特表 2022-554369 ガス供給システムのための制御および監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-28

(54)【発明の名称】ガス供給システムのための制御および監視システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20221221BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20221221BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20221221BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

G05B23/02 P

H01L21/02 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022526236

(86)(22)【出願日】2020-11-04

(85)【翻訳文提出日】2022-06-30

(86)【国際出願番号】 US2020058918

(87)【国際公開番号】W WO2021092037

(87)【国際公開日】2021-05-14

(31)【優先権主張番号】62/930,272

(32)【優先日】2019-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】501162454

【氏名又は名称】ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ピツェラ、ミランダ

(72)【発明者】

【氏名】セルビー、アンドリュー

(72)【発明者】

【氏名】ホガード、チェルシア

(72)【発明者】

【氏名】ブランデス、コリー

【テーマコード（参考）】

3C223

5F045

【Ｆターム（参考）】

3C223AA01

3C223EB01

3C223FF22

3C223FF24

3C223FF26

3C223GG01

3C223HH02

5F045AA00

5F045BB10

5F045BB20

5F045EE07

5F045EG01

5F045EG07

5F045GB05

5F045GB16

5F045GB17

(57)【要約】

ガス送達システムと、熱システムと、流体フローラインとを含む半導体処理システムを監視するための方法は、ガス送達システム、熱システム、またはそれらの組み合わせからの複数の動作データを取得することと、複数の動作データのうちの１または複数の動作データに基づいて、流体フローラインの性能特性を決定することとを含む。この方法は、基準仮想モデルにおいて、１または複数の動作データに関連する１または複数の位置を識別することと、基準仮想モデル、識別された１または複数の位置、および決定された性能特性に基づいて、流体フローラインの動的状態モデルを生成することとを含み、動的状態モデルは、流体フローラインのデジタル表現である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス送達システムと、熱システムと、流体フローラインとを含む半導体処理システムを監視するための方法であって、
前記ガス送達システム、前記熱システム、またはそれらの組み合わせからの複数の動作データを取得することと、
前記複数の動作データのうちの１または複数の動作データに基づいて、前記流体フローラインの性能特性を決定することと、
基準仮想モデルにおいて、前記１または複数の動作データに関連する１または複数の位置を識別することと、
前記基準仮想モデル、前記識別された１または複数の位置、および前記決定された性能特性に基づいて、前記流体フローラインのデジタル表現である、前記流体フローラインの動的状態モデルを生成することと
を備える方法。

【請求項2】

データベースに格納された複数の基準仮想モデルの中から、前記流体フローラインの前記基準仮想モデルを識別することを更に備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記デジタル表現は、２次元画像および３次元画像の１つである、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記複数の動作データは、ヒータの温度データ、前記流体フローラインの温度データ、前記ヒータの電気特性データ、ポンプのポンプデータ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記電気特性データは、前記ヒータの電圧、前記ヒータの電流、またはそれらの組み合わせを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記性能特性は、前記ヒータの前記温度データに基づく流体フロー温度値、前記温度データ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記性能特性は、前記動作データの統計分析に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記統計分析は、既定の設定値からの偏差、前記動作データの時間の関数としての統計的表現、またはそれらの組み合わせである、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記統計分析は、前記熱システムのヒータゾーンの統計的表現であり、前記ヒータゾーンは、前記熱システムの複数のヒータのうちの１または複数のヒータを含む、請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記基準仮想モデルは、前記ガス送達システム、前記熱システム、前記流体フローライン、またはそれらの組み合わせのデジタル表現である、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記基準仮想モデルは、前記流体フローラインに配置された前記熱システムの１または複数のヒータ、前記流体フローラインに配置された１または複数のセンサ、またはそれらの組み合わせの位置を提供する、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記１または複数のヒータおよび前記１または複数のセンサの前記位置は、前記１または複数のヒータの識別情報に基づいて提供される、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記動的状態モデルは、前記流体フローラインの熱プロファイル表現である、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

表示デバイスを用いて、前記動的状態モデルと、ユーザ入力に応答して前記表示デバイスに前記性能特性のセットを選択的に表示させる１または複数のフィルタユーザインタフェース要素とを表示することを更に備える、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

前記半導体処理システムの１または複数の前駆体に基づいて、前記熱システムの１または複数のヒータの動作推奨を生成することを更に備える、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

ガス送達システムと、熱システムと、流体フローラインとを含む半導体処理システムを監視するためのシステムであって、
プロセッサと、
前記プロセッサによって実行可能な命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体と
を備え、前記命令は、
前記ガス送達システム、前記熱システム、またはそれらの組み合わせからの複数の動作データを取得することと、
前記複数の動作データのうちの１または複数の動作データに基づいて、前記流体フローラインの性能特性を決定することと、
基準仮想モデルにおいて、前記１または複数の動作データに関連する１または複数の位置を識別することと、
前記基準仮想モデル、前記識別された１または複数の位置、および前記決定された性能特性に基づいて、前記流体フローラインのデジタル表現である、前記流体フローラインの動的状態モデルを生成することと
を含む、システム。

【請求項17】

前記命令は更に、データベースに格納された複数の基準仮想モデルの中から、前記流体フローラインの前記基準仮想モデルを識別することを含む、請求項１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記デジタル表現は、２次元画像および３次元画像の１つである、請求項１６に記載のシステム。

【請求項19】

前記複数の動作データは、ヒータの温度データ、前記流体フローラインの温度データ、前記ヒータの電気特性データ、ポンプのポンプデータ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載のシステム。

【請求項20】

前記電気特性データは、前記ヒータの電圧、前記ヒータの電流、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１９に記載のシステム。

【請求項21】

前記性能特性は、前記ヒータの前記温度データに基づく流体フロー温度値、前記温度データ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１９に記載のシステム。

【請求項22】

前記性能特性は、前記動作データの統計分析に基づいて決定される、請求項１６に記載のシステム。

【請求項23】

前記統計分析は、既定の設定値からの偏差、前記動作データの時間の関数としての統計的表現、またはそれらの組み合わせである、請求項２２に記載のシステム。

【請求項24】

前記統計分析は、前記熱システムのヒータゾーンの統計的表現であり、前記ヒータゾーンは、前記熱システムの複数のヒータのうちの１または複数のヒータを含む、請求項２２に記載のシステム。

【請求項25】

前記基準仮想モデルは、前記ガス送達システム、前記熱システム、前記流体フローライン、またはそれらの組み合わせのデジタル表現である、請求項１６に記載のシステム。

【請求項26】

前記基準仮想モデルは、前記流体フローラインに配置された前記熱システムの１または複数のヒータ、前記流体フローラインに配置された１または複数のセンサ、またはそれらの組み合わせの位置を提供する、請求項１６に記載のシステム。

【請求項27】

前記１または複数のヒータおよび前記１または複数のセンサの前記位置は、前記１または複数のヒータの識別情報に基づいて提供される、請求項２６に記載のシステム。

【請求項28】

前記動的状態モデルは、前記流体フローラインの熱プロファイル表現である、請求項１６に記載のシステム。

【請求項29】

前記命令は更に、表示デバイスを用いて、前記動的状態モデルと、ユーザ入力に応答して前記表示デバイスに前記性能特性のセットを選択的に表示させる１または複数のフィルタユーザインタフェース要素とを表示することを含む、請求項１６に記載のシステム。

【請求項30】

前記命令は更に、前記半導体処理システムの１または複数の前駆体に基づいて、前記熱システムの１または複数のヒータの動作推奨を生成することを含む、請求項１６に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、２０１９年１１月４日に出願された米国特許出願第６２／９３０，２７２号の優先権および利益を主張するものである。上記出願の開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本開示は、一般に、ガス送達システムおよびガス排気システムを有する半導体処理システムに関し、特に、ガス送達システムおよびガス排気システムのための制御および監視システムに関する。

【背景技術】

【0003】

本項の記述は、単に本開示に関連する背景情報を提供するものであり、先行技術を構成するものではない場合がある。

【0004】

半導体処理システムは、一般に、処理チャンバと、処理チャンバにプロセスガスを送達し、また処理チャンバの外部に排気ガスを送達するためのガス送達システムとを含む。ヒータは、典型的にはガス送達システムのガスラインの付近に、場合によってはその周囲に設けられる。プロセスガスは、処理チャンバにおけるプロセスガスの反応プロセスを促進するために、プロセスガスがガス源から処理チャンバにガスラインで送達される時に所定の温度まで加熱され得る。排気ガスは、ガス除害システムにおける除害プロセスを促進するために、排気ガスが処理チャンバ外へ送達される時に加熱され得る。

【0005】

しかし、ガスライン内のプロセスガスおよび／または排気ガスを所望の温度まで加熱するために必要な熱をヒータが発生させるのには時間がかかる。ガスラインにコールドスポットが存在する場合、ガスラインに目詰まりが発生することがある。ガスライン内を流れるガスの状態は、通常、オペレータには未知である。その結果、多くの場合、目詰まりが発生する前にコールドスポットの存在を低減するようにオペレータがヒータを制御することは不可能である。

【0006】

本開示によって、様々な問題の中でも特に、ガスラインの監視およびガスを加熱するためのヒータの緩慢な応答に伴うこれらの問題が対処される。

【発明の概要】

【0007】

本項は、本開示の一般的な概要を提供するものであり、本開示の全範囲または全ての特徴を包括的に開示するものではない。

【0008】

本開示は、ガス送達システムと、熱システムと、流体フローラインとを含む半導体処理システムを監視するための方法を提供する。この方法は、ガス送達システム、熱システム、またはそれらの組み合わせからの複数の動作データを取得することと、複数の動作データのうちの１または複数の動作データに基づいて、流体フローラインの性能特性を決定することとを含む。この方法は、基準仮想モデルにおいて、１または複数の動作データに関連する１または複数の位置を識別することと、基準仮想モデル、識別された１または複数の位置、および決定された性能特性に基づいて、流体フローラインの動的状態モデルを生成することとを含み、動的状態モデルは、流体フローラインのデジタル表現である。

【0009】

いくつかの形態において、方法は更に、データベースに格納された複数の基準仮想モデルの中から、流体フローラインの基準仮想モデルを識別することを含む。

【0010】

いくつかの形態において、デジタル表現は、２次元画像および３次元画像の１つである。

【0011】

いくつかの形態において、複数の動作データは、ヒータの温度データ、流体フローラインの温度データ、ヒータの電気特性データ、ポンプのポンプデータ、またはそれらの組み合わせを含む。

【0012】

いくつかの形態において、電気特性データは、ヒータの電圧、ヒータの電流、またはそれらの組み合わせを含む。

【0013】

いくつかの形態において、性能特性は、ヒータの温度データに基づく流体フロー温度値、温度データ、またはそれらの組み合わせを含む。

【0014】

いくつかの形態において、性能特性は、動作データの統計分析に基づいて決定される。

【0015】

いくつかの形態において、統計分析は、既定の設定値からの偏差、動作データの時間の関数としての統計的表現、またはそれらの組み合わせである。

【0016】

いくつかの形態において、統計分析は、熱システムのヒータゾーンの統計的表現であり、ヒータゾーンは、熱システムの複数のヒータのうちの１または複数のヒータを含む。

【0017】

いくつかの形態において、基準仮想モデルは、ガス送達システム、熱システム、流体フローライン、またはそれらの組み合わせのデジタル表現である。

【0018】

いくつかの形態において、基準仮想モデルは、流体フローラインに配置された熱システムの１または複数のヒータ、流体フローラインに配置された１または複数のセンサ、またはそれらの組み合わせの位置を提供する。

【0019】

いくつかの形態において、動的状態モデルは、流体フローラインの熱プロファイル表現である。

【0020】

いくつかの形態において、方法は更に、表示デバイスを用いて、動的状態モデルと、ユーザ入力に応答して表示デバイスに性能特性のセットを選択的に表示させる１または複数のフィルタユーザインタフェース要素とを表示することを含む。

【0021】

いくつかの形態において、方法は更に、半導体処理システムの１または複数の前駆体に基づいて、熱システムの１または複数のヒータの動作推奨を生成することを含む。

【0022】

また本開示は、ガス送達システムと、熱システムと、流体フローラインとを含む半導体処理システムを監視するためのシステムも提供する。このシステムは、プロセッサと、プロセッサによって実行可能な命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体とを含む。命令は、ガス送達システム、熱システム、またはそれらの組み合わせからの複数の動作データを取得することと、複数の動作データのうちの１または複数の動作データに基づいて、流体フローラインの性能特性を決定することとを含む。命令は、基準仮想モデルにおいて、１または複数の動作データに関連する１または複数の位置を識別することと、基準仮想モデル、識別された１または複数の位置、および決定された性能特性に基づいて、流体フローラインの動的状態モデルを生成することとを含み、動的状態モデルは、流体フローラインのデジタル表現である。

【0023】

いくつかの形態において、命令は更に、データベースに格納された複数の基準仮想モデルの中から、流体フローラインの基準仮想モデルを識別することを含む。

【0024】

いくつかの形態において、デジタル表現は、２次元画像および３次元画像の１つである。

【0025】

いくつかの形態において、複数の動作データは、ヒータの温度データ、流体フローラインの温度データ、ヒータの電気特性データ、ポンプのポンプデータ、またはそれらの組み合わせを含む。

【0026】

いくつかの形態において、電気特性データは、ヒータの電圧、ヒータの電流、またはそれらの組み合わせを含む。

【0027】

いくつかの形態において、性能特性は、ヒータの温度データに基づく流体フロー温度値、温度データ、またはそれらの組み合わせを含む。

【0028】

いくつかの形態において、性能特性は、動作データの統計分析に基づいて決定される。

【0029】

いくつかの形態において、統計分析は、既定の設定値からの偏差、動作データの時間の関数としての統計的表現、またはそれらの組み合わせである。

【0030】

いくつかの形態において、統計分析は、熱システムのヒータゾーンの統計的表現であり、ヒータゾーンは、熱システムの複数のヒータのうちの１または複数のヒータを含む。

【0031】

いくつかの形態において、基準仮想モデルは、ガス送達システム、熱システム、流体フローライン、またはそれらの組み合わせのデジタル表現である。

【0032】

いくつかの形態において、基準仮想モデルは、流体フローラインに配置された熱システムの１または複数のヒータ、流体フローラインに配置された１または複数のセンサ、またはそれらの組み合わせの位置を提供する。

【0033】

いくつかの形態において、動的状態モデルは、流体フローラインの熱プロファイル表現である。

【0034】

いくつかの形態において、命令は更に、表示デバイスを用いて、動的状態モデルと、ユーザ入力に応答して表示デバイスに性能特性のセットを選択的に表示させる１または複数のフィルタユーザインタフェース要素とを表示することを含む。

【0035】

いくつかの形態において、命令は更に、半導体処理システムの１または複数の前駆体に基づいて、熱システムの１または複数のヒータの動作推奨を生成することを含む。

【0036】

さらなる適用領域は、本明細書に提供された説明から明らかになる。この説明および具体例は、例示のみを目的とすることが意図され、本開示の範囲を限定することは意図されないことを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【0037】

本開示が適切に理解されるために、以下、添付図面を参照して、例として与えられる本開示の様々な形態が説明される。

【0038】

【図1】本開示の教示に係る、半導体処理システム、熱制御システム、および半導体処理システムの動作を監視するための監視システムの機能ブロック図である。

【図2】本開示の教示に係る、図１の監視システムの機能ブロック図である。

【図3】本開示の教示に係る、ユーザインタフェースデバイスのユーザインタフェースの概略図である。

【図4】本開示の教示に係る、ユーザインタフェースデバイスのユーザインタフェースの概略図である。

【図5】本開示の教示に係る、ユーザインタフェースデバイスのユーザインタフェースの概略図である。

【図6】本開示の教示に係る、制御ルーチンの例を示すフローチャートである。

【0039】

本明細書で説明される図面は、単に例示を目的とするものであり、本開示の範囲をいかなるようにも限定することは意図されていない。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下の説明は、本質的に単なる例であり、本開示、応用、または用途を限定することは意図されていない。図面全体を通して、対応する参照番号は、同様または対応する部品および特徴を示すことを理解すべきである。

【0041】

図１を参照すると、半導体処理システム１０、半導体処理システム１０の動作を監視するための監視システム３０、熱制御システム１２０、およびユーザインタフェースデバイス１３０を含むシステム５が示される。１つの形態において、監視システム３０、半導体処理システム１０、熱制御システム１２０、およびユーザインタフェースデバイス１３０の構成要素は、有線通信プロトコルおよび／または無線通信プロトコル（たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）型プロトコル、セルラプロトコル、ワイヤレスフィデリティ（Ｗｉ－Ｆｉ）型プロトコル、近距離無線通信（ＮＦＣ）プロトコル、超広帯域（ＵＷＢ）プロトコルなど）を用いて通信可能に結合される。

【0042】

他の形態において、半導体処理システム１０は一般に、処理チャンバ１２、半導体制御システム１３、ガス送達システム１４、および熱システム１６を含む。１つの形態において、ガス送達システム１４は、ガス源１８、ガス源１８から処理チャンバ１２にプロセスガスを送達するためのガス供給ライン２０、ガス除害システム２２、およびたとえば未使用プロセスガスおよび副産物などの排気ガスを処理チャンバ１２からガス除害システム２２に送達するための排気ライン２４を含む。１つの形態では、半導体ウェハ処理に用いられるプロセスガスは、毒性、発火性、または腐食性であってよい（たとえば、様々なガスの中でも特にアンモニア、シラン、アルゴン、アルシン、および／またはホスフィン）。いくつかの形態では、未使用プロセスガスおよび有害な副産物は、ガス除害システム２２に送達され、そこで、未使用プロセスガスおよび副産物は、環境に放出される前に浄化および中和される。以下、プロセスガスおよび排気ガスは集合的に「ガス」と称され得る。

【0043】

１つの形態において、熱システム１６は、ガス供給ライン２０および排気ライン２４内を流れるガスを加熱するためにガス供給ライン２０および排気ライン２４に沿って様々な位置に配置された複数のヒータ２５を含む。１つの形態において、複数のヒータ２５は、内部のガスを加熱するためにガス供給ライン２０および排気ライン２４に巻き付けられた可撓性ヒータである。他の例において、複数のヒータ２５は、ガス供給ライン２０および排気ライン２４を流れるガスを直接加熱するように配置されたカートリッジヒータである。処理チャンバ１２およびガス除害システム２２に送達される際にガスを加熱することにより、処理チャンバ１２におけるウェハ処理およびガス除害システム２２における排気ガス処理が促進される。また、ガスを加熱することにより、ガス供給ライン２０および排気ライン２４の壁に沿って汚染物質が堆積し、ガス供給ライン２０および排気ライン２４に目詰まりが生じることが抑制される。１つの形態において、複数のヒータ２５は、熱制御システム１２０によって独立して制御される。

【0044】

１つの形態において、熱システム１６は、特に、ヒータ２５の温度、ヒータ２５の電気特性データ（たとえばヒータ２５の電圧、電流、電力、および／または抵抗）を含むがこれらに限定されない熱システムデータを測定するための複数の熱センサ２６を含む。複数の熱センサ２６は、特に、熱電対、抵抗温度検出器、赤外線カメラ、電流センサ、および／または電圧センサを含んでよい。

【0045】

１つの形態において、複数のヒータ２５は、性能特性を生成する１または複数の熱センサに代替または追加して、性能特性を生成してよい。一例として、ヒータ２５は、抵抗加熱素子の抵抗に基づいて抵抗加熱素子の平均温度を測定するためのセンサとして動作する１または複数の抵抗加熱素子を含む２線式ヒータとして提供される。詳しくは、そのような２線式ヒータは、本出願と共同所有され、その内容の全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第７，１９６，２９５号に開示される。２線式熱システムにおいて、熱システム１６は、他を制御しながら電力、抵抗、電圧、および電流を制限するカスタマイズ可能なフィードバック制御システムにおいて、１または複数のこれらのパラメータ（すなわち電力、抵抗、電圧、および電流）を取り入れる制御手段とヒータ設計とを融合する適応型熱システムである。１つの形態において、コントローラは、抵抗加熱素子の抵抗を決定することによって温度を決定するために、抵抗加熱素子に送達される電流、電圧、および電力の少なくとも１つを監視するように構成される。

【0046】

１つの形態において、ガス送達システム１４は、流体ラインデータを測定するためにガス供給ライン２０および排気ライン２４に近接して（すなわち隣接して、および／または付近に）配置された複数の流体ラインセンサ２７を含む。一例として、複数の流体ラインセンサ２７は、ガス供給ライン２０および排気ライン２４に取り付けられ、目詰まりの原因となり得るコールドスポット、ヒートシンク、およびシステムの劣化およびダウンタイムを招くホットスポットを監視する。１つの形態において、流体ラインデータは、ガスの温度、流量、および圧力、および使用されているプロセスガスを含んでよいが、これらに限定されない。したがって、流体ラインセンサ２７は、温度センサ、圧力センサ、流量計、およびガスセンサを特に含むが、これらに限定されない。

【0047】

１つの形態において、ガス送達システム１４は、たとえばポンプの温度および／または圧力などのポンプデータを測定するためにガス源１８のポンプ２９に近接して配置されたポンプセンサ２８を含む。したがって、ポンプセンサ２８は、ポンプ２９の温度を測定するように構成された温度センサまたは他の同様のセンサを含んでよい。１つの形態において、ポンプの動作温度は、ポンプに近接した位置にあるヒータ２５によって発生する温度を制御するために用いられ得る。具体的には、ポンプが高温で動作する場合、ポンプに隣接するヒータは、ほとんど熱を供給しない場合がある。１つの形態において、ポンプ２９は、処理チャンバ１２からガス除害システム２２に排気ガスを移動させるように構成される。いくつかの形態において、ポンプ温度データは、半導体処理システム１０の動作を制御するために、半導体処理システム１０に提供され得る。

【0048】

１つの形態において、熱制御システム１２０は、既定の制御プロセスおよび／または監視システム３０から受信した熱システムコマンドおよび／またはユーザインタフェースデバイス１３０から受信したユーザ入力（たとえばヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ））に基づいて、熱システム１６に供給される電力を制御するように構成される。一例として、熱制御システム１２０は、熱センサデータに基づいて熱システム１６に供給される電力を調整し、それによってヒータ２５の少なくとも１つの温度を調整するために、比例－積分－微分（ＰＩＤ）制御ルーチン、モデル予測制御ルーチン、カスケード制御ルーチン、または微分制御ルーチンを既定の制御プロセスとして使用してよい。本明細書で説明するように、ユーザは、ヒータ２５を制御するためにユーザインタフェースデバイス１３０を介して熱システムにコマンドを入力してもよい。

【0049】

１つの形態において、ヒータ２５が十分に高い抵抗温度係数（ＴＣＲ）を有するヒータである場合、熱制御システム１２０は、ヒータ２５の抵抗加熱素子の抵抗に基づいて決定するように構成される。一例として、ヒータ２５が２線式ヒータである場合、熱制御システム２０は、２線式熱制御システムとして提供される。典型的には、２線式システムにおいて、抵抗加熱素子は、抵抗加熱素子の抵抗の変化に基づいて抵抗加熱素子の平均温度が決定されるように、温度の変化に伴い変化する抵抗を示す材料によって定義される。１つの形態において、抵抗加熱素子の抵抗は、最初に、加熱素子の両端の電圧および加熱素子に流れる電流を測定することによって計算され、その後、オームの法則を用いて抵抗が決定される。１つの形態において、抵抗に基づいて温度を決定するために、抵抗と温度との関連付け（たとえば、特にアルゴリズム、ルックアップテーブル）が用いられる。２線式熱制御システムは、ヒータに印加される所望の電力を決定するために、１または複数の制御プロセスを行うように構成される。２線式制御システムおよび関連する制御プロセスの例は、２０１７年６月５日に出願された、“ＰＯＷＥＲ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ ＦＯＲ Ａ ＴＨＥＲＭＡＬ ＳＹＳＴＥＭ”と題された米国共同出願第１５／６２４，０６０号、および２０１８年８月１０日に出願された、“ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ ＰＯＷＥＲ ＴＯ Ａ ＨＥＡＴＥＲ”と題された米国共同出願第１６／１００，５８５号において説明され、これらは本出願と共同所有されており、その内容の全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

【0050】

１つの形態において、半導体制御システム１３は、半導体処理システム１０を制御するように構成され、半導体処理システム１０を制御するための情報を含む。一例として、半導体制御システム１３は、原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス中に、前駆体と、前駆体が処理チャンバ１２内に導入される時間とを格納する。他の例として、半導体制御システム１３は、たとえば目標設定値を実現するために必要な電力の割合または冷却速度などの設定値調整に対しヒータ２５がどのように応答するかを示す情報を含む。

【0051】

１つの形態において、熱制御システム１２０は、熱システムデータを監視システム３０に提供するように構成される。たとえばシステム１２０は、ヒータ２５に供給されている電力／エネルギの量を提供する。２線式制御システムの場合、熱制御システム１２０は、温度、抵抗、電圧、電流、および／または電力を監視システム３０に提供するように構成される。

【0052】

図２を参照すると、監視システム３０は、情報処理モジュール５０、分析モジュール６０、動的応答モジュール７０、および動的状態モデル生成モジュール８０を含む。制御システム４０の構成要素のいずれか１つは、同じ位置に設けられ、または（たとえば１または複数のエッジコンピューティングデバイスを介して）異なる場所に分散され、それに応じて通信可能に結合され得ることを容易に理解すべきである。動的応答モジュール７０は監視システム３０の一部として示されるが、動的応答モジュール７０は、他の形態では監視システム３０ではなく熱制御システム１２０の一部として実装され得ることを理解すべきである。

【0053】

１つの形態において、情報処理モジュール５０は、ユーザインタフェースデバイス１３０から受信した動作データおよび／またはユーザ入力を処理し、適当なモジュールに動作データおよび／またはユーザ入力を提供するように構成される。動作データは、ポンプデータ、流体ラインデータ、半導体制御システムデータ、および／または熱システムデータを含む。一例として、情報処理モジュール５０は、動的状態モデル生成モジュール８０にユーザ入力を提供し、分析モジュール６０、動的応答モジュール７０、または動的状態モデル生成モジュール８０の少なくとも１つに動作データを提供する。

【0054】

１つの形態において、分析モジュール６０は、１または複数の動作データに統計分析を行うことによって、流体フローライン（すなわちガス供給ライン２０および／または排気ライン２４）、熱システム１６、および／またはガス源１８の性能特性を決定するように構成される。統計分析は、特に、既定の設定値からの（百分率または値としての）偏差、時間の関数としての動作データの統計的表現（たとえば、様々な統計的表現の中でも特に、平均、中央値、標準偏差、分散、最小、最大）、熱システムのヒータゾーンの統計的表現を含んでよいが、これらに限定されない。

【0055】

一例として、ヒータ２５の温度に基づいて、分析モジュール６０は、性能特性として、流体フローラインの熱プロファイル表現を決定する。１つの形態において、熱プロファイル表現は、特に、数値温度値、および／または流体フローラインの熱マップを提供する。他の例において、ヒータ２５に印加される電力を用いて、分析モジュール６０は、ヒータ２５の温度をヒータ２５に印加されたエネルギ量と関連付けるように構成される。具体的には、分析モジュール６０は、たとえば期間にわたるヒータの平均温度および／または測定された温度および所望の温度設定値に基づくヒータの温度偏差などのヒータ２５の温度特性（複数も可）と共に、ヒータ２５に印加されたエネルギを追跡するように構成される。他の例として、分析モジュール６０は、性能特性として、流体ラインデータによって示されるように、ガスラインの特定のエリアを所望の温度まで加熱するために必要な時間に基づいて、流体フローライン内の材料形成を決定する。

【0056】

追加の例として、ヒータ２５は複数のゾーンにグループ化され、それぞれのゾーンに関連する熱システムデータは、その特定のゾーンにおける性能特性を決定するために用いられる。具体的には、分析モジュール６０は、それぞれのゾーンに関連するデータに基づいて各ゾーンの分析を行う。たとえば、温度データの第１のグループが流体ラインシステムの第１のゾーンに関連する場合、分析モジュール６０は、温度データの第１のグループの統計的表現に基づいて、性能特性としてゾーン温度を決定する。また他の例において、分析モジュール６０は、第１のゾーンのヒータの電気特性（たとえば電力、電流、電圧、エネルギなど）の統計的表現に基づいて、ゾーン電力を決定するように構成される。温度およびエネルギデータに関して特定の例が提供されるが、分析モジュール６０は、たとえばポンプデータなどの他の種類の動作データを用いて同様の統計分析を行うように構成される。また他の例として、分析モジュール６０は、ポンプセンサ２８からの温度データに基づいて、ポンプ２９およびガス除害システム２２内の排気ガスの除害に関連するデータを決定してよい。

【0057】

１つの形態において、動的応答モジュール７０は、半導体制御システムデータを受信し、ヒータ２５の動作推奨を熱制御システム１２０に動的に提供する。一例として、動的応答モジュール７０は、前駆体の種類、および前駆体がいつ処理チャンバ１２内に導入されるかに関連する半導体制御システムデータを受信する。既定の制御モデルおよび／またはアルゴリズムおよび分析モジュール６０からのデータを用いて、動的応答モジュール７０は、１または複数のヒータの動作推奨（たとえばヒータ２５の推奨設定値）を決定し、その推奨を熱制御システム１２０に提供する。前駆体の例は、処理チャンバ内に導入される新たなウェハ、新たなガスおよび／または追加のガス、および／または洗浄サイクルの時間を含むが、これらに限定されない。１つの形態において、既定の制御モデルおよび／またはアルゴリズムは、所与の前駆体がシステム１０に作用した場合の半導体処理システム１０の応答を示す履歴データおよび／または実験に基づいて決定される。したがって、動的応答モジュール７０からの動作推奨を用いて、熱制御システム１２０は、たとえば新たなウェハまたはプロセスの開始前にヒータ２５の設定値を調整し、ヒータ２５の応答を改善してよい。

【0058】

１つの形態において、動的状態モデル生成モジュール８０は、対応する流体フローラインおよび分析モジュール６０によって決定された性能特性を表す２次元または３次元画像の１つである、流体フローラインの動的状態モデルを生成するように構成される。１つの形態において、動的状態モデル生成モジュール８０は、基準仮想モデルデータベース９０、マッピングモジュール１００、およびユーザインタフェースモジュール１１０を含む。

【0059】

１つの形態において、基準仮想モデルデータベース９０は、複数の基準仮想モデルを含み、各基準仮想モデルは、半導体処理システム１０におけるそれぞれの構成要素およびその位置のデジタル表現である。一例として、第１の基準仮想モデルは、ガス供給ライン２０のサイズおよび位置のデジタル表現に対応し、第２の基準仮想モデルは、排気ライン２４のサイズおよび位置のデジタル表現に対応する。また、追加の基準仮想モデルは、ヒータ２５、熱センサ２６、処理チャンバ１２、および／または半導体処理システム１０の他の任意の構成要素のサイズおよび／または位置に対応してよい。

【0060】

１つの形態において、マッピングモジュール１００は、識別された基準仮想モデル内の１または複数の動作データに関連する１または複数の位置を識別する。一例として、マッピングモジュール１００は、熱センサ２６および／または対応するヒータ２５を一意に識別する熱システムデータの識別情報に基づいて、熱センサ２６および／または対応するヒータ２５の位置を識別する。１つの形態において、マッピングモジュール１００は、基準仮想モデル、識別された１または複数の位置、および／または決定された性能特性に基づいて、動的状態モデルを生成する。１つの形態において、動的状態モデルは、流体フローラインおよび分析モジュール６０によって決定された性能特性（たとえば熱プロファイル表現）を表す２次元画像である。

【0061】

１つの形態において、ユーザインタフェースモジュール１１０は、ユーザによる表示および視覚化のために、ユーザインタフェースコマンドとして、動的状態モジュールをユーザインタフェースデバイス１３０に提供する。いくつかの形態において、ユーザインタフェースモジュール１１０は、ユーザによる表示および視覚化のために、動作データ、統計分析、および／または動的応答をユーザインタフェースデバイス１３０に提供してもよい。

【0062】

応用例において、動的応答モジュール７０は、動作データ、性能特性（たとえば統計分析）、および調整推奨をマッピングモジュール１００に提供する。それに応じて、マッピングモジュール１００は、基準仮想モデル、動作データに関連する識別された１または複数の位置、および決定された性能特性に基づいて、動的状態モデルを生成する。また、マッピングモジュール１００は、動的応答モジュール７０によって生成された調整推奨に基づいて、熱システム１４を制御するための動的応答レポートおよびユーザインタフェース要素を生成する。その後、ユーザインタフェースモジュール１１０は、動的状態モデル、動的応答レポート、およびユーザインタフェース要素を表示するようにユーザインタフェースデバイス１３０にユーザインタフェースコマンドを送信する。ユーザインタフェース要素は、ユーザが、たとえば熱システムコマンドを介して熱システム１６に提供される電力およびヒータ２５の少なくとも１つの温度を調整することなど、熱システム１４のパラメータを調整することを可能にし得る。いくつかの形態において、ユーザインタフェース要素は、ユーザが、半導体処理システム１０の所望の動作データのみを閲覧するために動的応答レポートをフィルタリングすることを可能にし得る。

【0063】

図３を参照すると、ユーザインタフェースモジュール１１０によって生成され、ユーザインタフェースデバイス１３０によって表示されるインタフェース例３００が示される。インタフェース３００は、半導体処理システム１０の流体フローラインの２次元仮想画像である動的状態モデルを含む。いくつかの形態において、動的状態モデル３０２は、それぞれの流体フローラインが予想される動作状態（たとえば正常動作状態）で動作しているか、予想外の動作状態（たとえば異常動作）で動作しているかを示す既定の色または他の区別可能なグラフィックを選択的に出力する、オーバレイ状態領域３０４を含む。たとえば、オーバレイ状態領域３０４は、正常動作の場合は緑色、異常動作の場合は赤色、動作状態が所定の閾値範囲内にある場合は黄色として示され得る。いくつかの形態において、インタフェース３００は、アラームの種類および／または予想外／最適未満の動作状態に関連する時間を示すアラームバー要素３０６を含む。

【0064】

いくつかの形態において、インタフェース３００は、ユーザによって選択されると、ユーザインタフェースデバイス１３０に、選択されたフィルタ要素に関連する関連情報を表示させる、メニューフィルタ要素３１０、３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４を含む。一例として、フィルタ要素３１０の選択により、ユーザインタフェースデバイス１３０は、動的状態モデル４０２と、対応する位置におけるそれぞれの流体フローラインが予想される動作状態で動作しているか予想外の動作状態で動作しているかを示す既定の色または他の区別可能なグラフィックを選択的に出力する状態領域４０４、４０６とを含む、図４に示すユーザインタフェース４００を表示してよい。また、ユーザインタフェース４００は、動作データの傾向を時間の関数として示すトレンドグラフ４０８を含んでよい。

【0065】

他の例として、フィルタ要素３２４の選択により、ユーザインタフェースデバイス１３０は、それぞれの流体フローラインの各ヒータゾーンに関するヒータゾーン情報（たとえば、特に温度、ワット数、電圧、圧力、抵抗）を示すメニュー５０２を含む、図５に示すユーザインタフェース５００を表示してよい。特定の例が示されたが、ユーザインタフェースは、様々な情報の中でも特に、仮想画像、流体フローラインの状態を提供するために、様々な適切な方法で構成され得る。

【0066】

図６を参照すると、半導体処理システム１０を監視するためのルーチン６００が示され、監視システム３０によって行われる。６０４において、監視システム３０は、ガス送達システム、熱システム、またはそれらの組み合わせからの複数の動作データを取得する。６０８において、監視システム３０は、動作データに基づいて流体フローラインの性能特性を決定する。６１２において、監視システム３０は、流体フローラインに関連する基準仮想モデルにおいて、動作データに関連する１または複数の位置を識別する。６１６において、監視システム３０は、基準仮想モデル、識別された１または複数の位置、および決定された性能特性に基づいて、流体フローラインの動的状態モデルを生成する。

【0067】

本明細書で説明される監視システム３０により、異なるプロセスガスが流体フローラインを流れる時の半導体処理システム１０の変化、およびそれらが上述した変数に及ぼす影響を視覚化することが可能である。ラインに供給されるエネルギは、それぞれの制御ゾーンに視覚化され、半導体処理システム１０は、効率に関して最適化されることが可能である。加えて、目詰まりをもたらし得るガス供給ライン２０または排気ライン２４におけるコールドスポットがシステムメンテナンスのために識別および位置特定され得る。目詰まり予測位置をマッピングすることにより、メンテナンスチームは、ラインを取り外して交換する必要のある場所を特定することができる。一例として、熱データは、流体ラインセンサ２７によって収集され得る。動的状態モデル生成モジュール８０は、熱データをコンパイルし、温度に基づいて異なる色で熱データを示し得る仮想画像にフォーマット化する。したがって、オペレータは、色に基づいて、流体フローライン上で温度が均一であるか、および／またはコールドスポットの位置を決定することができる。

【0068】

また、本明細書で説明される監視システム３０は、測定データおよびその統計分析に基づいて仮想マッピングを行い、オペレータに関心のあるデータの仮想表現を提供する仮想画像を生成する。したがって、オペレータは、目詰まりが発生する前に、コールドスポットの位置および目詰まりの可能性を識別することができる。また、監視システム３０は、ガス源１８の動作を向上させ、またはガス源１８の動作を検証する命令を提供することができる。本明細書で説明される監視システム３０を用いることにより、熱損失を低減し効率を高めるために、収集および分析されたデータの視覚化が用いられ得る。

【0069】

本明細書において特に明示されない限り、機械／熱特性、組成割合、寸法および／または公差、または他の特性を示す全ての数値は、本開示の範囲を説明する上で「約」または「およそ」という言葉で修飾されるものとして理解すべきである。この修飾は、工業的慣行、材料、製造、および組立ての交差、および試験性能を含む様々な理由により望まれる。

【0070】

本明細書で用いられる場合、Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つという表現は、非排他的論理和を用いた論理値（ＡまたはＢまたはＣ）を意味するものと解釈すべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」を意味するものと解釈すべきではない。

【0071】

本開示の説明は本質的に単なる典型例であり、したがって本開示の本質から逸脱するものではない変形例は、本開示の範囲内であることが意図されている。そのような変形例は、本開示の主旨および範囲からの逸脱と見なされてはならない。

【0072】

図において、矢尻で示すような矢印の方向は、一般に、図に関する（たとえばデータまたは命令などの）情報の流れを示す。たとえば、要素Ａおよび要素Ｂが様々な情報を交換するが、要素Ａから要素Ｂに送信される情報が図に関連する場合、矢印は要素Ａから要素Ｂを指し得る。この一方向の矢印は、要素Ｂから要素Ａに他の情報が送信されないことを意味するものではない。また、要素Ａから要素Ｂに送信される情報に関して、要素Ｂは、情報の要求または受信確認を要素Ａに送信してよい。

【0073】

本出願において、コントローラという用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル、アナログ、またはアナログ／デジタル混合のディスクリート回路、デジタル、アナログ、またはアナログ／デジタル混合の集積回路、組み合わせ論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するプロセッサ回路（共有、専用、またはグループ）、プロセッサ回路によって実行されるコードを格納するメモリ回路（共有、専用、またはグループ）、たとえば特に動作ドライバおよびシステム、トランシーバ、ルータ、入力／出力インタフェースハードウェアなどであるがこれらに限定されない説明された機能を提供する他の適当なハードウェア部品、またはたとえばシステムオンチップなどの上記の一部または全ての組み合わせを指し、その一部であり、またはそれらを含んでよい。

【0074】

メモリという用語は、コンピュータ可読媒体という用語のサブセットである。コンピュータ可読媒体という用語は、本明細書で用いられる場合、媒体を通って（たとえば搬送波上で）伝搬する一時的な電気または電磁信号を包括せず、コンピュータ可読媒体という用語は、有形かつ非一時的であると考えられ得る。非一時的な有形コンピュータ可読媒体の例は、不揮発性メモリ回路（たとえばフラッシュメモリ回路、消去可能プログラマブル読取専用メモリ回路、またはマスク読取専用回路など）、揮発性メモリ回路（たとえば静的ランダムアクセスメモリ回路または動的ランダムアクセスメモリ回路など）、磁気記憶媒体（たとえばアナログまたはデジタル磁気テープまたはハードディスクドライブなど）、および光学記憶媒体（たとえばＣＤ、ＤＶＤ、またはBlu-ray（登録商標）ディスクなど）である。

【0075】

本出願で説明される装置および方法は、コンピュータプログラムにおいて具体化される１または複数の機能を実行するように汎用コンピュータを構成することによって作られた専用コンピュータによって部分的または完全に実現され得る。上述した機能ブロック、フローチャートの構成要素、および他の要素は、熟練した技術者またはプログラマのルーチンワークによってコンピュータプログラムに書き換えられ得るソフトウェア仕様書としての機能を果たす。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】