JP7282837B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents
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Description
基板の処理を行う処理室と、基板の処理を実行する手順を記載したレシピ情報、複数の基板を処理する間に蓄積されるプロセスデータ、前記プロセスデータから算出されるばらつき品質データ、及び、前記ばらつき品質データと比較される比較データを記憶する記憶部と、前記プロセスデータをモニタするモニタ部と、前記ばらつき品質データと前記比較データとを比較して、前記比較データに対する再現性を示す再現指数を求め、前記再現指数が予め定められている値を下回った場合、前記レシピ情報に含まれる設定情報の補正値を算出する解析部と、前記レシピ情報に含まれる設定情報を前記補正値で補正することが可能な制御部と、を含む構成が提供される。
図1は、本開示の一実施の形態に係る基板処理装置の一例を示す概略構成図であって、詳しくは、この基板処理装置を上方から見た概略断面図である。本実施の形態に係る基板処理装置1は、半導体装置の製造方法の少なくとも一部を実施するものであってよい。基板処理装置1は、図1に示すように、いわゆるクラスタ型の基板処理装置1であって、真空状態等、大気圧より低い負圧状態下で動作する真空側領域(図1の上側部分)と大気圧下で動作する大気側領域(図1の下側部分)とに区画されているものであってよい。なお、本実施の形態に係る基板処理装置1としては、半導体装置の製造方法のうち、基板200へ成膜処理を行うための装置を例示するものとする。
図2は、本開示の一実施の形態に係る基板処理装置を制御する制御システムの一例を示した機能ブロック図である。上述した基板処理装置1は、その一連の動作がメインコントローラとして機能する制御システム300によって制御可能であってよい。この制御システム300は、例えば周知のコンピュータによって構成することができる。当該周知のコンピュータとは、少なくとも揮発性あるいは不揮発性のメモリ(例えばRAM(Random Access Memory)やHDD(Hard Disc Drive))と、CPU(Central Processing Unit)に代表されるプロセッサとを含むものとすることができる。なお、本実施の形態においては、制御システム300が基板処理装置1のメインコントローラを構成しているものを例示するが、この制御システム300がメインコントローラとは別の構成要素としてメインコントローラと併存していてもよい。
ばらつき品質データの生成方法について説明する前に、本実施の形態に係る基板処理装置1で実施される半導体装置の製造方法の一例を説明する。なお、ここでいう半導体装置の製造方法(基板処理方法)は、その一部を構成する基板成膜工程を指すものとして以下に説明を行う。本実施の形態に係る基板処理装置1を用いた半導体装置の製造方法は基板成膜工程に限定されず、他の工程であってもよい。
図4は、本開示の一実施の形態に係る基板処理装置におけるばらつき品質データの生成方法の一例を示すフローチャートである。ばらつき品質データは、一のリピート装置としての基板処理装置1において、例えば電源がオン状態とされたタイミングで、あるいは、任意の処理室内に基板200が搬入(ローディング)され、処理室内のサセプタあるいはボート上に載置され、処理動作、例えば成膜工程が開始可能となったタイミングで、その生成を開始することができる。なお、以下の説明においては、基板を処理する処理室として基板200に所定の成膜処理を行うことが可能な枚葉式の処理室を用いたものを例示する。また、当該処理室内の具体的な構成要素等については周知のものであってよいため、その詳細な説明は省略する。さらに、以下の説明では処理室内で実行される基板処理の際に取得される、プロセス系コントローラからのデータに基づいてばらつき品質データを生成するものを例示しているが、本開示はこれに限定されない。具体的には、搬送系コントローラからのデータに基づいてばらつき品質データを生成するものであってもよく、データの生成対象に合わせて適宜調整できる。
ここで、この差分の和の算出は、基板処理装置1のステップ単位で行われることが好ましい。ここでいうステップとは、レシピ情報において異なる設定値が設定可能な工程の部分を指すものである。具体的には、処理室内を加温する加温ステップ、基板に成膜を行う成膜ステップ、不活性ガスとしてのN2(窒素)ガスで処理室内をパージ(purge)するN2パージステップ、処理済みの基板を冷却するクーリングステップ、処理室内への基板の搬入/搬出を行うローディング/アンローディングステップ、処理室内の圧力を調整するためのAPC(Auto Pressure Controller)バルブをON/OFFするAPCバルブON/OFFステップ、あるいは処理室内を真空引きする真空引きステップといったステップを挙げることができる。この差分の和の算出はレシピ情報に含まれる全てのステップに対して繰り返し実行される。このように、ステップ単位で差分の和を抽出することにより、後述する補正値の反映をステップ単位で行うことができるようになる。これにより、設定情報の細やかな調整が実現できるため、再現性が向上しやすくなる。
なお、ここで算出される平均値及び不偏分散の値はいずれも、差分の和の算出と同様にステップ単位で算出されるとよい。
上記に続いて、以下には、本実施の形態に係る基板処理装置1において再現指数を算出する方法、及び算出した再現指数を用いた基板処理装置1における処理の有効性判定手法について、説明を行う。再現指数とは、基板処理装置1によって実行された基板処理が、比較対象となる所望の基板処理をどの程度正確に再現できているかを示す指数であってよい。この再現指数を用いることにより、装置間あるいは処理室間のプロセスの差を定量的に表すことが可能となり、再現性を容易に認識できるようになる。本実施の形態においては、マスタ装置で行われた基板処理を基板処理装置1で再現した場合の再現度合いを表す値が、当該再現指数に対応している。なお、以下に示す工程は、基板処理装置1の解析部329によって主に実現することができる。
ただし、
ここで、tはt検定値、x1 ̄は比較データとしての差分の和の平均値、n1は比較データとしてのRun数、s1 2は比較データとしての不偏分散、x2 ̄は(この基板処理装置1の)ばらつき品質データとしての差分の和の平均値、n2はばらつき品質データとしてのRun数、s2 2はばらつき品質データとしての不偏分散、s2はプールした分散(2つの標本の不偏分散を1つにまとめたもの)をそれぞれ指すものである。
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
本開示の一態様によれば、
基板の処理を行う処理室と、
基板の処理を実行する手順を記載したレシピ情報と、複数の基板を処理する間に蓄積されるプロセスデータと、前記プロセスデータから算出されるばらつき品質データと、前記ばらつき品質データと比較される比較データと、を記憶する記憶部と、
前記プロセスデータをモニタするとともに、前記記憶部に前記プロセスデータの記憶を要求するモニタ部と、
前記ばらつき品質データと前記比較データとを比較して、前記比較データに対する再現性を示す再現指数を求め、前記再現指数が予め定められている値を下回った場合、前記レシピ情報に含まれる設定情報の補正値を算出する解析部と、
前記レシピ情報に含まれる設定情報を前記補正値で補正することが可能な制御部と、を含む基板処理装置が提供される。
付記1に記載の装置であって、
外部コンピュータ又は他の外部装置との間で通信を行う通信部をさらに備え、
前記比較データは、前記通信部を介して前記外部コンピュータ又は他の外部装置から受信し、前記記憶部に記憶されるよう構成される。
付記1に記載の装置であって、
前記ばらつき品質データは1枚の基板を処理する間に蓄積されるプロセスデータと基準となるプロセスデータより、単位時間当たりの差分の和を求め、複数枚の基板で繰り返し処理を行って得た前記基板複数枚分の前記差分の和より平均値と不偏分散を求めたものであり、
基準となる前記プロセスデータは、所定レベル以上の品質で基板処理を行う装置より取得したプロセスデータであり、
前記平均値は前記差分の和を処理した基板の枚数で割った結果であり、
前記不偏分散は処理した基板枚数分の差分の和と平均値より算出した結果である。
付記1に記載の装置であって、
前記レシピ情報は少なくとも1つ以上のステップを有し、
前記ステップでは温度設定値やガス流量設定値、圧力設定値のうち、少なくともいずれかを含むプロセス情報毎のデータの設定を行うことができ、
前記プロセスデータは、温度、ガス流量、圧力制御のうち、少なくとも1つ以上のプロセスデータであって、前記基板1枚の前記処理を行う間に前記モニタ部より逐次報告されるプロセスモニタデータであり、
前記ばらつき品質データは前記プロセスデータを前記ステップ単位で算出される。
付記1に記載の装置であって、
前記ばらつき品質データと前記比較データを使用してt検定と確率値(p-Value)を算出し、
算出した前記確率値より前記再現指数を求める。
付記1に記載の装置であって、
前記再現指数の有効性判定は、前記予め定められている値により行う。
付記1に記載の装置であって、
前記予め定められている値とは、前記記憶部に記憶された装置パラメータに記述されている前記再現指数の閾値を示す。
付記1に記載の装置であって、
更に前記基板の処理状況を表示可能な表示部を有する。
付記8に記載の装置であって、
前記表示部は前記再現指数が前記予め定められている値を下回った場合、該当するメッセージデータを表示する。
付記1に記載の装置であって、
前記制御部は前記再現指数が予め定められている値を下回った場合、前記補正値を使用して、記憶部に記憶されている対象のレシピの設定値の変更を行う。
付記2に記載の装置であって、
前記通信部は前記再現指数が予め定められている値を下回った場合、該当するメッセージを前記外部コンピュータ又は他の外部装置に送信する。
付記1に記載の装置であって、
前記解析部は前記再現指数が予め定められている値に同じ、または上回った場合、前記比較データに対して、再現性があると判断する。
本開示の他の態様によれば、
基板を処理室に搬入する工程と、
基板の処理を実行する手順を記載したレシピ情報に基づいて、処理室で前記基板を処理するとともに、プロセスデータのモニタと、前記プロセスデータの記憶部への記憶を行う工程と、
複数の前記プロセスデータからばらつき品質データを算出する工程と、
前記ばらつき品質データと前記記憶部に記憶された比較データとを比較して、前記比較データに対する再現性を示す再現指数を求め、
前記再現指数が予め定めた値を下回った場合、前記レシピ情報に含まれる設定情報の補正値を算出する工程と、
前記レシピ情報に含まれる設定情報を、前記補正値で補正を行う工程と、を有する半導体装置の製造方法、あるいは基板処理方法が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
基板を処理室に搬入する手順と、
前記基板の処理を実行する手順を記載したレシピ情報に基づいて、前記処理室で前記基板を処理するとともに、プロセスデータのモニタと、前記プロセスデータの記憶部への記憶を行う手順と、
複数の前記プロセスデータからばらつき品質データを算出し、
前記ばらつき品質データと前記記憶部に記憶された比較データとを比較して、前記比較データに対する再現性を示す再現指数を求め、
前記再現指数が予め定めた値を下回った場合、前記レシピ情報に含まれる設定情報の補正値を算出する手順と、
前記レシピ情報に含まれる設定情報を、前記補正値で補正を行う手順と、をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム、または、該プログラムを記録した非一時的なコンピュータ読取可能な記録媒体が提供される。
100 ポッド
103 真空搬送室
112 真空搬送ロボット
121 大気搬送室
124 大気搬送ロボット
136~139 処理室
200 基板
300 制御システム
320 制御部
322 記憶部
323 外部記憶部
327a 表示部
327b 操作部
328 通信部
329 解析部
330 モニタ部
Claims (14)
- 基板の処理を行う処理室と、
基板の処理を実行する手順を記載したレシピ情報、複数の基板を処理する間に蓄積されるプロセスデータ、前記プロセスデータから算出されるばらつき品質データ、及び、前記ばらつき品質データと比較される比較データを記憶する記憶部と、
前記プロセスデータをモニタするモニタ部と、
前記ばらつき品質データと前記比較データとを比較して、前記比較データに対する再現性を示す再現指数を求め、前記再現指数が予め定められている値を下回った場合、前記レシピ情報に含まれる設定情報の補正値を算出する解析部と、
前記レシピ情報に含まれる設定情報を前記補正値で補正することが可能な制御部と、を備える、基板処理装置。 - 外部コンピュータ又は他の外部装置との間で通信を行う通信部をさらに備え、
前記比較データは、前記通信部を介して前記外部コンピュータ又は他の外部装置から受信し、前記記憶部に記憶されるよう構成される、請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記ばらつき品質データは、1枚の基板を処理する間に蓄積されるプロセスデータと基準プロセスデータとの間の単位時間当たりの差分の和を求める処理を複数枚の基板で繰り返し行って得た前記基板複数枚分の前記差分の和から、平均値と不偏分散を求めることで得られるデータであり、前記基準プロセスデータは、所定レベル以上の品質で基板処理を行った際に得られたプロセスデータであり、前記平均値は、前記基板複数枚分の前記差分の和を、処理した基板の枚数で割って得られた値であり、前記不偏分散は、処理した基板の枚数分の前記差分の和と前記平均値より算出される値である、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記レシピ情報は少なくとも1つ以上のステップを有し、前記ステップでは温度設定値やガス流量設定値、圧力設定値のうち、少なくともいずれかを含むプロセス情報毎のデータの設定を行うことができ、前記プロセスデータは、温度、ガス流量、圧力制御のうち、少なくとも1つ以上のプロセスデータであって、前記基板1枚の前記処理を行う間に前記モニタ部より逐次報告されるプロセスモニタデータであり、前記ばらつき品質データは前記プロセスデータを前記ステップ単位で算出される、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記ばらつき品質データと前記比較データから、t検定を用いて確率値(p-Value)を算出し、算出した前記確率値より前記再現指数を求める、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記再現指数の有効性判定は、前記予め定められている値により行う、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記予め定められている値とは、前記記憶部に記憶された装置パラメータに記述されている前記再現指数の閾値を示す、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記基板の処理状況を表示可能な表示部をさらに備える、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記表示部は、前記再現指数が前記予め定められている値を下回った場合、該当するメッセージデータの表示を行う、請求項8に記載の基板処理装置。
- 前記制御部は、前記再現指数が予め定められている値を下回った場合、前記補正値を使用して、記憶部に記憶されている対象のレシピの設定値の変更を行う、請求項1に記載の基板処理装置。
- 前記通信部は、前記再現指数が予め定められている値を下回った場合、該当するメッセージを前記外部コンピュータ又は前記他の外部装置に送信する、請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記解析部は、前記再現指数が予め定められている値に同じ、または上回った場合、前記比較データに対して、再現性があると判断する、請求項1に記載の基板処理装置。
- 基板の処理を実行する手順を記載したレシピ情報に基づいて行われる処理室での処理を複数回実行する工程と、
前記処理中にプロセスデータをモニタし、前記プロセスデータの記憶部への記憶を行う工程と、
複数の前記プロセスデータからばらつき品質データを算出する工程と、
前記ばらつき品質データと前記記憶部に記憶された比較データとを比較して、前記比較データに対する再現性を示す再現指数を求め、前記再現指数が予め定めた値を下回った場合、前記レシピ情報に含まれる設定情報の補正値を算出する工程と、
前記レシピ情報に含まれる設定情報を、前記補正値で補正する工程と、を備える、半導体装置の製造方法。 - 基板の処理を実行する手順を記載したレシピ情報に基づいて行われる処理室での処理を複数回実行する手順と、
前記処理中にプロセスデータをモニタし、前記プロセスデータの記憶部への記憶を行う手順と、
複数の前記プロセスデータからばらつき品質データを算出する手順と、
前記ばらつき品質データと前記記憶部に記憶された比較データとを比較して、前記比較データに対する再現性を示す再現指数を求め、前記再現指数が予め定めた値を下回った場合、前記レシピ情報に含まれる設定情報の補正値を算出する手順と、
前記レシピ情報に含まれる設定情報を、前記補正値で補正する手順と、をコンピュータによって基板処理装置に実行させる、プログラム。
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