JP4643560B2 - 処理システムの自動構成のための方法 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
この国際出願は、２００３年２月１８日に出願された「処理システムの自動構成のための方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｆｉｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）」というタイトルの米国仮特許出願第６０／４４８，３１９号、および２００３年７月３１日に出願された「処理システムの自動構成のための方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｆｉｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）」というタイトルの米国仮特許出願第６０／４９１，２８６号の利益を主張し、両方の内容は、これら全体として、参照してここに組み込まれる。

本発明は、２００２年９月３０日に出願された「半導体製造プロセスのモニタリング及びコントロールのための方法と装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ａ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）」というタイトルの米国仮出願第６０／４１４，４２５号、２００２年７月３日に出願された「自動センサ取付けのための方法と装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｅｎｓｏｒ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）」というタイトルの米国仮出願第６０／３９３，１０４号、２００２年７月３日に出願された「ダイナミックセンサ構成およびランタイム実行のための方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｅｎｓｏｒ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｕｎｔｉｍｅ ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ）」というタイトルの米国仮出願第６０／３９３，０９１号、２００２年５月２９日に出願された「ツールパーフォーマンスをモニタするための方法と装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｏｏｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）」というタイトルの米国仮出願第６０／３８３，６１９号、２００２年４月２３日に出願された「簡略システム構成のための方法と装置（Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）」というタイトルの米国仮出願第６０／３７４，４８６号、２００２年３月２９日に出願された「状況および制御装置を有する相互作用のための方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ）」というタイトルの米国仮出願第６０／３６８，１６２号、および、２００２年８月２０日に出願された「データ内容に基づく処理データのための方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄａｔａ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄａｔａ ｃｏｎｔｅｎｔ）」というタイトルの米国仮出願第６０／４０４，４１２号に関連している。これらの出願全ての全体の内容は、それら全体として、参照してここに組み込まれる。

本発明は、処理システムの自動構成のための方法に関し、特には、ランツーラン（ｒｕｎ−ｔｏ−ｒｕｎ）コントロールのための処理システムを自動的に構成する方法に関する。

コンピュータは、概して、製造工程、例えば半導体製造工場のオペレーションのコントロール、モニタ、および／または初期化に使用される。さまざまな入出力（Ｉ／Ｏ）デバイスは、プロセスフロー、ウェーハ状態、およびメンテナンススケジュールのコントロール、およびモニタに使用される。種々のツールは、材料エッチング、材料堆積、およびデバイス検査のような重要なオペレーションから、これらの複雑なステップを完了するために、半導体製造工場中に存在する。大部分のツールインスタレーションは、インスタレーションソフトウェアを含んでいるコントロールコンピュータのグラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）の一部である表示画面を使用して達成される。半導体処理ツールのインスタレーションは、時間がかかる手順である。

半導体処理については、処理状況は、残業時間を変更する。多くの場合、処理特性の悪化を反映するプロセスデータの変化は、単に表示されたプロセスデータを参照することによっては検出することができない。プロセスの初期異常および特性悪化を検出することは、難しい。しばしば、高度プロセスコントロール（ａｄｖａｎｃｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）によって提供される予測およびパターン認識は、必要である。

設備コントロールは、大抵は種々のコントローラを有する多くの異なるコントロールシステムによって、実行される。いくつかのコントロールシステムは、タッチスクリーンのようなマンマシンインターフェイスを有するものがあり、その一方で、他のものは、１つのプロセス変数を集め表示するだけのものもある。モニタリングシステムは、プロセスコントロールシステムのために表化されるデータを集めることが可能でなければならない。モニタリングシステムのデータ収集は、一変量および多変量データを含んでいるさまざまなデータセット、データ解析およびデータディスプレイを含んでいるさまざまなデータプロセス、および／または収集されるプロセス変数を選択する能力を含んでいるさまざまなデータ選択能力を取り扱わなければならない。プロセスデータが自動的に表示および検出される場合、大量生産ラインの最適処理条件は、統計的プロセスコントロール（ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ：ＳＰＣ）チャートを通して設定および制御され得る。施設の非効率的なモニタリングは、全体の操作上のコストを増加させる施設のダウンタイムを招き得る。

処理システムの自動構成のための方法は、オートコンフィギュレーションプログラムを実行するためのオートコンフィギュレーションスクリプトを生成することを具備する。

オートコンフィギュレーションスクリプトは、オートコンフィギュレーションプログラムへの入力のためのデフォルト値を起動させる。オートコンフィギュレーションスクリプトは、オートコンフィギュレーションプログラムから出力された使用可能な（ｅｎａｂｌｅｄ）パラメータファイルを生成するように実行される。使用可能なパラメータファイルは、統計的プロセスコントロール（ＳＰＣ）チャート生成のパラメータを識別する。

図１は、半導体製造環境におけるＡＰＣシステムの典型的なブロックダイヤグラムを示す。示されたシステムにおいて、半導体製造環境１００は、半導体処理ツール１１０と、多数のプロセスモジュール１２０と，ＰＭ１からＰＭ４と、センサ１３０と、センサインタフェース１４０と、ＡＰＣシステム１４５とを含む。例えば、センサ１３０は、プラズマ条件をモニタするための光学発光分光法（ＯＥＳ）センサ、ＲＦ信号をモニタするための電圧／電流プローブ（ＶＩＰ）、および／またはその他のプロセスパラメータ、例えば圧力、マスフロー流量、および温度の測定のためのアナログセンサを有することができる。ＡＰＣシステム１４５は、インタフェースサーバ（ＩＳ）１５０、ＡＰＣサーバ１６０、クライアントワークステーション１７０、ＧＵＩ１８０およびデータベース１９０を含むことができる。例えば、ＩＳ１５０は、「ハブ」としてみることができるリアルタイムメモリデータベースを備えることができる。

加えて、例えば、ＡＰＣサーバ１４５は、イントラネットに接続することができ、更にイントラネットは、インターネットにアクセスするためのインターネットサーバ（図示せず）を提供する。イントラネットは、例えば、顧客サイト、例えばデバイスメーカーサイトで、インターコネクティビティを提供してもよい。さらに、ＡＰＣシステム１４５は、例えば、遠隔で、ベンダーサイト例えば装置製造業者に遠く離れて設置されたコンピューターシステム（図示せず）により、アクセスされ得る。遠く離れて設置されたコンピューターシステムは、ＡＰＣシステム上のデータにアクセスすることができ、更にインターネットを介してＡＰＣシステム１４５に制御情報を提供することができる。

示されたシステムにおいて、単一のツール１１０は、４台のプロセスモジュール１２０とともに示される。ＡＰＣシステム１４５は、１つ以上のプロセスモジュールを有するクラスターツールを含んでいる多くの処理ツールと接続することができる。例えば、ツールは、エッチング、堆積、拡散、コーティング、酸化、クリーニング、アッシング、測定、移送、ローディングおよびアンローディングプロセスを実行するために使用され得る。さらに、ＡＰＣシステム１４５は、これら処理ツール、プロセスモジュールおよびセンサからのデータの収集、処理、ストア、表示、入力および出力を行うことができる。

加えて、ツール１１０で動くソフトウェアプロセスである得て、ツールプロセスとデータ収集を同期させるために使用されるイベント情報、コンテキスト情報およびスタートストップタイミングコマンドを提供することができるツールエージェント（図示せず）を、処理ツール１１０は、備えることができる。また、ＡＰＣシステム１４５は、ツールエージェントへの接続を提供するように使用され得るソフトウェアプロセスであり得るエージェントクライアント（図示せず）を含むことができる。

本実施形態において、ＡＰＣサーバ１６０は、統計的プロセスコントロール（ＳＰＣ）チャートの自動作成が、直ちに次のインスタレーションで構成され、使用可能であり得るように、ＡＰＣシステムの構成を自動化する。インスタレーションの間、ソフトウェアのインストーラは、ハードウェアコンフィギュレーション（例えばプロセスモジュール１２０のＩＰアドレス、数およびタイプ）に関する情報を提供することを必要とすることができる。インスタレーションの間、システムは、デフォルトデータ収集のために自動的に構成されることができる。デフォルトコンフィグレーションは、全てのサマリーパラメータ（ｓｕｍｍａｒｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）の算出と同様に、全てのツールレベルトレースパラメータのデータ収集を許可することができる。あるいは、デフォルトコンフィグレーションは、また、少なくとも１つの外部センサを含むことができる。

インスタレーションの後、ＡＰＣシステムは、ＳＰＣランルールエバリュエーション（ｒｕｎ ｒｕｌｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ）を使用して故障検出のために、自動的に設定されることができる。利用できるトレースパラメータの各々に対する利用できるサマリー統計量（ｓｕｍｍａｒｙ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ）（アベレージ、標準偏差、最小値、最大値、その他）の各々は、自動ＳＰＣチャート作成の候補（ｃａｎｄｉｄａｔｅ）である。ツールレベルトレースパラメータは、例えば、エッチングシステム、ガス流量、高周波電力、ＲＦ反射パワー、ピーク間電圧、圧力、温度、などのためのプロセス変数の測定され、かつ報告された値を含むことができる。使用可能なパラメータに対し利用できるパラメータおよび統計量のマッピングは、インストーラの、またはオペレータの推奨およびプロセス特有の要求に基づくものである。

パラメータの選択を変更する場合、自動構成は、インスタレーションの後、いつでも再実行をすることができる。

一旦インストールされると、ランタイムで、新しいレシピが経験されるとき、ＳＰＣチャートは、プロセスステップ（例えばエッチングシステムにおけるＲＦステップ）の間、制御および非制御な使用可能なパラメータを追跡するために自動的に作成されることができる。制御されたパラメータは、セットポイントを有するトレースパラメータを含む。これらのパラメータは、セットポイントからのパーセンテージ偏差（ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）、またはセットポイントからの絶対偏差（ａｂｓｏｌｕｔｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）に基づいて、なんらかの許容範囲内にツールで制御される。与えられたレシピおよびプロセスステップに対して、なんらかの制御されたパラメータは、ゼロであるセットポイントを有することができる。この場合、それがゼロによる除算を必要とするので、セットポイントテクニックからパーセンテージ偏差は使用されることができない。非制御されたパラメータは、セットポイントのないトレースパラメータを含む。これらのパラメータの値は、概して制御されたパラメータのセットポイントに依存する。設定可能な数のウェーハが各々自動的に作成されたチャートに累算した（ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ）後で、自動算出フラグ（ａｕｔｏ ｃａｌｕｌａｔｉｏｎ ｆｌａｇ）がそのパラメータに対し使用可能な場合、上方の、および下方のコントロールリミットは、自動的に算出されることができ、アラームに対し使用可能なチャートがＳＰＣ実行ルールエバリュエーションに基づく。

インスタレーションの間、インストーラは、インストールされるモジュールのタイプを含んでいる、ツールのハードウェアコンフィギュレーションに関する情報を提供する。例えば、多くの質問は、使用されることができ、そしてインストーラは、答えさせられることができる。プロセスモジュールの特定のタイプの選択は、そこで自動的に、そのプロセスモジュールのデフォルトデータ収集プランを構成する。デフォルトデータ収集プランは、インストーラ、プロセスエンジニア、およびおそらくプロセス要求によって提供される情報に基づくものである。データ収集プランの指定されたパラメータ全てが、自動ＳＰＣチャート作成のために使用可能であるというわけでない。自動ＳＰＣチャート作成のために使用可能であるパラメータのリストは、オートコンフィギュレーションスクリプトによって、かつ最も周知のプラクティス（ｐｒａｃｔｉｃｅｓ）またはプロセス要求に基づいて提供されることができる。オートコンフィギュレーションスクリプトは、インスタレーションの後でいつでも実行されることができる。

使用可能なパラメータのデフォルト選択は、最も周知のプラクティスに基づいて提供される。しかしながら、インストーラは、使用可能なパラメータの異なるセットを選択するために提供される、Ｅｘｃｅｌスプレッドシートのようなオートコンフィギュレーションデータファイルを使用してデフォルト値を越えることができる。使用可能なパラメータは、自動ＳＰＣチャート作成のために選ばれたそれらのパラメータである。

使用可能／不可能なフラグのための初期値は、オートコンフィギュレーションデータファイ、例えばオートコンフィギュレーションＥｘｃｅｌスプレッドシートでできた選択に基づくオートコンフィギュレーションスクリプトによってセットされる。

図２は、これらの相互関係を表しているフローチャート２００である。例えば、使用可能なパラメータを含むオートコンフィギュレーションデータファイルは、２１０でスプレッドシートを使用してインストーラによって作成されることができ、使用可能なパラメータを有するＣＳＶ形式（Ｃｏｍｍａ Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｖａｌｕｅｓ：ＣＳＶ）ファイル２３０は、２２０で生成される。使用可能なパラメータ２３０のリストは、オートコンフィギュレーションスクリプト２５０の実行に応じて、オートコンフィギュレーションプログラム２４０によって読み込まれ、そこにおいて、ＣＳＶファイル２３０で提供される情報は、デフォルト値を越え、かつ使用可能なパラメータ２６０の表は、持続的なデータベース（ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ ｄａｔａｂａｓｅ）において生成される。

加えて、オートコンフィギュレーションスクリプトは、以下のいずれかを実施することができる：（１）必要に応じてツール構成に関する情報にこの機能（ｆｅａｔｕｒｅ）を支持することを要求すること；（２）モジュールタイプのインストーラの選択に基づいてプロセスモジュールにつきデフォルトデータ収集プランを構成すること；（３）オペレータ（またはインストーラ）によって提供されるときに、最も周知のプラクティスにデフォルトデータ収集プランの基礎をおくこと；（４）デフォルトデータ収集プランを、デフォルトステップトリミング（ｔｒｉｍｍｉｎｇ）情報を含めるために提供すること；（５）モジュールタイプおよび最も周知のプラクティスに基づいてオートコンフィギュレーションデータファイル、例えばＥｘｃｅｌスプレッドシートを用いて自動ＳＰＣチャート作成のために使用可能であるパラメータを選ぶようにシステムに対して必要な情報を提供すること；（６）使用可能なパラメータのデフォルトセットをいつでも次のインスタレーションでプロセスユーザによって提供されるセットと交換するという可能性を提供することであって、ここでパラメータの交換セットは、オートコンフィギュレーションデータファイル、例えばＥｘｃｅｌスプレッドシートで指定され得るものであること；（７）持続的なデータベースの自動ＳＰＣチャート作成のために使用可能であるパラメータのリストの可能性を提供すること；および／または（８）「自動ＳＰＣチャート作成」を使用可能／使用不可能にするようにシステムレベル機構を提供すること。

図３は、ＳＰＣチャートの自動作成のための方法３００を記載しているフローチャートである。３０５で、自動ＳＰＣアルゴリズムは始められ、そして３１０で、自動作成モード問合せ（ａｕｔｏ ｃｒｅａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｑｕｅｒｙ）は実行される；例えば、インストーラまたはオペレータは、１つ以上の質問に答えることを促すことができる。そうでない場合には、方法３００は、３６０で終了される。自動クリエイトモードが必要な場合、決定は、３１５で、ＳＰＣチャートが自動的に生成されることになっているそれらのパラメータを識別するように、なされる。

３２０で、ＳＰＣチャート作成の各々のパラメータの適格性は、評価される。パラメータが不適格であると考えられる場合、次のパラメータが３４５で対象にされる（ａｄｄｒｅｓｓｅｄ）。パラメータが適格であると考えられる場合、問合せは、ＳＰＣチャートが３２５でパラメータのために存在するかどうか決定するように実行される。そうでない場合には、そこでＳＰＣチャートは３３０で生成され、そして次のパラメータは３４５で対象にされる。ＳＰＣチャートが存在する場合、パラメータは、３３５でＳＰＣチャートに掲示（ｐｏｓｔｅｄ）される。

３４０で、問合せは、コントロールリミットが与えられたＳＰＣチャートに対し存在するかどうか決定するように実行される。コントロールリミットが存在する場合、次のパラメータは、３４５で対象にされる。コントロールリミットが存在しない場合、そのとき問合せは、ＳＰＣチャートが３５０でコントロールリミットを算出するために充分な数のデータポイントを所有するかどうか決定するように実行される。その場合は、それから、コントロールリミットは、３５５で算出される。そうでない場合には、それから、次のパラメータは、３４５で対象にされる。最後のパラメータが３４５でチェックされるときに、付加パラメータが存在しない場合、そのときは、方法３００は、３６０で終了される。

例えば、エッチングプロセスにおけるＲＦステップのようなプロセスステップを代表するパラメータは、適当なＳＰＣチャートに自動的に掲示される。チャートが存在しない場合、それは、上方および下方のコントロールリミット無しではあるが、自動的に生成される。新しいチャートは、モジュール、レシピ、パラメータおよびプロセスステップの各々の組合せのために生成される。それで、各々５つのプロセスステップを有している１０のパラメータおよび５０のレシピがある場合、このプロセスは２５００のＳＰＣチャート（生成されたＳＰＣチャートの数は、パラメータの数かけるレシピの数かける各々のレシピのプロセスステップの数の結果である）を生成する。自動的に生成されるＳＰＣチャートは、手動で生成されるチャートから識別可能でなければならない。上方および下方のコントロールリミットがセットされていなかったＳＰＣチャートは、ランルールエバリュエーションに従属せず、それで、アラームは発生しない。従って、新しいチャートは、各々のモジュール、新しいレシピのために、各々の使用可能なパラメータのために、および経験される各々のプロセスステップのために生成される。それで、生成されたチャートは、手動で生成されたＳＰＣチャートと同様に、ユーザによって（ＧＵＩを使用して）アクセスされる。

プロセスステップを代表する単変量（ｕｎｉｖａｒｉａｎｔ）パラメータのためのＳＰＣチャートの自動作成のオートコンフィギュレーションシステムの追加の実施形態は、次のいずれかを含むことができる：（１）各々のプロセスステップは、「サマリーパラメータ値（例えば、下側電極に高周波電力を送信する）が閾値より大きい間のステップ」として定義される；（２）グラフィックユーザインターフェイス（ＧＵＩ）は、ユーザがプロセスステップを定めるように使用されるサマリーパラメータを選ぶことを許すように利用でき得る；（３）ＧＵＩは、ユーザが閾値を選ぶことを許すように利用でき得る；（４）ランタイムで、新しいレシピが経験されるときに、「自動ＳＰＣチャート作成」が「使用可能」であり、チャートがすでに存在しない（手動か、または自動的で生成される）場合、チャートは、ＲＦステップを代表する各々の使用可能なパラメータのために自動的に生成されることができる；（５）各々の使用可能なパラメータは、手動か自動でリミット設定を示すために、フラグを有することができる；（６）「自動リミット」が選ばれる場合、まず最初に、生成されたチャートは、上方または下方のコントロールリミットを有することができず、そしてランルールエバリュエーションは使用不可能であり得る；（７）「手動リミット」が選ばれる場合、生成された各々のチャートのリミットは、スプレッドシートに入れられる値に基づく設定されることができ、そしてランルールエバリュエーションは、ランルールエバリュエーション設定に従って使用可能であり得る；（８）自動的に生成されるＳＰＣチャートの名前は、ユニークであり得る；（９）それで生成されたＳＰＣチャートは、通常のＳＰＣチャートＧＵＩを使用して編集することが可能であり得る；（１０）ＳＰＣチャートに加えて、分析プラン（ａｎａｌｙｓｉｓ ｐｌａｎｓ）および戦略（ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ）は、自動的に生成されることができる；（１１）それで生成された関連した分析プランおよび戦略は、通常の分析プランおよび戦略ＧＵＩを使用して編集することが可能であり得る；（１２）自動的に生成されるＳＰＣチャートは、手動で生成されたチャートから、ユーザによって識別可能であり得る；（１３）自動的に生成される関連した分析プランおよび戦略は、手動で生成された分析プランおよび戦略からユーザによって識別可能であり得る；および／または（１４）それで発生するアラームは、「ＲＦステップパラメータ」ＳＰＣチャートのための設定デフォルトの通知および介入（ｓｅｔｔｉｎｇｓ ｄｅｆａｕｌｔ ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｓ）に基づいて通知および介入を順々に生成することができる。

自動的に生成されるＳＰＣチャートは、手動で生成されるＳＰＣチャートと同様に解析戦略（Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｔｒａｔｅｇｙ）に現れる点に注意する。一旦生成されると、チャートの集団（ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ）は「自動ＳＰＣチャート作成」フラグの状態を問わず起こる。それで、一旦生成されたならば、集団がもはや要求されない場合、各々のＳＰＣチャートは解析戦略から手動で非関連（ｕｎａｓｓｏｃｉａｔｅｄ）とすることができ、そしてＧＵＩは、解析戦略から、分析プランおよびチャートを非関連とするような手段を提供することができる。

ＳＰＣチャートおよびコントロールリミットの自動作成を容易にするために、リミットは、チャートに割り当てられるポイントの標準偏差に基づいて、自動的に算出されることができる。この例では、プロセスステップ例えばエッチングシステムにおけるＲＦステップを代表するパラメータは、適当なＳＰＣチャートに自動的に掲示される。一旦チャートのポイントの数が設定可能な値（例えば統計プラクティスのための充分な数）に達すると、それらのポイントのアベレージおよび標準偏差は自動的に算出される。自動算出ルーチンは、アベレージおよび標準偏差の算出の前にデータセットを代表しないポイントを取り除く。リミットの算出の前にあるポイントの数は、「自動算出の前の必要数のポイント」による指定されたものであって、パラメータにつき指定されたものである。必要数のポイントは、獲得した次のインスタレーションまたは以前のインスタレーションでありえるか、またはインスタレーションの間、データベースのｐｒｅ―ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎの間、得られるポイントを含む。データベースのｐｒｅ―ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎは、例えば、ＡＰＣシステムインスタレーションの前に履歴データを格納しているツールのために起こることができる。それで算出されるアベレージおよび標準偏差が、それから、ＳＰＣチャートの上方および下方のコントロールリミットを算出するために用いられる。

２つの技術は、すなわち、平均（ｍｅａｎ）のパーセンテージとして、および平均からの標準偏差の倍数として（ａｓ ａ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍｅａｎ）コントロールリミットの自動算出に、利用できる。上限は、アベレージの値を上回るパーセンテージ、例えば５％〜１０％として、またはアベレージの値に加えて標準偏差の指定された倍数（ファクタ）、例えば２〜６σとして算出され得る。下限は、アベレージ値を下回るパーセンテージ、例えば５％〜１０％として、または平均値引く標準偏差の指定された倍数、例えば２〜６σとして算出され得る。用いられるパーセンテージまたは用いられる倍数は、パラメータにつき指定されるものであり、ＧＵＩスクリーンは、パーセンテージおよび倍数を入力、および／または編集するための手段を提供することができる。加えて、警戒限界は、また、なんらかのＳＰＣチャートに提供されることができて、かつ同様の方法で決定されることができる。

代わりの実施形態では、新しい上方コントロールリミット（ＵＣＬ）および新しい下方コントロールリミット（ＬＣＬ）は、先の基板ランに対する旧値の一部分および上記の通りに計算値の一部分として現在の基板ランに対して決定される。例えば、新しいコントロールリミットは、すなわち、現在の観測（すなわち基板ラン）、現在の観測（すなわち基板ラン）に対する計算値、およびフィルタ定数のための旧値を使用してコントロールリミットをアップデートするように、修正フィルタ、例えば指数的加重移動平均（ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｍｏｖｉｎｇ ａｖｅｒａｇｅ：ＥＷＭＡ）フィルタのアプリケーションを含むことができる。

ＵＣＬ_ｎｅｗ＝（１−λ）ＵＣＬ_ｏｌｄ＋λ（ＵＣＬ_{ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ}）， （１ａ）
ＬＣＬ_ｎｅｗ＝（１−λ）ＬＣＬ_ｏｌｄ＋λ（ＬＣＬ_{ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ}）， （１ｂ）
ここでλは、ＥＷＭＡフィルタ係数（０≦λ≦１）、ＵＣＬ_ｏｌｄおよびＬＣＬ_ｏｌｄは先のランに対する（旧）コントロールリミット値、ＵＣＬ_{ＣａｌＣｕｌａｔｅｄ}およびＬＣＬ_{Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ}は、現在のランに対する上記の通りの算出されたコントロールリミット値である。λ＝０のとき、新しいコントロールリミット値は、旧コントロールリミット値に等しく、そしてλ＝１のとき、新しいコントロールリミット値は、算出されたコントロールリミット値に等しいことに注意する。

コントロールリミットが確定されたあと、ランルールエバリュエーション（どのランルールを用いるか）はパラメータにつき指定されるものである。一旦上方および下方のコントロールリミットが確定されると、与えられたチャートのために、ランルールエバリュエーションはそのチャートのために使用可能である。加えて、上方および下方の警戒限界が決定されるときに、与えられたチャートのために、ランルールエバリュエーションはまた、警戒限界に基づいたケースを含むことができる。

図４は、与えられたＳＰＣチャートのためのコントロールリミットの自動算出のための方法４００を示すフローチャートである。４０５で、自動算出アルゴリズムは、始められる。４１０で、アベレージ（平均：ｍｅａｎ）および標準偏差は、ＳＰＣチャートに示されるデータのために算出される。４１５で、データ外れ値（ｏｕｔｌｉｅｒｓ）は、検出されて、そして必要に応じて、４２０で取り除かれる。

４２５で、確定されたコントロールリミットのタイプの決定がなされる。標準偏差が用いられる場合、上方コントロールリミット（ＵＣＬ）は、４３０で、ＵＣＬ＝ｍｅａｎ＋ファクタ＊標準偏差を使用して算出され、かつ下方コントロールリミット（ＬＣＬ）は、４３５で、ＬＣＬ＝ｍｅａｎ−ファクタ＊標準偏差を使用して算出される。ここでファクタは、標準偏差の数、例えば３を掛けるために選ばれる。平均のパーセンテージが用いられる場合、上方コントロールリミット（ＵＣＬ）は、４４０で、ＵＣＬ＝ｍｅａｎ＋パーセンテージ＊ｍｅａｎを使用して算出され、かつ下方コントロールリミット（ＬＣＬ）は、４４５で、ＬＣＬ＝ｍｅａｎ−パーセンテージ＊ｍｅａｎを使用して算出される。代わりの実施形態において、上記したように、新しいコントロールリミットは、現在の基板ランに対する上述した計算値、先の基板ランに対する旧値、および、例えば、ＥＷＭＡフィルタを使用して設定される。

４５０で、ランルールは、使用可能であり、そして、４５５で、自動算出アルゴリズムは、終了される。別の実施形態として、類似した方法は、警戒限界を決定するために使用され得る。

プロセスステップを代表するパラメータのためのＳＰＣリミットの自動算出のオートコンフィギュレーションシステムの追加の実施形態は、以下のいずれかを含むことができる：（１）「自動ＳＰＣチャート算出」フラグが「使用可能」で、一旦自動ＳＰＣチャートが設定可能な「ポイントの数」を累算するならば、データセットのアベレージおよび標準偏差は、自動的に算出され得る；（２）アベレージおよび標準偏差の自動算出は、外れ値であると決定された、またはデータを代表しないとされたポイントを除外することができる；（３）アベレージおよび標準偏差の自動算出をトリガーとすることを必要とするポイントの数は、「ポイントの数」パラメータによって指定され得る；（４） ＧＵＩは、「ポイントの数」パラメータを入力するために利用可能であり得る；（５）入力される「ポイントの数」パラメータは、３より大きい数であり得る；（６）リミットは、アベレージからのパーセンテージ偏差に基づいて、またはファクタの倍数の標準偏差によって自動的に算出されることができ、フラグは、パラメータにつきどの算出を使用するべきかについて特定することができる；（７）標準偏差オプションが選択される場合、上方コントロールリミットは、アベレージプラス標準偏差の「倍数」として算出され得る；（８）標準偏差オプションが選択される場合、下方コントロールリミットは、アベレージ引く標準偏差の「倍数」として算出され得る；（９）ＧＵＩは、リミット算出において使用する「倍数」（またはファクタ）を入力するために利用可能であり得る；（１０）ＧＵＩは、リミット算出において使用する「パーセンテージ」（％）を入力するために利用可能であり得る；（１１）ＧＵＩは、どの計算手法を使用するか選択するために利用可能であり得る；（１２）コントロールリミットが設定されたあと、ランルールエバリュエーションは使用可能であり得る；（１３）ランルール選択（どのランルールを評価するべきか）は、パラメータによって指定され得る；（１４）ランルール選択（どのランルールを評価するべきか）は、ＧＵＩを使用して編集することが可能であり得る；および／または（１５）自動的に確定されるリミットは、通常のＳＰＣチャートＧＵＩを使用して編集することが可能であり得る。パラメータは、例えば、一変量であり得るか、多変量であり得る。

あるいは、オートコンフィギュレーションシステムは、ＳＰＣチャートの自動作成能力を安定性ステップ期間に提供することができる。安定性ステップ期間は、処理が始まる前に、プロセスモジュールのコンディションが安定になることを可能とする安定性ステップを含む。安定性ステップの期間は、可変的であり、かつレシピ設定およびプロセスモジュール状態に依存する。ツールレシピは、特定のプロセスパラメータ、例えばエッチングシステムの圧力、が安定させる時間の最大長を特定する。トレースパラメータは、安定性ステップの間、変化しているので、通常のステップサマリーパラメータ（アベレージ、標準偏差、最小値、最大値）は、ほとんど値を有しない。

モジュールにつき１つの「安定性ステップ期間」ＳＰＣチャートは、デフォルトで含まれ得る。デフォルトで、「安定性ステップ」ＳＰＣチャートは、モジュールにつき「安定性ステップ期間」パラメータと関係している。コントロールリミットは、モジュールにつき「安定性ステップ」ＳＰＣチャートによって特定される。

安定性ステップ期間のためのＳＰＣチャートの自動作成のオートコンフィギュレーションシステムの追加の実施形態は、以下のいずれかを含むことができる：（１）以下で、安定性ステップは、「サマリーパラメータ値（例えば、下側電極に高周波電力を送信する）が閾値未満である間のステップ」として定義される；（２）ＧＵＩは、ユーザがプロセスステップ、例えばエッチングシステムにおけるＲＦステップ、を定めるように使用されるサマリーパラメータを選ぶことができるように利用可能とでき得る；（３）ＧＵＩは、ユーザが閾値を選ぶことができるように利用可能とでき得る；（４）システムは、安定性ステップの期間を表していて、そして、数秒で、安定性ステップの期間として定義される単一のパラメータを生成する能力を有することができる；（５）ランタイムで、各々の選択された安定性ステップのために、安定性ステップの期間の新しいサマリー変数表示は生成されることができ、そして、結果は、サマリー算出テーブル（又は複数のテーブル）に記録されることができる；（６）それで選ばれる安定性ステップ期間は、持続的な（ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ）データベースおよびインメモリーデータベース（ｉｎ−ｍｅｍｏｒｙ ｄａｔａｂａｓｅ）において維持されることができる；（７）プロセスモジュールにつきＳＰＣチャートは、安定性ステップ期間の掲示（ｐｏｓｔｉｎｇ）のために生成されることができる；（８）各々の安定性ステップ期間パラメータを、 プロセスモジュール毎の「安定性ステップ期間」ＳＰＣチャートに、掲示することは、「安定性ステップ期間」フラグの設定によって制御されることができる；（９）デフォルトで、このチャートの下方および上方のコントロールリミットは、このために生成したデフォルト「安定性ステップ期間」ＳＰＣ「チャート」にリミットを設定することができる；（１０）ＧＵＩは、ユーザが「安定性ステップ期間」ＳＰＣ「チャート」の下方および上方のコントロールリミットを変更することできるように利用可能にでき得る；（１１）「安定性ステップ期間」ＳＰＣ「チャート」に送信される各々のポイントのコンテキスト情報（ツール、プロセスモジュール、レシピ、ステップ、パラメータ、値、日付／時間）は、ＳＰＣチャートデータベースから利用可能であり得る；（１２）「安定性ステップ期間」ＳＰＣチャートに送信される各々のポイントのコンテキスト情報は、ＳＰＣチャートから見られ得ることがあり得る；（１３）ランタイムで、ＳＰＣランルールに違反する各々のポイントは、「警報」を発生することができる；（１４）この警報に実行される利用可能な介入および通知は、現在のＳＰＣ介入および通知と同様であり得る；（１５）警報は、警報が発生したウェーハのコンテキスト情報を含むことができる；および／または（１６）デフォルト介入および通知は、「安定性ステップ期間の間のデフォルト介入および通知」ＳＰＣチャートにより指定され得る。ＳＰＣチャートは、一変量または多変量データのものであり得る。

あるいは、オートコンフィギュレーションシステムは、ＳＰＣチャートの自動作成能力をジャストプロセス（ＪＵＳＴ ＰＲＯＣＥＳＳ）ステップ期間に提供することができる。使用可能なパラメータのリストにおいて選ばれる場合、チャートは、パラメータ「ジャストプロセス」の各々のゼロでない発生（ｎｏｎ−ｚｅｒｏ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ）のために生成されることができる。原則として、ステップがあるのと同程度多くのジャストプロセス時間が、あり得る。プラクティスにおいて、プロセスレシピの間、記録される３つ程度のジャストプロセス時間が、概して存在し得る。実際には、レシピにつき１つのジャストプロセス時間だけがあり得て、その理由は、プラクティスにおいて、通常、単に１つのプロセスレシピステップは、例えば、終点検出を有するエッチングプロセスを使用するからである。ジャストプロセスパラメータがゼロであるとき、それは終点がコールされなかったことを意味する。この場合、ジャストプロセスパラメータは、この機能によって無視される。使用可能であるならば、ＳＰＣチャートは、ランタイムで見つかる各々のゼロでないジャストプロセスパラメータのために生成される。デフォルトで、このチャートの下方および上方のコントロールリミットは、このために生成したデフォルト「ジャストプロセス」ＳＰＣ「チャート」にリミットを設定することができる。ＳＰＣチャートは、一変量または多変量データのものであり得る。

ＳＰＣチャートのジャストプロセスステップ期間のための自動作成のオートコンフィギュレーションシステムの追加の実施形態は、以下のいずれかを含むことができる：（１）以下で、ジャストプロセスは、終点がコールされた時間を示すようにステップにつき一度記録されるパラメータ値として定義され、かつＡＰＣシステムで、現在のツールソフトウェアで許される最大ステップ数に対応するパラメータが、例えば、２４ある；（２）ＧＵＩは、ユーザがジャストプロセスを自動ＳＰＣチャート作成の使用可能なパラメータとして選ぶことができるように利用可能であり得る；（３）ランタイムで、ジャストプロセスパラメータがゼロでないための各々のステップのために、ＳＰＣチャートは、生成され得る；（４）それで選ばれるジャストプロセス期間は、持続的なデータベースおよびインメモリーデータベースにおいて維持されることができる；（５）ＧＵＩは、ユーザが「ジャストプロセス」ＳＰＣ「チャート」の下方および上方のコントロールリミットを変更することできるように利用可能にでき得る；（６）「ジャストプロセス」ＳＰＣ「チャート」に送信される各々のポイントのコンテキスト情報（ツール、プロセスモジュール、レシピ、ステップ、パラメータ、値、日付／時間）は、ＳＰＣチャートデータベースから利用可能であり得る；（７）ジャストプロセスＳＰＣチャートに送信される各々のポイントのコンテキスト情報は、ＳＰＣチャートから見られ得ることがあり得る；（８）ランタイムで、ＳＰＣランルールに違反する各々のポイントは、「警報」を発生することができる；（９）この警報に実行される利用可能な介入および通知は、従来のＳＰＣ介入および通知と同様であり得る；（１０）警報は、警報が発生したウェーハのコンテキスト情報を含むことができる；および／または（１１）デフォルト介入および通知は、「ジャストプロセスのためのデフォルト介入および通知」により指定され得る。

本発明の特定の例示的実施形態だけが上で詳述したものではあるが、当業者は多くの変更態様が本発明の新規進歩の事項から逸脱することなく例示的実施態様で可能であると容易に認める。したがって、全てのこのような変更態様は、本発明の範囲内に含まれることを目的とする。

半導体製造環境における高度プロセスコントロール（ＡＰＣ）システムの概略ブロック図である。 本発明の実施形態に係るＡＰＣシステムの自動構成を記載しているフローチャートを示す図である。 本発明の実施形態に係る統計的プロセスコントロール（ＳＰＣ）チャートの自動作成を記載しているフローチャートを示す図である。 本発明の実施形態に係るＳＰＣチャートのためのコントロールリミットの自動算出を記載しているフローチャートを示す図である。

Claims (37)

1. 半導体の製造環境の高度プロセスコントロール（ＡＰＣ）システムを自動的に構成する方法であって、
   半導体の製造環境からデータを収集し、半導体の製造環境のプロセスをコントロールするための高度プロセスコントロール（ＡＰＣ）システムを自動的に構成するように、オートコンフィギュレーションプログラムを実行するためのオートコンフィギュレーションスクリプトを生成することを具備し、
   前記オートコンフィギュレーションスクリプトは、前記オートコンフィギュレーションプログラムへの入力として前記ＡＰＣシステムによって使用するためのデフォルトデータ収集プランのツールレベルトレースパラメータのデフォルト選択を起動させるものであり、
   前記オートコンフィギュレーションプログラムから出力された使用可能なパラメータファイルを生成するように、前記オートコンフィギュレーションスクリプトを実行することを更に具備し、
   前記使用可能なパラメータファイルは、統計的プロセスコントロール（ＳＰＣ）チャート生成のために使用可能とされる前記デフォルトデータ収集プランの１つ以上のパラメータを識別することである、方法。
2. 前記オートコンフィギュレーションプログラムによって読み込まれるように構成された、前記使用可能なパラメータファイルの識別された前記１つ以上のパラメータをオーバーライドするための使用可能なパラメータおよびフラグのリストの少なくとも１つを含むオートコンフィギュレーションデータファイルを生成することを更に具備する請求項１に記載の方法。
3. 前記使用可能なパラメータの少なくとも一つのための少なくとも１つのＳＰＣチャートを生成することとをさらに具備し、
   この生成することは、前記オートコンフィギュレーションスクリプトの実行につき、前記ＳＰＣチャートの自動作成を含んでいる請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つのＳＰＣチャートの少なくとも１つのコントロールリミットを生成することを更に具備し、
   この生成することは、前記オートコンフィギュレーションスクリプトの実行につき、前記コントロールリミットの自動算出を含んでいる請求項１に記載の方法。
5. 前記コントロールリミットは、上方コントロールリミットおよび下方コントロールリミットのうちの少なくとも１つを含んでいる請求項４に記載の方法。
6. 一旦必要数のデータポイントが前記ＳＰＣチャートにおいて達成されるならば、前記コントロールリミットは自動的に算出される請求項４に記載の方法。
7. 前記必要数のデータポイントの外れ値は、取り除かれる請求項６に記載の方法。
8. 前記コントロールリミットは、前記ＳＰＣチャートにおいて、前記必要数のデータポイントの平均（ｍｅａｎ）のパーセンテージに基づいて算出される請求項６に記載の方法。
9. 前記コントロールリミットは、ファクタの乗算および前記ＳＰＣチャートの前記必要数のデータポイントの標準偏差に基づいて算出される請求項６に記載の方法。
10. 前記上方コントロールリミット（ＵＣＬ）は、
    ＵＣＬ＝ｍｅａｎ＋パーセンテージ＊ｍｅａｎによって決定され、
    前記下方コントロールリミット（ＬＣＬ）は、
    ＬＣＬ＝ｍｅａｎ−パーセンテージ＊ｍｅａｎによって決定される請求項８に記載の方法。
11. 前記上方コントロールリミット（ＵＣＬ）は、
    ＵＣＬ＝ｍｅａｎ＋ファクタ＊標準偏差によって決定され、
    前記下方コントロールリミット（ＬＣＬ）は、
    ＬＣＬ＝ｍｅａｎ−ファクタ＊標準偏差によって決定され、
    前記ｍｅａｎは、前記ＳＰＣチャートの前記必要数のデータポイントの平均（ｍｅａｎ）の値を示す請求項９に記載の方法。
12. 前記パーセンテージは、ユーザによって指定される請求項１０に記載の方法。
13. 前記パーセンテージは、スプレッドシートを使用して指定される請求項１２に記載の方法。
14. 前記パーセンテージは、ＧＵＩを使用して指定される請求項１２に記載の方法。
15. 前記ファクタは、ユーザによって指定される請求項１１に記載の方法。
16. 前記ファクタは、スプレッドシートを使用して指定される請求項１５に記載の方法。
17. 前記ファクタは、ＧＵＩを使用して指定される請求項１５に記載の方法。
18. 前記必要数のデータポイントは、ユーザによって指定される請求項６に記載の方法。
19. 前記必要数のデータポイントは、スプレッドシートを使用して指定される請求項１８に記載の方法。
20. 前記必要数のデータポイントは、ＧＵＩを使用して指定される請求項１８に記載の方法。
21. 前記必要数のデータポイントは、ＡＰＣシステムのプリポピュレーションの間、取得されるデータポイント数である請求項６に記載の方法。
22. 前記少なくとも１つのＳＰＣチャートのためのランルールエバリュエーションを構成することと、
    前記ランルールエバリュエーションを可能にすることとを更に具備する請求項９に記載の方法。
23. 前記ランルールエバリュエーションは、ユーザによって構成される請求項２２に記載の方法。
24. 前記ランルールエバリュエーションは、スプレッドシートを使用して指定される請求項２３に記載の方法。
25. 前記ランルールエバリュエーションは、ＧＵＩを使用して指定される請求項２３に記載の方法。
26. 前記自動的に算出されたコントロールリミットは、現在の基板ランのために決定されて、先の基板ランから古いコントロールリミットをアップデートするように利用される請求項６に記載の方法。
27. 新しいコントロールリミットは、（１−λ）＊前記古い値＋λ＊（前記算出された値）に等しく、
    前記λは、フィルタ定数であり、かつ０乃至１の値の範囲である請求項２６に記載の方法。
28. 前記決定された上方コントロールリミット（ＵＣＬ）は、現在の基板ランのために決定されて、かつ、先の基板ランから古い上方コントロールリミットをアップデートするように利用される請求項１０に記載の方法。
29. 前記決定された上方コントロールリミット（ＵＣＬ）は、現在の基板ランのために決定されて、かつ、先の基板ランから古い上方コントロールリミットをアップデートするように利用される請求項１１に記載の方法。
30. 新しい上方コントロールリミットは、（１−λ）＊前記古い上方コントロールリミット＋λ＊（前記決定された上方コントロールリミット）に等しく、
    前記λは、フィルタ定数であり、かつ０乃至１の値の範囲である請求項２８に記載の方法。
31. 新しい上方コントロールリミットは、（１−λ）＊前記古い上方コントロールリミット＋λ＊（前記決定された上方コントロールリミット）に等しく、
    前記λは、フィルタ定数であり、かつ０乃至１の値の範囲である請求項２９に記載の方法。
32. 前記決定された下方コントロールリミット（ＬＣＬ）は、現在の基板ランのために決定されて、かつ、先の基板ランから古い下方コントロールリミットをアップデートするように利用される請求項１０に記載の方法。
33. 前記決定された下方コントロールリミット（ＬＣＬ）は、現在の基板ランのために決定されて、かつ、先の基板ランから古い下方コントロールリミットをアップデートするように利用される請求項１１に記載の方法。
34. 新しい下方コントロールリミットは、（１−λ）＊前記古い下方コントロールリミット＋λ＊（前記決定された下方コントロールリミット）に等しく、
    前記λは、フィルタ定数であり、かつ０乃至１の値の範囲である請求項３２に記載の方法。
35. 新しい下方コントロールリミットは、（１−λ）＊前記古い下方コントロールリミット＋λ＊（前記決定された下方コントロールリミット）に等しく、
    前記λは、フィルタ定数であり、かつ０乃至１の値の範囲である請求項３３に記載の方法。
36. 前記少なくとも１つのＳＰＣチャートは、インターネットを介して遠隔でアクセス可能である請求項３に記載の方法。
37. 前記コントロールリミットは、インターネットを介してアクセス可能である請求項４に記載の方法。

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