JPH0916654A - Processing device and method for determining optimum processing condition - Google Patents

Processing device and method for determining optimum processing condition

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JPH0916654A
JPH0916654A JP7167284A JP16728495A JPH0916654A JP H0916654 A JPH0916654 A JP H0916654A JP 7167284 A JP7167284 A JP 7167284A JP 16728495 A JP16728495 A JP 16728495A JP H0916654 A JPH0916654 A JP H0916654A
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JP
Japan
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surface state
processing
processing apparatus
gas
chemical reaction
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JP7167284A
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Japanese (ja)
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Ryotaro Irie
亮太郎 入江
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To rationally and efficiently execute process design by identifying the surface states of various inside walls and setting up a working condition in a predicted working condition area on the working device. SOLUTION: A surface state identifying computer 106 identifies the current predicted surface states of various inner walls of the processing device. Surface data expressing the identified surface states of various inner walls are stored in a surface state storage device 107. A design computer 110 predicts working reagents and a process window to be used for forming a prescribed material layer on the surface of a base (e.g. silicon substrate) to be processed by a chemical reaction simulation computer 108 based upon the surface states identified by the computer 106. Then the processing conditions in the process window predicted by the computer 110 is set up on the processing device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、加工装置および最適加
工条件の決定方法に係り、特に、半導体素子、触媒、機
能性材料、光学材料、超伝導材料、磁性材料の製造法開
発、試作、および量産に適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing apparatus and a method for determining optimum processing conditions, and in particular, development, trial production of a semiconductor element, a catalyst, a functional material, an optical material, a superconducting material and a magnetic material. Also, it relates to technology that is effective when applied to mass production.

【0002】[0002]

【従来の技術】ある製品の前駆体を、ある与えられた加
工装置を用いて、依頼人によって要求される性質を有す
る製品を製造するためには、それに最も適した加工条件
を決定しなければならない。
2. Description of the Related Art In order to produce a product having a property required by a client from a precursor of a product by using a given processing equipment, it is necessary to determine the most suitable processing conditions. I won't.

【0003】例えば、ある特性を有する半導体素子を製
造するためには、まず素子設計が行われる。
For example, in order to manufacture a semiconductor device having certain characteristics, device design is first performed.

【0004】ここで、素子設計とは、半導体素子がMO
SFET素子の場合には、ソース、ドレイン、ゲート、
電極、絶縁膜等の各構造要素および界面領域の材料と形
状を設計することである。
Here, the element design means that the semiconductor element is MO.
In the case of SFET device, source, drain, gate,
Designing the material and shape of each structural element such as an electrode and an insulating film and the interface region.

【0005】したがって、素子設計により、製造プロセ
スへの要求仕様が決定される。
Therefore, the element design determines the required specifications for the manufacturing process.

【0006】素子の構造要素の形状に関する要求につい
ては、従来のプロセスシミュレータによる形状の時間変
化予測や断面形状の観察により、その要求を満たすプロ
セス条件を見出すことができる。
Regarding the requirements regarding the shape of the structural element of the device, it is possible to find the process conditions that satisfy the requirements by predicting the time change of the shape by a conventional process simulator and observing the cross-sectional shape.

【0007】しかしながら、素子の構造要素の材料につ
いては、これまでは、高々、各素子構造要素の母体(バ
ルク)の材料に関する要求を満たすプロセス設計しかで
きなかった。
However, with respect to the material of the structural element of the element, up to now, at most, only process design which can satisfy the requirements regarding the material of the matrix (bulk) of each element structural element can be performed.

【0008】素子の構造要素のサイズが1ミクロン程度
より大きい場合は、このような材料設計で問題はなかっ
たが、素子の高集積化が進むにつれて、素子材料の原子
レベルの同定が必要になってきている。
When the size of the structural element of the device is larger than about 1 micron, there was no problem in such a material design, but as the device becomes highly integrated, it is necessary to identify the atomic level of the device material. Is coming.

【0009】例えば、素子構造要素間の界面の原子種や
原子配置が素子の特性に大きく影響する場合があり、ま
た、このようなデリケートな構造に対しては加工過程に
おける異物侵入が深刻な問題となる。
For example, the atomic species and atomic arrangement at the interface between the element structural elements may greatly affect the characteristics of the element, and foreign matter intrusion in the processing process is a serious problem for such delicate structures. Becomes

【0010】したがって、今後の半導体素子製造プロセ
スの設計においては、界面構造や異物侵入の問題をも考
慮しなければならない。
Therefore, in the design of the semiconductor element manufacturing process in the future, it is necessary to consider the problems of the interface structure and the intrusion of foreign matter.

【0011】一例として、ある素子構造要素を基板上に
構築するために、基板表面への薄膜成長とレジストパタ
ーン形成とエッチングを行う場合を考える。
As an example, consider the case where thin film growth, resist pattern formation and etching are performed on the substrate surface in order to build a certain element structural element on the substrate.

【0012】この場合、素子構造要素の形状は、レジス
トの露光パターンと現像方法とエッチング条件により決
まる。
In this case, the shape of the element structural element is determined by the exposure pattern of the resist, the developing method and the etching conditions.

【0013】素子構造要素の母体の材料は、主に薄膜成
長プロセスにより決まるが、界面領域の材料について
は、レジストプロセスとエッチングプロセスも考慮しな
ければならない。
The material of the matrix of the element structure element is mainly determined by the thin film growth process, but the resist process and the etching process must also be considered for the material of the interface region.

【0014】なぜなら、レジスト材料やエッチャントが
素子構造要素の界面に残存する可能性があり、また、装
置内の雰囲気ガスや異物が界面に付着することもあるか
らである。
This is because the resist material and the etchant may remain on the interface of the element structure element, and the atmospheric gas and foreign matter in the device may adhere to the interface.

【0015】前記した一例からも理解できるように、全
てのプロセスが素子構造要素やその界面の材料に影響す
る。
As can be understood from the above-mentioned example, all processes affect the element structural element and the material of its interface.

【0016】したがって、プロセス設計では、まず、素
子構造要素やその界面の材料に関する要求を満たす加工
用試薬(原料ガス、レジスト材料、エッチャント等)と
プロセス条件(温度、圧力、電界等)を設計することか
ら始める方が理想的である。
Therefore, in the process design, first, a processing reagent (raw material gas, resist material, etchant, etc.) and process conditions (temperature, pressure, electric field, etc.) satisfying the requirements concerning the element structural element and the material of its interface are designed. It is ideal to start with that.

【0017】各素子構造要素の形状に関する要求を満た
すプロセス条件は、材料に関する要求を満たすプロセス
条件群の中から見だされる。
The process conditions satisfying the requirements regarding the shape of each element structural element are found from the process condition group satisfying the requirements regarding materials.

【0018】以下、本明細書では、材料に関する要求を
満たすプロセス条件群を「プロセスウィンドウ」と呼ぶ
ことにする。
Hereinafter, in the present specification, a process condition group that satisfies the requirements regarding materials will be referred to as a "process window".

【0019】プロセスウィンドウでは、材料に関する情
報が完全に把握されているので、形状に関する要求に対
するプロセス設計をより合理的に行える。
In the process window, since the information on the material is completely grasped, the process design for the requirement on the shape can be more rational.

【0020】例えば、プロセス設計に、下記文献(イ)
に記載されているような形状シミュレータを用いる場
合、シミュレーションのモデルを、加工用試薬およびプ
ロセスウインドウの設計において得られた材料情報に基
づいて構築することが可能である。
For example, in the process design, the following document (a)
When using the shape simulator as described in 1., it is possible to construct a simulation model based on the material information obtained in the design of the processing reagent and the process window.

【0021】(イ) W.Fichtner,’Pro
cess Simulation’in VLSI T
echnology(ed.,S.M.Sze,McG
raw−Hill,New York,1988) したがって、極めて予測性能の高い形状シミュレーショ
ンが可能となる。
(A) W. Fichtner, 'Pro
cess Simulation'in VLSI T
technology (ed., SM Sze, McG)
Raw-Hill, New York, 1988) Therefore, it is possible to perform shape simulation with extremely high prediction performance.

【0022】また、プロセスウィンドウでは、同様の理
由で、素子特性不良等の問題にも容易に対処できる。
Further, in the process window, problems such as defective element characteristics can be easily dealt with for the same reason.

【0023】このように、材料に関する要求を満足する
加工用試薬とプロセスウインドウの合理的設計が可能と
なれば、プロセス設計全体を、合理的かつ効率的なもの
とすることが可能となり、不良対策等のプロセス制御に
も、極めて有効な情報を提供することになる。
As described above, if the processing reagent and the process window satisfying the material requirements can be rationally designed, the entire process design can be rationalized and efficiently performed, and the defect countermeasure can be taken. It also provides extremely effective information for process control such as.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状の
技術では、プロセス装置内における材料に関する情報を
完全に把握して、プロセス設計やプロセス制御を実行し
ている例は稀である。
However, in the current technology, it is rare that the process design and the process control are performed by completely grasping the information regarding the material in the process equipment.

【0025】特に、半導体素子製造プロセスにおけるよ
うに微細素子構造要素を作成する場合、加工プロセスに
おける素子の前駆体および装置内壁の表面の材料情報
(原子種や原子配置)を把握する必要があるが、それを
観測することは、極めて困難である。
In particular, when a fine element structural element is created as in the semiconductor element manufacturing process, it is necessary to grasp the material information (atomic species and atomic arrangement) of the element precursor and the surface of the inner wall of the apparatus in the processing process. , It is extremely difficult to observe it.

【0026】一方、このような固体表面における材料情
報を第一原理に基づくシミュレーションにより予測する
方法も考えられるが、固体表面が、雰囲気ガス、不純物
ガス等、不確定の要因により変化しており、事実上、固
体表面の初期状態が知られない場合が多い。
On the other hand, a method of predicting the material information on such a solid surface by a simulation based on the first principle is also conceivable, but the solid surface changes due to uncertain factors such as atmospheric gas and impurity gas, In fact, the initial state of the solid surface is often unknown.

【0027】このような場合、シミュレーションのみで
は、表面の材料情報を得ることは不可能である。
In such a case, it is impossible to obtain surface material information only by simulation.

【0028】このような固体表面同定における技術的困
難性のために、現在、素子材料に関する要求を満足する
加工用試薬やプロセス条件の設計は、ほとんどの場合、
不完全であり、その要求を満たすプロセスウィンドウが
見出されている保証がない場合が多い。
Due to such technical difficulties in solid surface identification, at present, in most cases, the design of processing reagents and process conditions that satisfy the requirements for device materials is
It is often incomplete and there is no guarantee that a process window will be found that meets the requirements.

【0029】したがって、製造される素子の特性が不安
定であったり、不良が発生した際に、その原因を見出す
ことが極めて困難となる。
Therefore, when the characteristics of the manufactured element are unstable or a defect occurs, it is extremely difficult to find the cause.

【0030】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、加工装
置および最適加工条件の決定方法において、加工装置の
各種内壁の表面状態を化学反応シミュレーションにより
同定し、合理的かつ効率的プロセス設計が可能となる技
術を提供することにある。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to determine the surface condition of various inner walls of a processing apparatus in a processing apparatus and a method of determining optimum processing conditions. The purpose is to provide a technology that enables rational and efficient process design by identifying by chemical reaction simulation.

【0031】本発明の前記目的並びにその他の目的およ
び新規な特徴は、本明細書の記載および添付図面によっ
て明らかにする。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0033】(1)被加工基体の表面を加工する加工装
置において、前記加工装置の内部の各種内壁の近傍にお
ける気体または液体の成分を測定する成分測定手段と、
与えられた気体または液体との化学反応により、与えら
れた固体の固体表面における状態変化および前記固体表
面において発生する気体または液体の成分を計算し、か
つ、与えられた気体または液体における化学種の変化を
計算する化学反応計算手段と、前記加工装置の各種内壁
の材質に基づいて予測される前記加工装置の各種内壁の
表面状態を表す表面状態データが予め格納されるととも
に、加工プロセスが実行される毎の前記加工装置の各種
内壁の表面状態を表す表面状態データが格納される表面
状態記憶装置と、最近実行された加工プロセスにおい
て、前記加工装置の各種内壁の近傍で前記成分測定手段
により測定された気体または液体の成分に符合する成分
を発生する前記加工装置の各種内壁の表面状態を表す表
面状態データを、前記表面状態記憶装置内の表面状態デ
ータの中から、前記化学反応計算手段を用いて選択し、
それにより予測される現在の前記加工装置の各種内壁の
表面状態を同定する表面状態同定手段と、前記表面状態
同定手段により同定された前記加工装置の各種内壁の表
面状態を表す表面データを前記表面状態記憶装置に格納
する格納手段と、前記表面状態同定手段により同定され
た前記加工装置の各種内壁の表面状態のもとで、前記化
学反応予測手段を用いて、前記被加工基体の表面に所定
の材料層を形成する加工用試薬および加工条件領域を予
測する予測手段と、前記予測手段により予測された加工
条件領域内の加工条件を前記加工装置に設定する手段と
を具備することを特徴とする。
(1) In a processing apparatus for processing the surface of a substrate to be processed, component measuring means for measuring the components of gas or liquid in the vicinity of various inner walls inside the processing apparatus,
Calculate the state change on a solid surface of a given solid and the composition of the gas or liquid generated on the solid surface by a chemical reaction with a given gas or liquid, and calculate the chemical species of the given gas or liquid. The chemical reaction calculation means for calculating the change and the surface state data representing the surface state of the various inner walls of the processing apparatus predicted based on the materials of the various inner walls of the processing apparatus are stored in advance, and the processing process is executed. Surface state storage device that stores the surface state data representing the surface state of various inner walls of the processing apparatus each time, and in the recently executed processing process, measured by the component measuring means near the various inner walls of the processing apparatus. The surface condition data representing the surface condition of the various inner walls of the processing device that generate components corresponding to the components of the gas or liquid From the surface condition data in the surface state storage device, selected using the chemical reaction calculation means,
The surface state identifying means for identifying the current surface state of various inner walls of the processing apparatus predicted thereby, and the surface data representing the surface state of the various inner walls of the processing apparatus identified by the surface state identifying means are used for the surface. Based on the storage means for storing in the state storage device and the surface states of various inner walls of the processing apparatus identified by the surface state identification means, the chemical reaction prediction means is used to determine a predetermined surface on the substrate to be processed. And a prediction unit for predicting a processing condition region for forming the material layer and a processing condition region in the processing condition region predicted by the prediction unit. To do.

【0034】(2)前記(1)の手段において、前記表
面状態記憶装置に格納される前記表面状態データに対し
て、前記表面状態同定手段により当該表面状態データが
選択された採択頻度を記憶する手段を備え、前記表面状
態同定手段において、前記採択頻度の大きなものから順
に、前記表面状態データを取上げ、前記取り上げられた
前記表面状態データが表現する表面状態を初期状態とし
て、前記化学反応計算手段を用いて発生する気体または
液体成分を予測し、予測された成分と前記成分測定手段
により測定された気体または液体の成分とが符合するま
で、前記表面状態データの取り上げと前記符合の評価を
続けることを特徴とする。
(2) In the means of (1), the adoption frequency with which the surface state data is selected by the surface state identification means is stored for the surface state data stored in the surface state storage device. In the surface state identification means, the surface state data is taken in order from the one with the highest adoption frequency, and the surface state represented by the surface state data taken up is set as an initial state, and the chemical reaction calculation means is provided. Predict the generated gas or liquid component using, until the predicted component and the gas or liquid component measured by the component measuring means match, continue to pick up the surface state data and evaluate the sign It is characterized by

【0035】(3)前記(2)の手段において、前記表
面状態記憶装置の空き容量がある一定の値よりも小さく
なった時、前記採択頻度の低い前記加工装置の各種内壁
の表面状態のデータから順に、前記表面状態記憶装置か
ら消去する手段を有することを特徴とする。
(3) In the means of the above (2), when the free space of the surface state storage device becomes smaller than a certain value, the surface state data of various inner walls of the processing device which is less frequently adopted is data. And a means for erasing from the surface state storage device in this order.

【0036】(4)被加工基体の表面を加工する加工装
置の最適加工条件決定方法において、前記加工装置の内
部の各種内壁の近傍における気体または液体の成分を測
定する成分測定手段と、与えられた気体または液体との
化学反応により、与えられた固体の固体表面における状
態変化および前記固体表面において発生する気体または
液体の成分を計算し、かつ、与えられた気体または液体
における化学種の変化を計算する化学反応計算手段と、
前記加工装置の各種内壁の材質に基づいて予測される前
記加工装置の各種内壁の表面状態を表す表面状態データ
が予め格納されるとともに、加工プロセスが実行される
毎の前記加工装置の各種内壁の表面状態を表す表面状態
データが格納される表面状態記憶装置とを備え、最近実
行された加工プロセスにおいて、前記加工装置の各種内
壁の近傍で前記成分測定手段により測定された気体また
は液体の成分に符合する成分を発生する前記加工装置の
各種内壁の表面状態を表す表面状態データを、前記表面
状態記憶装置内の表面状態データの中から、前記化学反
応計算手段を用いて選択し、それにより予測される現在
の前記加工装置の各種内壁の表面状態を同定し、前記同
定された前記加工装置の各種内壁の表面状態を表す表面
状態データを前記表面状態記憶装置に格納し、前記同定
された前記加工装置の各種内壁の表面状態のもとで、前
記化学反応予測手段を用いて、前記被加工基体の表面に
所定の材料層を形成する加工用試薬および加工条件領域
を決定することを特徴とする。
(4) In the method for determining the optimum processing conditions of a processing apparatus for processing the surface of a substrate to be processed, a component measuring means for measuring a gas or liquid component in the vicinity of various inner walls inside the processing apparatus is provided. The change in state of a given solid on the solid surface and the component of the gas or liquid generated on the surface of the solid by the chemical reaction with the given gas or liquid are calculated, and the change of the chemical species in the given gas or liquid is calculated. A chemical reaction calculation means for calculating,
Surface state data representing the surface state of the various inner walls of the processing device that is predicted based on the material of the various inner walls of the processing device is stored in advance, and the inner wall of the various processing devices each time the machining process is executed. A surface state storage device for storing surface state data representing a surface state, and in a recently executed processing process, a gas or liquid component measured by the component measuring means in the vicinity of various inner walls of the processing device. Surface state data representing the surface states of various inner walls of the processing apparatus that generate coincident components are selected from the surface state data in the surface state storage device using the chemical reaction calculation means, and are predicted by the chemical reaction calculation means. The current surface state of the various inner walls of the processing apparatus is identified, and the surface state data representing the surface state of the various inner walls of the identified processing apparatus is described above. Processing for forming a predetermined material layer on the surface of the substrate to be processed by using the chemical reaction predicting means under the surface condition of the various inner walls of the processing apparatus stored in the surface state storage device. It is characterized in that the reagent for processing and the processing condition region are determined.

【0037】(5)前記(4)の手段において、前記表
面状態記憶装置に格納されている前記表面状態データに
対して、該表面状態データが選択される採択頻度を計算
し、前記採択頻度の大きなものから順に、前記表面状態
データを取上げ、前記取り上げられた表面状態データが
表現する表面状態を初期状態として、前記化学反応計算
手段を用いて発生する気体または液体成分を予測し、予
測された成分と前記測定された成分とが符合するまで、
表面状態の取り上げと前記符合の評価を繰り返すことを
特徴とする。
(5) In the means of (4), the adoption frequency of selecting the surface condition data is calculated for the surface condition data stored in the surface condition storage device, and the adoption frequency of the adoption frequency is calculated. The surface condition data was taken in order from the largest one, and the gas or liquid component generated by using the chemical reaction calculation means was predicted by using the surface condition represented by the taken surface condition data as an initial condition and predicted. Until the components match the measured components,
It is characterized in that the surface state is picked up and the evaluation of the code is repeated.

【0038】[0038]

【作用】始めに、加工装置内に、材質の異なる内壁が、
全部でN種類あるとする。
[Operation] First, the inner wall made of different material is
It is assumed that there are N types in total.

【0039】あらかじめ、それぞれの材質から期待され
る、各種内壁の表面状態を、
In advance, the surface conditions of various inner walls expected from each material are

【0040】[0040]

【数1】S0={S10,S20,…,SN0}とおく。## EQU1 ## S0 = {S10, S20, ..., SN0} is set.

【0041】ここで、表面状態の表現の例としては、数
ナノメータ四方の表面における各原子の原子種と(適当
な座標系における)位置座標の集合による表現、
Here, as an example of the expression of the surface state, an expression by the atomic species of each atom on the surface of a few nanometers square and a set of position coordinates (in an appropriate coordinate system),

【0042】[0042]

【数2】 SIJ= {AIJ(1),XIJ(1),YIJ(1),ZIJ(1); AIJ(2),XIJ(2),YIJ(2),ZIJ(2); ………………………; AIJ(i),XIJ(i),YIJ(i),ZIJ(i); ………………………} が挙げられる。## EQU00002 ## SIJ = {AIJ (1), XIJ (1), YIJ (1), ZIJ (1); AIJ (2), XIJ (2), YIJ (2), ZIJ (2); ……………… ; AIJ (i), XIJ (i), YIJ (i), ZIJ (i); ………………………}.

【0043】ここで、表面に属する原子は、例えば、最
表面から数ナノメータの深さまでの原子とする。
Here, the atoms belonging to the surface are, for example, atoms from the outermost surface to a depth of several nanometers.

【0044】さらに、加工用試薬、雰囲気ガス、不純物
等との相互作用により、前記期待される表面状態がどの
ように変化するかは、第一原理に基づく原子レベルのシ
ミュレーションにより知ることができる。
Further, how the expected surface state changes due to the interaction with the processing reagent, atmospheric gas, impurities, etc. can be known by the atomic level simulation based on the first principle.

【0045】例えば、シュレジンガーの方程式を断熱近
似で解くことにより、ある原子配置におけるポテンシャ
ルと各原子に作用する力を計算することができ、その力
に基づいて、その系の原子配置の時間変化を予測するこ
とが可能である。
For example, by solving Schrödinger's equation by the adiabatic approximation, the potential at a certain atomic arrangement and the force acting on each atom can be calculated, and based on the force, the time variation of the atomic arrangement of the system is calculated. Can be predicted.

【0046】したがって、加工用試薬、雰囲気ガス、不
純物分子等と表面原子を合わせて一つの系と見做し、そ
の原子配置の時間変化を予測でき、原理的に、雰囲気ガ
スや不純物分子と相互作用した後の定常的表面状態を予
測することができる。
Therefore, the processing reagent, the atmosphere gas, the impurity molecules, etc. are regarded as one system by combining them with the surface atoms, and the temporal change of the atomic arrangement can be predicted. It is possible to predict a steady surface state after being acted on.

【0047】また、気相や液相における化学種の原子配
置の時間変化も同様に予測することができる。
Further, the time change of the atomic arrangement of the chemical species in the gas phase or the liquid phase can be similarly predicted.

【0048】以下、本明細書では、このような系の原子
配置の時間変化の計算手段を、「化学反応計算手段」と
呼ぶことにする。
Hereinafter, in the present specification, the calculation means of the time change of the atomic arrangement of such a system will be referred to as "chemical reaction calculation means".

【0049】化学反応計算手段により予測される雰囲気
ガス、不純物分子等との相互作用後の各種内壁の表面状
態を
The surface states of various inner walls after interaction with atmospheric gas, impurity molecules, etc. predicted by the chemical reaction calculation means are shown.

【0050】[0050]

【数3】 S1={S11,S21, …,SN1}, S2={S12,S22, …,SN2}, ………………………………, SM={S1M,S2M, …,SNM}, ………………………………, とおくことにする。## EQU3 ## S1 = {S11, S21, ..., SN1}, S2 = {S12, S22, ..., SN2}, ………………………………, SM = {S1M, S2M, ……, SNM}, ……………………………………, and so on.

【0051】ここで、雰囲気ガスとしては、酸素分子、
窒素分子、Ar原子、水分子、二酸化炭素等が挙げられ
る。
Here, as the atmosphere gas, oxygen molecules,
Examples thereof include nitrogen molecule, Ar atom, water molecule, carbon dioxide and the like.

【0052】前記したような各種内壁の表面状態の集合
を表面状態集合(Σ)と表現し、表面状態集合(Σ)に
は追加が可能であるとする。
The set of surface states of various inner walls as described above is expressed as a surface state set (Σ), and it is assumed that addition is possible to the surface state set (Σ).

【0053】また、加工装置に導入される直前の、製品
の前駆体の各種の表面状態は、知られているとして、そ
れを
Further, it is known that various surface states of the precursor of the product just before being introduced into the processing apparatus are known.

【0054】[0054]

【数4】{s1,s2, …,sn}とおく。## EQU00004 ## Let {s1, s2, ..., Sn}.

【0055】一般に、加工装置内部の内壁表面には、単
なる容器の内壁表面と、原料ガス、エッチャント等の加
工用試薬を、製品前駆体に到達する前に、加工用に変換
するための加工用試薬変換用の内壁表面がある。
In general, the inner wall surface inside the processing apparatus is used for converting the inner wall surface of a simple container and a processing reagent such as a raw material gas and an etchant for processing before reaching a product precursor. There is an inner wall surface for reagent conversion.

【0056】単なる容器の内壁表面では、加工用試薬は
化学反応が起きてはならず、加工用試薬変換用の内壁表
面では、目的の試薬が生成されるように、化学反応が起
こらねばならない。
The chemical reaction of the processing reagent should not occur on the inner wall surface of the mere container, and the chemical reaction should occur on the inner wall surface for converting the processing reagent so that the desired reagent is produced.

【0057】また、加工用試薬は、製品前駆体に到達す
る前に、電界等で、気相または液相で変換されることが
要求される場合もある。
In some cases, the processing reagent is required to be converted into a gas phase or a liquid phase by an electric field or the like before reaching the product precursor.

【0058】最終的に、製品の前駆体の表面に到達した
加工用試薬および変換された加工用試薬は、製品の前駆
体の各種表面{s1,s2, …,sn}において、堆
積、エッチング等により、素子設計により要求される材
料の構造要素(または界面)が生成するように反応しな
ければならない。
Finally, the processing reagent that has reached the surface of the product precursor and the converted processing reagent are deposited, etched, etc. on various surfaces {s1, s2, ..., Sn} of the product precursor. Must react to produce the structural element (or interface) of the material required by the device design.

【0059】以上のように、加工装置のしかるべき機能
を発現すべき、また、素子設計により要求される材料を
生成すべき、プロセス条件または加工用試薬を設計する
必要がある。
As described above, it is necessary to design a process condition or a processing reagent for exhibiting an appropriate function of a processing apparatus and for producing a material required by device design.

【0060】以下、本明細書では、このようなプロセス
条件の設計を、プロセスウィンドウの設計と呼ぶことに
する。
In the present specification, such design of process conditions will be referred to as process window design.

【0061】このプロセスウィンドウは、化学反応計算
手段を用いて、次のようにして設計され得る。
This process window can be designed as follows using the chemical reaction calculation means.

【0062】(W1)加工用試薬(原料、エッチャン
ト、キャリヤーガス、溶媒等)を取り上げる。
(W1) Take up a processing reagent (raw material, etchant, carrier gas, solvent, etc.).

【0063】(W2)取上げられた加工用試薬が、輸送
途中の気相または液相において化学変化しない条件(流
量比、気体温度、液体温度等)を決めるために、様々の
プロセス条件で、化学反応計算手段を用い、化学反応の
シミュレーションを行い、化学変化しない条件の範囲を
決める。
(W2) In order to determine the conditions (flow ratio, gas temperature, liquid temperature, etc.) in which the processing reagent taken up does not chemically change in the vapor phase or liquid phase during transportation, chemical treatment is performed under various process conditions. The reaction calculation means is used to perform a simulation of the chemical reaction to determine the range of conditions under which no chemical change occurs.

【0064】ただし、この条件は、既存の物理化学デー
タに基づいて決めてもよい。
However, this condition may be determined based on existing physicochemical data.

【0065】(W3)輸送管、容器等の内壁表面で、加
工用試薬が反応しない条件(該内壁温度等)の範囲を、
化学反応シミュレーションにより、同様の方法で決め
る。
(W3) The range of conditions (such as the inner wall temperature) at which the processing reagent does not react on the inner wall surface of the transport pipe, the container, etc.
It is determined in the same way by chemical reaction simulation.

【0066】(W4)加工用試薬を加工用に変換する加
工用試薬変換用の内壁表面において、しかるべき変換
(化学反応)が起こるような条件(該内壁温度等)の範
囲を、化学反応シミュレーションにより、同様の方法で
決める。
(W4) A chemical reaction simulation is carried out within a range of conditions (inner wall temperature, etc.) in which an appropriate conversion (chemical reaction) occurs on the surface of the inner wall for converting the processing reagent for converting the processing reagent for processing. The same method is used to decide.

【0067】(W5)気相または液相において、電界等
により加工用試薬を変換する場合は、しかるべき化学反
応が起こる条件(電界、圧力等)の範囲を、化学反応シ
ミュレーションにより、同様の方法で決める。
(W5) In the gas phase or liquid phase, when the processing reagent is converted by an electric field or the like, the range of conditions (electric field, pressure, etc.) in which an appropriate chemical reaction occurs is determined by a similar method by a chemical reaction simulation. Decide.

【0068】(W6)次に、加工用試薬または加工用に
変換された試薬が、製品の前駆体の各種表面{s1,s
2, …,sn}に到達した際、各表面において素子設
計から要求される材料が生成するような条件(圧力、表
面温度等)の範囲を、化学反応シミュレーションによ
り、同様の方法で決める。
(W6) Next, the processing reagent or the reagent converted for processing is applied to various surfaces {s1, s of the precursor of the product.
2, ..., Sn}, the range of conditions (pressure, surface temperature, etc.) such that the material required from the element design is generated on each surface is determined by a similar method by a chemical reaction simulation.

【0069】以上のステップ(W1−W6)により、仮
定された加工装置の内壁表面の状態{S1L,S2L,
…,SNL}について、取上げられた加工用試薬に対する
条件の領域(プロセスウィンドウ)が決まる。
By the above steps (W1-W6), the state {S1L, S2L,
, SNL}, the condition region (process window) for the processing reagent taken up is determined.

【0070】ただし、プロセスウインドウが狭かった
り、見いだされなかった場合は、また、ステップW1に
戻り、加工用試薬を選び直す必要がある。
However, if the process window is narrow or is not found, it is necessary to return to step W1 and select the processing reagent again.

【0071】以上説明したように、加工用試薬とプロセ
スウインドウを設計するには、加工装置の内壁表面の現
在の状態(SL={S1L,S2L, …,SNL})が知ら
れていなければならない。
As described above, in order to design the processing reagent and the process window, the current state (SL = {S1L, S2L, ..., SNL}) of the inner wall surface of the processing apparatus must be known. .

【0072】しかし、この表面状態は、前記したよう
に、容易に測定できるものではなく、通常、未知であ
る。
However, this surface state cannot be easily measured as described above and is usually unknown.

【0073】前記(1)または(4)の手段によれば、
加工装置の内壁表面の現在の状態(SL={S1L,S2
L, …,SNL})が未知の場合、加工装置内の各種内
壁表面および製品の前駆体の表面の近傍の気体または液
体の成分(化学種)を測定する装置を取り付けて、以下
の手順で、加工装置内壁の表面状態を同定し、加工用試
薬とプロセスウィンドウを設計する。
According to the means (1) or (4),
The current state of the inner wall surface of the processing equipment (SL = {S1L, S2
L,…, SNL}) is unknown, attach a device that measures the components (chemical species) of gas or liquid near the various inner wall surfaces in the processing equipment and the surface of the precursor of the product, and follow the procedure below. , Identify the surface condition of the inner wall of the processing equipment and design the processing reagent and process window.

【0074】(1)現在の加工装置内壁の表面状態を
(S0={S10, S20, …, SN0})とするか、雰囲気
ガスと相互作用後の状態と仮定する。
(1) It is assumed that the current surface state of the inner wall of the processing apparatus is (S0 = {S10, S20, ..., SN0}) or the state after the interaction with the atmospheric gas.

【0075】(2)仮定した現在の加工装置内壁の表面
状態において、十分広いプロセスウィンドウを与える加
工用試薬が見つかるまで、ステップW1〜W6を繰返す
ことにより、加工用試薬およびプロセスウィンドウを設
計する。
(2) In the assumed current surface state of the inner wall of the processing apparatus, steps W1 to W6 are repeated until the processing reagent that gives a sufficiently wide process window is found, thereby designing the processing reagent and the process window.

【0076】(3)ステップ2で設計された加工用試薬
を用い、ステップ2で設計されたプロセスウィンドウ内
の代表的なプロセス条件において、与えられた製品前駆
体の加工を実行すると共に、加工プロセス最終時におけ
る各種表面近傍の気体または液体の成分を測定する。
(3) Using the processing reagent designed in step 2, under the typical process conditions in the process window designed in step 2, the processing of the given product precursor is performed, and the processing process is performed. At the end, measure the gas or liquid components near the various surfaces.

【0077】(4)測定された気体または液体に、ステ
ップ2で設計されたプロセスウィンドウにおける(ステ
ップ2で設計された加工用試薬の)化学反応シミュレー
ションにおいて予想されなかった成分が含まれていた場
合、または、ある成分が予想されたのにもかかわらず、
測定された気体または液体に含まれていなかった場合
は、ステップ5に進む。
(4) The measured gas or liquid contains a component which was not predicted in the chemical reaction simulation (of the processing reagent designed in step 2) in the process window designed in step 2. , Or even though one ingredient was expected,
If it is not contained in the measured gas or liquid, go to step 5.

【0078】測定された気体または液体の成分が、ステ
ップ2で設計された加工用試薬およびプロセスウィンド
ウにおいて予想された通りであった場合は、プロセス用
試薬の設計とプロセスウィンドウの設計は終了したと見
做せるので、ステップ7に進む。
If the measured gas or liquid composition was as expected in the processing reagent and process window designed in step 2, then the design of the process reagent and the design of the process window are complete. You can see it, so proceed to Step 7.

【0079】(5)前記定義した表面状態集合(Σ)の
中から、一定の基準に基づき、一個の加工装置内壁の表
面状態を取り出す。
(5) From the surface state set (Σ) defined above, the surface state of one inner wall of the processing apparatus is taken out based on a certain standard.

【0080】それを初期の表面状態として、ステップ3
の実プロセスのプロセス条件において、化学反応シミュ
レーションを行い、各位置における気体成分又は液体成
分を予測し、ステップ3で測定された成分と一致するか
否かを判定する。
With that as the initial surface state, step 3
Under the process conditions of the actual process, the chemical reaction simulation is performed, the gas component or the liquid component at each position is predicted, and it is determined whether or not it matches the component measured in step 3.

【0081】一致する場合は、今の化学反応シミュレー
ションの結果、同定された最終の表面状態を現在の加工
装置内壁の表面状態(SL={S1L, S2L, …, SN
L})とし、表面状態集合(Σ)に登録する。
If they coincide with each other, the final surface state identified as a result of the current chemical reaction simulation is taken as the current surface state of the inner wall of the processing apparatus (SL = {S1L, S2L, ..., SN).
L}) and register it in the surface state set (Σ).

【0082】この登録処理により、加工装置が実施した
加工プロセスにより生じる内壁の全ての表面状態が、表
面状態集合(Σ)に登録される。
By this registration processing, all the surface states of the inner wall generated by the machining process carried out by the machining apparatus are registered in the surface state set (Σ).

【0083】一致しない場合は、別の加工装置内壁の表
面状態を、一定の基準に基づき、表面状態集合(Σ)か
ら取り出し、それを初期の表面状態として、同様に、成
分の予測を行い、測定成分と符合するか否かを判定す
る。
If they do not match, the surface condition of another inner wall of the processing apparatus is taken out from the surface condition set (Σ) on the basis of a certain standard, and the initial surface condition is taken as the same to predict the components. It is determined whether or not it matches the measured component.

【0084】このような処理を、成分が符合するまで繰
り返し、符合した場合は、前記と同様の登録処理を行
う。
Such processing is repeated until the components match, and when they match, the registration processing similar to the above is performed.

【0085】(6)ステップ5において、実測成分を再
現すると判断された加工装置内壁の表面状態における、
各位置(加工装置内壁の表面、気相または液相、および
製品の前駆体の表面)における化学反応のシミュレーシ
ョン結果が、加工装置の機能発現のための条件および素
子設計からの材料に関する要求を満たすものか否かを判
定する。
(6) In step 5, in the surface state of the inner wall of the processing apparatus, which is determined to reproduce the measured component,
Simulation results of chemical reactions at each position (surface of inner wall of processing equipment, surface of vapor phase or liquid, and surface of precursor of product) satisfy the requirements for processing equipment function and material requirements from device design It is determined whether it is a thing.

【0086】満たす場合は、現在の加工装置の内壁の表
面状態(SL={S1L,S2L, …,SNL})におい
て、ステップ2で選ばれた加工用試薬についてステップ
W1−W6を実行し、ステップ7に進む。
When the conditions are satisfied, in the current surface state of the inner wall of the processing apparatus (SL = {S1L, S2L, ..., SNL}), steps W1-W6 are executed for the processing reagent selected in step 2, Proceed to 7.

【0087】満たさない場合は、加工装置内のクリーニ
ング処理を行い、クリーニング後の加工装置内壁の表面
状態を化学反応シミュレーションにより同定し、現在の
装置内壁の表面状態(SL={S1L,S2L, …,SN
L})とし、かつ、表面状態集合(Σ)に登録し、ステ
ップ2に戻る。
If not satisfied, the inside of the processing apparatus is cleaned, the surface state of the processing apparatus inner wall after cleaning is identified by chemical reaction simulation, and the current surface state of the apparatus inner wall (SL = {S1L, S2L, ... , SN
L}) and register in the surface state set (Σ) and return to step 2.

【0088】本ステップの登録処理により、本加工装置
が実施したクリーニング処理により生じる内壁の全ての
表面状態が、表面状態集合(Σ)に登録される。
By the registration process of this step, all the surface states of the inner wall generated by the cleaning process performed by the processing apparatus are registered in the surface state set (Σ).

【0089】(7)選ばれた加工用試薬を用い、素子構
造要素の形状に関する要求を満たすように、設計された
プロセスウィンドウにおけるプロセス条件の探索(プロ
セス条件の最適化)に進む。
(7) Proceed to search for process conditions (optimization of process conditions) in a process window designed so as to satisfy the requirements regarding the shape of the element structural element using the selected processing reagent.

【0090】前記手段においては、表面状態集合(Σ)
の中から、現在の加工装置の内壁の表面状態を探し出す
ステップ(5)を含んでいる。
In the above means, the surface state set (Σ)
The step (5) of finding the surface condition of the inner wall of the current processing apparatus from among the above is included.

【0091】加工装置の内壁の表面状態を表面に属する
原子の原子種および座標で表現し、記憶する場合、人間
が物理化学的に評価すると、同種の表面状態であって
も、この表現を用いると、前記手段を採用する製造装置
やシステムでは、座標が完全に一致しない限り、異なる
状態として扱われる。
When the surface state of the inner wall of the processing apparatus is represented and stored by the atomic species and coordinates of the atoms belonging to the surface, this expression is used even if the surface state of the same kind is evaluated by a physicochemical evaluation by a human. Then, in the manufacturing apparatus or system adopting the above-mentioned means, unless the coordinates completely match, they are treated as different states.

【0092】したがって、前記ステップ5およびステッ
プ6において、加工プロセス実行後およびクリーニング
処理後の加工装置内壁の表面状態を同定した後、加工装
置内壁の表面状態を表面状態集合(Σ)へ登録すること
により、表面状態集合(Σ)に含まれる表面状態の数
は、際限なく増大していくことになる。
Therefore, in steps 5 and 6, after identifying the surface state of the inner wall of the processing apparatus after the execution of the processing process and after the cleaning processing, the surface state of the inner wall of the processing apparatus is registered in the surface state set (Σ). As a result, the number of surface states included in the surface state set (Σ) increases infinitely.

【0093】これは、本発明の手順を利用し続けること
により、ステップ5において検索対象となる表面状態の
数が際限なく増大することを意味する。
This means that by continuing to use the procedure of the present invention, the number of surface states to be searched in step 5 will increase without limit.

【0094】したがって、検索の方法を工夫しないと、
本発明の設計処理速度は、利用回数と共に、低下してゆ
くことになる。
Therefore, if the search method is not devised,
The design processing speed of the present invention decreases with the number of times of use.

【0095】また、一個の表面の状態を記憶するため
に、少なくとも、数万個の原子の座標を記憶する必要が
あり、数メガバイト程度の記憶領域を占めるので、現状
の記憶装置を用いる場合、その空き容量を配慮しなけれ
ばならない。
Further, in order to store the state of one surface, it is necessary to store at least the coordinates of tens of thousands of atoms, which occupies a storage area of several megabytes. Therefore, when using the current storage device, You must consider the free space.

【0096】前記(2)または(4)の手段によれば、
表面状態集合(Σ)に含まれる各表面状態データ(S
J)の採択頻度F(J)を、ステップ5で初期の表面状態
として同定された回数に基づき、定義する。
According to the means (2) or (4),
Each surface state data (S included in the surface state set (Σ)
The adoption frequency F (J) of J) is defined based on the number of times identified as the initial surface state in step 5.

【0097】この採択頻度が高ければ、経験的に再び採
択される確率が高いと見做せるので、採択頻度の高いも
のから順に検索を行なえば、検索速度の低下を抑制する
ことができる。
If the adoption frequency is high, it can be considered empirically that the probability of being adopted again is high. Therefore, if the searches are performed in descending order of the adoption frequency, it is possible to suppress a decrease in the search speed.

【0098】前記(5)の手段によれば、表面状態集合
(Σ)の空き容量が小さくなった場合、前記採択頻度の
低い表面状態データから順に、記憶装置外に排除する。
According to the above-mentioned means (5), when the free space of the surface state set (Σ) becomes small, the surface state data having a low adoption frequency are sequentially excluded from the storage device.

【0099】この場合に、表面状態集合(Σ)には採択
頻度の高い表面状態が格納されているので、ステップ5
における表面状態の同定機能の低下を最小限に抑えるこ
とができる。
In this case, since the surface state set (Σ) stores surface states that are frequently adopted, step 5
It is possible to minimize the deterioration of the identification function of the surface state in.

【0100】[0100]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0101】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
In all the drawings for explaining the embodiments, those having the same function are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0102】図1は、本発明の一実施例である加工装置
の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a processing apparatus which is an embodiment of the present invention.

【0103】本実施例の加工装置は、シリコン基板等の
製品の前駆体上へ、金属、半導体、あるいは絶縁膜をC
VD薄膜形成加工する際に、加工装置内の気相における
幾つかの位置における成分測定結果と化学反応シミュレ
ーション結果とに基づいて、最適加工条件の領域(加工
用試薬およびプロセスウィンドウ)を決定する加工装置
である。
The processing apparatus of the present embodiment is such that a metal, semiconductor, or insulating film is deposited on a precursor of a product such as a silicon substrate by C
Processing for determining a region (processing reagent and process window) of optimum processing conditions based on component measurement results and chemical reaction simulation results at several positions in the vapor phase in the processing apparatus when performing VD thin film formation processing It is a device.

【0104】図1において、101はCVD装置、10
2,103,104は加工装置内の気相成分測定手段、
105は被加工基体であるシリコン基板等の基板、10
6は加工装置内壁の表面状態同定用コンピュータ、10
7は表面状態記憶装置、108は化学反応シミュレーシ
ョン用コンピュータ、109は採択頻度記憶装置、11
0は加工用試薬およびプロセスウインドウの設計用コン
ピュータ、111はプロセス条件最適化用コンピュー
タ、112は試薬成分流量設定装置、113は内壁温度
設定装置、114は温度制御設定装置、115は圧力制
御設定装置、116は気相成分同定用コンピュータであ
る。
In FIG. 1, 101 is a CVD apparatus and 10
2, 103 and 104 are gas phase component measuring means in the processing apparatus,
105 is a substrate such as a silicon substrate which is a substrate to be processed, 10
6 is a computer for identifying the surface state of the inner wall of the processing apparatus, 10
7 is a surface state storage device, 108 is a computer for chemical reaction simulation, 109 is an adoption frequency storage device, 11
0 is a computer for designing processing reagents and process windows, 111 is a computer for optimizing process conditions, 112 is a reagent component flow rate setting device, 113 is an inner wall temperature setting device, 114 is a temperature control setting device, and 115 is a pressure control setting device. , 116 are computers for gas phase component identification.

【0105】なお、図1に示す各コンピュータ(10
6,108,110,111,116)は、単一のコン
ピュータで構成してもよいし、別々のコンピュータで構
成してもよい。
Note that each computer (10
6, 108, 110, 111, 116) may be configured by a single computer or separate computers.

【0106】CVD装置101には、加工用試薬、本実
施例では、原料ガス、キャリヤーガス等の加工試薬成分
の混合ガスをCVD装置101まで輸送する管が取付け
られており、この輸送管の出口付近には、加工用試薬の
成分を測定するための気相成分測定装置102が取付け
られている。
The CVD apparatus 101 is provided with a pipe for transporting a processing reagent, in this embodiment, a mixed gas of a processing reagent component such as a raw material gas and a carrier gas to the CVD apparatus 101, and an outlet of this transportation pipe. A gas phase component measuring device 102 for measuring the components of the processing reagent is attached in the vicinity.

【0107】さらにCVD装置101自体にも、反応容
器内の気体成分および内部に設置された製品の前駆体
(基板)105の表面付近の気体成分を測定するための
気相成分測定装置(103,104)が取り付けられて
いる。
Further, in the CVD apparatus 101 itself, a gas phase component measuring device (103, 103) for measuring a gas component in the reaction container and a gas component in the vicinity of the surface of the precursor (substrate) 105 of the product installed therein. 104) is attached.

【0108】このような気相成分測定装置(102,1
03,104)としては、光路を測定位置に有する赤外
線吸収分光法、ラマン分光法、光吸収、または発光によ
る測定装置、測定位置付近の気体をサンプリングする機
能を有する質量分析法による分光計、ガスクロマトグラ
フィーによる分析装置等が挙げられる。
Such a gas phase component measuring device (102, 1
03, 104) include infrared absorption spectroscopy having an optical path at a measurement position, Raman spectroscopy, a measurement device by light absorption or emission, a mass spectrometer spectrometer having a function of sampling a gas near the measurement position, and a gas. A chromatographic analysis device and the like can be mentioned.

【0109】ここで、気相成分測定装置102は、主
に、輸送管内の気相および輸送管内壁の表面での化学反
応の結果生成する化学種を測定するために設けられてお
り、気相成分測定装置103は、主に、CVD装置容器
の内壁表面での化学反応の結果生成する化学種を測定す
るために設けられており、気相成分測定装置104は、
主に、基板105の表面での化学反応の結果生成する化
学種を測定するために設けられている。
Here, the gas phase component measuring device 102 is provided mainly for measuring the gas phase in the transport pipe and the chemical species generated as a result of the chemical reaction on the surface of the inner wall of the transport pipe. The component measuring device 103 is provided mainly for measuring the chemical species generated as a result of the chemical reaction on the inner wall surface of the CVD device container, and the gas phase component measuring device 104 is
It is mainly provided to measure the chemical species generated as a result of the chemical reaction on the surface of the substrate 105.

【0110】これらの気相成分測定装置(102,10
3,104)により得られたスペクトル等は気相成分同
定用コンピュータ116により、各成分の分子構造デー
タ、例えば、その化学種(分子)内の全原子の原子種
と、適当な座標系における位置に変換され、加工装置内
壁の表面状態同定用コンピュータ106に入力される。
These gas phase component measuring devices (102, 10
3, 104), the spectrum obtained by the gas phase component identification computer 116 is used for the molecular structure data of each component, for example, the atomic species of all atoms in the chemical species (molecule) and the position in an appropriate coordinate system. Is input to the computer 106 for identifying the surface state of the inner wall of the processing apparatus.

【0111】表面状態同定用コンピュータ106では、
表面状態記憶装置107内から加工装置内壁の初期の表
面状態の候補を取上げ、その加工装置内壁の表面状態お
よび基板の初期表面状態において、化学反応シミュレー
ション用コンピュータ108を用いて化学反応シミュレ
ーションを実行し、生成物、表面状態の変化等を予測
し、その生成物が、気相成分測定結果と符合するか否か
を判定する。
In the surface state identifying computer 106,
A candidate for the initial surface state of the inner wall of the processing apparatus is picked up from the surface state storage device 107, and a chemical reaction simulation is executed using the computer 108 for chemical reaction simulation on the surface state of the inner wall of the processing apparatus and the initial surface state of the substrate. , Products, changes in the surface condition, etc. are predicted, and it is determined whether or not the products match the gas phase component measurement results.

【0112】この操作は、符合するまで繰り返され、加
工装置内壁の初期の表面状態の同定が終了する。
This operation is repeated until the coincidence is reached, and the identification of the initial surface state of the inner wall of the processing apparatus is completed.

【0113】この表面状態記憶装置107内データの検
索による同定処理は、採択頻度記憶装置109の内の採
択頻度データを利用することにより、効率的に実行する
ことができる。
The identification processing by searching the data in the surface state storage device 107 can be efficiently executed by using the adoption frequency data in the adoption frequency storage device 109.

【0114】また、表面状態同定用コンピュータ106
は、同定された加工装置内壁の初期の表面状態から、化
学反応シミュレーション用コンピュータ108を用いた
化学反応シミュレーションにより予測された現在の加工
装置内壁および基板の表面状態を、加工用試薬およびプ
ロセスウインドウの設計用コンピュータ110に渡す。
Also, the surface state identifying computer 106.
Represents the current surface state of the processing apparatus inner wall and the substrate, which is predicted by the chemical reaction simulation using the chemical reaction simulation computer 108, from the identified initial surface state of the processing apparatus inner wall. It is passed to the design computer 110.

【0115】設計用コンピュータ110では、主に、表
面状態同定用コンピュータ106から渡された現在の加
工装置内壁の表面状態および基板の表面状態を初期状態
として、化学反応シミュレーション用コンピュータ10
8を用いて化学反応シミュレーションを実行し、要求を
満たす化学反応が起こるような、本実施例では、輸送管
内の気相、その内壁表面、CVD容器の内壁では、化学
反応は定常的に進行せず、基板表面では、所望の材料の
薄膜が形成するような化学反応が進行するような加工用
試薬およびプロセス条件の領域(プロセスウインドウ)
を探索し、決定する。
In the design computer 110, the chemical reaction simulation computer 10 mainly uses the current surface state of the inner wall of the processing apparatus and the surface state of the substrate passed from the surface state identification computer 106 as initial states.
In the present embodiment in which a chemical reaction that satisfies the requirements occurs by performing a chemical reaction simulation using No. 8, in the gas phase in the transport pipe, the inner wall surface thereof, and the inner wall of the CVD container, the chemical reaction constantly proceeds. On the surface of the substrate, the area of the processing reagents and process conditions (process window) in which a chemical reaction that forms a thin film of the desired material proceeds.
Search for and decide.

【0116】このプロセス条件の領域(プロセスウイン
ドウ)は、プロセス条件最適化用コンピュータ111に
渡される。
This process condition area (process window) is passed to the process condition optimizing computer 111.

【0117】プロセス条件最適化用コンピュータ111
では、従来のプロセスシミュレーション、実験データ等
を用いて、設計用コンピュータ110から渡されたプロ
セスウインドウの中で、要求される薄膜の形状を形成す
る最適プロセス条件を決定する。
Computer 111 for optimizing process conditions
Then, the conventional process simulation, experimental data, etc. are used to determine the optimum process conditions for forming the required thin film shape in the process window passed from the design computer 110.

【0118】決定された最適プロセス条件は、新たに、
前と同一の製品の前駆体をCVD装置101内に設置し
た後に、加工条件設定手段、本実施例では、加工用試薬
成分流量設定装置112、内壁温度設定装置113、基
板温度設定装置114、圧力設定装置115に設定さ
れ、製品の製造が実行される。
The determined optimum process conditions are newly
After the precursor of the same product as before is installed in the CVD apparatus 101, processing condition setting means, in this embodiment, a processing reagent component flow rate setting device 112, an inner wall temperature setting device 113, a substrate temperature setting device 114, a pressure The setting is made in the setting device 115, and the manufacturing of the product is executed.

【0119】図2は、本実施例の加工装置における処理
手順を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flow chart showing the processing procedure in the processing apparatus of this embodiment.

【0120】次に、図2を用いて、本実施例の加工装置
における処理手順を説明する。
Next, the processing procedure in the processing apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0121】ここで、被加工基体である製品の前駆体の
表面状態は、次の理由により、知られているものとす
る。
Here, the surface condition of the precursor of the product which is the substrate to be processed is known for the following reason.

【0122】まず、この加工プロセスの前に、別の加工
プロセスがなかった場合は、製品の前駆体は原料であ
り、一般に、原料は単純な構造を有しており、その表面
状態の測定は容易であるからである。
First, if there is no other processing process before this processing process, the precursor of the product is a raw material, and in general, the raw material has a simple structure, and its surface state cannot be measured. Because it is easy.

【0123】また、この加工プロセスの前に、別の加工
プロセスがあった場合は、その加工プロセス条件が、本
実施例の方法を用いて決定されていれば、製品の前駆体
の表面状態は知られているはずであるからである。
If there is another processing process before this processing process, if the processing process conditions are determined by the method of this embodiment, the surface condition of the precursor of the product is Because it should be known.

【0124】始めに、表面状態記憶装置107から、現
在の加工装置内壁の表面状態として、最も可能性の高い
ものを選ぶ(ステップ201)。
First, from the surface state storage device 107, the most probable surface state of the inner wall of the processing apparatus is selected (step 201).

【0125】選ばれた(あるいは与えられた)加工装置
内壁の表面状態、および、加工しようとする製品の前駆
体の表面状態を初期の表面状態と仮定し、加工用試薬お
よびプロセスウインドウ(製品の材料に関する要求仕様
を満足する加工条件の領域)を、設計用コンピュータ1
10により設計する(ステップ202)。
Assuming that the surface state of the selected (or given) inner wall of the processing apparatus and the surface state of the precursor of the product to be processed are initial surface states, the processing reagent and the process window (product A computer 1 for designing a region of processing conditions that satisfies the required specifications for materials.
Design according to 10 (step 202).

【0126】この時、化学反応シミュレーション用コン
ピュータ108を用いて、様々の加工用試薬を用い、様
々の加工条件において、各化学反応シミュレーションを
行なう。
At this time, the chemical reaction simulation computer 108 is used to perform each chemical reaction simulation under various processing conditions using various processing reagents.

【0127】また、選ばれた加工用試薬を用い、かつ、
選ばれたプロセス条件において、加工プロセスを実行し
た場合に、加工プロセス最終段階における、加工装置内
気相の成分を予測する。
Also, using the selected processing reagent, and
When the processing process is executed under the selected process conditions, the components of the gas phase in the processing device at the final stage of the processing process are predicted.

【0128】ステップ202で選ばれた加工用試薬を用
いて、ステップ202で決められたプロセスウインドウ
の中の代表的な加工条件において、加工プロセスを実行
し、加工プロセス最終段階における、加工装置内気相の
成分を気相成分測定装置102、気相成分測定装置10
3、および気相成分測定装置104を用いて測定する
(ステップ203)。
Using the processing reagent selected in step 202, the processing process is executed under the typical processing conditions in the process window determined in step 202, and the vapor phase in the processing device at the final stage of the processing process is executed. Gas component measuring device 102, gas phase component measuring device 10
3 and the gas phase component measuring device 104 (step 203).

【0129】測定されたデータは、成分同定用コンピュ
ータ116において分子構造データに変換され、表面状
態同定用コンピュータ106に送られる。
The measured data is converted into molecular structure data by the component identifying computer 116 and sent to the surface state identifying computer 106.

【0130】表面状態同定用コンピュータ106は、ス
テップ203で測定された気相成分とステップ202で
予測された気相成分と符合するか否かを判定する(ステ
ップ204)。
The surface state identifying computer 106 determines whether or not the gas phase component measured in step 203 matches the gas phase component predicted in step 202 (step 204).

【0131】符合する場合は、プロセスウインドウ設計
前に、仮定された加工装置内壁の表面状態が正しかった
証拠であるので、プロセス条件最適化用コンピュータ1
11にプロセスウインドウのデータを渡し、プロセス条
件の最適化(ステップ209)に進む。
If they match, it means that the surface condition of the assumed inner wall of the processing apparatus was correct before designing the process window. Therefore, the process condition optimizing computer 1
The process window data is passed to 11, and the process proceeds to the process condition optimization (step 209).

【0132】符合しない場合は、プロセスウインドウ設
計前に、加工装置内壁の初期表面状態が正しく仮定され
ていなかった場合であるので、ステップ203の実測気
相成分を正しく再現するような初期表面状態を探す(ス
テップ205)。
If they do not match, it means that the initial surface state of the inner wall of the processing apparatus was not correctly assumed before designing the process window. Therefore, the initial surface state for accurately reproducing the actually measured gas phase component in step 203 is set. Search (step 205).

【0133】このステップ205では、表面状態記憶装
置107内の表面状態データの中の1つを取り出し、取
り出した表面状態データにより表現される表面状態を、
加工装置内壁の初期の表面状態とし、前記加工装置内壁
の初期の表面状態および前記被加工基体である製品の前
駆体の表面状態を初期の表面状態と仮定し、化学反応シ
ミュレーション用コンピュータ108を用いて、ステッ
プ203における加工用試薬と加工条件を採用した場合
の化学反応シミュレーションを実行し、気相成分を予測
する。
In this step 205, one of the surface state data in the surface state storage device 107 is extracted, and the surface state represented by the extracted surface state data is
Assuming that the initial surface state of the inner wall of the processing apparatus is the initial surface state of the inner wall of the processing apparatus and the surface state of the precursor of the product that is the substrate to be processed, the chemical reaction simulation computer 108 is used. Then, the chemical reaction simulation in the case where the processing reagent and the processing conditions are adopted in step 203 is executed to predict the gas phase component.

【0134】この場合に、化学反応シミュレーション用
コンピュータ108を用いた化学反応シミュレーション
を実行する位置は、加工装置内の指定された位置とす
る。
In this case, the position for executing the chemical reaction simulation using the chemical reaction simulation computer 108 is the designated position in the processing apparatus.

【0135】このような加工装置内壁の初期の表面状態
の取上げと、化学反応シミュレーション用コンピュータ
108を用いた化学反応のシミュレーションを、予測気
相成分が実測気相成分と符合するまで繰り返す。
The collection of the initial surface state of the inner wall of the processing apparatus and the simulation of the chemical reaction using the chemical reaction simulation computer 108 are repeated until the predicted gas phase component matches the actually measured gas phase component.

【0136】次に、ステップ205において、加工装置
内壁の初期の表面状態を同定できたか否かを判断する
(ステップ212)。
Next, in step 205, it is judged whether or not the initial surface state of the inner wall of the processing apparatus has been identified (step 212).

【0137】ステップ212において、ステップ205
で、加工装置内壁の初期の表面状態を同定できた場合に
は、ステップ205で、同定された加工装置内壁の初期
の表面状態における化学反応シミュレーション用コンピ
ュータ108を用いた化学反応シミュレーションの結果
予測された、現在の加工装置内壁の表面状態を表面状態
記憶装置107に登録する(ステップ206)。
In step 212, step 205
If the initial surface state of the inner wall of the processing apparatus can be identified in step 205, the result of the chemical reaction simulation using the chemical reaction simulation computer 108 in the identified initial surface state of the inner wall of the processing apparatus is predicted in step 205. Further, the current surface state of the inner wall of the processing apparatus is registered in the surface state storage device 107 (step 206).

【0138】次に、ステップ205において同定された
初期表面状態のもとでの、化学反応シミュレーション用
コンピュータ108を用いた化学反応シミュレーション
により予測された気相および基板の各種表面での化学反
応は、材料に関する要求仕様を満たすか否かを判定する
(ステップ207)。
Next, under the initial surface state identified in step 205, the chemical reactions on the gas phase and various surfaces of the substrate predicted by the chemical reaction simulation using the chemical reaction simulation computer 108 are as follows: It is determined whether or not the required specifications regarding the material are satisfied (step 207).

【0139】要求仕様を満たさない場合は、加工装置内
壁のクリーニング処理を行なう(ステップ210)。
If the required specifications are not satisfied, the inner wall of the processing apparatus is cleaned (step 210).

【0140】また、ステップ212において、加工装置
内壁の初期の表面状態を同定できなかった場合にも、加
工装置内壁のクリーニング処理を行なう(ステップ21
0)。
Further, even if the initial surface state of the inner wall of the processing apparatus cannot be identified in step 212, the inner wall of the processing apparatus is cleaned (step 21).
0).

【0141】クリーニング処理としては、フッ素系のガ
スによる内壁表面のエッチング等が挙げられる。
Examples of the cleaning treatment include etching of the inner wall surface with a fluorine-based gas.

【0142】クリーニング処理後の加工装置内壁の表面
状態を化学反応シミュレーション用コンピュータ108
を用いた化学反応シミュレーションにより予測し、その
結果を表面状態記憶装置107に登録し(ステップ21
1)、ステップ202に戻る。
The surface state of the inner wall of the processing apparatus after the cleaning process is analyzed by the computer 108 for chemical reaction simulation.
Prediction is performed by a chemical reaction simulation using, and the result is registered in the surface state storage device 107 (step 21
1) and returns to step 202.

【0143】要求仕様を満たす場合は、ステップ206
で登録された加工装置内壁の表面状態を初期の表面状態
と仮定し、ステップ203と同一の加工用試薬を用いる
場合のプロセスウインドウを、ステップ202と同様の
手続きで、設計用コンピュータ110により、設計する
(ステップ208)。
If the required specifications are met, step 206
It is assumed that the surface state of the inner wall of the processing apparatus registered in step 2 is the initial surface state, and the process window in the case of using the same processing reagent as in step 203 is designed by the design computer 110 in the same procedure as in step 202. (Step 208).

【0144】最後に、ステップ208で設計されたプロ
セスウインドウにおけるプロセス条件の最適化(ステッ
プ209)に進む。
Finally, the process conditions are optimized in the process window designed in step 208 (step 209).

【0145】プロセス条件の最適化は、プロセス条件最
適化用コンピュータ111を用いて行なう。
The process condition optimization is performed using the process condition optimization computer 111.

【0146】プロセス条件最適化用コンピュータ111
の例としては、加工プロセスにおけるデバイス構造要素
の断面形状の時間変化を予測するプロセスシミュレータ
が挙げられる。
Computer 111 for optimizing process conditions
As an example of, there is a process simulator that predicts the time change of the cross-sectional shape of the device structural element in the processing process.

【0147】また、この最適化プロセスでは、シミュレ
ーションのみだけでなく、実験データを用いてもよい。
In this optimization process, not only simulation but also experimental data may be used.

【0148】なお、ステップ212において、加工装置
内壁の初期の表面状態を同定できなかった場合に、加工
装置内壁のクリーニング処理を行なう代わりに、表面状
態記憶装置107に新たな加工装置内壁の表面状態をマ
ニュアルで補充し、ステップ201の処理を行うように
することも可能である。
In step 212, when the initial surface condition of the inner wall of the processing device cannot be identified, instead of performing the cleaning process of the inner wall of the processing device, the surface condition storage device 107 stores a new surface condition of the inner wall of the processing device. Can be manually replenished and the process of step 201 can be performed.

【0149】図3は、図1に示す気相成分測定手段(1
02,103,104)として赤外線吸収分光計を用い
た場合の図1に示す成分同定用コンピュータ116の処
理手順を示すフローチャートである。
FIG. 3 shows the gas phase component measuring means (1
02, 103, 104) is a flowchart showing the processing procedure of the component identification computer 116 shown in FIG. 1 when an infrared absorption spectrometer is used.

【0150】次に、図3を用いて、図1に示す成分同定
用コンピュータ116の処理手順を説明する。
Next, the processing procedure of the component identifying computer 116 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0151】始めに、気相成分測定手段(102,10
3,104)からスペクトル(赤外線波長の関数として
気体の赤外線吸収度)を読み取る(ステップA01)。
First, the gas phase component measuring means (102, 10)
3, 104) to read the spectrum (infrared absorption of gas as a function of infrared wavelength) (step A01).

【0152】次に、伸縮振動領域(短波長側)のスペク
トルにおける吸収ピークの波長から気体中に存在する可
能性のある化学結合を予測し(ステップA02)、種々
の標準気体分子の単位濃度のスペクトルを格納する記憶
装置から、ステップA02で予測された化学結合を含む
気体の分子の集合を選び出す(ステップA03)。
Next, the chemical bond that may exist in the gas is predicted from the wavelength of the absorption peak in the spectrum of the stretching vibration region (short wavelength side) (step A02), and the unit concentrations of various standard gas molecules are estimated. A set of gas molecules containing the chemical bond predicted in step A02 is selected from the storage device that stores the spectrum (step A03).

【0153】次に、N=1として、ステップA03で選
ばれた気体分子の集合からN種類の成分を選び、そのス
ペクトル、または、その線型結合が、ステップA01で
読み取られたスペクトルと許容誤差範囲内で一致するか
否かを判定する(ステップA04)。
Next, with N = 1, N kinds of components are selected from the set of gas molecules selected in step A03, and its spectrum or its linear coupling is determined by the spectrum read in step A01 and the allowable error range. It is determined whether or not they match (step A04).

【0154】ステップA04で、そのスペクトル、また
は、その線型結合が、ステップA01で読み取られたス
ペクトルと許容誤差範囲内で一致した場合には、各成分
(分子)の分子構造(分子内の各原子の原子種と内部座
標系における位置)を種々の分子の構造を格納する記憶
装置から読み取り(ステップA05)、同定された気体
の各成分の名前、分子構造および濃度(=線型結合係
数)を出力する(ステップA06)。
In step A04, if the spectrum or the linear bond matches the spectrum read in step A01 within the allowable error range, the molecular structure of each component (molecule) (each atom in the molecule). (Atomic species and position in the internal coordinate system) are read from the storage device that stores the structures of various molecules (step A05), and the name, molecular structure and concentration (= linear coupling coefficient) of each component of the identified gas are output. (Step A06).

【0155】ステップA04で、そのスペクトル、また
は、その線型結合が、ステップA01で読み取られたス
ペクトルと許容誤差範囲内で一致しない場合には、N=
N+1として、ステップA04の処理を繰り返す。
In step A04, if the spectrum or its linear combination does not match the spectrum read in step A01 within the allowable error range, N =
The process of step A04 is repeated with N + 1.

【0156】図4、図5は、図1に示す表面状態同定用
コンピュータ106の処理手順を示すフローチャートで
ある。
FIGS. 4 and 5 are flowcharts showing the processing procedure of the surface state identifying computer 106 shown in FIG.

【0157】次に、図4、図5を用いて、図1に示す表
面状態同定用コンピュータ106の処理手順を説明す
る。
Next, the processing procedure of the surface state identification computer 106 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

【0158】図4に示すステップB01の処理は、表面
状態記憶装置107に表面状態データが残っているか否
かを判定する処理であり、表面状態記憶装置107に表
面状態データが残っていない場合には、ステップB11
で、加工装置内壁面の初期表面状態の同定が不能と判断
する。
The process of step B01 shown in FIG. 4 is a process of determining whether or not the surface state data is left in the surface state storage device 107, and when the surface state data is not left in the surface state storage device 107. Is step B11
Then, it is determined that the initial surface state of the inner wall surface of the processing apparatus cannot be identified.

【0159】表面状態記憶装置107に表面状態データ
が残っている場合には、残存する表面状態データの中か
ら、採択頻度F(J) に基づいて表面状態(Sj={S1
j,S2j})を表現する表面状態データを選択し、表面
状態(Sj)を初期表面状態として選択する(ステップ
B02)。
When the surface state data remains in the surface state storage device 107, the surface state (Sj = {S1 = S1 = S1 = S1 = S1 = S1) is selected from the remaining surface state data based on the selection frequency F (J).
j, S2j}) is selected, and the surface state (Sj) is selected as the initial surface state (step B02).

【0160】なお、本実施例では、加工装置の内壁とし
ては、輸送管の内壁(S1j)と、加工装置の容器内壁
(S2j)との2つになる。
In this embodiment, there are two inner walls of the processing device, that is, the inner wall of the transport pipe (S1j) and the inner wall of the container of the processing device (S2j).

【0161】次に、最近のステップ203における温度
・流量で供給される加工用試薬が加工試薬輸送管内気相
および表面状態(S1j)の輸送管内壁表面において化学
反応することにより生成される気体の成分(分子)を、
化学反応シュミレーション用コンピュータ108を用い
た化学反応シミュレーションにより予測し(ステップB
03)、その気体の成分が気相成分測定手段102で実
測された気体の成分と一致するか否かを判断する(ステ
ップB03)。
Next, the gas generated by the chemical reaction of the processing reagent supplied at the temperature / flow rate in the recent step 203 with the gas phase in the processing reagent transport pipe and the inner surface of the transport pipe inner surface (S1j) The component (molecule)
Prediction is made by chemical reaction simulation using the computer 108 for chemical reaction simulation (Step B
03), it is determined whether or not the gas component matches the gas component actually measured by the gas phase component measuring means 102 (step B03).

【0162】ステップB03で一致しない場合には、前
記ステップB01ないしステップB02の処理を繰り返
す。
If they do not match in step B03, the processes of steps B01 to B02 are repeated.

【0163】ステップB03で一致した場合には、最近
のステップ203において気相成分測定手段102によ
り実測された気体の成分が、ステップ203の加工条件
の時の加工装置容器内気相および表面状態(S2j)の容
器内壁面と化学反応することにより生成される気体の成
分(分子)を、化学反応シュミレーション用コンピュー
タ108を用いた化学反応シミュレーションにより予測
し(ステップB04)、その気体の成分が気相成分測定
手段103で実測された気体の成分と一致するか否かを
判断する(ステップB05)。
If they match in step B03, the gas component actually measured by the gas phase component measuring means 102 in the latest step 203 is the gas phase and the surface state (S2j) in the processing apparatus container under the processing conditions of step 203. ) The components (molecules) of the gas generated by the chemical reaction with the inner wall surface of the container are predicted by the chemical reaction simulation using the chemical reaction simulation computer 108 (step B04), and the gas component is the gas phase component. It is determined whether or not the gas component actually measured by the measuring means 103 matches (step B05).

【0164】ステップB05で一致しない場合には、前
記ステップB01ないしステップB04の処理を繰り返
す。
If they do not match in step B05, the processes of steps B01 to B04 are repeated.

【0165】ステップB05で一致した場合には、最近
のステップ203において気相成分測定手段103によ
り実測された気体の成分が、ステップ203の加工条件
の時の基板105の表面と化学反応することにより生成
される気体の成分(分子)を、化学反応シュミレーショ
ン用コンピュータ108を用いた化学反応シミュレーシ
ョンにより予測し(ステップB06)、その気体の成分
が気相成分測定手段104で実測された気体の成分と一
致するか否かを判断する(ステップB07)。
If they match in step B05, the gas component actually measured by the gas phase component measuring means 103 in the latest step 203 chemically reacts with the surface of the substrate 105 under the processing conditions of step 203. The component (molecule) of the generated gas is predicted by a chemical reaction simulation using the computer for chemical reaction simulation 108 (step B06), and the component of the gas is the gas component measured by the gas phase component measuring means 104. It is determined whether or not they match (step B07).

【0166】ステップB07で一致しない場合には、前
記ステップB01ないしステップB06の処理を繰り返
す。
If they do not match in step B07, the processes of steps B01 to B06 are repeated.

【0167】ステップB07で一致した場合には、最近
のステップB02およびステップB04において、化学
反応シュミレーション用コンピュータ108を用いた化
学反応シュミレーションにより予測された現在の表面状
態(SL={S1L,S2L})を表面状態記憶装置107
に登録する(ステップB08)。
If they match in step B07, the current surface state predicted by the chemical reaction simulation using the chemical reaction simulation computer 108 in the latest steps B02 and B04 (SL = {S1L, S2L}) The surface state storage device 107
(Step B08).

【0168】次に、最近のステップ203の初期の表面
状態は、最近のステップB01で選択された表面状態で
あるという判断に基づいて、表面状態記憶装置107に
格納されている各表面状態(Sj)を表す表面状態デー
タをの採択頻度(Fj)を計算しなおす(ステップB0
9)。
Next, based on the judgment that the initial surface state of the latest step 203 is the surface state selected in the latest step B01, each surface state (Sj stored in the surface state storage device 107). ), The adoption frequency (Fj) of the surface state data is calculated again (step B0).
9).

【0169】次に、最近のステップステップB02、ス
テップB04およびステップB06において行われた化
学反応シュミレーション用コンピュータ108を用いる
化学反応シュミレーションにより予測された表面(加工
装置内壁面または基板表面)の最終状態および(気相お
よび表面における)化学反応生成物を出力する(ステッ
プB10)。
Next, the final state of the surface (the inner wall surface of the processing apparatus or the surface of the substrate) predicted by the chemical reaction simulation using the chemical reaction simulation computer 108 performed in the recent steps B02, B04 and B06 and Output the chemical reaction products (in the gas phase and on the surface) (step B10).

【0170】図6は、図1に示す化学反応シミュレーシ
ョン用コンピュータ108の処理手順を示すフローチャ
ートである。
FIG. 6 is a flow chart showing the processing procedure of the chemical reaction simulation computer 108 shown in FIG.

【0171】次に、図6を用いて、図1に示す化学反応
シミュレーション用コンピュータ108の処理手順を説
明する。
Next, the processing procedure of the chemical reaction simulation computer 108 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0172】始めに、与えられた反応場(気相または表
面)における、可能な反応の初期状態(化学反応系を構
成する各原子の原子種、その初期座標および初速度)の
代表(N個)を、与えられた反応系の温度、気体の圧力
および各成分の流速かた統計力学を用いて決定する(ス
テップC01)。
First, in a given reaction field (gas phase or surface), a representative of the initial state of possible reactions (atomic species of each atom constituting the chemical reaction system, its initial coordinates and initial velocity) (N pieces) ) Is determined using the given reaction system temperature, gas pressure, and statistical mechanics of the flow velocity of each component (step C01).

【0173】次に、I=1とおいて、第1番目の化学反
応の初期状態を時刻t=0における反応系の状態(原子
配置および速度)とし(ステップC02)、時刻tの原
子配置において化学反応系の原子に働く力F(t)を第
一原理に基づいて、即ち、電子のSchroedinger方程式を
解くことにより計算する(ステップC03)。
Next, assuming that I = 1, the initial state of the first chemical reaction is set to the state (atomic arrangement and velocity) of the reaction system at time t = 0 (step C02), and the chemical arrangement at the atomic arrangement at time t is set. The force F (t) acting on the atoms of the reaction system is calculated based on the first principle, that is, by solving the electron Schroedinger equation (step C03).

【0174】化学反応系の原子に働く力F(t)に基づ
いて、次のタイム・ステップ(時間幅δtだけ未来)で
の原子配置(必要ならば速度も)を予測し(ステップC
04)、そのタイム・ステップにおいて化学反応系が定
常状態に到達したか否かを判断する(ステップC0
5)。
Based on the force F (t) acting on the atoms in the chemical reaction system, the atomic arrangement (and the velocity if necessary) at the next time step (in the future by the time width δt) is predicted (step C).
04), it is determined whether or not the chemical reaction system has reached a steady state at that time step (step C0).
5).

【0175】ステップC05で化学反応系が定常状態に
到達していない場合には、化学反応系が定常状態に到達
するまで前記ステップC02ないしステップC03の処
理を繰り返す。
If the chemical reaction system has not reached the steady state in step C05, the processes of steps C02 to C03 are repeated until the chemical reaction system reaches the steady state.

【0176】ステップC05で化学反応系が定常状態に
到達した場合には、I=I+1として前記ステップC0
2ないしステップC05の処理を、I>Nになるまで繰
り返す(ステップC06)。
When the chemical reaction system reaches a steady state in step C05, I = I + 1 is set, and the above-mentioned step C0 is performed.
The processing from 2 to step C05 is repeated until I> N (step C06).

【0177】I>Nとなったら、前記ステップC02な
いしステップ06の処理で得られる、異なるN個の初期
状態に対する化学反応系の(初期状態から定常状態に至
るまでの期間における)原子配置、速度、力およびポテ
ンシャルにデータから与えられた加工時間中に生成する
気体分子および表面状態を統計力学的に予測する(ステ
ップ07)。
When I> N, the atomic arrangement and velocity (in the period from the initial state to the steady state) of the chemical reaction system with respect to the N different initial states obtained by the processing of Step C02 to Step 06 are obtained. , The force and the potential are statistically mechanically predicted for the gas molecules and the surface state generated during the processing time given from the data (step 07).

【0178】図2に示す処理手順の中の、ステップ20
2およびステップ208において、加工装置内壁の与え
られた初期表面状態における、与えられた加工用試薬を
用いる場合に、設計用コンピュータ110を用いて、プ
ロセスウインドウ(製品の材料に関する要求仕様を満た
すプロセス条件群)の設計の処理があった。
Step 20 in the processing procedure shown in FIG.
2 and step 208, when using a given processing reagent in a given initial surface state of the inner wall of the processing apparatus, the design computer 110 is used to process a process window (process conditions that meet the required specifications regarding the material of the product). Group) design process.

【0179】この設計処理は、基本的には、化学反応シ
ミュレーション用コンピュータ108を用いて、気相お
よび表面における化学反応シミュレーションを様々の条
件で実行し、要求仕様に適合する結果を与える条件を選
び出すという形をとる。
In this design process, basically, the chemical reaction simulation computer 108 is used to execute the chemical reaction simulations in the gas phase and the surface under various conditions, and select the conditions that give results that meet the required specifications. Takes the form.

【0180】図7は、図1に示す設計用コンピュータ1
10によりプロセスウインドウを設計する際の処理手順
の一例を示すフローチャートである。
FIG. 7 shows the design computer 1 shown in FIG.
9 is a flowchart showing an example of a processing procedure when designing a process window according to 10.

【0181】次に、図7を用いて、図1に示す設計用コ
ンピュータ110によりプロセスウインドウを設計する
際の処理手順の一例を説明する。
Next, referring to FIG. 7, an example of a processing procedure for designing a process window by the design computer 110 shown in FIG. 1 will be described.

【0182】なお、ここでは、製品の材料に関する要求
仕様は、基板表面に所望の材料の薄膜が形成されること
以外に、加工プロセスの制御を容易にするために、加工
用試薬は基板表面以外では反応しない、即ち、化学的に
変化しないことも要求されているものとする。
Here, in addition to the requirement that a thin film of a desired material be formed on the surface of the substrate, the required specifications regarding the material of the product are such that the processing reagent is other than the surface of the substrate in order to facilitate the control of the processing process. It is also required that they do not react, that is, they do not chemically change.

【0183】まず、与えられた加工用試薬成分、本実施
例では、原料ガス、キャリヤーガス等が混合した際に、
化学反応が起こらない条件の領域、本実施例では、全流
量と各成分の流量比の領域を、化学反応シミュレーショ
ン用コンピュータ108を用いた化学反応シミュレーシ
ョンにより、本実施例の加工装置において許されている
条件領域において探す(ステップ301)。
First, when a given processing reagent component, in this embodiment, a raw material gas, a carrier gas, etc. are mixed,
In the processing apparatus of the present embodiment, the region of the condition in which no chemical reaction occurs, that is, the region of the total flow rate and the flow rate ratio of each component in the present embodiment is allowed by the chemical reaction simulation using the chemical reaction simulation computer 108. Search in the existing condition area (step 301).

【0184】ステップ301において、この化学反応に
ついて実験データが十分あれば、それを使ってもよい。
In step 301, if sufficient experimental data is available for this chemical reaction, it may be used.

【0185】次に、与えられた加工用試薬が、試薬輸送
管内壁表面において反応しない条件領域を、化学反応シ
ミュレーション用コンピュータ108を用いた化学反応
シミュレーションにより、ステップ301において得ら
れた条件領域から探し出す(ステップ302)。
Next, a condition region in which the given processing reagent does not react on the inner wall surface of the reagent transport pipe is searched for from the condition region obtained in step 301 by a chemical reaction simulation using the chemical reaction simulation computer 108. (Step 302).

【0186】次に、与えられた加工用試薬が、CVD反
応容器の内壁の表面で反応しない条件の領域、本実施例
では、流量比、圧力および内壁温度の領域を、ステップ
302で得られた条件(流量比)領域から、化学反応シ
ミュレーション用コンピュータ108を用いた化学反応
シミュレーションにより探し出す(ステップ303)。
Next, in step 302, a region under the condition that the given processing reagent does not react on the surface of the inner wall of the CVD reaction container, in this embodiment, a region of flow rate, pressure and inner wall temperature was obtained. A chemical reaction simulation using the computer 108 for chemical reaction simulation is performed to find out from the condition (flow rate ratio) area (step 303).

【0187】次に、与えられた加工用試薬が、製品の前
駆体(基板)の表面で、所望の材料の薄膜を成長させる
ように、反応する条件領域、本実施例では、流量比、圧
力および基板温度の領域を探し出す(ステップ30
4)。
Next, the given processing reagent reacts so as to grow a thin film of a desired material on the surface of the precursor (substrate) of the product, in the present embodiment, the flow rate ratio and pressure. And a region of substrate temperature is searched (step 30).
4).

【0188】前記した、ステップ302で決められた全
流量の領域、ステップ303で決められた流量比と内壁
温度の領域、ステップ304で最終的に決められた圧力
と基板温度の領域が、求められたプロセスウインドウと
なる。
The total flow rate area determined in step 302, the flow rate ratio and inner wall temperature area determined in step 303, and the pressure and substrate temperature area finally determined in step 304 are obtained. Process window.

【0189】図2に示すステップ201およびステップ
205において、表面状態記憶装置107内の表面状態
データが検索され利用され、また、ステップ206およ
びステップ211では、化学反応シミュレーション用コ
ンピュータ108を用いた化学反応シミュレーションに
より予測された加工装置内壁の表面状態を表す表面状態
データが登録された。
In step 201 and step 205 shown in FIG. 2, the surface state data in the surface state storage device 107 is retrieved and used, and in step 206 and step 211, the chemical reaction using the chemical reaction simulation computer 108 is performed. The surface condition data representing the surface condition of the inner wall of the processing device predicted by the simulation was registered.

【0190】このようにして、本実施例の加工装置の利
用と共に、表面状態記憶装置107の表面状態データは
増大してゆくが、利用前の段階においても、十分な数の
データが表面状態記憶装置107に格納されている必要
がある。
In this way, the surface state data of the surface state storage device 107 increases with the use of the processing apparatus of this embodiment, but a sufficient number of surface state data is stored even before use. It must be stored on the device 107.

【0191】例えば、加工装置内壁、本実施例では、C
VD装置101のCVD容器およびガス輸送管の内壁の
材質に基づいて、初期の表面状態を予想し、そのデータ
(表面原子の原子種および位置座標)を、予め、格納す
る。
For example, the inner wall of the processing apparatus, C in this embodiment.
The initial surface state is predicted based on the materials of the inner wall of the CVD container and the gas transport pipe of the VD apparatus 101, and the data (atomic species of surface atoms and position coordinates) are stored in advance.

【0192】また、雰囲気ガス、例えば、酸素、窒素、
アルゴン、水蒸気および二酸化炭素等との相互作用によ
り、それらの表面状態がどのように変化するかを、化学
反応シミュレーション用コンピュータ108を用いた化
学反応シミュレーションにより予測し、その結果を格納
しておく。
Further, an atmosphere gas such as oxygen, nitrogen,
It is predicted by a chemical reaction simulation using the chemical reaction simulation computer 108 how the surface state of the surface changes due to the interaction with argon, water vapor, carbon dioxide, etc., and the result is stored.

【0193】さらに、その装置特有の環境において予想
される表面状態を格納しておいてもよい。
Furthermore, the surface state expected in the environment peculiar to the device may be stored.

【0194】一方、本実施例の加工装置の利用と共に、
表面状態記憶装置107の表面状態データが増大するこ
とから、ステップ201およびステップ205における
表面状態データの検索時間が際限なく増大してゆく可能
性がある。
On the other hand, with the use of the processing apparatus of this embodiment,
Since the surface state data in the surface state storage device 107 increases, the search time for the surface state data in step 201 and step 205 may increase infinitely.

【0195】特に、ステップ205では、表面状態記憶
装置107内の表面状態データを取り上げた後に、化学
反応シミュレーション用コンピュータ108を用いた化
学反応シミュレーション結果と実測との対応を試験する
ため、無作為に取り上げると、深刻な検索速度の低下が
もたらされる。
In particular, in step 205, after the surface state data in the surface state storage device 107 is taken up, the correspondence between the chemical reaction simulation result and the actual measurement using the chemical reaction simulation computer 108 is tested, and therefore, at random. If taken up, it causes a serious decrease in search speed.

【0196】本実施例では、表面状態記憶装置107の
各表面状態データに次のような検索の優先順位をつけ、
検索速度の低下を防いでいる。
In the present embodiment, the following retrieval priorities are assigned to the respective surface state data of the surface state storage device 107,
It prevents a decrease in search speed.

【0197】すなわち、表面状態データ(SJ)に対し
て、ステップ205において初期表面状態として採択さ
れた頻度F(J)を定義し、これを検索優先順位とす
る。
That is, for the surface state data (SJ), the frequency F (J) adopted as the initial surface state in step 205 is defined, and this is set as the search priority.

【0198】F(J)は、例えば、次のように定義され
る。
F (J) is defined as follows, for example.

【0199】F(J)=(nJ+1)/(NJ+1) ここで、nJは、ステップ205で、表面状態(SJ)が
初期表面状態として採択された回数であり、NJは、表
面状態(SJ)が表面状態記憶装置107に登録されて
から、表面の状態の同定処理(図2に示すステップ20
5の処理)が行なわれた回数を表わす。
F (J) = (nJ + 1) / (NJ + 1) where nJ is the number of times the surface state (SJ) was adopted as the initial surface state in step 205, and NJ is the surface state (SJ). Is registered in the surface state storage device 107, the surface state identification process (step 20 shown in FIG. 2) is performed.
This represents the number of times the process 5) has been performed.

【0200】したがって、ステップ206またはステッ
プ211において、または、オペレータにより、表面状
態(SJ)が、初めて表面状態記憶装置107に登録さ
れたとき、 F(J)=1.0 となる。
Therefore, when the surface state (SJ) is registered in the surface state storage device 107 for the first time in step 206 or step 211 or by the operator, F (J) = 1.0.

【0201】したがって、ある表面状態が登録されて
も、それが、現在の表面状態として採択されないと、そ
の検索優先順位が徐々に低くなっていき、逆に、採択さ
れる回数が多いと、検索優先順位が高くなる。
Therefore, even if a certain surface state is registered, if that surface state is not adopted as the current surface state, the search priority gradually decreases, and conversely, if the number of adopted times is large, the search is performed. Higher priority.

【0202】即ち、加工装置内壁の表面状態の履歴を考
慮した検索が可能となる。
That is, it is possible to perform a search in consideration of the history of the surface state of the inner wall of the processing apparatus.

【0203】また、本実施例の加工装置では、表面状態
記憶装置107の空き容量がある一定の値よりも小さく
なると、前記の採択頻度の低い表面状態データ順に、記
憶装置外に排除する機能も有している。
Further, in the processing apparatus of the present embodiment, when the free space of the surface state storage device 107 becomes smaller than a certain value, the surface state data having a low frequency of adoption is also excluded from the storage device. Have

【0204】この機能により、表面状態データのメモリ
ー管理を意識せずに、本発明の製造装置を利用すること
ができる。
With this function, the manufacturing apparatus of the present invention can be used without paying attention to the memory management of the surface state data.

【0205】なお、本実施例では、加工装置として、C
VD装置を取り上げたが、その他、レジスト塗布装置、
パターン露光装置、現像装置、およびエッチング装置
に、本発明を適用することも可能である。
In this embodiment, the processing device is C
I took up the VD system, but also the resist coating system,
The present invention can be applied to a pattern exposure device, a developing device, and an etching device.

【0206】また、本実施例では、一装置のみを取り上
げたが、本発明は、製品前駆体を順次加工するために、
複数の加工装置が、直列にされたモジュールを一つの加
工装置とした場合でも、適用可能である。
Further, although only one apparatus is taken up in the present embodiment, the present invention, in order to sequentially process the product precursors,
It is applicable even when a plurality of processing devices are used as a single processing device in which modules are connected in series.

【0207】例えば、CVD装置、レジスト塗布装置、
パターン露光装置、現像装置、およびエッチング装置が
順次直列に連結したモジュールに適用してもよい。
For example, a CVD apparatus, a resist coating apparatus,
It may be applied to a module in which a pattern exposure device, a developing device, and an etching device are sequentially connected in series.

【0208】以上の実施例からもわかるように、本発明
の加工用試薬およびプロセスウインドウの設計方法ある
いはその方法による製造装置を用いれば、従来では、ほ
とんどの場合不可能であった加工装置内壁および基板の
表面状態の同定が可能となり、加工用試薬およびプロセ
スウインドウの合理的設計が可能となる。
As can be seen from the above examples, the use of the processing reagent and the process window designing method of the present invention or the manufacturing apparatus according to the method makes it impossible to use the processing apparatus inner wall and the processing apparatus inner wall in most cases. The surface state of the substrate can be identified, and the rational design of processing reagents and process windows is possible.

【0209】また、加工装置には、加工装置の内壁から
の異物、あるいは、侵入経路が不明である異物等による
不良発生にも迅速に対応することができる。
[0209] Further, the processing apparatus can promptly deal with the occurrence of defects due to foreign matter from the inner wall of the processing apparatus or foreign matter whose entry route is unknown.

【0210】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ること
は言うまでもない。
Although the present invention has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【0211】[0211]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0212】(1)本発明によれば、半導体素子製造プ
ロセスや精密加工プロセスにおける素子の材料に関する
要求を満足する加工用試薬やプロセス条件を、加工装置
の内壁の表面状態、被加工基体の表面状態および化学反
応の情報に基づいて、合理的に設計することが可能とな
り、従来のような試行錯誤的なプロセス設計を避けるこ
とができる。
(1) According to the present invention, processing reagents and process conditions satisfying the requirements concerning the material of the element in the semiconductor element manufacturing process and the precision processing process are set to the surface condition of the inner wall of the processing apparatus and the surface of the substrate to be processed. It becomes possible to rationally design based on the information of the state and the chemical reaction, and it is possible to avoid the conventional trial and error process design.

【0213】したがって、多種多様な製造依頼に迅速に
対応でき、また、不良発生原因の究明が容易な製造装置
を提供することが可能となる。
Therefore, it is possible to provide a manufacturing apparatus capable of promptly responding to a wide variety of manufacturing requests and facilitating investigation of the cause of defect occurrence.

【0214】(2)本発明によれば、加工装置の内壁か
らの異物、あるいは、侵入経路が不明である異物等によ
る不良発生にも迅速に対応することが可能となる。
(2) According to the present invention, it is possible to promptly deal with the occurrence of defects due to foreign matter from the inner wall of the processing apparatus or foreign matter whose entry route is unknown.

【0215】(3)本発明によれば、表面状態記憶装置
に格納される表面状態データに採択頻度を定義し、この
採択頻度が高いものから順に検索し、また、表面状態記
憶装置に空き容量が小さくなった場合に、採択頻度の低
い表面データを排除するようにしたので、検索速度の低
下を防止し、表面状態記憶装置の有効利用が可能とな
る。
(3) According to the present invention, the adoption frequency is defined in the surface condition data stored in the surface condition storage device, and the surface condition storage device is searched in descending order of the adoption frequency. When the value becomes small, the surface data having a low adoption frequency is eliminated, so that the search speed is prevented from decreasing and the surface state storage device can be effectively used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例である加工装置の概略構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a processing apparatus that is an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例の加工装置における処理手順を示すフ
ローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure in the processing apparatus of this embodiment.

【図3】図1に示す気相成分測定手段として赤外線吸収
分光計を用いた場合の図1に示す成分同定用コンピュー
タの処理手順を示すフローチャートである。
3 is a flow chart showing a processing procedure of a component identification computer shown in FIG. 1 when an infrared absorption spectrometer is used as the gas phase component measuring means shown in FIG.

【図4】図1に示す表面状態同定用コンピュータの処理
手順を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of a surface state identification computer shown in FIG.

【図5】図1に示す表面状態同定用コンピュータの処理
手順を示すフローチャートである。
5 is a flowchart showing a processing procedure of the surface state identification computer shown in FIG. 1. FIG.

【図6】図1に示す化学反応シュミレーション用コンピ
ュータの処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the computer for chemical reaction simulation shown in FIG.

【図7】図1に示す設計用コンピュータによりプロセス
ウインドウを設計する際の処理手順の一例を示すフロー
チャートである。
7 is a flowchart showing an example of a processing procedure when designing a process window by the design computer shown in FIG. 1. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…CVD装置、102,103,104…加工装
置内の気相成分測定手段、105…被加工基体であるシ
リコン基板等の基板、106…加工装置内壁の表面状態
同定用コンピュータ、107…表面状態記憶装置、10
8…化学反応シミュレーション用コンピュータ、109
…採択頻度記憶装置、110…加工用試薬およびプロセ
スウインドウの設計用コンピュータ、111…プロセス
条件最適化用コンピュータ、112…試薬成分流量設定
装置、113…内壁温度設定装置、114…温度制御設
定装置、115…圧力制御設定装置、116…気相成分
同定用コンピュータ。
101 ... CVD apparatus, 102, 103, 104 ... Gas phase component measuring means in processing apparatus, 105 ... Substrate such as silicon substrate which is a substrate to be processed, 106 ... Computer for identifying surface state of processing apparatus inner wall, 107 ... Surface state Storage device, 10
8 ... Computer for chemical reaction simulation, 109
... adoption frequency storage device, 110 ... processing reagent and process window design computer, 111 ... process condition optimization computer, 112 ... reagent component flow rate setting device, 113 ... inner wall temperature setting device, 114 ... temperature control setting device, 115 ... Pressure control setting device, 116 ... Computer for gas phase component identification.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被加工基体の表面を加工する加工装置に
おいて、前記加工装置の内部の各種内壁の近傍における
気体または液体の成分を測定する成分測定手段と、与え
られた気体または液体との化学反応により、与えられた
固体の固体表面における状態変化および前記固体表面に
おいて発生する気体または液体の成分を計算し、かつ、
与えられた気体または液体における化学種の変化を計算
する化学反応計算手段と、前記加工装置の各種内壁の材
質に基づいて予測される前記加工装置の各種内壁の表面
状態を表す表面状態データが予め格納されるとともに、
加工プロセスが実行される毎の前記加工装置の各種内壁
の表面状態を表す表面状態データが格納される表面状態
記憶装置と、最近実行された加工プロセスにおいて、前
記加工装置の各種内壁の近傍で前記成分測定手段により
測定された気体または液体の成分に符合する成分を発生
する前記加工装置の各種内壁の表面状態を表す表面状態
データを、前記表面状態記憶装置内の表面状態データの
中から、前記化学反応計算手段を用いて選択し、それに
より予測される現在の前記加工装置の各種内壁の表面状
態を同定する表面状態同定手段と、前記表面状態同定手
段により同定された前記加工装置の各種内壁の表面状態
を表す表面データを前記表面状態記憶装置に格納する格
納手段と、前記表面状態同定手段により同定された前記
加工装置の各種内壁の表面状態のもとで、前記化学反応
予測手段を用いて、前記被加工基体の表面に所定の材料
層を形成する加工用試薬および加工条件領域を予測する
予測手段と、前記予測手段により予測された加工条件領
域内の加工条件を前記加工装置に設定する手段とを具備
することを特徴とする加工装置。
1. In a processing apparatus for processing the surface of a substrate to be processed, a component measuring means for measuring a gas or liquid component in the vicinity of various inner walls inside the processing apparatus, and a chemistry of a given gas or liquid. Calculating the state change on the solid surface of a given solid and the composition of the gas or liquid generated on said solid surface by the reaction, and
Chemical reaction calculation means for calculating the change of chemical species in a given gas or liquid, and surface state data representing the surface state of the various inner walls of the processing device predicted based on the materials of the various inner walls of the processing device are previously stored. As it is stored
A surface state storage device that stores surface state data representing the surface state of various inner walls of the processing apparatus each time the processing process is executed, and a recently executed processing process, in the vicinity of various inner walls of the processing apparatus. Surface condition data representing the surface condition of various inner walls of the processing device that generate a component that matches the gas or liquid component measured by the component measuring means, from among the surface condition data in the surface condition storage device, Surface state identification means for selecting the current surface states of various inner walls of the processing apparatus selected by using the chemical reaction calculation means, and various inner walls of the processing apparatus identified by the surface state identification means Storage means for storing in the surface state storage device surface data representing the surface state of the, and various types of the processing apparatus identified by the surface state identifying means. Under the surface condition of the above, using the chemical reaction predicting means, a predicting means for predicting a processing reagent and a processing condition region for forming a predetermined material layer on the surface of the substrate to be processed, and predicting by the predicting means. And a means for setting a processing condition in the processed processing condition region in the processing device.
【請求項2】 前記表面状態記憶装置に格納される前記
表面状態データに対して、前記表面状態同定手段により
当該表面状態データが選択された採択頻度を記憶する手
段を備え、前記表面状態同定手段において、前記採択頻
度の大きなものから順に、前記表面状態データを取上
げ、前記取り上げられた前記表面状態データが表現する
表面状態を初期状態として、前記化学反応計算手段を用
いて発生する気体または液体成分を予測し、予測された
成分と前記成分測定手段により測定された気体または液
体の成分とが符合するまで、前記表面状態データの取り
上げと前記符合の評価を続けることを特徴とする請求項
1に記載された加工装置。
2. The surface state identifying means comprises means for storing, for the surface state data stored in the surface state storage device, an adoption frequency at which the surface state data is selected by the surface state identifying means. In the above, the surface state data is taken in order from the one having the largest selection frequency, and the gas or liquid component generated by using the chemical reaction calculation means is defined as an initial state of the surface state represented by the surface state data taken up. And picking up the surface condition data and evaluating the code until the predicted component and the gas or liquid component measured by the component measuring means match. The described processing equipment.
【請求項3】 前記表面状態記憶装置の空き容量がある
一定の値よりも小さくなった時、前記採択頻度の低い前
記加工装置の各種内壁の表面状態のデータから順に、前
記表面状態記憶装置から消去する手段を有することを特
徴とする請求項2に記載された加工装置。
3. When the free space of the surface state storage device becomes smaller than a certain value, the surface state data of the various inner walls of the processing device having a low adoption frequency are sequentially transferred from the surface state storage device. The processing apparatus according to claim 2, further comprising a deleting unit.
【請求項4】 前記成分測定手段が、赤外線吸収(I
R)、ラマン分光法、電子スピン共鳴(ESR),核磁
気共鳴(NMR)、光吸収、発光、質量分析法、また
は、クロマトグラフィーを用いて、気体または液体の成
分を測定する手段であることを特徴とする請求項1ない
し請求項3のいずれか1項に記載された加工装置。
4. The infrared ray absorption (I
R), Raman spectroscopy, electron spin resonance (ESR), nuclear magnetic resonance (NMR), light absorption, luminescence, mass spectrometry, or chromatography to measure a gas or liquid component. The processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
【請求項5】 前記加工装置が、半導体素子製造および
精密加工において用いられる加工装置であることを特徴
とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載さ
れた加工装置。
5. The processing apparatus according to claim 1, wherein the processing apparatus is a processing apparatus used in semiconductor element manufacturing and precision processing.
【請求項6】 前記加工装置が、分子線エピタキシャル
成長(MBE)装置、化学気相薄膜成長(CVD)装
置、真空蒸着装置、スパッタ装置、イオンクスタービー
ム(ICB)装置、熱酸化装置、表面拡散装置、ドライ
・エッチング装置、ラングミュア・ブロジェット(L
B)膜形成装置、レジスト薄膜形成装置、リソグラフィ
ー露光装置、ウェット・エッチング装置、イオン・イン
プランテーション装置、表面処理装置、アニーリング装
置のいずれか一つである、または、これらの任意の組合
せからなることを特徴とする請求項1ないし請求項4の
いずれか1項に記載された加工装置。
6. The processing apparatus is a molecular beam epitaxial growth (MBE) apparatus, a chemical vapor phase thin film growth (CVD) apparatus, a vacuum vapor deposition apparatus, a sputtering apparatus, an ion Custer beam (ICB) apparatus, a thermal oxidation apparatus, a surface diffusion apparatus. , Dry etching equipment, Langmuir Blodgett (L
B) Any one of a film forming apparatus, a resist thin film forming apparatus, a lithographic exposure apparatus, a wet etching apparatus, an ion implantation apparatus, a surface treatment apparatus, an annealing apparatus, or any combination thereof. The processing device according to any one of claims 1 to 4.
【請求項7】 被加工基体の表面を加工する加工装置の
最適加工条件決定方法において、前記加工装置の内部の
各種内壁の近傍における気体または液体の成分を測定す
る成分測定手段と、与えられた気体または液体との化学
反応により、与えられた固体の固体表面における状態変
化および前記固体表面において発生する気体または液体
の成分を計算し、かつ、与えられた気体または液体にお
ける化学種の変化を計算する化学反応計算手段と、前記
加工装置の各種内壁の材質に基づいて予測される前記加
工装置の各種内壁の表面状態を表す表面状態データが予
め格納されるとともに、加工プロセスが実行される毎の
前記加工装置の各種内壁の表面状態を表す表面状態デー
タが格納される表面状態記憶装置とを備え、最近実行さ
れた加工プロセスにおいて、前記加工装置の各種内壁の
近傍で前記成分測定手段により測定された気体または液
体の成分に符合する成分を発生する前記加工装置の各種
内壁の表面状態を表す表面状態データを、前記表面状態
記憶装置内の表面状態データの中から、前記化学反応計
算手段を用いて選択し、それにより予測される現在の前
記加工装置の各種内壁の表面状態を同定し、前記同定さ
れた前記加工装置の各種内壁の表面状態を表す表面状態
データを前記表面状態記憶装置に格納し、前記同定され
た前記加工装置の各種内壁の表面状態のもとで、前記化
学反応予測手段を用いて、前記被加工基体の表面に所定
の材料層を形成する加工用試薬および加工条件領域を決
定することを特徴とする加工装置の最適加工条件の決定
方法。
7. A method for determining an optimum processing condition for a processing apparatus for processing the surface of a substrate to be processed, comprising: a component measuring means for measuring a gas or liquid component in the vicinity of various inner walls inside the processing apparatus. Calculates the state change on a solid surface of a given solid and the components of the gas or liquid generated on the surface of the solid by a chemical reaction with a gas or liquid, and the change of chemical species on the given gas or liquid The chemical reaction calculation means and the surface state data representing the surface state of the various inner walls of the processing apparatus predicted based on the materials of the various inner walls of the processing apparatus are stored in advance, and each time the processing process is executed. A surface state storage device for storing surface state data representing surface states of various inner walls of the processing apparatus, and for a recently executed processing process. In the above, the surface state data representing the surface state of the various inner walls of the processing device that generates a component that matches the gas or liquid component measured by the component measuring means in the vicinity of the various inner walls of the processing device is the surface. From the surface state data in the state storage device, the chemical reaction calculation means is used to select and identify the current surface state of various inner walls of the processing device predicted thereby, and the identified processing device is identified. The surface state data representing the surface state of each of the various inner walls are stored in the surface state storage device, and under the identified surface states of the various inner walls of the processing apparatus, the chemical reaction prediction means is used to A method for determining optimum processing conditions for a processing apparatus, which comprises determining a processing reagent for forming a predetermined material layer on the surface of a processing substrate and a processing condition region.
【請求項8】 前記表面状態記憶装置に格納されている
前記表面状態データに対して、該表面状態データが選択
される採択頻度を計算し、前記採択頻度の大きなものか
ら順に、前記表面状態データを取上げ、前記取り上げら
れた表面状態データが表現する表面状態を初期状態とし
て、前記化学反応計算手段を用いて発生する気体または
液体成分を予測し、予測された成分と前記測定された成
分とが符合するまで、表面状態の取り上げと前記符合の
評価を繰り返すことを特徴とする請求項7に記載された
加工装置の最適加工条件の決定方法。
8. The surface state data stored in the surface state storage device is used to calculate an adoption frequency with which the surface state data is selected, and the surface state data is selected in descending order of the adoption frequency. Taking the surface state represented by the surface state data taken up as an initial state, the gas or liquid component generated using the chemical reaction calculation means is predicted, and the predicted component and the measured component are The method for determining the optimum processing condition of the processing apparatus according to claim 7, wherein the picking up of the surface state and the evaluation of the code are repeated until the two match.
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