") is formed.

第1の天井面44を形成する凸状部4は、図3に示されるように、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。凸状部4には、周方向の中央において、半径方向に伸びるように溝部43が形成されている。溝部43内には、分離ガスノズル41、42が収容される。なお、凸状部4の周縁は、各処理ガス同士の混合を阻止するために、回転テーブル2の外端面に対向すると共に容器本体12に対して僅かに離間するように、L字型に屈曲している。 As shown in FIG. 3, the convex portion 4 forming the first ceiling surface 44 has a fan-shaped planar shape with an arc-shaped top portion. A groove portion 43 is formed in the convex portion 4 so as to extend in the radial direction at the center in the circumferential direction. Separation gas nozzles 41 and 42 are accommodated in groove 43 . In order to prevent mixing of the processing gases, the peripheral edge of the convex portion 4 is bent in an L shape so as to face the outer end surface of the rotary table 2 and be slightly separated from the container body 12. is doing.

反応ガスノズル31の上方側には、第1の処理ガスをウエハWに沿って通流させるために、且つ、分離ガスがウエハWの近傍を避けて天板11側を通流するように、ノズルカバー230が設けられている。ノズルカバー230は、図3に示されるように、カバー体231と、整流板232とを備える。カバー体231は、反応ガスノズル31を収納するために下面側が開口する概略箱形を有する。整流板232は、カバー体231の下面側開口端における回転テーブル2の回転方向上流側及び下流側に各々接続された板状体である。回転テーブル2の回転中心側におけるカバー体231の側壁面は、反応ガスノズル31の先端部に対向するように回転テーブル2に向かって伸び出している。また、回転テーブル2の外縁側におけるカバー体231の側壁面は、反応ガスノズル31に干渉しないように切り欠かれている。なお、ノズルカバー230は、必須ではなく、必要に応じて設けられてよい。 Above the reaction gas nozzle 31, a nozzle is provided so that the first processing gas flows along the wafer W and the separation gas avoids the vicinity of the wafer W and flows toward the top plate 11 side. A cover 230 is provided. The nozzle cover 230 includes a cover body 231 and a straightening plate 232, as shown in FIG. The cover body 231 has a general box shape with an open bottom side for accommodating the reaction gas nozzle 31 . The rectifying plate 232 is a plate-like body connected to the upstream side and the downstream side in the rotation direction of the rotary table 2 at the open end on the lower surface side of the cover body 231 . A side wall surface of the cover body 231 on the rotation center side of the turntable 2 extends toward the turntable 2 so as to face the tip of the reaction gas nozzle 31 . Moreover, the side wall surface of the cover body 231 on the outer edge side of the rotary table 2 is notched so as not to interfere with the reaction gas nozzles 31 . Note that the nozzle cover 230 is not essential and may be provided as needed.

[シャワーヘッドの設計装置の構成例]
図4は、シャワーヘッドの設計装置50のハードウェア構成の一例を示す図である。シャワーヘッドの設計装置50は一般的なコンピュータの構成を有している。シャワーヘッドの設計装置50は、CPU(Central Processing Unit)501、ROM(Read Only Memory)502、及び、RAM(Random Access Memory)503を有する。
[Configuration example of shower head design device]
FIG. 4 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the shower head designing device 50. As shown in FIG. The showerhead design device 50 has a typical computer configuration. The shower head design device 50 has a CPU (Central Processing Unit) 501 , a ROM (Read Only Memory) 502 and a RAM (Random Access Memory) 503 .

また、シャワーヘッドの設計装置50は、補助記憶装置504、操作装置505、表示装置506、I/F(Interface)装置507、及び、ドライブ装置508を有する。なお、シャワーヘッドの設計装置50の各ハードウェアは、バス509を介して相互に接続される。 The showerhead design device 50 also has an auxiliary storage device 504 , an operation device 505 , a display device 506 , an I/F (Interface) device 507 and a drive device 508 . Each piece of hardware of the shower head designing apparatus 50 is interconnected via a bus 509 .

CPU501は、補助記憶装置504にインストールされた各種プログラムを実行する。 The CPU 501 executes various programs installed in the auxiliary storage device 504 .

ROM502は、不揮発性メモリであり、主記憶装置として機能する。ROM502は、補助記憶装置504にインストールされた各種プログラムをCPU501が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する。 A ROM 502 is a non-volatile memory and functions as a main memory. The ROM 502 stores various programs, data, etc. necessary for the CPU 501 to execute various programs installed in the auxiliary storage device 504 .

RAM503は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)等の揮発性メモリであり、主記憶装置として機能する。RAM503は、補助記憶装置504にインストールされた各種プログラムがCPU501によって実行される際に展開される、作業領域を提供する。 A RAM 503 is a volatile memory such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or an SRAM (Static Random Access Memory), and functions as a main storage device. The RAM 503 provides a work area that is expanded when various programs installed in the auxiliary storage device 504 are executed by the CPU 501 .

補助記憶装置504は、各種プログラムを格納する不揮発性の大容量記憶装置である。補助記憶装置504は、HDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)など、不揮発性の大容量記憶媒体であればよい。各種プログラムは、シャワーヘッド36のガス穴の配置(以下、単に穴レイアウトという)を最適化するプログラムを含む。 Auxiliary storage device 504 is a nonvolatile mass storage device that stores various programs. The auxiliary storage device 504 may be a non-volatile large-capacity storage medium such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive). Various programs include a program for optimizing the arrangement of the gas holes of the showerhead 36 (hereinafter simply referred to as hole layout).

操作装置505は、管理者がシャワーヘッドの設計装置50に対して各種指示を入力する際に用いる入力デバイスである。表示装置506は、シャワーヘッドの設計装置50の内部情報及び外部から取得した情報を表示する表示デバイスである。 The operation device 505 is an input device used when the administrator inputs various instructions to the shower head design device 50 . The display device 506 is a display device that displays internal information of the showerhead designing device 50 and information acquired from the outside.

I/F装置507は、通信回線に接続し、群管理コントローラ40と通信するための接続デバイスである。 The I/F device 507 is a connection device for connecting to a communication line and communicating with the group supervisory controller 40 .

ドライブ装置508は記録媒体をセットするためのデバイスである。記録媒体には、CD-ROM、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する媒体が含まれる。また、記録媒体には、ROM、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等が含まれていてもよい。 A drive device 508 is a device for setting a recording medium. Recording media include media that record information optically, electrically, or magnetically, such as CD-ROMs, flexible disks, and magneto-optical disks. Also, the recording medium may include a semiconductor memory or the like that electrically records information, such as a ROM or a flash memory.

なお、補助記憶装置504にインストールされる各種プログラムは、例えば、配布された記録媒体がドライブ装置508にセットされ、該記録媒体に記録された各種プログラムがドライブ装置508により読み出されることでインストールされる。あるいは、補助記憶装置504にインストールされる各種プログラムは所定のサーバからダウンロードされることでインストールされてもよい。 Various programs to be installed in the auxiliary storage device 504 are installed by, for example, setting a distributed recording medium in the drive device 508 and reading the various programs recorded in the recording medium by the drive device 508. . Alternatively, various programs installed in the auxiliary storage device 504 may be installed by being downloaded from a predetermined server.

また、シャワーヘッドの設計装置50は、GPU(Graphics Processing Unit)を有していてもよい。GPUは、グラフィック処理を行うために使われるプロセッサーであるが、並列な大量の演算を行うことができ、機械学習に必要な演算を高速に行うことができる。 The showerhead design device 50 may also have a GPU (Graphics Processing Unit). GPUs, which are processors used to perform graphics processing, can perform large amounts of computation in parallel, and can perform computations required for machine learning at high speed.

[作業の全体的な流れ]
ところで、シャワーヘッドには、数百個から数千個のガスの吹出穴が存在するが、シャワーヘッド36の穴レイアウトが、ウエハ上のガスの濃度分布、及びガスの流速分布に影響し、ひいては膜の品質(膜質)に影響する場合がある。
[Overall work flow]
By the way, the shower head has hundreds to thousands of gas ejection holes, and the hole layout of the shower head 36 affects the concentration distribution of the gas on the wafer and the flow velocity distribution of the gas. It may affect the film quality (film quality).

シャワーヘッド36の穴レイアウトの調整は、熟練プロセスエンジニアの経験に基づき行われることが多かった。しかし、シャワーヘッドの穴の数は数百個から数千個と多く、一つ一つの穴が成膜結果に及ぼす影響を把握したうえで、調整する穴数や、位置を的確に決定するのは熟練エンジニアでも難しかった。また、穴レイアウトの調整のためには、予め複数のシャワーヘッドを用意したり、治具を開いて穴を塞いだりする必要があり、どちらの場合も多くの工数を要していた。そのため、レイアウト調整においては、良い膜質を目指すだけではなく、調整の回数を少なくすることも求められていた。 Adjustments to the hole layout of the showerhead 36 were often made based on the experience of experienced process engineers. However, the number of holes in the shower head is many, ranging from several hundred to several thousand. was difficult even for experienced engineers. Moreover, in order to adjust the hole layout, it is necessary to prepare a plurality of shower heads in advance or open a jig to block the holes, and in both cases, many man-hours are required. Therefore, in layout adjustment, it is required not only to aim for good film quality but also to reduce the number of adjustments.

そこで、図5を参照して、調整回数(工数)を減らし、かつ最適な穴レイアウトの調整が可能な、本開示のシャワーヘッド36の設計方法の全体的な流れについて説明する。図5はシャワーヘッド36の設計方法の全体的な流れを説明するフローチャート図の一例である。 Therefore, with reference to FIG. 5, the overall flow of the method for designing the showerhead 36 of the present disclosure, which reduces the number of adjustments (man-hours) and allows adjustment of the optimum hole layout, will be described. FIG. 5 is an example of a flowchart illustrating the overall flow of the design method for the shower head 36. As shown in FIG.

開発者が調整用シャワーヘッドを製造する(S101)。調整用シャワーヘッドとは、様々な穴レイアウトを実現するためにテスト用のガス穴(以下、単に穴という)が開いているシャワーヘッドである(図6参照)。 A developer manufactures a shower head for adjustment (S101). An adjustable showerhead is a showerhead with test gas holes (hereinafter simply referred to as holes) to realize various hole layouts (see FIG. 6).

次に、開発者が複数の異なる穴レイアウトの調整用シャワーヘッドを半導体製造装置1に装着し、実際に成膜を行う(S102)。この成膜結果は後述するデータセットに使用される。本開示では例えば7つの穴レイアウトで実際に成膜が行われるが、穴レイアウトの種類は1つもでよい。しかし、実際に成膜する穴レイアウトの種類はある程度多い方が、成膜の品質(膜質)が良い穴レイアウトが得られやすいと考えられる。膜質とは、例えば、膜厚分布の均一さ、膜の反射率、又は、成膜の密度など、成膜の評価で使用される成膜の属性である。 Next, the developer mounts a plurality of adjusting showerheads with different hole layouts on the semiconductor manufacturing apparatus 1, and actually forms a film (S102). This film formation result is used for a data set to be described later. In the present disclosure, film formation is actually performed with, for example, seven hole layouts, but the number of hole layout types may be one. However, it is considered that the more types of hole layouts that are actually deposited, the easier it is to obtain hole layouts with good deposition quality (film quality). The film quality is an attribute of film formation used in film formation evaluation, such as uniformity of film thickness distribution, film reflectance, or film density.

そして、本開示では2ステップで設計装置50が穴レイアウトを決定する。ステップ1は、成膜結果を使用して任意の穴レイアウトにおける成膜の評価値(膜厚分布を出力してもよい)を出力するモデルを生成するステップである。なお、評価値は膜厚分布の均一度を数値化したものである。ステップ2は、木構造探索などの最適化手法でこのモデルを使用しながら評価値を出力し、穴レイアウトを最適化するステップである。 Then, in the present disclosure, the design device 50 determines the hole layout in two steps. Step 1 is a step of generating a model for outputting an evaluation value (a film thickness distribution may be output) of film formation in an arbitrary hole layout using the film formation result. The evaluation value is a numerical representation of the uniformity of the film thickness distribution. Step 2 is a step of outputting an evaluation value while using this model in an optimization method such as a tree structure search, and optimizing the hole layout.

したがって、まず、ステップ1として、設計装置50が成膜結果を使用してモデルを生成する(S103)。 Therefore, first, as step 1, the design device 50 generates a model using the film formation results (S103).

次に、ステップ2として、設計装置50がモデルを使用しながら評価値を出力し、穴レイアウトを最適化する(S104)。 Next, as step 2, the design device 50 outputs evaluation values while using the model, and optimizes the hole layout (S104).

開発者は、最適化された穴レイアウトを調整用シャワーヘッド又は実際のシャワーヘッドで再現し、半導体製造装置1で成膜を行う(S105)。 The developer reproduces the optimized hole layout with an adjustment showerhead or an actual showerhead, and performs film formation with the semiconductor manufacturing apparatus 1 (S105).

開発者は、予想された(期待する)膜厚分布と、実際の膜厚分布を比較して、その予実差が許容範囲内かどうか、つまり、予想された膜厚分布と、実際の膜厚分布との差が予め設定された許容範囲内かを判断する(S106)。 The developer compares the predicted (expected) film thickness distribution and the actual film thickness distribution, and determines whether the difference between the predictions is within the allowable range. It is determined whether the difference from the distribution is within a preset allowable range (S106).

予想された膜厚分布と、実際の膜厚分布の差が許容範囲内でなければ、再度、モデルを生成するため、最適化された穴レイアウトを基準にした複数の穴レイアウトの調整用シャワーヘッドを半導体製造装置1に装着し、実際に、成膜を行う(S107)。以降は、ステップS103から、再度、実行される。最適化された穴レイアウトを基準にした複数の穴レイアウトの調整用シャワーヘッドとは、S105にて最適化された穴レイアウトを基準にして、1又は複数の穴の開閉状態を変えたものである。 If the difference between the expected film thickness distribution and the actual film thickness distribution is not within the allowable range, the model is generated again. A shower head for adjusting multiple hole layouts based on the optimized hole layout is mounted on the semiconductor manufacturing apparatus 1, and film formation is actually performed (S107). Thereafter, the process is executed again from step S103. The showerhead for adjustment of a plurality of hole layouts based on the optimized hole layout refers to one in which the open/close state of one or more holes is changed based on the hole layout optimized in S105. .

予想された膜厚分布と、実際の膜厚分布の差が許容範囲内であれば、開発者は、最適化された穴レイアウトを実機に採用すると決定する(S108)。 If the difference between the expected film thickness distribution and the actual film thickness distribution is within the allowable range, the developer decides to adopt the optimized hole layout for the actual machine (S108).

以下では、図5で説明した主にステップ1、2(ステップS103とS104)について詳細に説明する。 Below, mainly steps 1 and 2 (steps S103 and S104) explained in FIG. 5 will be explained in detail.

[シャワーヘッドの一例]
図6は、シャワーヘッド36の平面図を示す。図6ではウエハWに並行な面から見たシャワーヘッド36が有する穴61を示す。シャワーヘッド36には多数の穴61が配置されている。なお、図6(a)では作図の都合上、穴61の数は少ないが実際には数百から数千の穴が配置されている。このシャワーヘッド36の全体でウエハWの全長をカバーする。したがって、ウエハWの直径が300mmの場合、シャワーヘッド36の長手方向の長さも約300mmである。短手方向の長さは適宜決定されてよい。
[Example of shower head]
FIG. 6 shows a plan view of the showerhead 36. As shown in FIG. 6 shows a hole 61 of the shower head 36 viewed from a plane parallel to the wafer W. FIG. A large number of holes 61 are arranged in the shower head 36 . Although the number of holes 61 is small in FIG. 6A for convenience of drawing, several hundred to several thousand holes are actually arranged. The entire length of the wafer W is covered by the shower head 36 as a whole. Therefore, when the diameter of the wafer W is 300 mm, the longitudinal length of the shower head 36 is also approximately 300 mm. The length in the lateral direction may be determined as appropriate.

図6(a)では、シャワーヘッド36の穴61の大きさと形状は1種類だが、図6(b)に示すように、穴61の大きさや形状にバリエーションがあってもよい。図6(b)では、上から4行目までは丸い穴であり、穴61の大きさが1行目<2行目=3行目<4行目のように設計されている。また、5行目の穴は四角い穴62である。四角い穴62はどの行に存在してもよいし、丸い穴61と四角い穴62が1行に混在してもよい。また、行ごとに四角い穴62の大きさが異なっていてもよい。また、穴62の形状は、三角形や菱形などでもよい。したがって、本開示では穴61の形状も最適化できる。 In FIG. 6A, the size and shape of the hole 61 of the shower head 36 are one, but as shown in FIG. 6B, the size and shape of the hole 61 may have variations. In FIG. 6B, the fourth row from the top is a round hole, and the size of the hole 61 is designed such that the first row<second row=third row<fourth row. Also, the hole in the fifth row is a square hole 62 . Square holes 62 may exist in any row, and round holes 61 and square holes 62 may be mixed in one row. Also, the size of the square hole 62 may be different for each row. Also, the shape of the hole 62 may be a triangle, a rhombus, or the like. Therefore, the present disclosure also allows the shape of the hole 61 to be optimized.

本開示の設計方法では、開発者が、調整用のシャワーヘッド36の穴61,62をテープ、治具、又は、開閉機構等を使い選択的に塞ぐことにより、複数の穴レイアウトを実現する。穴レイアウトとは、穴の配置である。 In the design method of the present disclosure, the developer selectively closes the holes 61 and 62 of the showerhead 36 for adjustment using a tape, a jig, an opening/closing mechanism, or the like, thereby realizing a plurality of hole layouts. A hole layout is an arrangement of holes.

[機能について]
図7は、シャワーヘッド36の設計装置50が有する機能をブロックに分けて説明する機能ブロック図の一例である。シャワーヘッド36の設計装置50はガス穴の設計装置の一例である。シャワーヘッド36の設計装置50は、カーネル形状決定部51、モデル生成部52、膜厚推定部53、及び、ガス穴最適化部54を有している。シャワーヘッド36の設計装置50が有するこれら機能は、補助記憶装置504からRAM503に展開されたプログラムをCPU501が実行することで実現される機能又は手段である。
[About functions]
FIG. 7 is an example of a functional block diagram for explaining the functions of the design device 50 of the shower head 36 by dividing them into blocks. The showerhead 36 design device 50 is an example of a gas hole design device. A design device 50 for the showerhead 36 has a kernel shape determining unit 51 , a model generating unit 52 , a film thickness estimating unit 53 , and a gas hole optimizing unit 54 . These functions of the design device 50 of the shower head 36 are functions or means implemented by the CPU 501 executing a program expanded from the auxiliary storage device 504 to the RAM 503 .

カーネル形状決定部51とモデル生成部52は主に上記のステップ1で使用され、膜厚推定部53とガス穴最適化部54は主にステップ2で使用される。 The kernel shape determining unit 51 and model generating unit 52 are mainly used in step 1 above, and the film thickness estimating unit 53 and gas hole optimizing unit 54 are mainly used in step 2 above.

詳細は後述するが、カーネル形状決定部51はカーネル(シャワーヘッド36の穴が膜厚に与える影響)をブラックボックス最適化などの手法で決定する。モデル生成部52はこのカーネルを使用して膜厚を生成した場合の評価値を出力するモデルを生成する。評価値は、例えば膜厚の均一さを数値化したものである。モデルは、膜厚分布を出力する機能を備えている。 Although the details will be described later, the kernel shape determining unit 51 determines the kernel (the influence of the holes in the showerhead 36 on the film thickness) by a technique such as black-box optimization. The model generator 52 generates a model that outputs an evaluation value when the film thickness is generated using this kernel. The evaluation value is, for example, a numerical value of the uniformity of the film thickness. The model has a function to output the film thickness distribution.

膜厚推定部53は生成されたモデルを使用して任意の穴レイアウトで成膜した場合の、膜厚の評価値を出力する。ガス穴最適化部54は、膜厚推定部53が出力する膜厚の評価値に基づいて、例えば木構造探索などの最適化手法(探索アルゴリズム)を使って、シャワーヘッド36の穴レイアウトを最適化する。詳細は後述する。 The film thickness estimator 53 outputs an evaluation value of the film thickness when the film is formed with an arbitrary hole layout using the generated model. The gas hole optimizing unit 54 optimizes the hole layout of the shower head 36 using an optimization method (search algorithm) such as a tree structure search based on the film thickness evaluation value output by the film thickness estimating unit 53. become Details will be described later.

[カーネルについて]
まず、図8を参照して、カーネルについて説明する。図8は、カーネル63とカーネル63の形状を説明する図である。カーネル63とは、シャワーヘッド36の1つ(又は複数でもよい)の穴が膜厚に与える影響を一次元の形状で表したものである。すなわち、1つの穴の膜厚モデルともいえる。
[About kernel]
First, the kernel will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining the kernel 63 and the shape of the kernel 63. As shown in FIG. A kernel 63 is a one-dimensional representation of the effect of one (or more) holes in the showerhead 36 on film thickness. That is, it can also be said to be a film thickness model of one hole.

図8のX軸はシャワーヘッド36の長手方向の位置に対応し、X=0が穴の中心に対応する。図8のY軸は膜厚に対応する。シャワーヘッド36の長手方向は、シャワーヘッド36が回転テーブル2に装着されたと仮定して、回転テーブル2の半径方向である(図9(a)参照)。カーネル63は穴の中心ほど膜厚が大きく(厚く)、穴の中心から離れるほど膜厚が小さく(薄く)なる。 The X-axis in FIG. 8 corresponds to the longitudinal position of the showerhead 36, with X=0 corresponding to the center of the hole. The Y-axis of FIG. 8 corresponds to film thickness. The longitudinal direction of the shower head 36 is the radial direction of the rotary table 2, assuming that the shower head 36 is attached to the rotary table 2 (see FIG. 9A). The film thickness of the kernel 63 becomes larger (thicker) toward the center of the hole, and becomes smaller (thinner) away from the center of the hole.

しかしながら、シャワーヘッド36の各穴61が膜厚にどのような影響を与えるかを経験則だけで推定することは困難である。そこで、本開示では、カーネル形状決定部51がブラックボックス最適化という手法で、シャワーヘッド36の穴61ごとにカーネル63の形状を決定する。 However, it is difficult to estimate how each hole 61 of the shower head 36 affects the film thickness only by empirical rules. Therefore, in the present disclosure, the kernel shape determining unit 51 determines the shape of the kernel 63 for each hole 61 of the shower head 36 by a method called black box optimization.

カーネル63の標準形は例えば正規分布でよい。図8では、形状が異なる3つのカーネル63が示されている。図8の後述するκ(カッパ)はカーネル63の形状を定める内部パラメータの1つであり、Y軸方向の大きさ(膜厚の厚さ)に相関する。σはカーネル63の形状を定める内部パラメータの1つであり、X軸方向の広がりに相関する。また、内部パラメータには歪度λ(形状が正規分布からどれだけ歪んでいるかを表す統計量)も含まれる。カーネル63の形状は図示する3つに限られるものではなく、任意の形状を取り得る。 The normal form of kernel 63 may be, for example, a normal distribution. In FIG. 8, three kernels 63 with different shapes are shown. κ (kappa), which will be described later in FIG. 8, is one of the internal parameters that determine the shape of the kernel 63, and correlates with the size in the Y-axis direction (film thickness). σ is one of the internal parameters that determine the shape of the kernel 63 and correlates with the spread in the X-axis direction. The intrinsic parameters also include the skewness λ (a statistic representing how much the shape is skewed from the normal distribution). The shape of the kernel 63 is not limited to the three shown, and may take any shape.

[評価される膜厚について]
図9は、ウエハWにおいて評価される膜厚の場所を説明する図である。図9(a)は図2を簡略化した図であり、図9(b)は、回転テーブル2に載置された1つのウエハWを拡大して示す。矢印65で示す場所の膜厚が、実機で成膜された膜厚においては実測される膜厚である。また、ステップ2でモデルが評価値を出力するフェーズでは、成膜の評価のために推定される膜厚である。以下、矢印65で示すウエハW上の場所をYラインという。ウエハWがシャワーヘッド36の下を通過する状態では、Yラインはシャワーヘッド36の長手方向とほぼ平行である。
[Evaluated film thickness]
FIG. 9 is a diagram for explaining locations of film thicknesses to be evaluated on the wafer W. FIG. FIG. 9(a) is a simplified view of FIG. 2, and FIG. 9(b) shows an enlarged view of one wafer W placed on the rotary table 2. As shown in FIG. The film thickness at the location indicated by the arrow 65 is the film thickness actually measured for the film thickness formed by the actual machine. Also, in the phase in which the model outputs the evaluation value in step 2, it is the film thickness estimated for film formation evaluation. A location on the wafer W indicated by an arrow 65 is hereinafter referred to as a Y line. The Y line is substantially parallel to the longitudinal direction of the showerhead 36 when the wafer W passes under the showerhead 36 .

ウエハWは回転テーブル2で公転されるが、Yラインのうち回転の軸に近い側をIN側とし、回転の軸に遠い側をOUT側という。また、IN側の端部を0mmとして、Yライン以上の位置を表す。ウエハWの直径が300mmの場合、OUT側の端部が300mmである。 The wafer W is revolved on the rotary table 2. In the Y line, the side closer to the axis of rotation is called the IN side, and the side farther from the axis of rotation is called the OUT side. In addition, the position above the Y line is represented by setting the IN side end to 0 mm. When the diameter of the wafer W is 300 mm, the edge on the OUT side is 300 mm.

図10は、カーネル63を用いた膜厚の推定を模式的に示す図である。図10(a)は、膜厚を知りたい任意の穴レイアウトである。なお、図10では、穴61の配置を四角で表すが、これは穴61の形状を表しているわけではなく、単にシャワーヘッド36の長手方向と短手方向に並んだ穴61を示している。また、斜線が付された穴61は開いていることを示し、そうでない穴61は閉じていることを示す。 FIG. 10 is a diagram schematically showing film thickness estimation using the kernel 63. As shown in FIG. FIG. 10(a) is an arbitrary hole layout for which the film thickness is desired. In FIG. 10, the arrangement of the holes 61 is represented by squares, but this does not represent the shape of the holes 61, but simply shows the holes 61 aligned in the longitudinal direction and the lateral direction of the shower head 36. . The hatched holes 61 are open, and the other holes 61 are closed.

図10(b)は、シャワーヘッド36で開いている穴の数と同じ数のカーネル63の形状を列ごとに示す図である。このカーネル63は、カーネル形状決定部51により最適化されたものである。 FIG. 10(b) is a diagram showing the shape of the same number of kernels 63 as the number of holes in the shower head 36 for each column. This kernel 63 is optimized by the kernel shape determination unit 51 .

したがって、このカーネル63を列ごとに足し合わせれば、Yライン方向の膜厚分布を推定できる。図10(c)は、膜厚推定部53がカーネルを足し合わせて推定したYラインの膜厚分布を示す。図10(c)に示すように、Yライン上の任意の位置で膜厚が得られている。 Therefore, by summing up the kernels 63 for each column, the film thickness distribution in the Y-line direction can be estimated. FIG. 10(c) shows the Y-line film thickness distribution estimated by the film thickness estimator 53 by summing the kernels. As shown in FIG. 10(c), the film thickness is obtained at any position on the Y line.

このように、カーネル63という物理的な仮定を置くことで、シャワーヘッド36が有する穴61の個数に比べて少数のデータでモデルが膜厚を出力できる。 By placing the physical assumption of the kernel 63 in this way, the model can output the film thickness with less data than the number of holes 61 that the shower head 36 has.

本開示ではカーネル63を足し合わせてYラインの膜厚分布及び膜厚の評価値を出力する機能をモデルと称している。モデル生成部52は、このモデルを生成する。モデル生成部52は、カーネル形状決定部51が決定したカーネル63の形状を用いて、任意の穴レイアウトを有するシャワーヘッド36で成膜した場合の膜厚の評価値を推定するモデルを生成する。 In the present disclosure, the function of summing the kernels 63 and outputting the Y-line film thickness distribution and film thickness evaluation values is referred to as a model. The model generator 52 generates this model. The model generation unit 52 uses the shape of the kernel 63 determined by the kernel shape determination unit 51 to generate a model for estimating the film thickness evaluation value when the film is formed using the shower head 36 having an arbitrary hole layout.

モデルは、各穴について決定されたカーネル63で生成される膜厚モデル(カーネル63の形状そのもの)をシャワーヘッド36の穴の列ごとに加算する。すなわち、モデルは、穴レイアウトの入力に対し膜厚分布を推定し、推定した膜厚分布の評価を数値化し、膜厚の評価値を出力する。 The model adds the film thickness model (the shape of the kernel 63 itself) generated by the kernel 63 determined for each hole for each row of holes of the showerhead 36 . That is, the model estimates the film thickness distribution with respect to the hole layout input, quantifies the evaluation of the estimated film thickness distribution, and outputs the evaluation value of the film thickness.

[ブラックボックス最適化によるカーネルの形状の決定(ステップ1)]
以上を踏まえてカーネルの最適化について詳細に説明する。
[Determination of kernel shape by black-box optimization (step 1)]
Based on the above, kernel optimization will be described in detail.

図11は、ブラックボックス最適化の模式図である。ブラックボックス最適化の入力は、例えば以下の2つである。
(1) カーネル63の目的関数(第1の目的関数の一例)
(2) 内部パラメータの条件
(1) カーネル63の目的関数は、カーネル63の妥当性を評価するための関数である。カーネル63の目的関数は、カーネル63の妥当性を数値で出力する。妥当性は、例えば、カーネルで求めた膜厚分布とデータセットの膜厚の相違を数値化したものである。
FIG. 11 is a schematic diagram of black-box optimization. Inputs for black-box optimization are, for example, the following two.
(1) Objective function of kernel 63 (an example of the first objective function)
(2) Conditions for internal parameters
(1) The objective function of kernel 63 is a function for evaluating the validity of kernel 63 . The kernel 63 objective function numerically outputs the validity of the kernel 63 . Validity is, for example, a numerical representation of the difference between the film thickness distribution obtained by the kernel and the film thickness of the data set.

また、カーネル63の目的関数は、「データセット」と「モデルの骨組みの情報」を利用する。
・データセットは「穴レイアウト」と対応する「膜厚分布」の組である。図5で説明したように、開発者が調整用シャワーヘッドを使用して好ましくは複数の穴レイアウトで実際に成膜を行う。開発者はYラインの膜厚を測定して膜厚分布を作成する。これがデータセットである。
Also, the objective function of the kernel 63 uses the "data set" and the "information on the framework of the model".
• A data set is a set of a "hole layout" and a corresponding "film thickness distribution". As illustrated in FIG. 5, the developer uses a tuning showerhead to perform the actual deposition, preferably with a multiple hole layout. The developer measures the film thickness of the Y line and creates a film thickness distribution. This is the dataset.

データセットは、半導体製造装置1が実行するプロセス条件に関する情報を含んでもよい。プロセス条件に関する情報は、ガスの種類、処理容器内の圧力、ウエハWを載置するステージの温度、プラズマ出力、成膜時間、及び回転テーブルの回転速度の少なくとも1つを含んでもよい。
・モデルの骨組みの情報は、「穴レイアウト」と「カーネル」を使ってどのように「膜厚分布」を計算するかの情報である。膜厚分布の計算方法については図10にて説明した。
The data set may include information on process conditions that the semiconductor manufacturing apparatus 1 executes. The information about the process conditions may include at least one of the type of gas, the pressure inside the processing chamber, the temperature of the stage on which the wafer W is placed, the plasma output, the film formation time, and the rotational speed of the turntable.
・The information of the framework of the model is the information of how to calculate the "film thickness distribution" using the "hole layout" and the "kernel". The method for calculating the film thickness distribution has been described with reference to FIG.

(2) 内部パラメータの条件は、カーネル63の内部パラメータの定義域や初期値である。内部パラメータとは上記の、大きさ、広がり、及び歪度等に関係する係数である。本開示では以下の4つ(a、b、σ、λ)が内部パラメータである。 (2) Internal parameter conditions are the domain and initial values of the internal parameters of the kernel 63 . The internal parameters are coefficients related to the size, spread, skewness, etc. described above. In the present disclosure, the following four (a, b, σ, λ) are internal parameters.

κ:穴の周囲の膜厚への影響度 (κ= a * r + b)。κは膜厚の厚さ(大きさ)に影響する。 κ: Influence on film thickness around hole (κ= a * r + b). κ affects the thickness (size) of the film.

a:位置が膜厚への影響度に及ぼす影響 (傾き)。 a: Effect (slope) of position on influence on film thickness.

b:位置によらない膜厚への影響度 (切片)。 b: Influence on film thickness regardless of position (intercept).

σ:カーネル63の幅。 σ: Width of kernel 63;

λ:カーネル63の歪み。 λ: distortion of kernel 63;

なお、rはYラインの0mmからの距離である(内部パラメータではない。)。つまり、κの内部パラメータaは、Yラインに対し、一定の勾配でカーネル63の大きさが変化するように定義されている。これは、回転テーブル2のOUT側ほど、ウエハWがシャワーヘッド36の下の通過する速度が早いことが膜厚に与える影響を再現するためである。 Note that r is the distance from 0 mm of the Y line (not an internal parameter). That is, the internal parameter a of κ is defined such that the size of the kernel 63 changes with a constant gradient with respect to the Y line. This is to reproduce the effect on the film thickness that the speed at which the wafer W passes under the shower head 36 is faster toward the OUT side of the rotary table 2 .

カーネル形状決定部51は(1)(2)をブラックボックス最適化の入力として、試行錯誤(学習)を行い、カーネル63の内部パラメータを決定する。つまり、ブラックボックス最適化の出力は、最適化されたカーネル63(カーネル63の内部パラメータの値)である。カーネル63の値は、全ての穴ごとに出力される。あるいは、行の違いは無視してYライン方向の1列ごとに出力されてもよい。また、カーネル形状決定部51は、最適化されたカーネル63の目的関数の値(妥当性)を出力することもある。 The kernel shape determination unit 51 uses (1) and (2) as inputs for black box optimization, performs trial and error (learning), and determines the internal parameters of the kernel 63 . In other words, the output of black-box optimization is the optimized kernel 63 (the values of the internal parameters of the kernel 63). A kernel 63 value is output for every hole. Alternatively, the difference between rows may be ignored and the data may be output for each column in the Y line direction. The kernel shape determination unit 51 may also output the value (validity) of the objective function of the optimized kernel 63 .

図12は、カーネル形状決定部51がブラックボックス最適化手法を使ってカーネル63の形状を最適化する手順を示すフローチャート図の一例である。カーネル形状決定部51は、シャワーヘッド36の長手方向の1つ以上の穴ごとにカーネル63の形状を最適化する。 FIG. 12 is an example of a flow chart showing a procedure for the kernel shape determination unit 51 to optimize the shape of the kernel 63 using the black box optimization technique. The kernel shape determination unit 51 optimizes the shape of the kernel 63 for each of one or more holes in the longitudinal direction of the showerhead 36 .

まず、カーネル形状決定部51は、データセットの穴レイアウトで、各カーネル63が膜厚に与える影響をモデルの骨組みの情報に基づいて足し合わせることで膜厚を算出する(S11)。カーネル形状決定部51は得られている全てのデータセットで同じ処理を行う。 First, the kernel shape determining unit 51 calculates the film thickness by summing the effects of the kernels 63 on the film thickness in the hole layout of the data set based on the information of the framework of the model (S11). The kernel shape determination unit 51 performs the same processing on all data sets obtained.

次に、カーネル形状決定部51は、データセットで得られている穴レイアウトの膜厚と、算出した膜厚を、カーネル63を目的関数に入れてカーネル63の妥当性を判断する(S12)。 Next, the kernel shape determination unit 51 puts the film thickness of the hole layout obtained in the data set and the calculated film thickness into the kernel 63 as the objective function and determines the validity of the kernel 63 (S12).

カーネル形状決定部51は、全てのデータセットの妥当性が良好、又は、内部パラメータを変更したときの妥当性の改善幅が一定値以下か、どうかを判断する(S13)。あるいは、ステップS11、S12を一定回数、繰り返した場合に処理を終了する。 The kernel shape determining unit 51 determines whether the validity of all data sets is good, or whether the extent of improvement in validity when the internal parameters are changed is a certain value or less (S13). Alternatively, the process ends when steps S11 and S12 are repeated a certain number of times.

ステップS13の判断がNoの場合、カーネル形状決定部51は、内部パラメータの(2)条件に含まれる定義域の範囲でカーネル63のパラメータを少しずつ変更する(S14)。パラメータの変更の方法としてベイズ最適化という手法が知られている。 If the determination in step S13 is No, the kernel shape determination unit 51 gradually changes the parameters of the kernel 63 within the domain included in the internal parameter (2) condition (S14). A technique called Bayesian optimization is known as a method of changing parameters.

ベイズ最適化は、評価に大きな計算コストのかかる目的関数の代わりに獲得関数(Acquisition function)と呼ばれる代理関数を最適化することで次の探索点(本開示では内部パラメータ)を選択する。この獲得関数を構築するためにガウス過程が使われることが多い。ベイズ最適化については説明を省略する。 Bayesian optimization selects the next search point (internal parameters in this disclosure) by optimizing a surrogate function called an Acquisition function instead of an objective function that is computationally expensive to evaluate. A Gaussian process is often used to construct this acquisition function. Description of Bayesian optimization is omitted.

ステップS3の判断がYesの場合、カーネル形状決定部51は、最終的に得られた内部パラメータの値を最適化されたカーネル63の形状とする。 If the determination in step S3 is Yes, the kernel shape determining unit 51 uses the finally obtained values of the internal parameters as the optimized shape of the kernel 63 .

図13は、内部パラメータがカーネル63の目的関数に及ぼす影響の一例である。図13では4つの内部パラメータのうち、bとσがカーネルの目的関数に与える影響を示す。図13の等高線図は、カーネルで求めた膜厚分布とデータセットの膜厚の相違(二乗和)の大きさを表すものであり、色が同じ領域は相違の大きさが同程度である。図13からは、等高線で最も低い領域66に対応するbとσが最適な内部パラメータであるということが言える。図13は作図の都合上、白黒であるが、妥当性の高低が色により示されている。 FIG. 13 is an example of the effect of internal parameters on the objective function of the kernel 63. FIG. FIG. 13 shows the effects of b and σ among the four internal parameters on the objective function of the kernel. The contour map of FIG. 13 represents the magnitude of the difference (sum of squares) between the film thickness distribution obtained by the kernel and the film thickness of the data set, and regions with the same color have approximately the same magnitude of difference. From FIG. 13, it can be said that b and σ corresponding to the lowest contour region 66 are the optimal intrinsic parameters. Although FIG. 13 is black and white for convenience of drawing, the degree of validity is indicated by color.

また、図14は、調整後に得られたカーネル63の形状をシャワーヘッド36のYライン上の位置に対応付けて示す図である。図14では、0mm、150mm、及び、300mmの位置の3つの穴61のカーネル63の形状が示されているが、実際には穴61の数だけカーネル63の形状が求められている。 FIG. 14 is a diagram showing the shape of the kernel 63 obtained after adjustment in correspondence with the position of the showerhead 36 on the Y line. Although FIG. 14 shows the shape of kernels 63 of three holes 61 at positions of 0 mm, 150 mm, and 300 mm, the shapes of kernels 63 are actually obtained for the number of holes 61 .

図14に示すように、Yラインの300mm側に近いほど(回転テーブル2のOUT側ほど)、カーネル63の影響度が小さくなるように内部パラメータが調整されている。これは、回転テーブル2の外側ほどガス濃度が薄くなることを意味しており、物理的にも妥当である。また、カーネル63の目的関数の選び方によっては、カーネル63の内部パラメータが最適化されたときに、一部のカーネルの値がマイナスになることもある。データセットの膜厚をうまく再現するためにはこのような物理的妥当性が説明しづらいことも起こりうる。 As shown in FIG. 14, the internal parameters are adjusted so that the closer to the 300 mm side of the Y line (toward the OUT side of the rotary table 2), the smaller the degree of influence of the kernel 63 becomes. This means that the gas concentration becomes thinner toward the outer side of the rotary table 2, which is also physically valid. Also, depending on how the objective function of the kernel 63 is selected, some kernel values may become negative when the internal parameters of the kernel 63 are optimized. Such physical plausibility may be difficult to explain in order to successfully reproduce the film thickness of the dataset.

図15は、モデルの精度を説明する図である。図15は、横軸がYラインの位置を示し、縦軸が膜厚を示す。図15に示された各グラフは以下のとおりである。
・グラフ1は、データセットに使用された、実際に成膜及び実測された膜厚である。図15では7つの成膜結果のうちの1つを示す。
・グラフ2は、ある穴レイアウトのもとで実際に成膜した膜厚の実測値である。
・グラフ3は、グラフ2と同じ穴レイアウトをモデルへ入力した際にモデルが出力した膜厚の推定値である。
FIG. 15 is a diagram explaining the accuracy of the model. In FIG. 15, the horizontal axis indicates the position of the Y line, and the vertical axis indicates the film thickness. Each graph shown in FIG. 15 is as follows.
Graph 1 is the actual deposition and measured film thickness used in the data set. FIG. 15 shows one of seven film formation results.
Graph 2 shows measured values of film thickness actually formed under a certain hole layout.
Graph 3 is the film thickness estimate output by the model when the same hole layout as Graph 2 is input to the model.

グラフ2,3を比較すると、推定値と実測値に大きな違いがなく、ブラックボックス最適化で生成されたカーネルの形状が有効であることが分かる。 Comparing graphs 2 and 3, it can be seen that there is no significant difference between the estimated values and the measured values, and that the shape of the kernel generated by black-box optimization is effective.

[木構造探索による穴レイアウトの決定(ステップ2)]
以上で、最適化されたカーネル63で膜厚分布を出力するモデルが生成されたので、ガス穴最適化部54が最適な穴レイアウトを決定できる。
[Determination of Hole Layout by Tree Structure Search (Step 2)]
As described above, a model for outputting the film thickness distribution is generated with the optimized kernel 63, so that the gas hole optimization unit 54 can determine the optimum hole layout.

図16は、木構造探索による穴レイアウトの決定を説明する図である。木構造探索の入力は、例えば以下の2つである。
(1) 穴レイアウトの目的関数(第2の目的関数の一例)
(2) 穴レイアウトの条件
(1) 穴レイアウトの目的関数は、膜厚分布を評価するための関数である。穴レイアウトの目的関数は、モデルを使用する。このモデルは、ステップ1でモデル生成部52が生成したモデルである。評価値は、例えばYライン上の一定間隔の位置の膜厚の標準偏差等でよい。
FIG. 16 is a diagram for explaining determination of hole layouts by tree structure search. Inputs for the tree structure search are, for example, the following two.
(1) Hole layout objective function (an example of the second objective function)
(2) Hole layout conditions
(1) The hole layout objective function is a function for evaluating the film thickness distribution. The hole layout objective function uses the model. This model is the model generated by the model generation unit 52 in step 1 . The evaluation value may be, for example, the standard deviation of the film thickness at fixed intervals on the Y line.

(2) 穴レイアウトの条件は、穴レイアウトの定義域や初期値である。定義域は、例えば、シャワーヘッド36に何個まで穴を開けてよいか等である。初期値は、木構造探索を行う初期状態の穴レイアウトである。 (2) The hole layout conditions are the domain and initial values of the hole layout. The definition area is, for example, how many holes the showerhead 36 may be drilled. The initial value is the initial hole layout for tree structure search.

ガス穴最適化部54は(1)(2)を木構造探索の入力として、試行錯誤を行い、穴レイアウトを決定する。つまり、木構造探索の出力は、最適化された穴レイアウトである。また、ガス穴最適化部54は、最適化された穴レイアウトの目的関数の値(例えば、モデルが出力する評価値等)を出力することもある。 The gas hole optimizing unit 54 uses (1) and (2) as inputs for the tree structure search, performs trial and error, and determines the hole layout. Thus, the output of the tree search is the optimized hole layout. The gas hole optimization unit 54 may also output the value of the objective function of the optimized hole layout (for example, the evaluation value output by the model, etc.).

図17は、ガス穴最適化部54が穴レイアウトを最適化する手順を示すフローチャート図の一例である。図18は、穴レイアウトの最適化手法を模式的に示す図であり、図18には対応する図17のステップ番号が記載されている。なお、図17,図18のような木構造探索手法をモンテカルロ木探索という。 FIG. 17 is an example of a flowchart showing a procedure for the gas hole optimization unit 54 to optimize the hole layout. FIG. 18 is a diagram schematically showing the hole layout optimization method, and FIG. 18 describes the corresponding step numbers of FIG. 17 . The tree structure search method as shown in FIGS. 17 and 18 is called Monte Carlo tree search.

まず、ガス穴最適化部54は、最適化の起点となる穴レイアウトの基準パターンを設定する(S21)。基準パターンは何らかの知見に基づいて決定されてもよいし、開状態の穴が均一に配置されたものでもよいし、開閉状態が無作為に決定されたものでもよい。ただし、(2) 穴レイアウトの条件の定義域と同様の制限は考慮されている。 First, the gas hole optimizing unit 54 sets a reference pattern of the hole layout that serves as a starting point for optimization (S21). The reference pattern may be determined based on some knowledge, may be a pattern in which open holes are uniformly arranged, or may be a pattern in which the open/closed state is randomly determined. However, restrictions similar to the domain of (2) hole layout conditions are considered.

次に、ガス穴最適化部54は、基準パターンから開閉状態を1穴のみ変更したパターンを全ての穴に関して想定し、膜厚推定部53がモデルで評価値を算出する(S22)。すなわち、モデル生成部52が生成したモデルを使用して、膜厚推定部53が膜厚を推定し、更に評価値を算出する。図18に示すように、現在のパターン(ここでは基準パターン)に対し開閉状態が1つだけ異なる開閉状態のパターン110,111,112それぞれで評価値が得られる。パターン110は例えば基準パターンからある穴を空けたパターン(基準パターンでこの穴は閉じていた)、パターン111は例えば基準パターンから別のある穴を閉じたパターン(基準パターンでこの穴は開いていた)、パターン112は例えば基準パターンから更に別のある穴を空けたパターン(基準パターンでこの穴は閉じていた)である。 Next, the gas hole optimizing unit 54 assumes a pattern in which only one hole is opened and closed from the reference pattern, and the film thickness estimating unit 53 calculates an evaluation value using the model (S22). That is, using the model generated by the model generating unit 52, the film thickness estimating unit 53 estimates the film thickness and further calculates the evaluation value. As shown in FIG. 18, an evaluation value is obtained for each of patterns 110, 111, and 112 whose open/closed state differs from the current pattern (here, the reference pattern) by one open/closed state. The pattern 110 is, for example, a pattern obtained by opening a hole in the reference pattern (this hole was closed in the reference pattern), and the pattern 111 is, for example, a pattern in which another hole is closed in the reference pattern (this hole was opened in the reference pattern). ), and the pattern 112 is, for example, a pattern in which another hole is opened from the reference pattern (this hole was closed in the reference pattern).

次に、ガス穴最適化部54は、算出した評価値に基づいて探索を継続するN個のパターンを選択する(S23)。ガス穴最適化部54は、例えば、評価値が高い順にN個のパターンを選択する。図18では斜線の丸が選ばれたパターンを意味する。 Next, the gas hole optimization unit 54 selects N patterns for continuing the search based on the calculated evaluation value (S23). The gas hole optimization unit 54 selects N patterns in descending order of evaluation values, for example. In FIG. 18, hatched circles represent selected patterns.

ガス穴最適化部54は、ステップS23で残したパターンを元にしてステップS22、S23を繰り返す。これにより、パターンの探索の深さが1サイクルごとに1つずつ深くなる。また、各階層ごとにN個のパターンが選択される。ガス穴最適化部54は、予め定められている深さの上限に達するまで、ステップS22、S23を繰り返す(S24)。例えば、図18では深さ3まで示されているが作図の都合に過ぎず、上限の深さは設計装置50の計算速度や許容できる時間などによって変わってよい。図18では、ステップS23において各階層で選択されたパターンが斜線で示されている。 The gas hole optimization unit 54 repeats steps S22 and S23 based on the pattern left in step S23. As a result, the depth of the pattern search is increased by one for each cycle. Also, N patterns are selected for each layer. The gas hole optimization unit 54 repeats steps S22 and S23 until the predetermined upper limit of depth is reached (S24). For example, although FIG. 18 shows up to depth 3, it is only for convenience of drawing, and the upper limit depth may change depending on the calculation speed of the design device 50, the allowable time, and the like. In FIG. 18, the pattern selected for each layer in step S23 is hatched.

予め定められている深さの上限に達した場合(S24のYes)、ガス穴最適化部54は、最も深い位置にあるパターンから階層ごとに最も高い評価値を基準パターンまで伝播させる(S25)。図18を参照して補足する。まず、図18の左側の枝67について説明する。 When the predetermined upper limit of depth is reached (Yes in S24), the gas hole optimization unit 54 propagates the highest evaluation value for each layer from the deepest pattern to the reference pattern (S25). . Supplementary explanation is given with reference to FIG. First, the branch 67 on the left side of FIG. 18 will be described.

「深さ4から伝播した評価値 1.5 < 深さ4から伝播した評価値の値1.7」
→ 1.7を深さ2に伝播する
「深さ3から伝播した評価値 1.1 < 深さ3から伝播した評価値の値1.7」
→ 1.7を深さ1に伝播する
次に、図18の右側の枝68について説明する。
"Evaluation value propagated from depth 4 1.5 < Value of evaluation value propagated from depth 4 1.7"
→ Propagate 1.7 to depth 2 "Evaluation value propagated from depth 3 1.1 < Evaluation value propagated from depth 3 1.7"
→ Propagate 1.7 to depth 1 Next, the branch 68 on the right side of FIG. 18 will be described.

「深さ4から伝播した評価値 1.2 < 深さ4から伝播した評価値の値1.4」
→ 1.4を深さ2に伝播する
「深さ3から伝播した評価値 1.4 < 深さ3から伝播した評価値の値1.5」
→ 1.5を深さ1に伝播する
以上で、深さ1の2つの評価値1.7と1.5が決まるので、1.7が基準パターンに伝播する。
"Evaluation value propagated from depth 4 1.2 < Value of evaluation value propagated from depth 4 1.4"
→ Propagate 1.4 to depth 2 "Evaluation value propagated from depth 3 1.4 < Evaluation value propagated from depth 3 1.5"
→ Propagate 1.5 to depth 1 As described above, two evaluation values 1.7 and 1.5 at depth 1 are determined, so 1.7 is propagated to the reference pattern.

ガス穴最適化部54は、最も高い評価値が得られたパターンにつながる変更を1つ選択し、基準パターンを更新する(S26)。図18の例では1.7を伝播したパターン110が次の基準パターンである。 The gas hole optimization unit 54 selects one change leading to the pattern with the highest evaluation value, and updates the reference pattern (S26). In the example of FIG. 18, the pattern 110 propagating 1.7 is the next reference pattern.

ガス穴最適化部54は、ステップS22~S26を繰り返し、基準パターンを一定回数更新した場合(S27)、探索を終了する。したがって、ガス穴最適化部54は、評価値が最も高いパターンを木構造で選択することを繰り返し、最適な穴レイアウトを決定できる。 The gas hole optimization unit 54 repeats steps S22 to S26, and when the reference pattern has been updated a certain number of times (S27), ends the search. Therefore, the gas hole optimizing unit 54 can repeatedly select the pattern with the highest evaluation value from the tree structure to determine the optimum hole layout.

図19は、最適化された穴レイアウトの一例を示す。図19ではシャワーヘッド36の一部を示す。図19(a)は最適化前の穴レイアウトであり、図19(b)は最適化後の穴レイアウトである。最適化前の穴レイアウトは開状態と閉状態が比較的偏ったパターンであるが、図19(b)ではより複雑なパターンが得られている。このように、本開示のシャワーヘッドの設計方法によれば、人間では調整しにくいパターンの穴レイアウトが得られる。 FIG. 19 shows an example of an optimized hole layout. FIG. 19 shows part of the showerhead 36 . FIG. 19(a) is the hole layout before optimization, and FIG. 19(b) is the hole layout after optimization. The hole layout before optimization has a pattern in which the open state and the closed state are relatively biased, but a more complicated pattern is obtained in FIG. 19(b). Thus, according to the showerhead design method of the present disclosure, a hole layout with a pattern that is difficult for humans to adjust is obtained.

なお、最適な穴レイアウトはガス流量、サセプタ温度、プラズマ出力(例えば不図示のプラズマ源の印加電圧)、及び、ガス種等、並びに成膜レシピ等の要因で変わりうるものであり、これらの要因ごとに穴レイアウトが最適化されるとなおよい。 The optimum hole layout may vary depending on factors such as gas flow rate, susceptor temperature, plasma output (for example, applied voltage of a plasma source (not shown)), gas species, and film formation recipe. It is even better if the hole layout is optimized for each.

図20は、最適化された穴レイアウトを用いて設計装置50が算出した成膜結果を示す図の一例である。コンピュータで算出した成膜結果とは、最適化された穴レイアウトに基づいてモデルが出力した膜厚分布である。図20の横軸はYライン上の位置であり、縦軸は膜厚である。各グラフの内容は以下のとおりである。
・グラフ101は、最適化された穴レイアウトにおける成膜結果の推定値である。
・点線のグラフ102はデータセットに使用された膜厚である。
FIG. 20 is an example of a diagram showing film formation results calculated by the design device 50 using the optimized hole layout. The computer-calculated deposition result is the film thickness distribution output by the model based on the optimized hole layout. The horizontal axis of FIG. 20 is the position on the Y line, and the vertical axis is the film thickness. The contents of each graph are as follows.
Graph 101 is an estimate of deposition results for the optimized hole layout.
• The dashed line graph 102 is the film thickness used in the data set.

最適化前の7つの成膜結果(点線)のうち、最もばらつきが少ない成膜結果と比較して、グラフ101(成膜結果の推定値)はYラインにおける膜厚のばらつきが減っている。標準偏差としては、半分以下のばらつきであることが確認されている。このように、コンピュータ上では膜厚分布が改善される最適な穴レイアウトを得ることができる。 Graph 101 (estimated value of film formation result) shows reduced film thickness variation in the Y line compared to the film formation result with the least variation among the seven film formation results (dotted lines) before optimization. It has been confirmed that the standard deviation is less than half. In this way, an optimum hole layout that improves film thickness distribution can be obtained on a computer.

図21は、半導体製造装置1が最適化された穴レイアウトのシャワーヘッド36で成膜した場合の実際の成膜結果を示す。なお、図21ではシャワーヘッド36の全ての穴のうち、Yラインの0mmに近い側の3割程度の部分のみで穴レイアウトが最適化されている。 FIG. 21 shows actual film formation results when film formation is performed with the shower head 36 having the optimized hole layout of the semiconductor manufacturing apparatus 1 . In FIG. 21, the hole layout is optimized only for about 30% of all the holes of the shower head 36 near 0 mm of the Y line.

図21の横軸はYライン上の位置であり、縦軸は膜厚である。各グラフの内容は以下のとおりである。
・グラフ103は最適化前の穴レイアウトによる実際の成膜結果である。
・グラフ104は、最適化された穴レイアウトによる実際の成膜結果である。
The horizontal axis of FIG. 21 is the position on the Y line, and the vertical axis is the film thickness. The contents of each graph are as follows.
- Graph 103 is the actual film formation result by the hole layout before optimization.
Graph 104 is the actual deposition result with the optimized hole layout.

グラフ103,104を比較すると、Yライン上の位置が約70mm以下で、膜厚のばらつきが改善されている。したがって、穴レイアウトを最適化することで実機において膜厚分布を改善することができた。 Comparing the graphs 103 and 104, the variation in film thickness is improved when the position on the Y line is about 70 mm or less. Therefore, by optimizing the hole layout, we were able to improve the film thickness distribution in the actual machine.

[主な効果]
以上説明したように、本開示の半導体製造装置1のシャワーヘッドの設計方法は、実際の成膜データを用いた統計的なモデルを利用するため、一般的なシミュレーションでは再現できないような物理現象も踏まえることができ、高い精度で穴レイアウトを決定できる。
[Main effects]
As described above, the method of designing the showerhead of the semiconductor manufacturing apparatus 1 of the present disclosure uses a statistical model using actual film formation data, so physical phenomena that cannot be reproduced by general simulations are also possible. It is possible to determine the hole layout with high accuracy.

また、ガスの拡がりや吸着といった物理現象を踏まえて設計したモデルを用いることにより、カーネルの最適化に必要な実験サンプル数を少なくすることができる。 In addition, by using a model designed based on physical phenomena such as gas diffusion and adsorption, the number of experimental samples required for kernel optimization can be reduced.

また、カーネルの形状と穴レイアウトの決定に最適化アルゴリズムを利用することにより、コンピュータ上で沢山の試行錯誤ができるため、人手で最適化を行っていた場合に比べ、良い穴レイアウトを発見しやすい。 In addition, by using an optimization algorithm to determine the shape of the kernel and the hole layout, a lot of trial and error can be done on the computer, so it is easier to find a good hole layout compared to manual optimization. .

また、本開示を、ガス流量、サセプタ温度、又は、プラズマ出力(例えばプラズマ源の印加電圧)といった制御可能な要素を最適化する従来の手法と組み合わせて用いることにより、今までに比べて広い探索空間で最適化を行うことができる。例えば、カーネルの形状の最適化においてこれらの要素を探索空間に含めて探索することもできる。これによって、より良い成膜結果が得られるような要素の値と穴レイアウトの組を発見しやすくなることが期待される。 Also, by using the present disclosure in combination with conventional techniques for optimizing controllable factors such as gas flow rate, susceptor temperature, or plasma power (e.g., applied voltage of the plasma source), a broader search than ever before can be achieved. Optimization can be done in space. For example, these elements can be included in the search space and searched in kernel shape optimization. This is expected to make it easier to find combinations of element values and hole layouts that yield better deposition results.

[その他]
実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
[others]
Embodiments can be modified and improved in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims. The items described in the above multiple embodiments can take other configurations within a consistent range, and can be combined within a consistent range.

例えば、本開示では主に膜厚の均一化のために穴レイアウトを最適化したが、例えば、膜の反射率や成膜の密度など好ましい膜質の膜を得るために穴レイアウトを最適化してもよい。 For example, in the present disclosure, the hole layout is optimized mainly for uniform film thickness. good.

また、本開示では、反応ガスノズル31がガスを供給するシャワーヘッド36について穴レイアウトを最適化したが、分離ガスノズル42、及び、反応ガスノズル32がガスを供給するシャワーヘッドがあれば最適化できる。 In addition, in the present disclosure, the hole layout is optimized for the showerhead 36 to which the reaction gas nozzle 31 supplies gas.

また、本開示ではステップ1ではブラックボックス最適化手法を説明し、ステップS2では木構造探索手法を説明したが、カーネルの形状や穴レイアウトの最適化においては、これらから派生した最適化手法や異なる最適化手法が利用されてもよい。 In addition, in the present disclosure, the black box optimization method was described in step 1, and the tree structure search method was described in step S2. Optimization techniques may be utilized.

本開示の半導体製造装置1は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。この他、シャワーヘッドを用いて成膜する半導体製造装置であれば適用できる。 The semiconductor manufacturing apparatus 1 of the present disclosure includes atomic layer deposition (ALD) equipment, capacitively coupled plasma (CCP), inductively coupled plasma (ICP), radial line slot antenna (RLSA), electron cyclotron resonance plasma (ECR), helicon wave plasma (HWP) is applicable to any type of device. In addition, any semiconductor manufacturing apparatus that forms a film using a shower head can be applied.

1 半導体製造装置
2 回転テーブル
36 シャワーヘッド
51 カーネル形状決定部
52 モデル生成部
53 膜厚推定部
54 ガス穴最適化部
REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor manufacturing equipment 2 rotary table 36 shower head 51 kernel shape determining unit 52 model generating unit 53 film thickness estimating unit 54 gas hole optimizing unit

Claims (13)

半導体製造装置の処理容器内にガスを供給するガス穴の設計方法であって、
前記ガス穴の配置と、前記ガス穴の配置で前記ガス穴からガスを供給して実際に成膜された成膜結果とを対応させた複数のデータセットに基づいて、膜質の評価のためのモデルを生成する工程と、
前記モデルを使用して前記ガス穴の配置における膜質の評価値を算出し、前記ガス穴の配置を最適化する工程と、
を有するガス穴の設計方法。
A method of designing a gas hole for supplying gas into a processing container of a semiconductor manufacturing apparatus, comprising:
Based on a plurality of data sets in which the arrangement of the gas holes and the results of film formation actually formed by supplying gas from the gas holes in the arrangement of the gas holes are associated with each other, evaluation of film quality is performed. generating a model;
calculating a film quality evaluation value in the arrangement of the gas holes using the model, and optimizing the arrangement of the gas holes;
A method of designing a gas hole with
前記モデルを生成する工程では、前記ガス穴から供給されるガスで形成される膜厚モデルを、少なくとも前記ガス穴の長手方向の1つ以上の穴ごとに最適化し、
前記モデルは最適化された前記膜厚モデルを用いて前記膜質の評価値を出力する請求項1に記載のガス穴の設計方法。
In the step of generating the model, the film thickness model formed by the gas supplied from the gas holes is optimized for at least one or more holes in the longitudinal direction of the gas holes,
2. The method of designing a gas hole according to claim 1, wherein said model outputs an evaluation value of said film quality using said optimized film thickness model.
前記モデルは、最適化された前記膜厚モデルを前記ガス穴ごとに足し合わせることで、前記膜質に関する情報として、前記長手方向の膜厚分布を出力する請求項2に記載のガス穴の設計方法。 3. The method of designing a gas hole according to claim 2, wherein the model outputs the film thickness distribution in the longitudinal direction as the information on the film quality by summing the optimized film thickness models for each of the gas holes. . 前記モデルを生成する工程では、ブラックボックス最適化により、前記膜厚モデルを最適化する請求項2又は3に記載のガス穴の設計方法。 4. The method of designing a gas hole according to claim 2, wherein in the step of generating the model, the film thickness model is optimized by black-box optimization. 前記ブラックボックス最適化では、前記膜厚モデルを評価する第1の目的関数を入力とし、
前記第1の目的関数は、前記ガス穴の配置、前記配置の前記ガス穴で成膜された場合の膜厚、及び、前記膜厚モデルを用いた膜厚分布の計算方法を入力とし、最適化された前記膜厚モデルを出力する請求項4に記載のガス穴の設計方法。
In the black box optimization, a first objective function for evaluating the film thickness model is input,
The first objective function is input with the arrangement of the gas holes, the film thickness when the film is formed in the gas holes in the arrangement, and a film thickness distribution calculation method using the film thickness model. 5. The method for designing a gas hole according to claim 4, wherein the film thickness model that has been transformed is output.
前記第1の目的関数は、更に、ガスの種類、処理容器内の圧力、基板を載置するステージの温度、プラズマ出力、成膜時間、及び回転テーブルの回転速度の少なくとも1つを含むプロセス条件を入力とする請求項5に記載のガス穴の設計方法。 The first objective function further includes process conditions including at least one of the type of gas, the pressure in the processing chamber, the temperature of the stage on which the substrate is placed, the plasma output, the film formation time, and the rotation speed of the turntable. 6. The method for designing a gas hole according to claim 5, wherein the input is . 前記膜厚モデルは、前記ガス穴の中心で最も膜厚が大きく、前記ガス穴の中心から離れるほど膜厚が小さくなる形状を有し、
前記第1の目的関数は前記膜厚モデルの大きさ、広がり、及び、歪度の少なくとも1つを出力する請求項6に記載のガス穴の設計方法。
The film thickness model has a shape in which the film thickness is the largest at the center of the gas hole, and the film thickness decreases with increasing distance from the center of the gas hole,
7. The method of designing a gas hole according to claim 6, wherein said first objective function outputs at least one of magnitude, spread and skewness of said film thickness model.
前記半導体製造装置は、成膜されるウエハを公転させる回転テーブルを有し、
前記ブラックボックス最適化では、更に、前記膜厚モデルの大きさ、広がり、又は、歪度の定義域及び初期値を入力とし、
前記定義域では、前記膜厚モデルの大きさが回転テーブルの半径方向に対し一定の勾配で変化することが定義されている請求項7に記載のガス穴の設計方法。
The semiconductor manufacturing apparatus has a rotary table for revolving the wafer to be deposited,
In the black box optimization, further, the domain and initial value of the size, spread, or skewness of the film thickness model are input,
8. The method of designing a gas hole according to claim 7, wherein in the defined area, the size of the film thickness model is defined to change with a constant gradient in the radial direction of the rotary table.
前記ガス穴の配置を最適化する工程では、木構造探索手法により、前記ガス穴の配置を変えて、前記モデルが出力する前記膜質の評価値の算出を繰り返すことで、前記ガス穴の配置を最適化する請求項6に記載のガス穴の設計方法。 In the step of optimizing the arrangement of the gas holes, the arrangement of the gas holes is changed by a tree structure search method, and the calculation of the evaluation value of the film quality output by the model is repeated, thereby optimizing the arrangement of the gas holes. The method for designing a gas hole according to claim 6, wherein the gas hole is optimized. 前記木構造探索手法では、前記ガス穴の配置を評価する第2の目的関数を入力とし、
前記第2の目的関数は、最適化された前記膜厚モデルを使用して、前記モデルが出力する前記膜質の評価値を出力し、
前記ガス穴の配置を最適化する工程では前記評価値がより高い前記ガス穴のパターンを探索することで、最適化された前記ガス穴の配置を決定する請求項9に記載のガス穴の設計方法。
In the tree structure search method, a second objective function for evaluating the arrangement of the gas holes is input,
The second objective function uses the optimized film thickness model to output the evaluation value of the film quality output by the model,
10. The gas hole design according to claim 9, wherein in the step of optimizing the arrangement of the gas holes, the optimized arrangement of the gas holes is determined by searching for the pattern of the gas holes having the higher evaluation value. Method.
前記設計方法は、前記半導体製造装置に用いられるシャワーヘッドが有する複数の前記ガス穴の形状を決定する請求項1~10のいずれか1項に記載のガス穴の設計方法。 The method for designing gas holes according to any one of claims 1 to 10, wherein the design method determines shapes of the plurality of gas holes provided in a shower head used in the semiconductor manufacturing apparatus. 前記ガス穴の配置を最適化する工程では、
(a) 最適化の起点となる前記ガス穴の配置の基準パターンを設定する工程、
(b) 基準パターンから開閉状態を1穴のみ変更したパターンを全ての穴に関して想定し、前記モデルが前記膜質の評価値を算出する工程
(c) 前記膜質の評価値に基づいて探索を継続するN個のパターンを選択する工程
を有し、木構造探索の深さが予め定められている上限に達するまで(b)(c)の工程を繰り返して、木構造の階層を深くし、更に、
(d) 最も深い階層から階層ごとに最も高い評価値を基準パターンまで伝播させる工程
(e) 最も高い評価値が得られたパターンにつながる変更を1つ選択し、前記基準パターンを更新する工程、を有し、
(a)~(e)の工程を繰り返すことで、最適な前記ガス穴の配置を決定する請求項10又は11に記載のガス穴の設計方法。
In the step of optimizing the arrangement of the gas holes,
(a) a step of setting a reference pattern of the arrangement of the gas holes as a starting point for optimization;
(b) a step of assuming a pattern in which only one hole is changed in open/closed state from a reference pattern for all holes, and calculating the evaluation value of the film quality by the model;
(c) selecting N patterns for continuing the search based on the evaluation value of the film quality, until the depth of the tree structure search reaches a predetermined upper limit; Repeat the process to deepen the hierarchy of the tree structure, and further,
(d) Process of propagating the highest evaluation value for each hierarchy from the deepest hierarchy to the reference pattern
(e) selecting one change leading to the pattern with the highest evaluation value and updating the reference pattern;
12. The method for designing gas holes according to claim 10, wherein the steps (a) to (e) are repeated to determine the optimum arrangement of the gas holes.
半導体製造装置の処理容器内にガスを供給するガス穴の設計装置であって、
前記ガス穴の配置と、前記ガス穴の配置で前記ガス穴からガスを供給して実際に成膜された成膜結果とを対応させた複数のデータセットに基づいて、膜質の評価のためのモデルを生成するモデル生成部と、
前記モデルを使用して前記ガス穴の配置における膜質の評価値を算出し、前記ガス穴の配置を最適化するガス穴最適化部と、
を有するガス穴の設計装置。
A gas hole design device for supplying gas into a processing container of a semiconductor manufacturing apparatus,
Based on a plurality of data sets in which the arrangement of the gas holes and the results of film formation actually formed by supplying gas from the gas holes in the arrangement of the gas holes are associated with each other, evaluation of film quality is performed. a model generator that generates a model;
a gas hole optimizing unit that uses the model to calculate an evaluation value of the film quality in the arrangement of the gas holes and optimizes the arrangement of the gas holes;
gas hole design device with
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