KR20240076703A - 정보 처리 장치, 정보 처리 방법 및 프로그램 - Google Patents

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KR20240076703A
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KR1020230156603A
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다츠야 야마구치
료스케 시바츠지
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 기판 처리 장치에 있어서의 온도 상태에 관한 시뮬레이션 결과의 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
프로세스 파라미터에 따라 기판 처리 장치의 시뮬레이션 모델에 의한 시뮬레이션을 실행하도록 구성되어 있는 시뮬레이션 실행부와, 프로세스 파라미터에 따라 기판 처리 장치에 있어서의 온도 변화를 나타내는 외란을 생성하도록 구성되어 있는 외란 생성부와, 외란에 기초하여 시뮬레이션 모델에 의해 계산되는 온도를 조정하도록 구성되어 있는 온도 조정부를 구비하는 정보 처리 장치가 제공된다.

Description

정보 처리 장치, 정보 처리 방법 및 프로그램{INFORMATION PROCESSING APPARATUS, INFORMATION PROCESSING METHOD, AND STORAGE MEDIUM THEREOF}
본 개시는, 정보 처리 장치, 정보 처리 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 제품의 제조 또는 연구개발 현장에 있어서, 프로세스 시뮬레이션이 이용되고 있다. 프로세스 시뮬레이션은, 반도체 프로세스에 관련된 다양한 물리 현상을 물리 모델에 의해 취급할 수 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 예컨대, 프로세스 시뮬레이션에서는, 반도체 프로세스를 실행한 후의 측정 결과로부터, 반도체 프로세스를 실행 중인 프로세스 상태를 추측한다.
[특허허문헌 1] 일본 특허 공개 제2018-125451호 공보
본 개시는, 기판 처리 장치에 있어서의 온도 상태에 관한 시뮬레이션 결과의 정밀도를 향상시키는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 프로세스 파라미터에 따라 기판 처리 장치의 시뮬레이션 모델에 의한 시뮬레이션을 실행하도록 구성되어 있는 시뮬레이션 실행부와, 프로세스 파라미터에 따라 기판 처리 장치에 있어서의 온도 변화를 나타내는 외란(外亂)을 생성하도록 구성되어 있는 외란 생성부와, 외란에 기초하여 시뮬레이션 모델에 의해 계산되는 온도를 조정하도록 구성되어 있는 온도 조정부를 구비하는 정보 처리 장치가 제공된다.
일 측면에 따르면, 기판 처리 장치에 있어서의 온도 상태에 관한 시뮬레이션 결과의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 프로세스 레시피에 있어서의 온도 설정의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 정보 처리 시스템의 전체 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 3은 기판 처리 장치의 일례를 나타낸 개략 단면도이다.
도 4는 컴퓨터의 하드웨어 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 5는 해석 장치의 기능 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 6은 생성 처리의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 노(爐)내 온도에 대한 외란의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은 웨이퍼 온도에 대한 외란의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는 외란 파라미터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 10은 실행 처리의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 11은 시뮬레이션 화면의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12는 노내 온도의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타낸 도면이다.
도 13은 웨이퍼 온도의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타낸 도면이다.
도 14는 히터 전력의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
[실시형태]
본 개시의 일 실시형태는, 기판 처리 장치에 있어서의 온도 제어에 관한 시뮬레이션을 행하기 위한 정보 처리 시스템이다. 본 실시형태에 있어서의 기판 처리 장치의 일례는, 세로형 열처리 장치이다. 본 실시형태에 있어서의 시뮬레이션에서는, 프로세스 파라미터에 따라 반도체 프로세스를 실행 중인 기판 처리 장치에 있어서의 온도 상태를 추측한다.
본 실시형태에서는, 세로형 열처리 장치의 처리 용기 내의 온도(이하, 「노내 온도」라고도 부름), 및 세로형 열처리 장치의 피처리체의 일례인 반도체 웨이퍼의 온도(이하, 「웨이퍼 온도」라고도 부름)에 대한 온도 제어를 시뮬레이션의 대상으로 한다. 단, 본 실시형태에 있어서의 온도 제어는, 기판 처리 장치 내에서 측정 가능한 온도라면 어떠한 온도여도 좋고, 이들 온도에 한정되지 않는다.
세로형 열처리 장치에서는, 성막 프로세스 등의 반도체 프로세스를 실행함에 있어서, 온도 제어가 중요해진다. 도 1은 프로세스 레시피에 있어서의 온도 설정의 일례를 나타낸 도면이다. 실선은 설정 온도의 추이를 나타내고 있다. 점선은 노내 온도의 추이를 나타내고 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 세로형 열처리 장치가 실행하는 프로세스에 있어서의 온도 설정은 복잡해지고 있어, 1회의 성막 프로세스에 있어서 설정 온도를 복수회 변경하는 경우가 있다. 따라서, 프로세스 레시피를 설정함에 있어서, 온도 제어 시뮬레이션을 실행하여, 설정한 프로세스 레시피의 타당성을 검증하는 것은 중요하다.
특히, 세로형 열처리 장치에서는, 처리 용기 내의 온도 상태가 크게 변화하는 동작이 행해지는 경우가 있다. 이러한 동작에서는, 외적 요인이 복잡하게 영향을 미치기 때문에, 시뮬레이션의 정밀도를 향상시키는 것이 과제가 된다. 온도 상태가 크게 변화하는 동작에는, 예컨대, 반도체 웨이퍼를 처리 용기 내로 반입하는 로드, 또는 처리 후의 반도체 웨이퍼를 처리 용기 내로부터 반출하는 언로드 등이 포함된다. 또한, 예컨대, 처리 가스 등을 처리 용기 내로 도입, 또는 처리 용기 내의 가스를 배출하기 위해 처리 용기 내의 압력을 변화하는 동작 등이 포함된다.
<시스템 구성>
본 실시형태에 있어서의 정보 처리 시스템의 전체 구성에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는 본 실시형태에 있어서의 정보 처리 시스템의 전체 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 정보 처리 시스템(100)은, 공장 a 내에 기판 처리 장치(120a1∼120a3)와, 제어 장치(121a1∼121a3)를 갖는다. 기판 처리 장치(120a1∼120a3)와 제어 장치(121a1∼121a3)는, 유선 또는 무선에 의해 접속된다.
또한, 정보 처리 시스템(100)은, 공장 b 내에 기판 처리 장치(120b1, 120b2)와, 제어 장치(121b1, 121b2)를 갖는다. 기판 처리 장치(120b1, 120b2)와 제어 장치(121b1, 121b2)는, 유선 또는 무선에 의해 접속된다.
또한, 정보 처리 시스템(100)은, 공장 c 내에 기판 처리 장치(120c1, 120c2)와, 제어 장치(121c1, 121c2)를 갖는다. 기판 처리 장치(120c1, 120c2)와 제어 장치(121c1, 121c2)는, 유선 또는 무선에 의해 접속된다.
기판 처리 장치(120a1∼120a3), 기판 처리 장치(120b1, 120b2), 기판 처리 장치(120c1, 120c2)는, 네트워크(N1∼N3)를 통해 각각 호스트 장치(110a, 110b, 110c)와 접속되어 있다. 호스트 장치(110a, 110b, 110c)로부터의 지시에 기초한 각 제어 장치의 제어에 의해, 각 기판 처리 장치가 기판 처리를 실행한다. 호스트 장치(110a, 110b, 110c)는, 인터넷 등의 네트워크(N4)를 통해 서버 장치(150)에 접속되어 있다.
이하의 설명에서는, 기판 처리 장치(120a1∼120a3, 120b1, 120b2, 120c1, 120c2)를 총칭하여 기판 처리 장치(120)라고도 한다. 또한, 제어 장치(121a1∼121a3, 121b1, 121b2, 121c1, 121c2)를 총칭하여 제어 장치(121)라고도 한다. 호스트 장치(110a, 110b, 110c)를 총칭하여 호스트 장치(110)라고도 한다.
기판 처리 장치(120a1∼120a3), 기판 처리 장치(120b1, 120b2), 기판 처리 장치(120c1, 120c2)는, 각각이 관리하는 다방면에 걸친 데이터를 자기 장치 내에 축적하고 있는 것으로 한다.
해석 장치(140)는, 기판 처리 장치(120a1)를 포함하는 기판 처리 장치(120)에 접속됨으로써, 기판 처리 장치(120)의 각각에 축적된 축적 데이터를 계속적으로 취득한다. 도 2의 예는, 해석 장치(140)가 기판 처리 장치(120a1)에 접속된 모습을 나타내고 있으나, 이것에 한정되지 않는다. 이하, 본 실시형태에서는, 해석 장치(140)가 기판 처리 장치(120a1)에 접속되는 경우의 상세한 내용에 대해서 설명한다.
또한, 도 2에 도시된 정보 처리 시스템(100)은 일례이며, 용도나 목적에 따라 다양한 시스템 구성예가 있는 것은 말할 필요도 없다. 도 2에 도시된 기판 처리 장치(120), 제어 장치(121), 호스트 장치(110), 서버 장치(150)와 같은 장치의 구분은 일례이다. 예컨대, 기판 처리 장치(120)의 개수, 제어 장치(121)의 개수, 공장의 개수, 호스트 장치(110)의 개수 등은 일례이며, 이것에 한정되지 않는다.
예컨대, 정보 처리 시스템(100)은, 기판 처리 장치(120), 제어 장치(121), 호스트 장치(110), 서버 장치(150) 중 적어도 2개가 일체화된 구성이나, 더 분할된 구성 등, 다양한 구성이 가능하다. 예컨대, 제어 장치(121)는, 복수대의 기판 처리 장치(120)를 통합하여 제어할 수 있도록 하여도 좋고, 기판 처리 장치(120)에 대하여 1:1로 설치하도록 하여도 좋으며, 기판 처리 장치(120)와 일체화되어도 좋다.
또한, 해석 장치(140)가 기판 처리 장치(120a1)와 접속되어 있는 예를 들 수 있으나, 해석 장치(140)는, 다른 기판 처리 장치(120)에도 접속되어도 좋다.
해석 장치(140)는, 호스트 장치(110)에 의해 실현하여도 좋고, 서버 장치(150)에 의해 실현하여도 좋다. 이 경우, 해석 장치(140)는 불필요해진다. 또한, 해석 장치(140)는, 제어 장치(121)에 의해 실현하여도 좋다. 해석 장치(140)는, 복수의 제어 장치(121)를 통합하여 제어하는 제어 장치(도시하지 않음)에 의해 실현하여도 좋다.
<기판 처리 장치>
본 실시형태에 있어서의 기판 처리 장치의 일례에 대해서, 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 있어서의 기판 처리 장치의 일례인 세로형 열처리 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
본 실시형태에 있어서의 세로형 열처리 장치(120)는, 피처리체의 일례인 반도체 웨이퍼(W)를 한번에 다수 장 수용하여 산화, 확산, 감압 CVD 등의 열처리를 행하는 기판 처리 장치이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 세로형 열처리 장치(120)는, 처리 용기(10), 가스 공급부(20), 배기부(30), 가열부(40), 냉각부(50), 제어 장치(121) 등을 갖는다.
처리 용기(10)는, 대략 원통 형상을 갖는다. 처리 용기(10)는, 내관(內管)(11), 외관(外管)(12), 매니폴드(13), 인젝터(14), 가스 출구(15), 덮개체(16) 등을 포함한다. 내관(11)은, 대략 원통 형상을 갖는다. 외관(12)은, 천장이 있는 대략 원통 형상을 가지며, 내관(11)과 외관(12)에 의해 2중관 구조를 구성한다. 내관(11) 및 외관(12)은, 예컨대 석영 등의 내열 재료에 의해 형성되어 있다.
매니폴드(13)는, 대략 원통 형상을 갖는다. 매니폴드(13)는, 내관(11) 및 외관(12)의 하단을 지지한다. 매니폴드(13)는, 예컨대 스테인리스강에 의해 형성되어 있다. 인젝터(14)는, 매니폴드(13)를 관통하여 내관(11) 내에 수평으로 연장됨과 더불어, 내관(11) 내에서 L자형으로 굴곡되어 위쪽으로 연장된다. 인젝터(14)는, 기단이 가스 도입 배관(24)과 접속되고, 선단이 개구된다. 인젝터(14)는, 가스 도입 배관(24)을 통해 도입되는 처리 가스(이하, 단순히 「가스」라고도 함)를 선단의 개구로부터 내관(11) 내로 토출시킨다. 인젝터(14)는 복수개여도 좋다.
가스 출구(15)는, 매니폴드(13)에 형성되어 있다. 처리 가스는, 가스 출구(15)를 통해 배기부(30)에 의해 배기된다. 덮개체(16)는, 매니폴드(13) 하단의 개구를 기밀하게 막는다. 덮개체(16)는, 예컨대 스테인리스강에 의해 형성되어 있다. 덮개체(16) 상에는, 보온통(17)을 통해 웨이퍼 보트(기판 유지구)(18)가 배치되어 있다. 보온통(17) 및 웨이퍼 보트(18)는, 예컨대 석영 등의 내열 재료에 의해 형성되어 있다.
웨이퍼 보트(18)는, 복수의 반도체 웨이퍼(W)를 연직 방향으로 미리 정해진 간격을 두고 대략 수평으로 유지한다. 웨이퍼 보트(18)는, 승강 기구(19)가 덮개체(16)를 상승시킴으로써 처리 용기(10) 내로 반입(로드)되어, 처리 용기(10) 내에 수용된다. 웨이퍼 보트(18)는, 승강 기구(19)가 덮개체(16)를 하강시킴으로써 처리 용기(10) 내로부터 반출(언로드)된다.
가스 공급부(20)는, 가스 소스(21), IGS(22)(Integrated Gas System), 외부 배관(23), 및 가스 도입 배관(24)을 포함한다. 가스 소스(21)는, 처리 가스의 공급원이며, 예컨대 성막 가스 소스, 클리닝 가스 소스, 퍼지 가스 소스를 포함한다. IGS(22)는, 가스 배관의 집적 회로이며, 가스 소스(21)의 성막 가스 소스, 클리닝 가스 소스, 퍼지 가스 소스 등에 각각 접속된 배관군이 집적된다. IGS(22) 내에는 유량 제어부가 설치되고, 각 배관을 흐르는 가스의 유량을 제어한다. 유량 제어부는, 예컨대 매스 플로 컨트롤러, 개폐 밸브를 포함한다.
IGS(22)는, 외부 배관(23)에 접속되어 있다. 외부 배관(23)은, 가스 도입 배관(24)에 접속되어 있다. 외부 배관(23)의 외주에 도시하지 않은 히터를 감아, 외부 배관(23)을 가열하도록 구성되어 있다. 가스 도입 배관(24)은, 처리 용기(10)에 접속되고, 처리 용기(10)의 내부에 가스를 도입한다. 즉, 가스 소스(21)로부터의 처리 가스를 IGS(22) 내의 유량 제어부에서 그 유량을 제어하고, 외부 배관(23)을 통류할 때에 가열하여 가스 도입 배관(24)으로 흐르게 하며, 가스 도입 배관(24)으로부터 인젝터(14)를 통해 처리 용기(10) 내에 공급한다. 인젝터(14)는 처리 용기(10)의 가스 도입구로서 기능한다.
처리 용기(10)의 가스 도입구 부근에는, 가스 도입 배관(24)에 접속된 가스 배관용 조인트(82)가 마련되어 있다. 온도 센서(80)는, 조인트(82)를 관통하도록 구성되어 있다. 온도 센서(80)는, 가스 도입 배관(24) 내의 가스의 온도를 측정하도록 구성되어 있다. 온도 센서(80)는, 측정한 온도를 제어 장치(121)에 송신한다. 또한, 가스 도입 배관(24) 내에는, 제2 히터(81)가 배치되고, 제2 히터(81)는 가스 도입 배관(24) 내의 가스를 가열하도록 구성되어 있다.
배기부(30)는, 배기 장치(31), 배기 배관(32) 및 압력 제어기(33)를 포함한다. 배기 장치(31)는, 예컨대 드라이 펌프, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프이다. 압력 제어기(33)는, 배기 배관(32)에 개재되어 있고, 배기 배관(32)의 컨덕턴스를 조정함으로써 처리 용기(10) 내의 압력을 제어한다. 압력 제어기(33)는, 예컨대 자동 압력 제어 밸브이다.
가열부(40)는, 단열재(41), 제1 히터(42) 및 외피(43)를 포함한다. 단열재(41)는, 대략 원통 형상을 가지며, 외관(12)의 주위에 설치되어 있다. 단열재(41)는, 실리카 및 알루미나를 주성분으로 하여 형성되어 있다. 제1 히터(42)는, 선형을 가지며, 단열재(41)의 내주에 나선형 또는 사행형으로 설치되어 있다. 제1 히터(42)는, 처리 용기(10)의 높이 방향으로 복수의 존으로 나누어 온도 제어가 가능하도록 구성되어 있다. 외피(43)는, 단열재(41)의 외주를 덮도록 설치되어 있다. 외피(43)는, 단열재(41)의 형상을 유지함과 더불어 단열재(41)를 보강한다. 외피(43)는, 스테인리스강 등의 금속에 의해 형성되어 있다. 또한, 가열부(40)의 외부로의 열영향을 억제하기 위해, 외피(43)의 외주에 수냉 재킷(도시하지 않음)을 설치하여도 좋다. 이러한 가열부(40)는, 제1 히터(42)가 발열함으로써, 처리 용기(10) 내를 가열한다.
냉각부(50)는, 처리 용기(10)를 향해 냉각 유체를 공급하여, 처리 용기(10) 내의 반도체 웨이퍼(W)를 냉각시킨다. 냉각 유체는, 예컨대 공기여도 좋다. 냉각부(50)는, 예컨대 열처리 후에 반도체 웨이퍼(W)를 급속 강온시킬 때에 처리 용기(10)를 향해 냉각 유체를 공급한다. 냉각부(50)는, 유체 유로(51), 분출 구멍(52), 분배 유로(53), 유량 조정부(54), 배열구(排熱口)(55)를 갖는다.
유체 유로(51)는, 단열재(41)와 외피(43) 사이에 높이 방향으로 복수 형성되어 있다. 유체 유로(51)는, 예컨대 단열재(41)의 외측에 둘레 방향을 따라 형성된 유로이다. 분출 구멍(52)은, 각 유체 유로(51)로부터 단열재(41)를 관통하여 형성되어 있고, 외관(12)과 단열재(41) 사이의 공간에 냉각 유체를 분출한다. 분배 유로(53)는, 외피(43)의 외부에 설치되어 있고, 냉각 유체를 각 유체 유로(51)에 분배하여 공급한다. 유량 조정부(54)는, 분배 유로(53)에 개재되어 있고, 유체 유로(51)에 공급되는 냉각 유체의 유량을 조정한다.
배열구(55)는, 복수의 분출 구멍(52)보다 위쪽에 마련되어 있고, 외관(12)과 단열재(41) 사이의 공간에 공급된 냉각 유체를 처리 용기(10)의 외부로 배출하는 처리 용기(10)의 외부로 배출된 냉각 유체는, 예컨대 열교환기에 의해 냉각되어 다시 분배 유로(53)로 공급된다. 단, 처리 용기(10)의 외부로 배출된 냉각 유체는, 재이용되지 않고 배출되어도 좋다.
온도 센서(60)는, 처리 용기(10) 내의 온도를 검출한다. 온도 센서(60)는, 예컨대 내관(11) 내에 설치되어 있다. 단, 온도 센서(60)는, 처리 용기(10) 내의 온도를 검출할 수 있는 위치에 설치되어 있으면 좋고, 예컨대 내관(11)과 외관(12) 사이의 공간에 설치되어 있어도 좋다. 온도 센서(60)는, 예컨대 복수의 존에 대응하여 높이 방향의 상이한 위치에 마련된 복수의 측온부(測溫部)를 갖는다. 온도 센서(60)의 측온부는, 각각 아래에서부터 차례로 「BTM」, 「CTR-1」, 「CTR-2」, 「CTR-3」 및 「TOP」의 존에 대응하여 설치되어 있다. 도 3에서는 처리 용기 내를 5개의 존으로 나눈 예를 나타내고 있지만, 존의 수는 임의로 설계할 수 있다. 복수의 측온부는, 예컨대 열전대, 측온 저항체여도 좋다. 온도 센서(60)는, 복수의 측온부에서 검출한 온도를 제어 장치(121)에 송신한다.
제어 장치(121)는, 세로형 열처리 장치(120)의 동작을 제어함으로써, 세로형 열처리 장치(120)로써 실행하는 반도체 프로세스를 제어한다. 제어 장치(121)는, 예컨대 컴퓨터여도 좋다.
<하드웨어 구성>
도 2에 도시된 정보 처리 시스템(100)에 포함되는 호스트 장치(110), 제어 장치(121), 해석 장치(140) 및 서버 장치(150)는, 예컨대 도 4에 도시된 바와 같은 하드웨어 구성의 컴퓨터에 의해 실현된다. 도 4는 본 실시형태에 있어서의 컴퓨터의 하드웨어 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 컴퓨터(500)는, 입력 장치(501), 출력 장치(502), 외부 I/F(인터페이스)(503), RAM(Random Access Memory)(504), ROM(Read Only Memory)(505), CPU(Central Processing Unit)(506), 통신 I/F(507) 및 HDD(Hard Disk Drive)(508) 등을 구비하고, 각각이 버스(B)에 의해 서로 접속되어 있다. 또한, 입력 장치(501) 및 출력 장치(502)는 필요할 때에 접속하여 이용하는 형태여도 좋다.
입력 장치(501)는 키보드나 마우스, 터치 패널 등이며, 작업자 등이 각 조작 신호를 입력하는 데 이용된다. 출력 장치(502)는 디스플레이 등이며, 컴퓨터(500)에 의한 처리 결과를 표시한다. 통신 I/F(507)는 컴퓨터(500)를 네트워크에 접속하는 인터페이스이다. HDD(508)는, 프로그램이나 데이터를 저장하고 있는 불휘발성 기억 장치의 일례이다.
외부 I/F(503)는, 외부 장치와의 인터페이스이다. 컴퓨터(500)는 외부 I/F(503)를 통해 SD(Secure Digital) 메모리 카드 등의 기록 매체(503a)의 판독 및/또는 기록을 행할 수 있다. ROM(505)은, 프로그램이나 데이터가 저장된 불휘발성 반도체 메모리(기억 장치)의 일례이다. RAM(504)은 프로그램이나 데이터를 일시 유지하는 휘발성 반도체 메모리(기억 장치)의 일례이다.
CPU(506)는, ROM(505)이나 HDD(508) 등의 기억 장치로부터 프로그램이나 데이터를 RAM(504) 상에 독출하고, 처리를 실행함으로써, 컴퓨터(500) 전체의 제어나 기능을 실현하는 연산 장치이다.
<기능 구성>
본 실시형태에 있어서의 해석 장치의 기능 구성에 대해서, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5는 본 실시형태에 있어서의 해석 장치의 기능 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 해석 장치(140)는, 센서 데이터 취득부(201), 모델 작성부(202), 모델 기억부(203), 파라미터 해석부(204), 파라미터 기억부(205), 프로세스 파라미터 취득부(206), 시뮬레이션 실행부(207), 외란 생성부(208), 온도 조정부(209) 및 표시 제어부(210)를 구비한다.
센서 데이터 취득부(201), 모델 작성부(202), 파라미터 해석부(204), 프로세스 파라미터 취득부(206), 시뮬레이션 실행부(207), 외란 생성부(208), 온도 조정부(209) 및 표시 제어부(210)는, 예컨대, 도 4에 도시되어 있는 CPU(506)가, RAM(504) 상에 로드된 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 모델 기억부(203) 및 파라미터 기억부(205)는, 예컨대, 도 4에 도시되어 있는 RAM(504) 또는 HDD(508)에 의해 실현된다.
센서 데이터 취득부(201)는, 제어 장치(121)에 축적된 온도 데이터 및 히터 전력을 취득한다. 센서 데이터 취득부(201)가 취득하는 온도 데이터에는, 처리 용기(10) 내의 온도(노내 온도), 및 반도체 웨이퍼(W)의 온도(웨이퍼 온도)가 포함된다. 센서 데이터 취득부(201)가 취득하는 히터 전력은, 제1 히터(42)에 입력되는 전력이다. 노내 온도는, 예컨대, 기판 처리 장치(120)의 온도 센서(60)에 의해 검출된다. 웨이퍼 온도는, 예컨대, 참고문헌 1에 개시되어 있는 온도 측정용 장치를 이용하여 검출하여도 좋고, 참고문헌 2에 개시되어 있는 프로파일 온도 센서 및 온도 추정부를 이용하여 추정하여도 좋다.
[참고문헌 1] 일본 특허 공개 제2011-128081호 공보
[참고문헌 2] 일본 특허 공개 제2012-209517호 공보
센서 데이터 취득부(201)에 의해 취득되는 온도 데이터에는, 노내 온도 및 웨이퍼 온도를 검출 또는 추정했을 때에 실행하고 있던 반도체 프로세스의 프로세스 파라미터가 관련되어 있다. 또한, 온도 데이터에는, 노내 온도가 크게 변화하는 동작을 행했을 때에 측정된 온도 데이터가 포함된다. 본 실시형태에서는, 처리 용기(10) 내에 웨이퍼 보트(18)를 로드했을 때에 측정된 노내 온도 및 웨이퍼 온도가 포함되는 것으로 한다.
모델 작성부(202)는, 센서 데이터 취득부(201)에 의해 취득된 온도 데이터 및 히터 전력에 기초하여, 기판 처리 장치(120)의 프로세스 상태를 추측하는 시뮬레이션 모델을 작성한다. 본 실시형태에 있어서의 시뮬레이션 모델은, 기판 처리 장치(120)에 있어서의 온도 제어에 관한 시뮬레이션을 실행하는 모델이다.
온도 제어에 관한 시뮬레이션은, 예컨대, 참고문헌 3에 개시되어 있는 수학 모델을 이용하여 실행할 수 있다. 단, 본 실시형태에 있어서의 시뮬레이션 모델은, 기판 처리 장치(120)에 있어서의 온도 제어에 관한 시뮬레이션을 실행 가능한 모델이면 어떠한 것이어도 좋으며, 참고문헌 3에 개시된 수학 모델에 한정되지 않는다.
[참고문헌 3] 일본 특허 공개 제2013-161857호 공보
모델 기억부(203)에는, 모델 작성부(202)에 의해 작성된 시뮬레이션 모델이 기억된다. 모델 기억부(203)에는, 기판 처리 장치(120)의 프로세스 상태를 추측하는 그 밖의 시뮬레이션 모델이 기억되어 있어도 좋다.
파라미터 해석부(204)는, 센서 데이터 취득부(201)에 의해 취득된 노내 온도에 기초하여, 노내 온도에 대한 외란의 형상을 나타내는 제1 외란 파라미터를 해석한다. 파라미터 해석부(204)는, 센서 데이터 취득부(201)에 의해 취득된 웨이퍼 온도에 기초하여, 웨이퍼 온도에 대한 외란의 형상을 나타내는 제2 외란 파라미터를 해석한다.
파라미터 해석부(204)는, 프로세스 파라미터에 기초한 분류마다, 제1 외란 파라미터 및 제2 외란 파라미터를 생성한다. 본 실시형태에 있어서의 분류는, 설정 온도 및 로드 속도의 조합이다. 설정 온도는, 노내 온도의 목표 온도(예컨대 ℃)이다. 로드 속도는, 처리 용기(10) 내에 웨이퍼 보트(18)를 반입하는 속도(예컨대 mm/분)이다.
파라미터 기억부(205)에는, 파라미터 해석부(204)에 의해 해석된 외란 파라미터를 저장하는 파라미터 테이블이 기억된다. 파라미터 테이블에서는, 프로세스 파라미터에 기초한 분류마다, 제1 외란 파라미터 및 제2 외란 파라미터가 저장된다.
프로세스 파라미터 취득부(206)는, 시뮬레이션에 이용하는 프로세스 파라미터를 취득한다. 프로세스 파라미터는, 사용자에 의해 입력 장치(501)에 입력된 프로세스 파라미터를 취득하여도 좋고, 기판 처리 장치(120)에 설정되어 있는 프로세스 파라미터를 취득하여도 좋다.
시뮬레이션 실행부(207)는, 프로세스 파라미터 취득부(206)에 의해 취득된 프로세스 파라미터에 따라, 모델 기억부(203)로부터 독출된 시뮬레이션 모델을 이용하여, 기판 처리 장치(120)에 있어서의 온도 제어에 관한 시뮬레이션을 실행한다.
본 실시형태에 있어서의 시뮬레이션에서는, 프로세스 파라미터에 따라 반도체 프로세스를 실행했을 때의 노내 온도 및 웨이퍼 온도를 추측하고, 노내 온도 또는 웨이퍼 온도가 프로세스 파라미터로 설정된 설정 온도에 근접하도록 제1 히터(42)에 입력해야 할 히터 전력을 추측한다. 시뮬레이션 실행부(207)는, 노내 온도 및 웨이퍼 온도의 추측과, 히터 전력의 추측을 반복하여 행함으로써, 기판 처리 장치(120)에 있어서의 온도 제어에 관한 시뮬레이션을 실행한다.
외란 생성부(208)는, 프로세스 파라미터 취득부(206)에 의해 취득된 프로세스 파라미터에 기초하여, 기판 처리 장치(120)에 있어서의 온도 변화를 나타내는 외란 데이터를 생성한다. 외란 생성부(208)는, 프로세스 파라미터에 기초한 분류에 따라 파라미터 기억부(205)로부터 제1 외란 파라미터 및 제2 외란 파라미터를 독출한다. 외란 생성부(208)는, 파라미터 기억부(205)로부터 독출한 제1 외란 파라미터를 이용하여 노내 온도를 조정하기 위한 제1 외란 데이터를 생성한다. 외란 생성부(208)는, 파라미터 기억부(205)로부터 독출한 제2 외란 파라미터를 이용하여 웨이퍼 온도를 조정하기 위한 제2 외란 데이터를 생성한다.
온도 조정부(209)는, 외란 생성부(208)에 의해 생성된 제1 외란 데이터에 기초하여, 시뮬레이션 실행부(207)에 의해 계산되는 노내 온도를 조정한다. 온도 조정부(209)는, 외란 생성부(208)에 의해 생성된 제2 외란 데이터에 기초하여, 시뮬레이션 실행부(207)에 의해 계산되는 웨이퍼 온도를 조정한다.
온도 조정부(209)는, 시뮬레이션 실행부(207)로부터 출력되는 노내 온도 또는 웨이퍼 온도에 외란 데이터를 가산함으로써, 노내 온도 또는 웨이퍼 온도를 조정하여도 좋다. 온도 조정부(209)는, 시뮬레이션 실행부(207)가 시뮬레이션 모델에 입력하는 파라미터를 외란 데이터에 기초하여 갱신함으로써, 노내 온도 또는 웨이퍼 온도를 조정하여도 좋다.
표시 제어부(210)는, 시뮬레이션 실행부(207)에 의해 계산된 시뮬레이션 결과를 출력 장치(502)에 출력한다. 표시 제어부(210)가 출력하는 시뮬레이션 결과에서는, 온도 조정부(209)에 의해 노내 온도 및 웨이퍼 온도가 조정되어 있다.
<처리 절차>
본 실시형태에 있어서의 해석 장치에 의해 실행되는 정보 처리 방법의 처리 절차에 대해서, 도 6을 참조하면서 설명한다. 본 실시형태에 있어서의 정보 처리 방법은, 생성 처리(도 6 참조) 및 실행 처리(도 10 참조)를 포함한다.
≪생성 처리≫
도 6은 본 실시형태에 있어서의 생성 처리의 일례를 나타낸 흐름도이다. 생성 처리에서는, 기판 처리 장치(120)에 의해 수집된 온도 데이터에 기초하여, 시뮬레이션에 이용하는 시뮬레이션 모델 및 외란 파라미터를 생성한다.
단계 S1에 있어서, 해석 장치(140)의 센서 데이터 취득부(201)는, 제어 장치(121)에 온도 데이터 및 히터 전력의 취득 요구를 송신한다. 제어 장치(121)는, 해석 장치(140)로부터 온도 데이터 및 히터 전력의 취득 요구를 수신하면, HDD(508) 등의 기억부에 기억된 시계열의 온도 데이터 및 히터 전력을 독출하여, 해석 장치(140)로 송신한다. 온도 데이터에는, 미리 정해진 시간 간격으로 검출된 노내 온도 및 웨이퍼 온도가 포함된다. 또한, 온도 데이터에는, 프로세스 파라미터가 관련되어 있다.
센서 데이터 취득부(201)는, 제어 장치(121)로부터 온도 데이터 및 히터 전력을 수신한다. 다음에, 센서 데이터 취득부(201)는, 수신한 온도 데이터 및 히터 전력을 모델 작성부(202) 및 파라미터 해석부(204)로 보낸다.
단계 S2에 있어서, 해석 장치(140)의 모델 작성부(202)는, 센서 데이터 취득부(201)로부터 온도 데이터를 수취한다. 다음에, 모델 작성부(202)는, 수취한 온도 데이터 및 히터 전력에 기초하여, 시뮬레이션 모델을 작성한다.
단계 S3에 있어서, 해석 장치(140)의 모델 작성부(202)는, 단계 S2에 있어서 작성한 시뮬레이션 모델을 모델 기억부(203)에 기억시킨다. 모델 기억부(203)에 기존의 시뮬레이션 모델이 기억되어 있는 경우, 모델 작성부(202)는, 기존의 시뮬레이션 모델을 새롭게 작성한 시뮬레이션 모델로 갱신한다.
단계 S4에 있어서, 해석 장치(140)의 파라미터 해석부(204)는, 센서 데이터 취득부(201)로부터 온도 데이터를 수취한다. 다음에, 파라미터 해석부(204)는, 수취한 온도 데이터에 포함되는 노내 온도에 기초하여, 노내 온도에 대한 외란의 형상을 나타내는 제1 외란 파라미터를 해석한다. 또한, 파라미터 해석부(204)는, 수취한 온도 데이터에 포함되는 웨이퍼 온도에 기초하여, 웨이퍼 온도에 대한 외란의 형상을 나타내는 제2 외란 파라미터를 해석한다.
(노내 온도의 외란 파라미터)
본 실시형태에 있어서의 노내 온도의 외란 파라미터에 대해서, 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7은 본 실시형태에 있어서의 노내 온도에 대한 외란의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은 로드시에 있어서의 노내 온도의 온도 변화를, 일차 지연 곡선으로 강온하고, 일차 지연 곡선으로 승온하는 불연속 함수에 근사시킨 그래프이다. 또한, 도 7에는, 각 존에 대응하는 측온부에 의해 검출된 노내 온도의 온도 변화가 나타나 있다. 도 7에 있어서, 실선은 처리 용기(10) 내의 가장 높은 위치에 있는 존(TOP)에 있어서의 노내 온도의 온도 변화를 나타내고 있다.
강온시의 일차 지연 곡선(이하, 「제1 일차 지연 곡선」이라고도 부름)은, 식 (1)로 표시된다.
단, y0은 초기 온도이고, t1은 온도 저하가 시작되는 시간이며, Tmin은 온도 저하가 종료되었을 때의 최저 온도이고, τ1은 온도 저하시의 시정수이다.
이 중, 초기 온도 y0은 프로세스 파라미터에 의해 설정되는 노내 온도의 목표 온도이다. 또한, 시정수 τ1은 프로세스 파라미터에 의존하지 않는 변수이다. 즉, 로드시에 노내 온도가 초기 온도로부터 저하될 때의 온도 변화는, 시작 시간 t1 및 최저 온도 Tmin에 의해 정해지는 일차 지연 곡선으로 표현할 수 있다.
승온시의 일차 지연 곡선(이하, 「제2 일차 지연 곡선」이라고도 부름)은, 식 (2)로 표시된다.
단, y0은 초기 온도이고, t2는 온도 저하가 종료되는 종료 시간이며, Tmin은 온도 저하가 종료되었을 때의 최저 온도이고, τ2는 온도 상승시의 시정수이다.
이 중, 초기 온도 y0은 프로세스 파라미터에 의해 설정되는 노내 온도의 목표 온도이다. 또한, 시정수 τ2는 프로세스 파라미터에 의존하지 않는 변수이다. 즉, 로드시에 노내 온도가 최저 온도로부터 승온할 때의 온도 변화는, 종료 시간 t2 및 최저 온도 Tmin에 의해 정해지는 일차 지연 곡선으로 표현할 수 있다.
로드시에 있어서의 노내 온도의 온도 변화는, 제1 일차 지연 곡선과 제2 일차 지연 곡선을 온도 저하의 종료 시간 t2로 접속한 곡선이다. 그 때문에, 로드시에 있어서의 노내 온도의 온도 변화는, 온도 저하가 시작되는 시작 시간 t1, 온도 저하가 종료되는 종료 시간 t2, 및 온도 저하가 종료되었을 때의 최저 온도 Tmin에 의해 구할 수 있다. 따라서, 시작 시간 t1, 종료 시간 t2 및 최저 온도 Tmin이, 노내 온도의 외란 파라미터(제1 외란 파라미터)가 된다.
(웨이퍼 온도의 외란 파라미터)
본 실시형태에 있어서의 웨이퍼 온도의 외란 파라미터에 대해서, 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 8은 본 실시형태에 있어서의 웨이퍼 온도에 대한 외란의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은, 로드시에 있어서의 웨이퍼 온도의 온도 변화를, 일차 지연 곡선에 근사시킨 그래프이다. 또한, 도 8에는, 각 존에 대응하는 웨이퍼 온도의 온도 변화가 나타나 있다. 도 8에 있어서, 실선은 존 TOP에 있어서의 웨이퍼 온도의 온도 변화를 나타내고 있다.
일차 지연 곡선(이하, 「제3 일차 지연 곡선」이라고도 부름)은, 식 (3)으로 표시된다.
단, y0은 초기 온도이고, t3은 온도 상승이 시작되는 시간이며, Tmax는 노내 온도의 목표 온도이고, τ는 온도 상승시의 시정수이다. 또한, 도 8에 있어서의 t3(TOP)은 존 TOP의 온도 상승이 시작되는 시간이며, t3(BTM)은 존 BTM의 온도 상승이 시작되는 시간이고, t4는 로드가 종료되는 시간이다.
이 중, 초기 온도 y0는 기판 처리 장치(120)가 설치되는 공간의 실온과 동일한 것으로 볼 수 있다. 일반적으로 클린룸 내의 실온은 일정하게 유지되기 때문에, 초기 온도 y0은 프로세스 파라미터에 의존하지 않는다. 그 때문에, 로드시에 있어서의 웨이퍼 온도의 온도 변화는, 시작 시간 t3 및 시정수 τ에 의해 정해지는 일차 지연 곡선으로 표현할 수 있다. 따라서, 시작 시간 t3 및 시정수 τ가, 웨이퍼 온도의 외란 파라미터(제2 외란 파라미터)가 된다.
파라미터 해석부(204)는, 제1 외란 파라미터 및 제2 외란 파라미터를, 설정 온도 및 로드 속도의 조합마다 해석한다. 파라미터 해석부(204)는, 설정 온도 및 로드 속도의 각 조합에 대해서, 처리 용기(10) 내의 존마다 각 외란 파라미터를 해석하여도 좋다. 혹은, 파라미터 해석부(204)는, 설정 온도 및 로드 속도의 각 조합에 대해서, 처리 용기(10) 내의 반도체 웨이퍼(W)의 배치 위치마다 각 외란 파라미터를 해석하여도 좋다. 각 존 또는 각 배치 위치에 대해서 외란 파라미터를 해석하는 경우, 복수의 대표 위치(예컨대, 존이면 TOP 및 BTM)만으로 외란 파라미터를 해석하고, 다른 지점에 대해서는 보간하여 생성하여도 좋다.
도 6으로 되돌아가서 설명한다. 단계 S5에 있어서, 해석 장치(140)의 파라미터 해석부(204)는, 단계 S4에 있어서 해석한 제1 외란 파라미터 및 제2 외란 파라미터를 파라미터 기억부(205)에 기억한다. 파라미터 기억부(205)에 기존의 외란 파라미터가 기억되어 있는 경우, 기존의 외란 파라미터를 새롭게 해석한 외란 파라미터로 갱신한다.
(외란 파라미터의 저장 방법)
본 실시형태에 있어서의 외란 파라미터의 저장 방법에 대해서, 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9는 본 실시형태에 있어서의 외란 파라미터의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 외란 파라미터는, 설정 온도 및 로드 속도의 조합마다, 파라미터 기억부(205)에 기억된 파라미터 테이블에 저장된다. 외란 파라미터는, 설정 온도 및 로드 속도의 조합에 대하여, 처리 용기(10) 내의 존마다 저장된다. 도 9에 도시되어 있는 PTOP, …, PBTM은, 각 존 TOP, …, BTM에 있어서의 외란 파라미터를 나타내고 있다. PTOP, …, PBTM 각각은 제1 외란 파라미터(t1, t2, Tmin) 및 제2 외란 파라미터(t3, τ)를 포함한다. 또한, 외란 파라미터는, 설정 온도 및 로드 속도의 조합에 대하여, 처리 용기(10) 내의 반도체 웨이퍼(W)의 배치 위치마다 저장되어도 좋다.
≪실행 처리≫
도 10은 본 실시형태에 있어서의 실행 처리의 일례를 나타낸 흐름도이다. 실행 처리에서는, 생성 처리에 있어서 생성된 시뮬레이션 모델 및 외란 파라미터를 이용하여 기판 처리 장치(120)의 온도 제어에 관한 시뮬레이션을 실행한다.
단계 S11에 있어서, 해석 장치(140)의 프로세스 파라미터 취득부(206)는, 시뮬레이션에 이용하는 프로세스 파라미터를 취득한다. 프로세스 파라미터 취득부(206)는, 예컨대, 사용자에 의한 시뮬레이션 화면에 대한 조작에 따라, 입력 장치(501)가 접수한 프로세스 파라미터를 취득한다. 다음에, 프로세스 파라미터 취득부(206)는, 취득한 프로세스 파라미터를 시뮬레이션 실행부(207) 및 외란 생성부(208)로 보낸다.
(시뮬레이션 화면)
본 실시형태에 있어서의 시뮬레이션 화면에 대해서, 도 11을 참조하면서 설명한다. 도 11은 본 실시형태에 있어서의 시뮬레이션 화면의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 시뮬레이션 화면(400)은, 레시피 편집 버튼(401) 및 시뮬레이션 시작 버튼(402)을 갖는다. 사용자가 레시피 편집 버튼(401)을 누르면, 프로세스 레시피를 편집하기 위한 화면이 표시된다. 사용자가 상기 화면에서 프로세스 레시피를 편집하고, 시뮬레이션 시작 버튼(402)을 누르면, 편집 후의 프로세스 레시피로부터 프로세스 파라미터가 취득된다.
도 10으로 되돌아가서 설명한다. 단계 S12에 있어서, 해석 장치(140)의 시뮬레이션 실행부(207)는, 프로세스 파라미터 취득부(206)로부터 프로세스 파라미터를 수취한다. 다음에, 시뮬레이션 실행부(207)는, 모델 기억부(203)로부터 시뮬레이션 모델을 독출한다. 계속해서, 시뮬레이션 실행부(207)는, 시뮬레이션 모델에 프로세스 파라미터를 설정하고, 시뮬레이션의 실행을 시작한다.
단계 S13에 있어서, 해석 장치(140)의 외란 생성부(208)는, 시뮬레이션 실행부(207)에 의해 실행 중인 시뮬레이션이 로드 중인지 여부를 판정한다. 로드 중인 경우(YES), 외란 생성부(208)는, 단계 S14로 처리를 진행시킨다. 로드 중이 아닌 경우(NO), 외란 생성부(208)는, 단계 S19로 처리를 진행시킨다.
단계 S14에 있어서, 해석 장치(140)의 외란 생성부(208)는, 프로세스 파라미터 취득부(206)로부터 프로세스 파라미터를 수취한다. 다음에, 외란 생성부(208)는, 프로세스 파라미터에 포함되는 설정 온도 및 로드 속도의 조합에 기초하여, 파라미터 기억부(205)로부터 제1 외란 파라미터 및 제2 외란 파라미터를 독출한다.
단계 S15에 있어서, 해석 장치(140)의 외란 생성부(208)는, 단계 S14에 있어서 외란 파라미터를 취득할 수 있었는지 여부를 판정한다. 외란 파라미터를 취득할 수 없는 경우란, 예컨대, 단계 S11에서 취득한 프로세스 파라미터에 있어서의 설정 온도 또는 로드 속도가 파라미터 테이블에 저장된 설정 온도 및 로드 속도의 조합과 합치하지 않는 경우이다. 외란 파라미터를 취득할 수 있었을 경우(YES), 외란 생성부(208)는, 단계 S17로 처리를 진행시킨다. 외란 파라미터를 취득할 수 없었을 경우(NO), 외란 생성부(208)는, 단계 S16으로 처리를 진행시킨다.
단계 S16에 있어서, 해석 장치(140)의 외란 생성부(208)는, 단계 S11에서 취득한 프로세스 파라미터에 포함되는 설정 온도 및 로드 속도의 조합에 대응하는 외란 파라미터를, 보간에 의해 생성한다. 외란 생성부(208)는, 설정 온도에 대응하는 외란 파라미터가 파라미터 테이블에 저장되어 있지 않은 경우, 로드 속도에 대응하는 외란 파라미터가 파라미터 테이블에 저장되어 있지 않은 경우, 또는 설정 온도 및 로드 속도 양쪽 모두에 대응하는 외란 파라미터가 파라미터 테이블에 저장되어 있지 않은 경우 중 어느 쪽의 경우여도, 보간에 의해 외란 파라미터를 생성할 수 있다.
예컨대, 도 9에 도시된 파라미터 테이블에는, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃ 및 600℃의 설정 온도와, 100 mm/분, 200 mm/분, 300 mm/분, 500 mm/분 및 1000 mm/분의 로드 속도의 모든 조합에 대해서, 외란 파라미터가 저장되어 있다. 이때, 프로세스 파라미터에 포함되는 설정 온도가 350℃이며, 로드 속도가 200 mm/분이면, 파라미터 테이블로부터 외란 파라미터를 취득할 수 없다. 이 경우, 200 mm/분의 로드 속도와, 100℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃ 및 600℃의 설정 온도의 조합에 대해서 외란 파라미터를 독출하고, 이들을 보간하면, 설정 온도가 350℃이며, 로드 속도가 200 mm/분인 외란 파라미터를 계산할 수 있다.
프로세스 파라미터에 포함되는 로드 속도가 파라미터 테이블에 저장되어 있지 않을 때도 마찬가지로 하여, 외란 파라미터를 계산할 수 있다. 프로세스 파라미터에 포함되는 설정 온도 및 로드 속도 양쪽 모두가 파라미터 테이블에 저장되어 있지 않을 때는, 예컨대, 각 설정 온도에 대해서 외란 파라미터를 보간하고, 그 계산 결과를 더 보간함으로써 외란 파라미터를 계산할 수 있다.
단계 S17에 있어서, 해석 장치(140)의 외란 생성부(208)는, 단계 S14에서 취득한 외란 파라미터 또는 단계 S16에서 생성한 외란 파라미터에 기초하여, 제1 외란 데이터 및 제2 외란 데이터를 생성한다. 다음에, 외란 생성부(208)는, 생성한 제1 외란 데이터 및 제2 외란 데이터를 온도 조정부(209)로 보낸다.
단계 S18에 있어서, 해석 장치(140)의 온도 조정부(209)는, 외란 생성부(208)로부터 제1 외란 데이터 및 제2 외란 데이터를 수취한다. 다음에, 온도 조정부(209)는, 시뮬레이션 모델로부터 출력되는 노내 온도에 제1 외란 데이터를 가산함으로써, 시뮬레이션 결과에 포함되는 노내 온도를 조정한다. 계속해서, 온도 조정부(209)는, 시뮬레이션 모델로부터 출력되는 웨이퍼 온도에 제2 외란 데이터를 가산함으로써, 시뮬레이션 결과에 포함되는 웨이퍼 온도를 조정한다.
온도 조정부(209)는, 시뮬레이션 실행부(207)가 시뮬레이션 모델에 입력하는 노내 온도에 제1 외란 데이터를 가산함으로써, 시뮬레이션 결과에 포함되는 노내 온도를 조정하여도 좋다. 마찬가지로, 온도 조정부(209)는, 시뮬레이션 실행부(207)가 시뮬레이션 모델에 입력하는 웨이퍼 온도에 제2 외란 데이터를 가산함으로써, 시뮬레이션 결과에 포함되는 웨이퍼 온도를 조정하여도 좋다.
단계 S19에 있어서, 해석 장치(140)의 표시 제어부(210)는, 시뮬레이션 실행부(207)로부터 시뮬레이션 결과를 수취한다. 또한, 표시 제어부(210)가 수취하는 시뮬레이션 결과는, 온도 조정부(209)에 의해 노내 온도 및 웨이퍼 온도가 조정된 것이다. 다음에, 표시 제어부(210)는, 수취한 시뮬레이션 결과를 출력 장치(502)에 출력한다. 표시 제어부(210)는, 예컨대, 시뮬레이션 화면에 시뮬레이션 결과를 표시한다.
(시뮬레이션 화면)
도 11에 도시된 시뮬레이션 화면에서는, 시뮬레이션 결과를 표시하기 위한 서브 화면(410)이 모델 표시되어 있다. 상기 화면에는, 노내 온도에 관한 시뮬레이션 결과(411)(Inner Temperature), 웨이퍼 온도에 관한 시뮬레이션 결과(412)(Wafer Temperature) 및 히터 전력에 관한 시뮬레이션 결과(413)(Heater Power)가 대비 가능한 양태로 표시되어 있다.
<검증 결과>
본 실시형태에 있어서의 해석 장치에 의한 시뮬레이션 결과의 정밀도를 검증한 검증 결과에 대해서, 도 12 내지 도 14를 참조하면서 설명한다. 본 검증에서는, 노내 온도, 웨이퍼 온도 및 히터 전력에 대해서, 동일한 프로세스 파라미터에 따라 실기에 의한 프로세스 실행과 해석 장치에 의한 시뮬레이션을 실행하고, 각각의 결과를 비교하였다.
본 검증에서, 프로세스 파라미터는, 설정 온도를 400℃, 로드 속도를 300 mm/분으로 설정하였다. 처리 용기 내의 존은, 아래에서부터 차례로 BTM, CTR-1∼CTR-5, TOP의 7개로 설정하고, 각 존에 대해서 노내 온도, 웨이퍼 온도 및 히터 전력을 비교하였다.
도 12는 노내 온도에 관한 검증 결과의 일례를 나타낸 도면이다. 도 12의 (A)는, 세로형 열처리 장치(120)로 프로세스 실행 중에 실측된 노내 온도의 추이를 나타낸 그래프이다. 도 12의 (B)는, 해석 장치(140)에 의해 출력된 노내 온도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 웨이퍼 온도에 관한 검증 결과의 일례를 나타낸 도면이다. 도 13의 (A)는, 세로형 열처리 장치(120)로 프로세스 실행 중에 실측된 웨이퍼 온도의 추이를 나타낸 그래프이다. 도 13의 (B)는, 해석 장치(140)에 의해 출력된 웨이퍼 온도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 히터 전력에 관한 검증 결과의 일례를 나타낸 도면이다. 도 14의 (A)는, 세로형 열처리 장치(120)로 프로세스 실행 중에 실측된 히터 전력의 추이를 나타낸 그래프이다. 도 14의 (B)는, 해석 장치(140)에 의해 출력된 히터 전력의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 노내 온도, 웨이퍼 온도 및 히터 전력 모두에 있어서, 실기(實機)에 의한 온도 제어를 정밀도 좋게 시뮬레이션할 수 있는 결과가 되었다. 본 검증에 의해, 본 실시형태에 있어서의 해석 장치에 따르면, 기판 처리 장치에 있어서의 온도 상태에 관한 시뮬레이션을 정밀도 좋게 실행할 수 있는 것이 나타났다.
<실시형태의 효과>
본 실시형태에 있어서의 해석 장치는, 프로세스 파라미터에 따라 기판 처리 장치에 있어서의 온도 변화를 나타내는 외란을 생성하고, 상기 외란에 기초하여 시뮬레이션 모델에 의해 계산되는 온도를 조정한다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 해석 장치에 따르면, 기판 처리 장치에 있어서의 온도 상태에 관한 시뮬레이션 결과의 정밀도가 향상된다.
종래부터 온도 제어의 시뮬레이션에서 이용되는 수학 모델은, 예컨대, 세로형 열처리 장치의 덮개체가 폐쇄된 처리 용기 내의 온도 제어를 시뮬레이트하는 것으로, 로드시와 같이 덮개체가 개방되고, 처리 용기 내의 온도가 크게 변화하는 동작을 따라가지 못하고 있었다. 본 실시형태에 있어서의 해석 장치에서는, 기판 처리 장치의 온도 센서로 검출된 온도 변화를 나타내는 외란을 시뮬레이션 모델에 의해 계산되는 온도에 가산하기 때문에, 상기와 같은 온도 변화여도 정밀도 좋게 시뮬레이트할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 해석 장치는, 외란을 일차 지연 곡선으로 근사시키고 있기 때문에, 적은 파라미터로 외란을 표현할 수 있다. 예컨대, 노내 온도에 대한 외란은, 노내 온도의 저하가 시작되는 시간, 노내 온도의 저하가 종료되는 시간, 및 노내 온도의 저하가 종료될 때의 온도만이 파라미터가 된다. 또한, 예컨대, 웨이퍼 온도에 대한 외란은, 웨이퍼 온도의 상승이 시작되는 시간, 및 웨이퍼 온도의 상승에 관한 시정수만이 파라미터가 된다.
본 실시형태에 있어서의 해석 장치는, 처리 용기 내의 설정 온도 및 로드 속도의 조합에 대하여 외란 파라미터를 해석하고, 저장한다. 이와 같이 구성함으로써, 프로세스 파라미터에 포함되는 설정 온도 또는 로드 속도가 해석을 완료한 외란 파라미터와 상이한 경우여도, 보간에 의해 대응하는 외란 파라미터를 계산할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 해석 장치에 따르면, 온도 변화를 실기로 해석하고 있지 않은 프로세스 파라미터에 대해서도, 정밀도 좋게 온도 제어를 시뮬레이트할 수 있다.
[보충]
이번에 개시된 실시형태에 따른 정보 처리 장치, 정보 처리 방법 및 프로그램은, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니다. 실시형태는, 첨부된 청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일없이, 다양한 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있고, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 개시의 정보 처리 방법을 포함하는 프로세스를 실행하는 기판 처리 장치는, 열처리 성막 장치에 한정되지 않는다. 기판 처리 장치는, Atomic Layer Deposition(ALD) 장치, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna(RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP) 중 어느 타입의 장치라도 적용 가능하다.
또한, 본 개시의 기판 처리 장치는, 기판에 미리 정해진 처리(예컨대, 성막 처리, 에칭 처리 등)를 행하는 장치라면, 플라즈마를 사용하는 장치, 플라즈마를 사용하지 않는 장치 모두에 적용할 수 있다. 또한, 본 개시의 기판 처리 장치는, 기판을 1장씩 처리하는 매엽 장치, 복수 장의 기판을 일괄 처리하는 배치 장치, 배치 장치로 일괄 처리하는 장수보다 적은 복수 장의 기판을 일괄 처리하는 세미 배치 장치 모두에 적용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 정보 처리 장치에 있어서,
    프로세스 파라미터에 따라 기판 처리 장치의 시뮬레이션 모델에 의한 시뮬레이션을 실행하도록 구성되어 있는 시뮬레이션 실행부와,
    상기 프로세스 파라미터에 따라 상기 기판 처리 장치에 있어서의 온도 변화를 나타내는 외란(外亂)을 생성하도록 구성되어 있는 외란 생성부와,
    상기 외란에 기초하여 상기 시뮬레이션 모델에 의해 계산되는 온도를 조정하도록 구성되어 있는 온도 조정부
    를 구비하는 정보 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 복수의 기판을 연직 방향으로 미리 정해진 간격으로 유지하는 기판 유지구를 처리 용기 내에 배치한 상태에서 열처리를 행하는 열처리 장치이며,
    상기 외란은, 상기 기판 유지구를 상기 처리 용기 내로 반입할 때의 상기 온도 변화를 나타내는 것인, 정보 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외란은, 상기 프로세스 파라미터에 포함되는 상기 처리 용기 내의 설정 온도 및 상기 기판 유지구를 상기 처리 용기 내로 반입하는 속도에 대하여 설정된 파라미터에 기초하여 생성되는 것인, 정보 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 외란 생성부는, 상기 프로세스 파라미터에 포함되는 상기 설정 온도 및 상기 속도에 대하여 상기 파라미터가 설정되어 있지 않을 때, 보간에 의해 상기 파라미터를 생성하도록 구성되어 있는 것인, 정보 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 외란은, 상기 처리 용기 내의 온도의 변화를 나타내고,
    상기 파라미터는, 상기 처리 용기 내의 온도의 저하가 시작되는 시작 시간, 상기 처리 용기 내의 온도의 저하가 종료되는 종료 시간, 및 상기 처리 용기 내의 온도의 저하가 종료될 때의 최저 온도인 것인, 정보 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 외란 생성부는, 상기 시작 시간 및 상기 최저 온도에 의해 정해지는 제1 일차 지연 곡선과, 상기 종료 시간 및 상기 최저 온도에 의해 정해지는 제2 일차 지연 곡선을 상기 외란으로서 생성하도록 구성되어 있는 것인, 정보 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 외란은, 상기 기판의 온도의 변화를 나타내고,
    상기 파라미터는, 상기 기판의 온도 상승이 시작되는 시작 시간, 및 상기 기판의 온도의 상승에 관한 시정수인 것인, 정보 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외란 생성부는, 상기 시작 시간 및 상기 시정수에 의해 정해지는 일차 지연 곡선을 상기 외란으로서 생성하도록 구성되어 있는 것인, 정보 처리 장치.
  9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외란 생성부는, 상기 처리 용기 내의 높이가 상이한 2 이상의 위치에 대해서, 각각의 위치에 있어서의 상기 온도 변화를 나타내는 2 이상의 상기 외란을 생성하도록 구성되어 있는 것인, 정보 처리 장치.
  10. 컴퓨터가,
    프로세스 파라미터에 따라 기판 처리 장치의 시뮬레이션 모델에 의한 시뮬레이션을 실행하는 절차와,
    상기 프로세스 파라미터에 따라 상기 기판 처리 장치에 있어서의 온도 변화를 나타내는 외란을 생성하는 절차와,
    상기 외란에 기초하여 상기 시뮬레이션 모델에 의해 계산되는 온도를 조정하는 절차
    를 실행하는 것인, 정보 처리 방법.
  11. 컴퓨터에,
    프로세스 파라미터에 따라 기판 처리 장치의 시뮬레이션 모델에 의한 시뮬레이션을 실행하는 절차와,
    상기 프로세스 파라미터에 따라 상기 기판 처리 장치에 있어서의 온도 변화를 나타내는 외란을 생성하는 절차와,
    상기 외란에 기초하여 상기 시뮬레이션 모델에 의해 계산되는 온도를 조정하는 절차
    를 실행시키기 위한 프로그램이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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