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製造技術で重要性を増すソフトウエア技術、AEC/APC Symposiumプレビュー

半導体製造プロセスにおいてソフトウエアが大きな存在を占めるようになってきた。AEC/APC Symposium Asia 2013では、価値ある解析とイノベーティブな計測制御技術をテーマとする。製造プロセスに結果を予測するアルゴリズムを装置内に組み入れ、バラつきの少ないプロセスを作り出すことが狙いである。VM(Virtual Metrology)と呼ぶ仮想測定技術が今回注目される。

図1 過去のAEC/APC Symposiumの模様

図1 過去のAEC/APC Symposiumの模様


AEC(Advanced Equipment Control)/APC(Advanced Process Control)は半導体製造プロセスのバラつき変動や経時変化などをフィードフォワードなどによって制御する技術や装置。フィードバックは出力側に現れたデータを基に、変動を抑えるようにパラメータを動かし均一性を確保する技術であるが、フィードフォワードは出力に現れるであろう変動を予測して、出力変動を打ち消す技術である。半導体プロセスは、装置内で成膜やエッチングを行うが、出てくる結果(膜厚の均一性や薄膜の除去量など)を予め予測し、得られそうな結果を調整して均一性を確保しようとするAPC技術が現実に不可欠になってきた。

このAPCやフィードフォワードでは、物理現象をモデル化し、装置が生み出す結果を予測し、工業的に均一なものができるように装置を調整する。

今回の注目は測定技術だ。成膜やエッチングなどによって加工した寸法を推定する。正確な寸法測定は、品質の高い製品を生み出すが、測定するために時間がかかるため、量産ではできれば使いたくない。しかし、現実には正確に測定しなければ品質保証はできないため、全数検査ではなくサンプリングによって測定している。

正確な加工寸法は製造装置から生まれる。装置内のプラズマや化学物質などをモデル化し推定する訳だが、処理するウェーハ数を増やしていくにつれ、バラつきが大きくなっていったり、狙い通りの寸法が得られにくくなったりすると、モデルのパラメータを変えながら調整する。許容範囲を超えそうになると装置チャンバ内を洗浄し、初期状態を再現するとモデルもまた修正する。

こういったフィードフォワード制御により、寸法の均一性を確保し、異常を早期発見し修正できるようになる。こういった制御に不可欠な部品はセンサだ。ただ、センサのハードウエアだけではなく、センサからの信号をトレースし、信号波形の性質をモデル化などで数値計算として表現するソフトウエア技術も重要になってくる。

今回のシンポジウムでは、チュートリアルセッションとして、住友化学のYoshida Hideaki氏が「Applications of Soft-Sensing Technology in Chemical Industries(化学工業におけるソフトセンシング技術の応用)」と題して講演する。化学工業においてもセンサからのアルゴリズム開発がカギとなるようだ。計測ではセンサがカギを握るが、産業技術総合研究所は「Acoustic Emission Method of Detection of Micro-arc Discharge Around a Wafer」(ウェーハ周囲のマイクロアーク放電を検出するアコースティックエミッション技術)と題してマイクロアーク放電のセンサ技術について講演する。

一般のオーラル講演では他に、ソニーが「The VM/APC activities in Sony Semiconductor」(ソニー半導体におけるVM/APCの活動)、パナソニックは「Improvement of Overall Equipment Efficiency by Virtual Metrology using Equipment Data in Reactive Sputtering of Titanium Nitride」(窒化チタンの反応性スパッタリングにおける装置データを使った仮想計測によって全装置効率を改善)とそれぞれ題して、VM技術について報告する。

ソフトウエア技術の一つだが、Applied Materialsは、製造プロセスで得られる膨大なデータをビッグデータとして取り扱う方法についても検討している。「Big Data; Big Potential for Semiconductor Manufacturing Productivity Improvement 」(ビッグデータ;半導体製造の生産性を改善するビッグな可能性)と題して講演する。

(2013/09/27)

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