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1. WO2013121493 - 半導体処理システム、半導体装置の製造方法、装置データ収集方法、制御プログラムおよび可読記憶媒体

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明 細 書

発明の名称 半導体処理システム、半導体装置の製造方法、装置データ収集方法、制御プログラムおよび可読記憶媒体

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008   0009   0010   0011   0012  

課題を解決するための手段

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037  

発明の効果

0038  

図面の簡単な説明

0039  

符号の説明

0040  

発明を実施するための形態

0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085  

産業上の利用可能性

0086  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

明 細 書

発明の名称 : 半導体処理システム、半導体装置の製造方法、装置データ収集方法、制御プログラムおよび可読記憶媒体

技術分野

[0001]
 本発明は、基板上に各種膜を成膜する半導体処理装置における複数の処理ステップからなるプロセス状態データについて特徴量を算出する半導体処理システム、これを用いた半導体処理装置の装置データ収集方法および、これを用いて半導体処理装置により半導体装置を製造する半導体装置の製造方法、この装置データ収集方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラムおよび、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体に関する。

背景技術

[0002]
 従来、この種の従来の半導体処理装置の装置データ収集方法において、CVD装置の真空度やヒータ電力のような装置状態データと、製造された半導体デバイスの歩留まりや電気特性のような製品データを、データが取得された時刻によって対応付けて相関関係を解析し、その解析結果を用いて装置状態データの管理基準を設定したり不良原因を究明したりしている。
[0003]
 しかし、この装置データ収集方法では、例えば温度やガス流量、内部圧力、排気ラインの各種データなどの人が着目した特定のパラメータについての適切な管理基準を知ることができるに留まり、いずれのパラメータに着目すべきかについては人の判断に任されている。
[0004]
 そこで、特許文献1には、装置状態データをステップ毎に特徴量算出し、データマイニングの手法を用いることにより、人が着目しなかったパラメータが歩留まりに影響するかどうかについての知見を得る手法が提案されている。
[0005]
 この特許文献1に開示されている手法では、プロセスの全体を複数のステップに分割した場合の個々のステップを処理ステップとし、その処理ステップが共通しているプロセス状態情報を抽出する。その抽出したプロセス状態情報に対して設定された特徴量処理を行う。関連する単位対象品が共通していることによって対応付けられたプロセス特徴量と検査結果とを用いて、データマイニングによる解析を実行する。これによって、対象品の品質の推測に用いることができるモデルを作成することが提案されている。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 特開2005-197323号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 ところで、例えば化合物半導体製造方法に用いられ、有機ガスを用いたMOCVD装置の装置データ収集方法について、図11に一連のステップの一部と管理データ数を示しているが、ステップ数や管理データ数は膨大であり、例えば温度やガス流量、内部圧力、排気ラインの各種データなどの100パラメータ×100ステップ=10000データの多くのデータが存在する。このように、100ステップにも及ぶ処理ステップ数を有することや、100種類程度のプロセス状態データ(パラメータ)が存在している。
[0008]
 このように、データの組合せが膨大であるため、個別の装置状態データ(パラメータ)の確認は行えるものの、網羅的な全データの確認を行うのが困難である。よって、複数の処理ステップや装置状態データを有する半導体処理装置では装置から出力されるデータ数が膨大であり、効率的に特徴量を抽出することが望まれる。
[0009]
 また、性能改善などを行う場合、頻繁に処理条件を変更した場合に、処理ステップの追加や削除が行われるため、装置から出力される装置状態データで共通化した処理ステップを検出することができず、所望のステップの特徴量算出に誤りが生じることなどの問題がある。
[0010]
 1秒単位で出力される装置状態データについて、処理レシピ上のステップ毎に特徴量を自動算出している。前述したように、ステップの追加/削除などの処理レシピの変更があった場合に、後続のステップにずれが生じるため、特徴量の集計誤りなどが発生する。例えば、ステップの一部削除の処理レシピ変更の場合、図12に示すように、図11のバッチ毎のステップ08の特徴量として装置状態データを平均値化して集計する場合に、図11のバッチ毎のステップ08の特徴量の収集がずれて、バッチ毎のステップ09の特徴量Aが含まれて集計されてしまっている。このために、図11のバッチ毎のステップ08の特徴量が急に変化して異変が生じたように観測されることになる。
[0011]
 例えば、特定のバルブ動作などによるアナログ信号のON/OFFでステップを検知する方法も考えられるが、バルブの開閉を頻繁に繰り返す処理では所望の処理ステップの検知が正常に行われない。
[0012]
 本発明は、上記従来の問題を解決するもので、効率的にステップの特徴量を抽出すると共に、ステップ追加/削除などの処理レシピに変更があった場合であっても、ステップの特徴量を正確かつ容易に抽出することができる半導体処理システム、これを用いた半導体処理装置の装置データ収集方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法、この装置データ収集方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラムおよび、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0013]
 本発明の半導体処理システムは、設定処理条件で膜形成を行う半導体処理部と、該半導体処理部からの装置状態データを収集する装置状態データ収集部と、該半導体処理部の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報と一致した装置状態データに基づいて所定の特徴量を抽出してデータ解析を行うデータ解析部とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
[0014]
 また、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおけるデータ解析部は、前記区間定義情報を一または複数予め準備した条件定義部と、前記装置状態データ収集部からの装置状態データと照合して一致した区間定義情報を用いて共通のステップに変換した上で、該一致した装置状態データから前記特徴量を算出する特徴量算出部とを有する。
[0015]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける特徴量算出部は、条件定義部に準備された集計区間を個別に設定した区間定義情報を参照する区間定義情報参照手段と、該区間定義情報と装置状態データ収集部からの装置状態データとを条件照合して該区間定義情報の条件が一致したかどうかを検出する一致検出手段と、該装置状態データと条件照合して条件が一致した区間定義情報を用いて共通のステップに変換した上で、当該区間定義情報と条件が一致した装置状態データから特徴量を算出する特徴量計算手段とを有する。
[0016]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける条件定義部は、前記区間定義情報において、前記複数のステップのうちの所定の一または複数のステップについて区間定義可能とする。
[0017]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける条件定義部は、前記区間定義情報において、前記複数のステップのうちの一のステップの一部について区間定義可能とする。
[0018]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける条件定義部は、前記区間定義情報において、前記複数のステップのうちの一のステップの一部から一または複数のステップ、これに連続する一のステップの一部について複数のステップに跨って区間定義可能とする。
[0019]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける条件定義部は、前記区間定義情報において、前記複数のステップについて、複数の繰り返しステップのデータ集計で該繰り返しステップの全部または一部を区間定義可能とする。
[0020]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける条件定義部は、前記区間定義情報において、前記ステップの切替り前後で前記装置状態データの変動が発生する期間を区間集計に含まないオフセット期間としてステップの途中に前記区間定義可能とする。
[0021]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける特徴量算出部は、前記装置状態データを、前記条件定義部で予め準備している区間定義情報と照合し、該区間定義情報の内容に一致した条件における少なくとも所定範囲の特徴量を算出する。
[0022]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける特徴量算出部は、区間集計による前記特徴量を算出する場合に該特徴量の許容値を設定可能とし、該特徴量の許容値内に合致した特徴量を算出可能とする。
[0023]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける特徴量の変化を時系列に示すトレンドグラフを描画するトレンドグラフ描画部を更に有する。
[0024]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおけるトレンドグラフ描画部は、区間集計された前記特徴量をバッチ毎のトレンド描画を行うことにより前記トレンドグラフの変化点から前記半導体処理部の早期異常検出を可能とする。
[0025]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける装置状態データは、ガス流量、圧力および温度などの各種設定条件に対して実際に前記半導体処理部が実行して該半導体処理部から得られた各データである。
[0026]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおける特徴量は、前記装置状態データのバッチ毎の平均値、中央値および、ばらつき3σのうちの少なくともいずれかである。
[0027]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理システムにおけるステップは、前記処理レシピ内での処理条件の切り替わりを示す処理期間である。
[0028]
 本発明の半導体装置の製造方法は、半導体処理システムを用いた半導体装置の製造時に求めた少なくとも特徴量から異常検出して前記半導体処理部にフィードバックして処理条件の設定を変更しつつ半導体装置を製造するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
[0029]
 本発明の半導体処理装置の装置データ収集方法は、設定処理条件で膜形成を行う半導体処理部から装置状態データ収集部が収集する装置状態データのうち、データ解析部が、該半導体処理部の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報と一致した装置状態データに基づいて所定の特徴量を抽出してデータ解析を行うデータ解析工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 また、好ましくは、本発明の半導体処理装置の装置データ収集方法におけるデータ解析工程は、条件定義部に前記区間定義情報を一または複数予め準備し、特徴量算出部が、前記装置状態データ収集部からの装置状態データと照合して一致した区間定義情報を用いて共通のステップに変換した上で、該一致した装置状態データから前記特徴量を算出する特徴量算出工程を有する。
[0030]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理装置の装置データ収集方法における特徴量算出工程は、区間定義情報参照手段が、条件定義部に準備された集計区間を個別に設定した区間定義情報を参照する区間定義情報参照工程と、一致検出手段が、該参照した区間定義情報と装置状態データ収集部からの装置状態データとを条件照合して該区間定義情報の条件が一致したかどうかを検出する一致検出工程と、特徴量計算手段が、該装置状態データと条件照合して条件が一致した該区間定義情報を用いて共通のステップに変換した上で、該区間定義情報と条件が一致した装置状態データから特徴量を算出する特徴量計算工程とを有する。
[0031]
 さらに、好ましくは、本発明の半導体処理装置の装置データ収集方法における特徴量算出工程後に、トレンドグラフ描画部が、前記特徴量であって区間毎のバッチ単位の特徴量を時系列にトレンドグラフとして可視化するトレンドグラフ描画工程を有する。
[0032]
 本発明の半導体装置の製造方法は、本発明の上記であり、そのことにより上記目的が達成される。
[0033]
 本発明の制御プログラムは、本発明の上記装置データ収集方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記録されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
[0034]
 本発明の可読記録媒体は、本発明の上記制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能なものであり、そのことにより上記目的が達成される。
[0035]
 上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
[0036]
 本発明においては、設定処理条件で膜形成を行う半導体処理部と、半導体処理部からの装置状態データを収集する装置状態データ収集部と、半導体処理部の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報と一致した装置状態データに基づいて所定の特徴量を抽出してデータ解析を行うデータ解析部とを有している。
[0037]
 これによって、半導体処理部の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報を別途設けたので、ステップ追加/削除などのレシピ変更があった場合であっても、別々に複数のステップからデータ収集してそれらを組み合わせることもできて、効率的にステップの特徴量を抽出すると共に、ステップの特徴量を正確かつ容易に抽出することが可能となる。

発明の効果

[0038]
 以上により、本発明によれば、半導体処理部の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報を別途設けたので、ステップ追加/削除などのレシピ変更があった場合であっても、別々に複数のステップからデータ収集してそれらを組み合わせることもできて、効率的にステップの特徴量を抽出すると共に、ステップの特徴量を正確かつ容易に抽出することができる。要するに、ステップの追加や変更などが頻繁に行われる場合の装置処理データについて装置ステップとは別の集計区間定義を行うことにより、共通化した区間として特徴量算出を正確かつ容易に行うことができる。

図面の簡単な説明

[0039]
[図1] 本発明の実施形態1における半導体処理装置の装置状態データ収集構成例を示すブロック図である。
[図2] 図1の集計区間定義ファイルを模式的に示す図である。
[図3] 図1の半導体処理部から出力される装置状態データの一例を示す図である。
[図4] 各ステップに対する装置データ数を模式的に示す装置データ特徴量算出イメージ図である。
[図5] 区間集計条件定義ファイルの一例を示す図である。
[図6] 図1のトレンドグラフ描画部で描画される圧力ベースのトレンドグラフ例を示す図である。
[図7] 図1の半導体処理部の概略構成例を模式的に示す図である。
[図8] (a)~(d)はそれぞれ、図1のトレンドグラフ描画部53で描画される基板温度ベースのトレンドグラフ例を示す図であって、(a)はバッチ毎のLEDの光強度の歩留まり変化を示す図、(b)はバッチ毎の熱輻射温度Tpyroの変化を示す図、(c)はバッチ毎の熱電対温度TCの変化を示す図、(d)はバッチ毎のヒータ電流値Ipの変化を示す図である。
[図9] 図1の半導体処理システムにおける装置データ収集方法を説明するためのフローチャートである。
[図10] 集計区間Bのバッチ毎の特徴量を模式的に示す図である。
[図11] 従来の各ステップに対する装置データ数を模式的に示す装置データ特徴量算出イメージ図である。
[図12] 図11のステップ08のバッチ毎の特徴量を模式的に示す図である。

符号の説明

[0040]
 1 半導体処理システム
 2 処理条件設定部
 3 半導体処理部(半導体処理装置)
 4 装置状態データ収集部
 5 データ解析部
 51 条件定義部
 52 特徴量算出部
 53 トレンドグラフ描画部

発明を実施するための形態

[0041]
 以下に、本発明の半導体処理システムの装置データ収集方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法の実施形態1について図面を参照しながら詳細に説明する。
[0042]
 (実施形態1)
 図1は、本発明の実施形態1における半導体処理システムの装置状態データ収集構成例を示すブロック図である。
[0043]
 図1において、本実施形態1の半導体処理システム1は、処理レシピ上の一連の各ステップなどの処理条件を設定する処理条件設定部2と、設定された処理条件で所定膜形成(例えばエピタキシャル成長層や多重井戸層などの膜形成など)を繰り返して半導体装置を製造する半導体処理部3と、品質管理および歩留まり向上のために半導体処理部3からの所望の装置状態データを収集する装置状態データ収集部4と、収集した装置状態データに基づいて所望のデータ解析を行うデータ解析部5とを有している。これらの処理条件設定部2および半導体処理部3により半導体処理装置が構成されている。また、装置状態データとは、ガス流量、処理室圧力、ヒータ温度などの各種設定条件に対して、実際に実行した値を例えば1秒毎にサンプリングし、処理完了時に一括してログファイルとして出力されるデータである。
[0044]
 要するに、本実施形態1の半導体処理システム1は、設定処理条件で膜形成を行う半導体処理部3と、半導体処理部3からの装置状態データを収集する装置状態データ収集部4と、処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報としての条件定義ファイル(区間定義ファイル;区間定義だけではなく特徴量の範囲も設定可能)と一致した装置状態データに基づいて特徴量を抽出してデータ解析を行うデータ解析部5とを少なくとも有している。
[0045]
 データ解析部5は、処理条件に設定された処理ステップ名やステップNoとは別に任意にステップ定義および区間定義ができる図2の条件定義ファイルを予め準備する条件定義部51と、装置状態データと照合して一致した条件定義ファイルを用いて共通のステップに変換した上で特徴量を算出する特徴量算出部52と、算出された特徴量に基づいてデータ解析のためのトレンドグラフ(バッチ単位で所定特徴量の変化が時系列で1目でわかる図)を描画するトレンドグラフ描画部53とを有している。そのレンドグラフとその特徴量にかかわる解析データとを見比べてこれでは膜厚が薄くなり過ぎるなどの予測検討を加えて半導体処理部3の条件設定にリアルタイムにフィードバックすることができる。レンドグラフで可視化してバッチ間で比較することもできる。
[0046]
 特徴量算出部52は、条件定義部51に準備された集計区間を個別に設定した区間定義情報を参照する区間定義情報参照手段と、区間定義情報としての条件定義ファイルと装置状態データ収集部4からの装置状態データとを条件照合して条件定義ファイルの条件が一致したかどうかを検出する一致検出手段と、装置状態データと条件照合して条件が一致した条件定義ファイルを用いて共通のステップに変換した上で、条件定義ファイルと条件が一致した装置状態データから特徴量を算出する特徴量計算手段とを有している。
[0047]
 処理レシピ上の一連の複数のステップからステップを削除したり新たにステップを加えると、その後のステップにずれが生じるが、このとき別途、図2のような固有の条件定義ファイルを予め準備しておくことにより、効率的にステップの特徴量を抽出すると共に、ステップ追加/削除などの処理レシピの変更があった場合でも、ステップの特徴量を正確かつ容易に抽出することができる。
[0048]
 ここで、用語の簡単な説明をする。「ステップ」とは処理レシピ内での条件の切り替わりを示す処理期間である。「ステップ名」とは、n-GaN層、Well層、Barrier層など、処理レシピ内でステップの状態をコメント表示するものである。「集計区間」とは、特徴量算出について、ステップとは別に任意に定義できる区間である。「区間定義」とは、集計区間の条件を定義したものである。図2の条件定義ファイルにおける「カウント」とは、同一条件を繰り返し処理する場合のループ回数である。後述する「オフセット」とは、ステップ切り替わり前後のデータなどが安定しない期間を特徴量の算出に含まない期間の設定である。
[0049]
 要するに、半導体処理部3側から出力される装置状態データについて、順次行われる処理レシピに設定されたステップ名やステップNoとは別に任意にステップ定義および区間定義ができる条件定義ファイルを条件定義部51に予め複数準備しておく。半導体処理部3側から入力される装置状態データと照合して一致した条件定義ファイルを用いて特徴量算出部52が共通区間に変換した上で、条件定義ファイルに一致する装置状態データからその特徴量(平均値、中央値および、ばらつき3σなどの値)を算出する。これによって、半導体処理部3から出力される装置状態データの処理ステップが異なる場合についても、共通のステップとしてデータ収集が可能となる。
[0050]
 条件定義部51は、処理レシピに設定されたステップについて、処理時間の短い複数の繰り返し処理ステップのデータ集計において、サンプリング時間範囲を大きくするため、任意に複数処理ステップをグルーピング(ステップ間に跨って)してステップ定義および区間定義をすることができる。
[0051]
 条件定義部51は、複数のステップのうちの所定の一または複数のステップについて区間定義可能とする。また、条件定義部51は、複数のステップのうちの一のステップの一部の必要箇所について区間定義可能とする。さらに、条件定義部51は、複数のステップについて、複数の繰り返しステップのデータ集計において、繰り返しステップの全部または一部を区間定義可能とする。
[0052]
 条件定義部51は、区間集計による平均値などの統計量を算出する場合、処理ステップの切替り前後で装置状態データの変動が発生する。区間集計に含まない時間を任意に設定してステップ定義および区間定義をする。区間定義としてステップの途中で設定可能とする。
[0053]
 特徴量算出部52は、装置側から転送されてきた装置状態データについて、条件定義部51で予め準備している区間定義情報(条件定義ファイル)と照合し、区間定義に一致した条件で特徴量の区間別情報抽出、例えば設定圧力、ガス流量およびヒータ温度の各所定範囲のデータの平均値や中央値、3σの値などを自動的に計算処理する。要するに、特徴量算出部52は、装置状態データを、条件定義部51で予め準備している区間定義情報と照合し、区間定義情報の内容に一致した条件における少なくとも所定範囲の特徴量を算出する。
[0054]
 特徴量算出部52は、区間集計による平均値などの特徴量を算出する場合、ステップの切替りの際、処理室内の圧力変動やガス流量、ヒータ温度が変動し、これによって関連するパラメータが変化するため、区間内の正確な特徴量の算出を行うために、処理室内の圧力、ガス流量、ヒータ温度の許容値を任意に設定することができる。要するに、特徴量算出部52は、区間集計による特徴量を算出する際に特徴量の許容値を設定可能とし、特徴量の許容値内に合致した特徴量を算出する。
[0055]
 トレンドグラフ描画部53は、区間集計された特徴量をトレンド描画することにより、装置の早期異常検出を行う。このバッチ毎の時系列の特徴量のトレンドグラフと、発光波長および発光強度データや駆動電流データの所定のテスト結果との相関分析を行って、歩留まり検出を行ったりする。早期異常検出は、異常状態に至る途中経過の閾値を異常検出用の閾値(基準値)と共に用意すれば自動検出できる。
[0056]
 図3は、図1の半導体処理部3から装置状態データ収集部4が収集する装置状態データの一例を示す図である。
[0057]
 図3に示すように、装置状態データ収集部4は、ステップ21,22のループ処理によって、2種類の層が複数回繰り返し交互に形成されるLEDの多重量子井戸層を形成する場合の各処理条件(処理室圧力やガス流量およびヒータ温度など)の装置状態データを半導体処理部3からデータ収集する。各装置状態データは、1バッチ当たりの1秒毎の処理室圧力やガス流量およびヒータ温度などの大量の各種装置状態データが半導体処理部3から装置状態データ収集部4に入力される。ステップ21,22の繰り返しのループ処理であってLEDの発光層を構成する多重量子井戸層を形成するが、所定膜厚にする場合に処理室圧力やガス流量およびヒータ温度などがどの程度必要かの閾値と比較する。
[0058]
 図4は、各ステップに対する装置データ数を模式的に示す装置データ特徴量算出イメージ図である。図5は、図1の条件定義部51に設定された区間集計の条件定義ファイルの一例を示す図である。
[0059]
 図4および図5に示すように、処理レシピ上の各ステップに対する処理状態データ数を示しており、ステップが途中で追加されたり削除されても、集計区間を設定しそれらを繋ぎ合わせることによって所望のデータを集計することができる。例えば集計区間Aや集計区間Bという解釈でデータ集計できてその特徴量を抽出してトレンド描画することができる。
[0060]
 集計区間Aでは、2つのステップに跨っており、ステップ2の10秒後に開始時間が設定され、次のステップ3の5秒前に終了するように設定されている。集計区間Bでは、ステップ8の切り替わり前後のステップ7,9の一部を含んで開始時間がステップ7のT1=15秒後で終了時間がステップ9のT2=15秒前にオフセット期間が設定されている。これは、ステップ切り替わり時にデータが乱れるため、オフセット期間の設定により集計から除外された時間を設定してデータが安定した時点からデータを収集するようにしている。例えば集計区間Bであればオフセット時間はステップ7のT1=15秒、ステップ9のT2=15秒であり、集計区間Aであればオフセット時間はステップ2の10秒、ステップ3の5秒である。
[0061]
 また、集計区間Cでは処理圧力が90から110ミリバール、集計区間Dではガス流量のガスAが単位時間当たり895から905cc、集計区間Fでは処理圧力が摂氏730から750度であるときにその他のデータも含めてデータ収集を開始する。要するに、各集計区間において、圧力設定、ガス流量、ヒータ温度とそれらの各範囲を設定でき、各範囲の一定条件を満たしたものを半導体処理部3からデータ収集するようになっている。集計区間Eで開始時間でループ2、終了時間でループ5は、例えば全ループが20ある場合に、2番目のループからデータ収集を開始して5番目のループでデータ収集を終了する。要するに、2番目から5番目の装置状態データを抜き取ってくる。
[0062]
 このように、集計区間は、複数のステップに跨ってもよく、一つのステップだけからデータ収集してもよく、さらに、一つのステップの一部必要な箇所からデータ収集してもよく、別々に複数のステップからデータ収集してそれらを組み合わせてもよい。
[0063]
 図6は、図1のトレンドグラフ描画部53で描画される圧力ベースのトレンドグラフ例を示す図である。
[0064]
 図6のトレンドグラフに示すように、時系列の日付に対する装置データ、例えば装置排気側の圧力であって、12月10日から12月13日までの間の各バッチ毎の時系列データに大きな変化点が存在する。これはその前日にメンテナンスがあったことによるもので、装置排気側の圧力はエピタキシャル成長に影響する。だから、周期的に行うメンテナンスによって処理室内を一旦大気に開放するため、装置排気圧力が一旦高い圧力値になった後に、装置を運転することにより正常値に下がってくる。メンテナンス後はこれほど装置排気側の圧力が変動することが分かる。
[0065]
 図7は、図1の半導体処理部3の概略構成例を模式的に示す図である。図8(a)~図8(d)はそれぞれ、図1のトレンドグラフ描画部53で描画される基板温度ベースのトレンドグラフ例を示す図であって、(a)はバッチ毎のLEDの光強度の歩留まり変化を示す図、(b)はバッチ毎の熱輻射温度Tpyroの変化を示す図、(c)はバッチ毎の熱電対温度TCの変化を示す図、(d)はバッチ毎のヒータ電流値Ipの変化を示す図である。
[0066]
 図7に示すように、ウエハ基板11が半導体処理部3の基台12上に搭載され、上方から輻射温度計により輻射熱を計測することにより基板11の輻射温度Tpyroが測定されている。基台12内には熱電対13が内蔵されており、これによってウエハ基板11直下の基台12内の熱電対温度TCを計測している。さらに、ウエハ基板11下の基台12内にはヒータ14が設けられており、これによって、基台12を介してウエハ基板11の温度を上げたり下げたりすることができる。このヒータ14への電流値Ipを計測している。
[0067]
 図8(a)でバッチ毎のLEDの光強度の歩留まりが変化した場合、図8(b)で熱輻射温度Tpyroは変化していないが、図8(c)および図8(d)でヒータ電流値Ipが増加して熱電対温度TCも上昇している。これによってLEDの光強度の歩留まりが変化したものと考えられる。
[0068]
 図9は、図1の半導体処理システム1の装置データ収集方法を説明するためのフローチャートである。
[0069]
 図9に示すように、処理S1で半導体処理部3から装置状態データ収集部4に装置状態データがファイル出力される。
[0070]
 次に、処理S2で特徴量算出部52は、条件定義部51に準備されたステップ定義および区間定義が為された条件定義ファイルを参照する。
[0071]
 次に、次の処理S3で、特徴量算出部52は、参照条件定義ファイルと装置状態データ収集部4からの装置状態データとを条件照合してファイルの条件が一致したかどうか検出し、ファイルの条件が一致するまで待つ。
[0072]
 続いて、処理S4で区間別に全特徴量を算出する。特徴量算出部52が、装置状態データと条件照合して条件が一致した条件定義ファイルを用いて共通のステップに変換した上で、条件定義ファイルと条件が一致した装置状態データから特徴量としてその平均値、その中央値や3σの値(ばらつき)などを算出する。
[0073]
 その後、処理S5でトレンドグラフ描画部53が図10に示すように処理S4で求めた特徴量をバッチ単位にデータ整理して所定のデータベースに記憶しておく。
[0074]
 さらに、処理S6でトレンドグラフ描画部53は、処理S5で求めた区間毎のバッチ単位の特徴量を図6に示すように時系列にトレンドグラフ化して可視化する。
[0075]
 次に、処理S7でトレンドグラフを用いて異常検出を行う。異常検出した場合には半導体処理部4を停止する。異常検出とはいかなくても、歩留まり向上のために異常検出を予測して半導体処理部4の条件設定にリアルタイムにフィードバックする(処理S8)。
[0076]
 その後、処理S9で処理が終了したかどうかを判定する。処理S9で処理が終了していなければ(NO)、処理S1のファイル出力処理に戻る。また、処理S9で処理が終了していれば(YES)、全ての処理を終了する。
[0077]
 要するに、本実施形態1の半導体処理装置の装置データ収集方法は、ROM内から起動時にRAM内に読み込まれた制御プログラムおよびそのデータに基づいて、設定処理条件で膜形成を行う半導体処理部3から装置状態データ収集部4が収集する装置状態データのうち、データ解析部5が、半導体処理部3の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報と一致した装置状態データに基づいて所定の特徴量を抽出してデータ解析を行うデータ解析工程を有している。
[0078]
 この装置データ収集方法のデータ解析工程は、条件定義部51に区間定義情報を一または複数予め準備し、特徴量算出部52が、装置状態データ収集部4からの装置状態データと照合して一致した区間定義情報を用いて共通のステップに変換した上で、一致した装置状態データから特徴量を算出する特徴量計算出程と、トレンドグラフ描画部53が、特徴量であって区間毎のバッチ単位の特徴量を時系列にトレンドグラフとして可視化するトレンドグラフ描画工程とを有している。
[0079]
 この装置データ収集方法の特徴量算出工程は、区間定義情報参照手段が、条件定義部51に準備された集計区間を個別に設定した区間定義情報としての条件定義ファイル(区間定義ファイル)を参照する区間定義情報参照工程と、一致検出手段が、区間定義情報と装置状態データ収集部4からの装置状態データとを条件照合して区間定義情報の条件が一致したかどうかを検出する一致検出工程と、特徴量計算手段が、装置状態データと条件照合して条件が一致した区間定義情報を用いて共通のステップに変換した上で、区間定義情報と条件が一致した装置状態データから特徴量を算出する特徴量計算工程とを有している。
[0080]
 この装置データ収集方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記録された制御プログラムと、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体とが設けられている。
[0081]
 可読記録媒体としてのROMとしては、ハードディスクの他、形態自在な光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスクおよびICメモリなどで構成されていてもよい。この制御プログラムおよびそのデータなどがROMに記憶されるが、この制御プログラムおよびそのデータは、他の可読記録媒体から、または、無線、有線またはインターネットなどを介してROM4にダウンロードされてもよい。
[0082]
 本実施形態1の半導体処理システム1を用いた半導体装置の製造時に求めた少なくとも特徴量から異常検出して半導体処理部3にフィードバックして処理条件設定を変更しつつ半導体装置を製造することができる。
[0083]
 したがって、設定処理条件で膜形成を行う半導体処理部3と、半導体処理部3からの装置状態データを収集する装置状態データ収集部4と、半導体処理部3の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報としての条件定義ファイルと一致した装置状態データに基づいて所定の特徴量を抽出してデータ解析を行うデータ解析部5とを有している。
[0084]
 これによって、半導体処理部3の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報としての条件定義ファイルを別途設けたため、ステップ追加/削除などのレシピ変更があった場合であっても、別々に複数のステップからデータ収集してそれらを組み合わせることもできて、効率的にステップの特徴量を抽出すると共に、ステップ追加/削除などのレシピ変更があった場合であっても、ステップの特徴量を正確かつ容易に抽出することができる。
[0085]
 以上のように、本発明の好ましい実施形態1を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

産業上の利用可能性

[0086]
 本発明は、基板上に各種膜を成膜する半導体処理装置における複数の処理ステップからなるプロセス状態データについて特徴量を算出する半導体処理システム、これを用いた半導体処理装置の装置データ収集方法および、これを用いて半導体処理装置により半導体装置を製造する半導体装置の製造方法、この装置データ収集方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記述された制御プログラムおよび、この制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体の分野において、半導体処理部の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報を別途設けたので、ステップ追加/削除などのレシピ変更があった場合であっても、別々に複数のステップからデータ収集してそれらを組み合わせることもできて、効率的にステップの特徴量を抽出すると共に、ステップの特徴量を正確かつ容易に抽出することができる。要するに、ステップの追加や変更などが頻繁に行われる場合の装置処理データについて装置ステップとは別の集計区間定義を行うことにより、共通化した区間として特徴量算出を正確かつ容易に行うことができる。

請求の範囲

[請求項1]
 設定処理条件で膜形成を行う半導体処理部と、該半導体処理部からの装置状態データを収集する装置状態データ収集部と、該半導体処理部の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報と一致した装置状態データに基づいて所定の特徴量を抽出してデータ解析を行うデータ解析部とを有する半導体処理システム。
[請求項2]
 前記データ解析部は、前記区間定義情報を一または複数予め準備した条件定義部と、前記装置状態データ収集部からの装置状態データと照合して一致した区間定義情報を用いて共通のステップに変換した上で、該一致した装置状態データから前記特徴量を算出する特徴量算出部とを有する請求項1に記載の半導体処理システム。
[請求項3]
 前記特徴量算出部は、
 条件定義部に準備された集計区間を個別に設定した区間定義情報を参照する区間定義情報参照手段と、
 該区間定義情報と装置状態データ収集部からの装置状態データとを条件照合して該区間定義情報の条件が一致したかどうかを検出する一致検出手段と、
 該装置状態データと条件照合して条件が一致した区間定義情報を用いて共通のステップに変換した上で、当該区間定義情報と条件が一致した装置状態データから特徴量を算出する特徴量計算手段とを有する請求項2に記載の半導体処理システム。
[請求項4]
 前記条件定義部は、前記区間定義情報において、前記複数のステップのうちの所定の一または複数のステップについて区間定義可能とする請求項2または3に記載の半導体処理システム。
[請求項5]
 前記条件定義部は、前記区間定義情報において、前記複数のステップのうちの一のステップの一部について区間定義可能とする請求項2または3に記載の半導体処理システム。
[請求項6]
 前記条件定義部は、前記区間定義情報において、前記複数のステップのうちの一のステップの一部から一または複数のステップ、これに連続する一のステップの一部について複数のステップに跨って区間定義可能とする請求項2または3に記載の半導体処理システム。
[請求項7]
 前記条件定義部は、前記区間定義情報において、前記複数のステップについて、複数の繰り返しステップのデータ集計で該繰り返しステップの全部または一部を区間定義可能とする請求項2または3に記載の半導体処理システム。
[請求項8]
 前記条件定義部は、前記区間定義情報において、前記ステップの切替り前後で前記装置状態データの変動が発生する期間を区間集計に含まないオフセット期間としてステップの途中に前記区間定義可能とする請求項2または3に記載の半導体処理システム。
[請求項9]
 前記特徴量算出部は、前記装置状態データを、前記条件定義部で予め準備している区間定義情報と照合し、該区間定義情報の内容に一致した条件における少なくとも所定範囲の特徴量を算出する請求項2または3に記載の半導体処理システム。
[請求項10]
 前記特徴量算出部は、区間集計による前記特徴量を算出する場合に該特徴量の許容値を設定可能とし、該特徴量の許容値内に合致した特徴量を算出可能とする請求項2または3に記載の半導体処理システム。
[請求項11]
 前記特徴量の変化を時系列に示すトレンドグラフを描画するトレンドグラフ描画部を更に有する請求項2または3に記載の半導体処理システム。
[請求項12]
 前記トレンドグラフ描画部は、区間集計された前記特徴量をバッチ毎のトレンド描画を行うことにより前記トレンドグラフの変化点から前記半導体処理部の早期異常検出を可能とする請求項11に記載の半導体処理システム。
[請求項13]
 前記装置状態データは、ガス流量、圧力および温度などの各種設定条件に対して実際に前記半導体処理部が実行して該半導体処理部から得られた各データである請求項1に記載の半導体処理システム。
[請求項14]
 前記特徴量は、前記装置状態データのバッチ毎の平均値、中央値および、ばらつき3σのうちの少なくともいずれかである請求項1に記載の半導体処理システム。
[請求項15]
 前記ステップは、前記処理レシピ内での処理条件の切り替わりを示す処理期間である請求項1に記載の半導体処理システム。
[請求項16]
 請求項1~3および13~15のいずれかに記載の半導体処理システムを用いた半導体装置の製造時に求めた少なくとも特徴量から異常検出して前記半導体処理部にフィードバックして処理条件の設定を変更しつつ半導体装置を製造する半導体装置の製造方法。
[請求項17]
 設定処理条件で膜形成を行う半導体処理部から装置状態データ収集部が収集する装置状態データのうち、データ解析部が、該半導体処理部の処理レシピ上の複数のステップに対して一または複数の集計区間を個別に設定した区間定義情報と一致した装置状態データに基づいて所定の特徴量を抽出してデータ解析を行うデータ解析工程を有する装置データ収集方法。
[請求項18]
 前記データ解析工程は、条件定義部に前記区間定義情報を一または複数予め準備し、特徴量算出部が、前記装置状態データ収集部からの装置状態データと照合して一致した区間定義情報を用いて共通のステップに変換した上で、該一致した装置状態データから前記特徴量を算出する特徴量算出工程を有する請求項17に記載の装置データ収集方法。
[請求項19]
 前記特徴量算出工程は、
 区間定義情報参照手段が、条件定義部に準備された集計区間を個別に設定した区間定義情報を参照する区間定義情報参照工程と、
 一致検出手段が、該参照した区間定義情報と装置状態データ収集部からの装置状態データとを条件照合して該区間定義情報の条件が一致したかどうかを検出する一致検出工程と、
 特徴量計算手段が、該装置状態データと条件照合して条件が一致した該区間定義情報を用いて共通のステップに変換した上で、該区間定義情報と条件が一致した装置状態データから特徴量を算出する特徴量計算工程とを有する請求項18に記載の装置データ収集方法。
[請求項20]
 前記特徴量算出工程後に、トレンドグラフ描画部が、前記特徴量であって区間毎のバッチ単位の特徴量を時系列にトレンドグラフとして可視化するトレンドグラフ描画工程を有する請求項18または19に記載の装置データ収集方法。
[請求項21]
 請求項17から20のいずれかに記載の装置データ収集方法の各工程をコンピュータに実行させるための処理手順が記録された制御プログラム。
[請求項22]
 請求項21に記載の制御プログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な可読記憶媒体。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]