JP2885411B2 - プロセスのモニター方法及び制御装置 - Google Patents
プロセスのモニター方法及び制御装置Info
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- JP2885411B2 JP2885411B2 JP1052201A JP5220189A JP2885411B2 JP 2885411 B2 JP2885411 B2 JP 2885411B2 JP 1052201 A JP1052201 A JP 1052201A JP 5220189 A JP5220189 A JP 5220189A JP 2885411 B2 JP2885411 B2 JP 2885411B2
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プロセスのモニター方法及び制御方法に関
するものでる。
するものでる。
（従来技術および解決すべき課題） 化学プロセスを利用した物品の製造または処理におい
て、製品の品質は、部分的には、例えば、温度や圧力と
いった各種プロセスパラメータをどれだけよく制御でき
るかによって決まる。特定の例として、半導体素子の製
造時には、シリコンウェーハが、各段階毎に、それに関
連したいくつかのパラメータが含まれる長いシーケンス
の段階で処理されることになる。さらに詳しく例示する
と、ウエーハにあらかじめ形成された酸化物の層に金属
層を堆積させる選択を行なう場合について考える。これ
を行なうには、いくつかの方法があるが、プラズマ強化
化学蒸着（CDV）を選択する場合、パラメータのリスト
には、RFパワー、チャンバ内の圧力、混合気に用いられ
る各ガスの流れ、ウエーハの温度、反応器内部における
事象のタイミングが含まれる。直接制御を受けないとい
う意味で、非制御パラメータは、蒸着速度、均一性、及
び、抵抗性である。一般に、良好な均一性及び抵抵抗性
と両立する最高蒸着速度を得る試みがなされる。
て、製品の品質は、部分的には、例えば、温度や圧力と
いった各種プロセスパラメータをどれだけよく制御でき
るかによって決まる。特定の例として、半導体素子の製
造時には、シリコンウェーハが、各段階毎に、それに関
連したいくつかのパラメータが含まれる長いシーケンス
の段階で処理されることになる。さらに詳しく例示する
と、ウエーハにあらかじめ形成された酸化物の層に金属
層を堆積させる選択を行なう場合について考える。これ
を行なうには、いくつかの方法があるが、プラズマ強化
化学蒸着（CDV）を選択する場合、パラメータのリスト
には、RFパワー、チャンバ内の圧力、混合気に用いられ
る各ガスの流れ、ウエーハの温度、反応器内部における
事象のタイミングが含まれる。直接制御を受けないとい
う意味で、非制御パラメータは、蒸着速度、均一性、及
び、抵抗性である。一般に、良好な均一性及び抵抵抗性
と両立する最高蒸着速度を得る試みがなされる。
当該技術においては周知のように、得られる結果は、
競合する効果の間での妥協ということになる。例えば、
蒸着速度を上昇させることは可能であるが、均一性を犠
牲にすることになる。プロセスの制御を受ける側では、
パラメータのバランスがとれるため、最適の結果が得ら
れる。このことは、しばしば制御可能なパラメータに対
し、むしろ厳しい制限を加えることになる。プロセスを
自動化することで、人間によるエラーまたはシステムエ
ラーを減少させようとする場合、プロセスに規格からの
ドリフトが生じるため、しばしば、停止することがあ
る。普通、オペレータには、どのパラメータが規格から
はずれたか分るが、問題の原因または解決策を示せるこ
とはほとんどない。休止時間によって、自動装置は、し
ばしば、それが取って代わった旧式装置に比べて能率的
でないようにさえ思われることがある。
競合する効果の間での妥協ということになる。例えば、
蒸着速度を上昇させることは可能であるが、均一性を犠
牲にすることになる。プロセスの制御を受ける側では、
パラメータのバランスがとれるため、最適の結果が得ら
れる。このことは、しばしば制御可能なパラメータに対
し、むしろ厳しい制限を加えることになる。プロセスを
自動化することで、人間によるエラーまたはシステムエ
ラーを減少させようとする場合、プロセスに規格からの
ドリフトが生じるため、しばしば、停止することがあ
る。普通、オペレータには、どのパラメータが規格から
はずれたか分るが、問題の原因または解決策を示せるこ
とはほとんどない。休止時間によって、自動装置は、し
ばしば、それが取って代わった旧式装置に比べて能率的
でないようにさえ思われることがある。
本発明の目的は、停止の原因が容易に見つかるように
するプロセスのモニター方法及び制御方法を提供するこ
とにある。
するプロセスのモニター方法及び制御方法を提供するこ
とにある。
本発明の他の目的は、プロセスパラメータの動的調整
を可能にするプロセスのモニター方法及び制御方法を提
供することにある。
を可能にするプロセスのモニター方法及び制御方法を提
供することにある。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本願発明による半導体素
子を製造又は処理するプロセスをモニターする方法にお
いては、プロセスが所定のプロセス条件に従うように装
置コントローラとによって制御しながら、前記プロセス
が異常によって停止する前に異常の診断に有効な記録を
することが出来るように、前記プロセスが継続中におい
て前記記録を行うプロセス条件範囲を設定し、系が前記
条件範囲内に入ったときに前記記録を行うようになされ
ている。
子を製造又は処理するプロセスをモニターする方法にお
いては、プロセスが所定のプロセス条件に従うように装
置コントローラとによって制御しながら、前記プロセス
が異常によって停止する前に異常の診断に有効な記録を
することが出来るように、前記プロセスが継続中におい
て前記記録を行うプロセス条件範囲を設定し、系が前記
条件範囲内に入ったときに前記記録を行うようになされ
ている。
また、本願発明による、半導体素子を製造又は処理す
るプロセスのパラメータを制御する制御方法において
は、 前記パラメータを制御する装置コントローラに対し
て、前記パラメータの所望値を設定し、 前記パラメータについて、前記所望値と所定の上限値
及び／又は下限値によって定められた第１のバンドを設
定し、 前記パラメータについて、前記第１のバンドの上限値
より大きい所定の上限値及び／又は前記第１のバンドの
下限値より小さい所定の下限値によって定められた第２
のバンドを設定し、 前記プロセスを開始し、 前記パラメータの前記プロセス中における実際の値を
測定し、同実際の値を表す信号を発生し、 同信号をモニターし、前記装置コントローラによっ
て、同信号が前記所望値になるように直接又は間接的に
前記プロセスの制御をし、 前記信号を前記第１のバンドの上限値及び／又は下限
値と比較して同信号が前記第１のバンドの範囲内の値か
どうかを判断し、 前記信号が前記第１のバンドの範囲内の値である場合
には、前記プロセスの制御を継続し、 前記信号が前記第１のバンドの範囲内の値でない場合
には、同信号を前記第２のバンドの上限値及び／又は下
限値と比較して同信号が前記第２のバンドの範囲内の値
かどうかを判断し、 前記信号が前記第２のバンドの範囲内の値である場合
には、前記プロセスの制御を継続しながらかつ同信号を
記録し、 前記信号が前記第２のバンドの範囲内の値でない場合
には、前記プロセスを停止する、ようになされている。
るプロセスのパラメータを制御する制御方法において
は、 前記パラメータを制御する装置コントローラに対し
て、前記パラメータの所望値を設定し、 前記パラメータについて、前記所望値と所定の上限値
及び／又は下限値によって定められた第１のバンドを設
定し、 前記パラメータについて、前記第１のバンドの上限値
より大きい所定の上限値及び／又は前記第１のバンドの
下限値より小さい所定の下限値によって定められた第２
のバンドを設定し、 前記プロセスを開始し、 前記パラメータの前記プロセス中における実際の値を
測定し、同実際の値を表す信号を発生し、 同信号をモニターし、前記装置コントローラによっ
て、同信号が前記所望値になるように直接又は間接的に
前記プロセスの制御をし、 前記信号を前記第１のバンドの上限値及び／又は下限
値と比較して同信号が前記第１のバンドの範囲内の値か
どうかを判断し、 前記信号が前記第１のバンドの範囲内の値である場合
には、前記プロセスの制御を継続し、 前記信号が前記第１のバンドの範囲内の値でない場合
には、同信号を前記第２のバンドの上限値及び／又は下
限値と比較して同信号が前記第２のバンドの範囲内の値
かどうかを判断し、 前記信号が前記第２のバンドの範囲内の値である場合
には、前記プロセスの制御を継続しながらかつ同信号を
記録し、 前記信号が前記第２のバンドの範囲内の値でない場合
には、前記プロセスを停止する、ようになされている。
具体的には、前述の目的は、各プロセスパラメータが
３つの許容バンド：すなわち、ノーマルバンド、アラー
ムバンド及び欠陥バンドによって決定される本発明によ
って達成される。“設定”及び“照合”動作によって検
出されるノーマルバンド内での動作に対しては、制御シ
ステムによる制御はそれ以上生じない。プロセスパラメ
ータがアラームバンドに入ると、制御システムは、アラ
ームバンドへの出入りの際に、データを記録する。プロ
セスは続行され、停止されることはない。プロセスパラ
メータが欠陥バンドに入った場合、プロセスは停止され
る。システムは変化の方向をモニターし、他のパラメー
タを変更することによって、補正操作を加えることが可
能である。欠陥状態が生じる場合、記録データによっ
て、証跡の手がかりが与えられ、診断に役立てられる。
欠陥状態が生じなくても、記録データは、例えば、保守
に必要な事項を表わすものとして、やはり有効である。
本発明の望ましい実施例の場合、ノーマルバンド、アラ
ームバンド、及び、欠陥バンドまたは“照合”バンドは
例えば、所望値の一定のパーセンテージのような、設定
された関数によって自動的に生じることになる。
３つの許容バンド：すなわち、ノーマルバンド、アラー
ムバンド及び欠陥バンドによって決定される本発明によ
って達成される。“設定”及び“照合”動作によって検
出されるノーマルバンド内での動作に対しては、制御シ
ステムによる制御はそれ以上生じない。プロセスパラメ
ータがアラームバンドに入ると、制御システムは、アラ
ームバンドへの出入りの際に、データを記録する。プロ
セスは続行され、停止されることはない。プロセスパラ
メータが欠陥バンドに入った場合、プロセスは停止され
る。システムは変化の方向をモニターし、他のパラメー
タを変更することによって、補正操作を加えることが可
能である。欠陥状態が生じる場合、記録データによっ
て、証跡の手がかりが与えられ、診断に役立てられる。
欠陥状態が生じなくても、記録データは、例えば、保守
に必要な事項を表わすものとして、やはり有効である。
本発明の望ましい実施例の場合、ノーマルバンド、アラ
ームバンド、及び、欠陥バンドまたは“照合”バンドは
例えば、所望値の一定のパーセンテージのような、設定
された関数によって自動的に生じることになる。
（好適実施例の説明） 第１図は、温度と時間といった、２つのパラメータに
関連して本発明を説明するものである。時間は、Ｘ軸11
に沿って測定され、温度は、Ｙ軸12に沿って示される。
トレース13は、温度を電圧に変換するのに適した変換器
の出力を表わしており、従って、その大きさが測定さ
れ、モニターされる。第１図に示すように、本発明を利
用する代表的なプロセスの場合、物品を定温で処理する
ように維持することができない。このことは、トレース
13のうねりによって示されている。トレース13のまわり
に位置するのは、時間の経過に伴う温度の変動の許容範
囲を表わしたバンド14である。トレース13がこのバンド
内にとどまる限り、プロセスは、正常に機能しているも
のと考えられる。バンド14は、温度を表わす記号の比較
基準となる上限と下限すなわち両限界によって決まる。
関連して本発明を説明するものである。時間は、Ｘ軸11
に沿って測定され、温度は、Ｙ軸12に沿って示される。
トレース13は、温度を電圧に変換するのに適した変換器
の出力を表わしており、従って、その大きさが測定さ
れ、モニターされる。第１図に示すように、本発明を利
用する代表的なプロセスの場合、物品を定温で処理する
ように維持することができない。このことは、トレース
13のうねりによって示されている。トレース13のまわり
に位置するのは、時間の経過に伴う温度の変動の許容範
囲を表わしたバンド14である。トレース13がこのバンド
内にとどまる限り、プロセスは、正常に機能しているも
のと考えられる。バンド14は、温度を表わす記号の比較
基準となる上限と下限すなわち両限界によって決まる。
バンド14の範囲外には、第２のバンドがあり、ここで
は、アラームバンド15と呼ぶ。バンド15によって、温度
変動に対する許容差が広くなる。詳述すると、バンド15
は、そのまま、あるいは他の補正処置によって、プロセ
スにおいて許容できるような温度変動を表わしている。
補正処置は、温度を変更して、バンド14内に戻すか、あ
るいは、プロセスの他のパラメータに調整を加えて、温
度変化の影響が最小限ですむようにするという試みの形
をとる。例えば、よくあることだが、プロセス温度が上
昇すると、プロセス時間が短くなり、プロセス温度が低
下すれば、プロセス時間が長くなる。
は、アラームバンド15と呼ぶ。バンド15によって、温度
変動に対する許容差が広くなる。詳述すると、バンド15
は、そのまま、あるいは他の補正処置によって、プロセ
スにおいて許容できるような温度変動を表わしている。
補正処置は、温度を変更して、バンド14内に戻すか、あ
るいは、プロセスの他のパラメータに調整を加えて、温
度変化の影響が最小限ですむようにするという試みの形
をとる。例えば、よくあることだが、プロセス温度が上
昇すると、プロセス時間が短くなり、プロセス温度が低
下すれば、プロセス時間が長くなる。
バンド15の範囲を超える温度は、欠陥状態と考えられ
るので、プロセスを停止させる。代わりに、時間17で示
すような所定の時間に完了しても、プロセスは終了す
る。
るので、プロセスを停止させる。代わりに、時間17で示
すような所定の時間に完了しても、プロセスは終了す
る。
アラーム及び欠陥の限界を設ける利点は、異常によっ
て使用できない製品が作られる前に、システム内におけ
る異常の検出ができるという点にある。さらに、アラー
ム状態が生じた温度及び時間を記録することによって、
欠陥の診断に有効な記録を得て、そのプロセスがうまく
実施されるようにすることが可能になる。この目的のた
め、温度を絶えずモニターすることもできるが、結果と
して大量のデータが生じ、その大部分は取るに足りない
ものである。
て使用できない製品が作られる前に、システム内におけ
る異常の検出ができるという点にある。さらに、アラー
ム状態が生じた温度及び時間を記録することによって、
欠陥の診断に有効な記録を得て、そのプロセスがうまく
実施されるようにすることが可能になる。この目的のた
め、温度を絶えずモニターすることもできるが、結果と
して大量のデータが生じ、その大部分は取るに足りない
ものである。
第１図は、本発明の記述に用いる３つの用語、すなわ
ち“設定”“照合”、及び“停止”を説明している。初
期時点に、処理すべき物品を加熱するためのヒータその
他のデバイスの制御に適した装置によって、温度が設定
される。次に、照合機能が働いて、実際に、正しい温度
が得られたか否かが確められる。正常なプロセス期間が
満了するか、欠陥状態の場合には、停止機能を用いて、
プロセスが終了させられる。第１図に用いられているよ
うに、これらの機能は、その変数値、すなわち、Ｙ軸に
ついて実施することができる。停止及び照合機能に限る
と、時間軸について実施することができる。ある意味で
は、設定機能は、Ｘ軸に適用される停止動作に内在する
ものである。これらの動作は、両方の軸に適用されるだ
けでなく、照合機能と停止機能から成る相補性の対をな
す。例えば、停止機能が、時間軸について働いている場
合には、照合機能は、変数値軸について働き、設定機能
がプロセス変数を定常値に維持する目的を達したか確認
する。同様に、停止機能が変数値軸について働いている
場合、照合機能は、時間軸について働き、その機能が許
容可能な時間限界内で行なわれたか確認する。継続して
両方の軸について制御を行なうこの１組の相補性観測機
能は、設定された関数のまわりに四辺形の窓を形成し、
設定ポイントが窓の外へ逸脱しないようにするので、信
頼性が確保されることになる。
ち“設定”“照合”、及び“停止”を説明している。初
期時点に、処理すべき物品を加熱するためのヒータその
他のデバイスの制御に適した装置によって、温度が設定
される。次に、照合機能が働いて、実際に、正しい温度
が得られたか否かが確められる。正常なプロセス期間が
満了するか、欠陥状態の場合には、停止機能を用いて、
プロセスが終了させられる。第１図に用いられているよ
うに、これらの機能は、その変数値、すなわち、Ｙ軸に
ついて実施することができる。停止及び照合機能に限る
と、時間軸について実施することができる。ある意味で
は、設定機能は、Ｘ軸に適用される停止動作に内在する
ものである。これらの動作は、両方の軸に適用されるだ
けでなく、照合機能と停止機能から成る相補性の対をな
す。例えば、停止機能が、時間軸について働いている場
合には、照合機能は、変数値軸について働き、設定機能
がプロセス変数を定常値に維持する目的を達したか確認
する。同様に、停止機能が変数値軸について働いている
場合、照合機能は、時間軸について働き、その機能が許
容可能な時間限界内で行なわれたか確認する。継続して
両方の軸について制御を行なうこの１組の相補性観測機
能は、設定された関数のまわりに四辺形の窓を形成し、
設定ポイントが窓の外へ逸脱しないようにするので、信
頼性が確保されることになる。
第２図には、いくつかの異なるタイプの制御条件が示
されている。例えば、パラメータ23は、パラメータ22の
開始値である。バンド27は、第１図のバンド15と同様で
ある。パラメータ23のまわりのノーマルバンドが十分に
大きくなると、すなわち、Ｘ軸にまで伸びると、バンド
27は存在しない場合もある。パラメータ21は、第１図の
パラメータ13と同様である。パラメータ22は、所定の間
隔の間、連続した変化率が期待されるものである。パラ
メータ24は、時間が測定量であり、ある事象がその所定
の時間のある間隔内に期待される状況を表わしている。
されている。例えば、パラメータ23は、パラメータ22の
開始値である。バンド27は、第１図のバンド15と同様で
ある。パラメータ23のまわりのノーマルバンドが十分に
大きくなると、すなわち、Ｘ軸にまで伸びると、バンド
27は存在しない場合もある。パラメータ21は、第１図の
パラメータ13と同様である。パラメータ22は、所定の間
隔の間、連続した変化率が期待されるものである。パラ
メータ24は、時間が測定量であり、ある事象がその所定
の時間のある間隔内に期待される状況を表わしている。
すなわち、本発明によれば、所定の状態に関する境界
は、パラメータ23によって示されるように、必ずしも対
でなくてもかまわない。パラメータ23には、アラームバ
ンド25によって上限が決まり、バンド27によって下限が
決まるノーマルバンドが備わっている。パラメータ23
は、さらに、欠陥バンド26によって境界がつけられる。
下の方の欠陥バンドは、パラメータのその値のモニター
が望ましくないか、または不要のため、存在しない。例
えば、プラズマ強化CVD反応器の下方電極の温度がパラ
メータである場合、下方電極の温度がそれ自体で減少す
ることはあり得ない。ただし、重要なのは、下方電極の
温度が、ある所定の限界を超えないということである。
従って、温度上昇は、アラームまたは欠陥状態を生じる
可能性があるので、モニターされるが、温度低下は、こ
の場合、アラーム状態を生じるだけで、欠陥状態には至
らない。Ｘ軸11がゼロを表わさないような他のパラメー
タについては、アラームバンド27及び欠陥バンドが設け
られる。
は、パラメータ23によって示されるように、必ずしも対
でなくてもかまわない。パラメータ23には、アラームバ
ンド25によって上限が決まり、バンド27によって下限が
決まるノーマルバンドが備わっている。パラメータ23
は、さらに、欠陥バンド26によって境界がつけられる。
下の方の欠陥バンドは、パラメータのその値のモニター
が望ましくないか、または不要のため、存在しない。例
えば、プラズマ強化CVD反応器の下方電極の温度がパラ
メータである場合、下方電極の温度がそれ自体で減少す
ることはあり得ない。ただし、重要なのは、下方電極の
温度が、ある所定の限界を超えないということである。
従って、温度上昇は、アラームまたは欠陥状態を生じる
可能性があるので、モニターされるが、温度低下は、こ
の場合、アラーム状態を生じるだけで、欠陥状態には至
らない。Ｘ軸11がゼロを表わさないような他のパラメー
タについては、アラームバンド27及び欠陥バンドが設け
られる。
同様の考察が、ランプ（ramp）機能にもあてはまる。
ランプ機能を適正に行なうためには、まず、パラメータ
を所望の値に設定し、それから、システムの応答をモニ
ターして、その値が得られるか確かめることになる。関
連する特定のシステムに従って、ただ、所望の終点を設
定し、システムの慣性に頼って、ほぼ線形にその終点を
得ることによって、ランプ機能を果たすことができる。
代わりに、ランプを複数の段階に分割し、よりしっかり
と装置の動作に制御を加えて、所望の応答曲線に沿って
ガイドすることも可能である。これを行なうには、シス
テムは、パラメータの値と時間の両方について、方向だ
けでなく、高い値と低い値のモニターも行なわなければ
ならない。例えば、ランプの上昇時には、設定機能を用
いて、変化を開始させ、次に、高さ照合機能によって、
システムがその限界点をオーバシュートしなかったか確
認し、方向照合機能を利用して、ランプが適正な方向に
生じているか確める。所定の時間24には、ランプサイク
ルに適した動作を決める関連の境界29が備わっている。
他のパラメータと同様、時間のパラメータに関する値に
は、ノーマルバンド、アラームバンド、及び、欠陥バン
ドがある。ランプ動作時には、時間の値に対する両方の
値を照合して、ランプの発生が、あまりに急激であった
り、あるいは、あまりにゆるやかであったりしないか確
認をするのが望ましい。
ランプ機能を適正に行なうためには、まず、パラメータ
を所望の値に設定し、それから、システムの応答をモニ
ターして、その値が得られるか確かめることになる。関
連する特定のシステムに従って、ただ、所望の終点を設
定し、システムの慣性に頼って、ほぼ線形にその終点を
得ることによって、ランプ機能を果たすことができる。
代わりに、ランプを複数の段階に分割し、よりしっかり
と装置の動作に制御を加えて、所望の応答曲線に沿って
ガイドすることも可能である。これを行なうには、シス
テムは、パラメータの値と時間の両方について、方向だ
けでなく、高い値と低い値のモニターも行なわなければ
ならない。例えば、ランプの上昇時には、設定機能を用
いて、変化を開始させ、次に、高さ照合機能によって、
システムがその限界点をオーバシュートしなかったか確
認し、方向照合機能を利用して、ランプが適正な方向に
生じているか確める。所定の時間24には、ランプサイク
ルに適した動作を決める関連の境界29が備わっている。
他のパラメータと同様、時間のパラメータに関する値に
は、ノーマルバンド、アラームバンド、及び、欠陥バン
ドがある。ランプ動作時には、時間の値に対する両方の
値を照合して、ランプの発生が、あまりに急激であった
り、あるいは、あまりにゆるやかであったりしないか確
認をするのが望ましい。
第３図には、パラメータが、互いに垂直な軸に沿って
ｎ次元空間で動作するものと解釈される本発明のもう１
つの態様が示されている。以前と同様、Ｘ軸11は時間に
対応し、Ｙ軸12には、温度といった他のパラメータに対
応するものと解釈することができる。さらに、Ｚ軸38
は、例えば、圧力のような第３のパラメータに対応す
る。第３図に示すように、これらのパラメータは、相互
に関係しており、温度の上昇は、圧力の低下で補正可能
であるし、その逆も可能である。当業者には明らかなよ
うに、こうした補正の測定には、必ず限界がある。従っ
て、１組の境界をやはり備えることになるが、この１組
の境界は、多次元図形を形成する。これについては、第
３図に示されており、ノーマルバンド31はＺ軸において
増大するが、Ｙ軸においては減少し、この逆も生じる。
アラームバンド32及び欠陥バンド33は、ノーマルバンド
31と同じ形状になる必要はなく、温度、圧力、及び時間
の異なる組合せによって生じる結果に依存している。こ
れら相互に関係したパラメータに従ってプロセスに制御
を加えることによって得られるのは、証跡の手がかりだ
けでなく、補正処置を動的に加え得るようにすることに
よって、さらに一貫した結果も得られることになる。
ｎ次元空間で動作するものと解釈される本発明のもう１
つの態様が示されている。以前と同様、Ｘ軸11は時間に
対応し、Ｙ軸12には、温度といった他のパラメータに対
応するものと解釈することができる。さらに、Ｚ軸38
は、例えば、圧力のような第３のパラメータに対応す
る。第３図に示すように、これらのパラメータは、相互
に関係しており、温度の上昇は、圧力の低下で補正可能
であるし、その逆も可能である。当業者には明らかなよ
うに、こうした補正の測定には、必ず限界がある。従っ
て、１組の境界をやはり備えることになるが、この１組
の境界は、多次元図形を形成する。これについては、第
３図に示されており、ノーマルバンド31はＺ軸において
増大するが、Ｙ軸においては減少し、この逆も生じる。
アラームバンド32及び欠陥バンド33は、ノーマルバンド
31と同じ形状になる必要はなく、温度、圧力、及び時間
の異なる組合せによって生じる結果に依存している。こ
れら相互に関係したパラメータに従ってプロセスに制御
を加えることによって得られるのは、証跡の手がかりだ
けでなく、補正処置を動的に加え得るようにすることに
よって、さらに一貫した結果も得られることになる。
第４図には、本発明を実施する装置が示されている。
本発明の実施例の１つである第４図の装置は、単一のウ
エーハまたは一群のウエーハに対する特定の処理段階、
あるいは、緊密な関係を有する段階の実施に関連したプ
ラズマ強化化学蒸着反応器の一部を表わしたものであ
る。このため、一般に、Motorola Inc.から販売されて
いる68020のようなマイクロプロセッサーからなるユニ
ットコントローラ41に対し、ウェーハの処理に関する全
ての機能の制御について責任が割り当てられている。タ
ーミナル42とトラックボール43によって、人間とのイン
ターフェースも可能になる。ユニットコントローラ41の
下端は、一連の設定、照合、停止機能といったプロセス
の実施に関連したプロセスコントローラ44とのインター
フェースを行なう。これは、ネットワークを介して、複
数の装置コントローラ45〜50と通じるようにすることに
よって行なわれる。これらの装置コントローラは、一般
に、Motorola Inc.から販売されている68HC11のよう
な、特定のタスクに適した複数の変換器に接続されたマ
イクロコントローラから構成される。各種変換器自体に
対する68HC11のインターフェースは、当業者には本来周
知のものである。例えば、装置45は、RFパワーのレベル
を制御し、さらに自動同調（インピーダンス整合）装置
を組み込むことにより、RFパワー発生器に対する抵抗性
負荷を確保するようになっている。装置コントローラ46
〜48には、ソレノイド、質量流量コントローラ、及び圧
力センサーといった、プラズマ反応器内におけるガスの
流れ及び圧力に対する制御及びモニターに適したものが
含まれる。装置コントローラ49は、ヒータを動作させる
のに適した分離及びパワー制御手段や、チャンバ内にお
ける温度のモニターを行なうのに適した温度感知装置か
ら構成される。プロセスを受ける半導体ウエーハに最も
近い温度をモニターするのが、望ましい。装置コントロ
ーラ50、はプラズマ反応器へのロード及びアンロードを
行なうウェーハの移送動作に関するものである。それ
は、ウエーハの移送を作動させ、その位置を感知する複
数の変換器から構成される。
本発明の実施例の１つである第４図の装置は、単一のウ
エーハまたは一群のウエーハに対する特定の処理段階、
あるいは、緊密な関係を有する段階の実施に関連したプ
ラズマ強化化学蒸着反応器の一部を表わしたものであ
る。このため、一般に、Motorola Inc.から販売されて
いる68020のようなマイクロプロセッサーからなるユニ
ットコントローラ41に対し、ウェーハの処理に関する全
ての機能の制御について責任が割り当てられている。タ
ーミナル42とトラックボール43によって、人間とのイン
ターフェースも可能になる。ユニットコントローラ41の
下端は、一連の設定、照合、停止機能といったプロセス
の実施に関連したプロセスコントローラ44とのインター
フェースを行なう。これは、ネットワークを介して、複
数の装置コントローラ45〜50と通じるようにすることに
よって行なわれる。これらの装置コントローラは、一般
に、Motorola Inc.から販売されている68HC11のよう
な、特定のタスクに適した複数の変換器に接続されたマ
イクロコントローラから構成される。各種変換器自体に
対する68HC11のインターフェースは、当業者には本来周
知のものである。例えば、装置45は、RFパワーのレベル
を制御し、さらに自動同調（インピーダンス整合）装置
を組み込むことにより、RFパワー発生器に対する抵抗性
負荷を確保するようになっている。装置コントローラ46
〜48には、ソレノイド、質量流量コントローラ、及び圧
力センサーといった、プラズマ反応器内におけるガスの
流れ及び圧力に対する制御及びモニターに適したものが
含まれる。装置コントローラ49は、ヒータを動作させる
のに適した分離及びパワー制御手段や、チャンバ内にお
ける温度のモニターを行なうのに適した温度感知装置か
ら構成される。プロセスを受ける半導体ウエーハに最も
近い温度をモニターするのが、望ましい。装置コントロ
ーラ50、はプラズマ反応器へのロード及びアンロードを
行なうウェーハの移送動作に関するものである。それ
は、ウエーハの移送を作動させ、その位置を感知する複
数の変換器から構成される。
本発明の好ましい実施例の場合、各装置コントローラ
は、ネットワークにおけるポールモード（polled mod
e）で動作する。アラームまたは欠陥が生じると、メッ
セージがプロセスコントローラ44に送られ、さらに、そ
こからユニットコントローラ41へ中継される。本発明の
望ましい実施例の場合、データは、アラームバンドへの
出入りの際、及び、故障バンドへ入る際に記録される。
このデータは、ユーザーによるターミナル42またはプリ
ンタ（不図示）での再現に備えて、記憶される。
は、ネットワークにおけるポールモード（polled mod
e）で動作する。アラームまたは欠陥が生じると、メッ
セージがプロセスコントローラ44に送られ、さらに、そ
こからユニットコントローラ41へ中継される。本発明の
望ましい実施例の場合、データは、アラームバンドへの
出入りの際、及び、故障バンドへ入る際に記録される。
このデータは、ユーザーによるターミナル42またはプリ
ンタ（不図示）での再現に備えて、記憶される。
第５図には、半導体ウエーハにタングステンを堆積さ
せるプロセスの制御が示されている。第５図の場合、ト
レース51はウエーハにおけるまたはその近くにおける温
度に対応し、トレース52はRFパワーを表わし、トレース
53、54、及び55はそれぞれ特定のガスの使用を表わし、
トレース56はプラズマ反応器内における圧力を表わし、
トレース57は時間を表わしている。一般に、このプロセ
スにはポンプを数回にわたって停止させたり、加圧した
りして、反応器の空気を一掃し、ウエーハの温度を上昇
させ、反応器にガスを加え、RFパワーをオンにして、あ
る時点で、もう１つのガスを加えるという、反応器に関
する循環操作を伴うことになる。このプロセスが終了す
ると、反応器が浄化され、ウエーハが取り除かれる。こ
れは、本書でユニット段階と称するものを設けることに
より、本発明に従って制御される。ユニット段階は、所
定の動作を行なうための最小時間間隔である。設定機能
及び照合機能が時間軸には用いられないと仮定して、ユ
ニット段階は、同一の時間間隔でなくともよい。例え
ば、時間０、61、62、及び63の間で決まる時間間隔は、
比較的均一であり、反応器に関する浄化及びポンプ休止
に適した時間フレームを表わしている。これに反し、反
応器を安定化させる時間63〜時間64の時間間隔は、比較
的長く、頻繁な照合は不要である。時間64〜時間65の間
隔においては、温度はランプ状に上昇するが、これは、
実施される特定のプロセスに従って、単一のユニット間
隔または複数のユニット間隔で行なわれることになる。
プロセスに残りの部分についても同様に、ユニット間隔
は、特定のタスクの実行に適したものが選択される。
せるプロセスの制御が示されている。第５図の場合、ト
レース51はウエーハにおけるまたはその近くにおける温
度に対応し、トレース52はRFパワーを表わし、トレース
53、54、及び55はそれぞれ特定のガスの使用を表わし、
トレース56はプラズマ反応器内における圧力を表わし、
トレース57は時間を表わしている。一般に、このプロセ
スにはポンプを数回にわたって停止させたり、加圧した
りして、反応器の空気を一掃し、ウエーハの温度を上昇
させ、反応器にガスを加え、RFパワーをオンにして、あ
る時点で、もう１つのガスを加えるという、反応器に関
する循環操作を伴うことになる。このプロセスが終了す
ると、反応器が浄化され、ウエーハが取り除かれる。こ
れは、本書でユニット段階と称するものを設けることに
より、本発明に従って制御される。ユニット段階は、所
定の動作を行なうための最小時間間隔である。設定機能
及び照合機能が時間軸には用いられないと仮定して、ユ
ニット段階は、同一の時間間隔でなくともよい。例え
ば、時間０、61、62、及び63の間で決まる時間間隔は、
比較的均一であり、反応器に関する浄化及びポンプ休止
に適した時間フレームを表わしている。これに反し、反
応器を安定化させる時間63〜時間64の時間間隔は、比較
的長く、頻繁な照合は不要である。時間64〜時間65の間
隔においては、温度はランプ状に上昇するが、これは、
実施される特定のプロセスに従って、単一のユニット間
隔または複数のユニット間隔で行なわれることになる。
プロセスに残りの部分についても同様に、ユニット間隔
は、特定のタスクの実行に適したものが選択される。
（発明の効果） 以上に述べたように、本願発明によれば、多数のパラ
メータを有し且つ精確な制御を必要とする半導体素子の
製造又は処理の制御を的確に行うことができると共に、
記録データを分析することにより、その後の補正制御の
指針となすことができる。また、記録データを分析する
ことにより、系の動きを把握して以後の制御に大きく役
立てることができる。更に、複数のパラメータについて
実施することにより、複雑なパラメータを有する系にお
いて精確な分析制御が可能となる。更に、上限値及び下
限値を設けることにより、いわゆるゾーン制御が可能と
なり、系がどちらの方向に移行しつつあるかも的確に判
断して制御を効率良く行うことが出来る。
メータを有し且つ精確な制御を必要とする半導体素子の
製造又は処理の制御を的確に行うことができると共に、
記録データを分析することにより、その後の補正制御の
指針となすことができる。また、記録データを分析する
ことにより、系の動きを把握して以後の制御に大きく役
立てることができる。更に、複数のパラメータについて
実施することにより、複雑なパラメータを有する系にお
いて精確な分析制御が可能となる。更に、上限値及び下
限値を設けることにより、いわゆるゾーン制御が可能と
なり、系がどちらの方向に移行しつつあるかも的確に判
断して制御を効率良く行うことが出来る。
第１図は、本発明による制御の対象となる１対のパラメ
ータを説明するグラフである。 第２図は、本発明の記述に用いる用語を説明するグラフ
である。 第３図は、本発明に従い３つのパラメータに対し適用さ
れる３種のバンドを例示したものである。 第４図は、本発明を実現するためのシステムを示すもの
である。 第５図は、本発明に従って制御されるプロセスのパラメ
ータの値を示すものである。 11…Ｘ軸、12…Ｙ軸、13…トレース、14…バンド、15…
アラームバンド、17…時間、22、23…パラメータ、24…
所定の時間、25、27…アラームバンド、28…境界、31…
ノーマルバンド、32…アラームバンド、33…欠陥バン
ド、38…Ｚ軸、41…ユニットコントローラ、42…ターミ
ナル、43…トラックボール、44…プロセスコントロー
ラ、45〜50…装置コントローラ。
ータを説明するグラフである。 第２図は、本発明の記述に用いる用語を説明するグラフ
である。 第３図は、本発明に従い３つのパラメータに対し適用さ
れる３種のバンドを例示したものである。 第４図は、本発明を実現するためのシステムを示すもの
である。 第５図は、本発明に従って制御されるプロセスのパラメ
ータの値を示すものである。 11…Ｘ軸、12…Ｙ軸、13…トレース、14…バンド、15…
アラームバンド、17…時間、22、23…パラメータ、24…
所定の時間、25、27…アラームバンド、28…境界、31…
ノーマルバンド、32…アラームバンド、33…欠陥バン
ド、38…Ｚ軸、41…ユニットコントローラ、42…ターミ
ナル、43…トラックボール、44…プロセスコントロー
ラ、45〜50…装置コントローラ。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−275905（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−217805（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−213904（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−86604（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−202103（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05B 11/32,23/02
Claims (9)
- 【請求項１】半導体素子を製造又は処理するプロセスを
モニターする方法において、 前記プロセスが所定のプロセス条件に従うように装置コ
ントローラによって制御しながら、前記プロセスが異常
によって停止する前に異常の診断に有効な記録をするこ
とが出来るように、前記プロセスが継続中において前記
記録を行うプロセス条件範囲を設定し、系が前記条件範
囲内に入ったときに前記記録を行うことを特徴とするモ
ニター方法。 - 【請求項２】半導体素子を製造又は処理するプロセスの
パラメータを制御する制御方法であって、 前記パラメータを制御する装置コントローラに対して、
前記パラメータの所望値を設定する工程と、 前記パラメータについて、前記所望値と該所望値に対す
る所定の上限値及び／又は下限値とによって定められた
第１のバンドを設定する工程と、 前記パラメータについて、前記第１のバンドの上限値よ
り大きい所定の上限値及び／又は前記第１のバンドの下
限値より小さい所定の下限値によって定められた第２の
バンドを設定する工程と、 前記プロセスを開始する工程と、 前記パラメータの前記プロセス中における実際の値を測
定し、同実際の値を表す信号を発生する工程と、 同信号をモニターし、前記装置コントローラによって、
同信号が前記所望値になるように直接又は間接的に前記
プロセスの制御をする工程と、 前記信号を前記第１のバンドの上限値及び／又は下限値
と比較して同信号が前記第１のバンドの範囲内の値かど
うかを判断する工程と、 前記信号が前記第１のバンドの範囲内の値である場合に
は、前記プロセスの制御を継続する工程と、 前記信号が前記第１のバンドの範囲内の値でない場合に
は、同信号を前記第２のバンドの上限値及び／又は下限
値と比較して同信号が前記第２のバンドの範囲内の値か
どうかを判断する工程と、 前記信号が前記第２のバンドの範囲内の値である場合に
は、前記プロセスの制御を継続しながらかつ同信号を記
録する工程と、 前記信号が前記第２のバンドの範囲内の値でない場合に
は、前記プロセスを停止する工程と、 からなる制御方法。 - 【請求項３】前記第１のバンドの上限値及び下限値が前
記所望値に対してそれぞれ一定の割合を持つことを特徴
とする、請求項２に記載の制御方法。 - 【請求項４】前記第２のバンドの上限値及び下限値が前
記所望値に対してそれぞれ一定の割合を持つことを特徴
とする、請求項２に記載の制御方法。 - 【請求項５】前記所望値が前記プロセスの開始後に変更
されることを特徴とする、請求項２に記載の制御方法。 - 【請求項６】前記信号が前記第１のバンドの範囲内の値
でなく、且つ前記信号が前記第２のバンドの範囲内の値
である場合において、前記パラメータの所望値を変更す
る工程を加えたことを特徴とする、請求項２に記載の制
御方法。 - 【請求項７】前記装置コントローラが複数あり、それに
よって複数のパラメータが制御される場合において、 前記複数のパラメータのうちの一のパラメータについて
の信号の値が第１のバンドの範囲内の値でなく且つ第２
のバンドの範囲内の値である場合に、前記信号の値に従
って前記複数のパラメータのうちの他のパラメータの所
望値を変更する工程を加えたことを特徴とする、請求項
２に記載の制御方法。 - 【請求項８】複数のパラメータについて複数の装置コン
トローラによって前記プロセスが制御され、 同複数のパラメータの各々について、複数の第１のバン
ドと第２のバンドとをそれぞれ設定する工程と、 前記複数のパラメータのうちの一のパラメータの実際の
値を表す信号が前記第１のバンドの範囲内の値でなく且
つ前記第２のバンドの範囲内の値である場合に、前記信
号の値に従って前記複数のパラメータのうちの他のパラ
メータについての前記第１のバンド又は第２のバンドの
範囲を変更する工程を加えたことを特徴とする、請求項
２に記載の制御方法。 - 【請求項９】前記複数のパラメータのうちの一のパラメ
ータがプロセスの温度、ガス流量、電源電力及び圧力の
いずれかであり、 前記複数のパラメータのうちの他のパラメータがプロセ
ス時間であることを特徴とする、請求項２に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US164,746 | 1988-03-07 | ||
| US07/164,746 US5084825A (en) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | Process control with guard band and fault limit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01282604A JPH01282604A (ja) | 1989-11-14 |
| JP2885411B2 true JP2885411B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=22595918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1052201A Expired - Fee Related JP2885411B2 (ja) | 1988-03-07 | 1989-03-06 | プロセスのモニター方法及び制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5084825A (ja) |
| JP (1) | JP2885411B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5147498A (en) * | 1990-04-09 | 1992-09-15 | Anelva Corporation | Apparatus for controlling temperature in the processing of a substrate |
| DE4030108A1 (de) * | 1990-09-22 | 1992-04-02 | Bernd Brandes | Verfahren zum ueberpruefen der guete eines gegenstandes oder zustandes |
| JP3217585B2 (ja) * | 1994-03-18 | 2001-10-09 | 能美防災株式会社 | 火災感知器および火災受信機 |
| US6169334B1 (en) | 1998-10-27 | 2001-01-02 | Capstone Turbine Corporation | Command and control system and method for multiple turbogenerators |
| DE19913662A1 (de) * | 1999-03-25 | 2000-11-02 | Wingas Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung und Regelung von Geräten und Anlagen mit einem zwei- oder mehrdimensionalen Betriebsbereich |
| US6410992B1 (en) | 2000-08-23 | 2002-06-25 | Capstone Turbine Corporation | System and method for dual mode control of a turbogenerator/motor |
| CN107918691B (zh) | 2016-10-07 | 2023-09-29 | 福特全球技术公司 | 用于评估信号的方法和装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT327588B (de) * | 1971-08-03 | 1976-02-10 | Norma Messtechnik Gmbh | Schaltungsanordnung zur durchfuhrung von rechenoperationen fur elektrische signale |
| US4031366A (en) * | 1975-10-30 | 1977-06-21 | Howell Instruments, Inc. | Low cycle fatigue damage counter |
| JPS57202103U (ja) * | 1981-06-15 | 1982-12-23 | ||
| JPS59154321A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-03 | Toshiba Mach Co Ltd | モニタリングデ−タ表示装置 |
| JPS6021423A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | Mitsubishi Electric Corp | 振動監視装置 |
| DE3340946A1 (de) * | 1983-11-11 | 1985-05-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Handhabungseinrichtung, insbesondere industrieroboter, mit mindestens einem sensor |
| JPS61275905A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-06 | Syst Sogo Kaihatsu Kk | 多入力多出力系制御用制御装置 |
| JPS62217805A (ja) * | 1986-03-19 | 1987-09-25 | Nissan Motor Co Ltd | 交流モ−タの制御装置 |
| US4715214A (en) * | 1986-10-03 | 1987-12-29 | S. Himmelstein And Company | Leak tester |
-
1988
- 1988-03-07 US US07/164,746 patent/US5084825A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-03-06 JP JP1052201A patent/JP2885411B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01282604A (ja) | 1989-11-14 |
| US5084825A (en) | 1992-01-28 |
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|---|---|---|---|
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