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Differential process controller and method therefor

阅读:462发布:2022-03-11

专利汇可以提供Differential process controller and method therefor专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PURPOSE: To provide a method for improving the prevision of process control in an artificial neural network.
CONSTITUTION: A differential process controller 10 controls a process according to both a fixedly or smoothly fluctuating optimal process output value vector (t)
d and an actual process output value vector (t)
r-1 generated in previous time length (r-1). The controller 10 is provided with two artificial neural networks 36 and 38 which generate each intermediate control vector for controlling the process according to each vector of the vectors (t)
d and (t)
r-1 . A first adding multiplier 42 calculates a difference between the intermediate control vectors, and generates a control vector fluctuating according to the difference. A second adding multiplier 44 adds the control vector to the output vector of the adding multiplier generated in the just previous time length (r-1), and generates a control vector (c)
r for controlling the process.
COPYRIGHT: (C)1995,JPO,下面是Differential process controller and method therefor专利的具体信息内容。

【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】 或る時点rにおいてプロセスを、その成分が、望むプロセス値を表すような最適のプロセス出力値ベクトルt dと、その成分が、直前の時間長さr−1
    の間に計測された実際のプロセス値を表すような実際のプロセス出力値ベクトルt r-1との両方に従って制御する差動プロセス制御装置において、 前記最適のプロセス出力値ベクトルt dに応答して、前記最適のプロセス出力値ベクトルt dに従って変動する第1のベクトルを生成するための第1の処理手段(2
    2,30,32,34)と、 前記プロセスを制御するための第1の中間制御ベクトルを生成するために過去の実際のプロセス値に従って前記第1のベクトルを処理するための第1の人工ニューラルネットワーク(36)と、 前記実際のプロセス出力値ベクトルt r-1に応答して、
    前記実際のプロセス出力値ベクトルt r-1に従って変動する第2のベクトルを生成するための第2の処理手段(26)と、 前記プロセスを制御するための第2の中間制御ベクトルを生成するために過去の実際のプロセス値に従って前記第2のベクトルを処理するための第2の人工ニューラルネットワーク(38)と、 前記第1及び第2の中間制御ベクトルの間の差に従って変動する出力信号を生成するための第1の合算増幅器(42)と、 前記第1の合算増幅器の出力を供給される第1の入力と、第2の入力と、を有する第2の合算増幅器であって、前記第1及び第2の合算増幅器入力において前記信号の和に従って前記プロセスを制御するための制御ベクトルを生成するための第2の合算増幅器(44)と、 前記第2の合算増幅器から制御信号の供給を受けて、前記制御信号を記憶するための、そしてその後に、後刻の或る時間長さにおいて前記制御信号を前記第2の合算増幅器の前記第2の入力に供給するための記憶及び送付手段(46)と、からなることを特徴とする差動プロセス制御装置。
  • 【請求項2】 第1及び第2の人工ニューラルネットワークの各々が、 その人工ニューラルネットワークに供給された前記ベクトルの成分のうちの別個の成分を受信して、供給されたそのベクトル成分を分配するための各ノード(40 1ー40 15 ) から構成される第1のノード層と、 前記第1のノード層内の各ノードによって分配された前記ベクトル成分を供給されて、供給されたそのベクトル成分を変形するための各ノード(40 16ー40 19 )から構成される第2のノード層と、 前記第2のノード層における各ノードによって生成されたスケーリングされた信号を供給されて、その人工ニューラルネットワークによる前記中間制御ベクトルの別個の成分を生成するために、供給されたそのスケーリングされた信号を変形するための各ノード(40 n-2ー4
    n )から構成される第3のノード層と、からなることを特徴とする請求項1の装置。
  • 【請求項3】 前記第1の処理手段が、 最適のプロセス出力値ベクトルt dと実際のプロセス出力値ベクトル t r-1との各々を平均値に正規化するための処理要素(22)と、 前記ベクトルt d及びベクトル t r-1の前記平均値に正規化された値を供給されて、それら平均値に正規化された値間の差に従って変動する出力ベクトルを生成するための第3の合算増幅器(30)と、 前記第3の合算増幅器によって生成された出力ベクトルに対して定数値によってスケーリング処理を行うスケーリング手段(32)と、 前記スケーリング手段の出力と、前記ベクトル t r-1の前記平均値に正規化された値とを合算するための第4の合算増幅器(34)と、からなることを特徴とする請求項1の装置。
  • 【請求項4】 前記第2の処理手段が、実際のプロセス出力値ベクトル t r -1を平均値に正規化するための処理要素(22)を有することを特徴とする請求項1の装置。
  • 【請求項5】 前記ベクトルt r-1の前記平均値に正規化された値を前記ベクトルt dの前記平均値に正規化された値と比較するための手段(26)と、 前記ベクトルt dと前記ベクトルt r-1との前記平均値に正規化された値間の差が、予め定められた許容値以内である場合に、前記プロセスを制御するための固定値制御ベクトルを生成するための信号発生器(28)と、を更に有することを特徴とする請求項3の装置。
  • 【請求項6】 或る時点rにおいてプロセスを、その成分が、望むプロセス値を表すような最適のプロセス出力値ベクトルt dと、その成分が、直前の時間長さr−1
    の間に計測された実際のプロセス値を表すような実際のプロセス出力値ベクトルt r-1とに従って制御するための差動プロセス制御方法であって、 前記最適のプロセス出力値ベクトルt dに従って変動する第1のベクトルを生成するために、前記最適のプロセス出力値ベクトルt dを処理するステップと、 第1の中間制御ベクトルを生成するために過去の実際のプロセス値に従って前記第1のベクトルの成分を合算して変形する第1の人工ニューラルネットワーク(36)
    に、前記第1のベクトルを供給するステップと、 前記実際のプロセス出力値ベクトルt r-1に従って変動する第2のベクトルを生成するために、前記実際のプロセス出力値ベクトルt r-1を処理するステップと、 第2の中間制御ベクトルを生成するために過去の実際のプロセス値に従って前記第2のベクトルの成分を合算して変形する第2の人工ニューラルネットワーク(38)
    に、前記第2のベクトルを供給するステップと、 前記第1及び第2の中間制御ベクトルの間の差に従って変動する差動制御ベクトルを生成するステップと、 前記差動制御ベクトルと、直前の時間長さr−1の間に生成された制御ベクトルとの和に従って制御ベクトルを引き続いて生成するステップと、からなることを特徴とする差動プロセス制御方法。
  • 【請求項7】 前記最適のプロセス出力値ベクトルt d
    の処理が、 前記最適のプロセス出力値ベクトルt dを、平均値に正規化するステップと、 前記実際のプロセス出力値ベクトルt r-1を平均値に正規化するステップと、 前記最適のプロセス出力値ベクトルt dと前記実際のプロセス出力値ベクトルt r-1との前記平均値に正規化された値に従って差ベクトルを生成するステップと、 前記差ベクトルを定数値によってスケーリングするステップと、 前記スケーリングされた差ベクトルと前記実際のプロセス出力値ベクトルt r- 1の前記平均値に正規化された値とを合算するステップと、からなることを特徴とする請求項6の方法。
  • 【請求項8】 前記実際のプロセス出力値ベクトルt d
    が、そのベクトルを平均値に正規化することによって処理されることを特徴とする請求項6の方法。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【産業上の利用分野】本発明は、最適のプロセス出値のセットと、前の繰り返し期間中に生成された実際のプロセス出力値のセットとの両方に従ってプロセスを繰り返し制御するために少なくとも1つの人工ニューラルネットワークを用いる制御装置及び方法に関する。

    【0002】

    【従来の技術】高品質の製品を繰り返して製造する際には、製造プロセスの精密な制御が要求される。 周知のプレーナ・プロセスによる半導体の製造もこの例外ではない。 プレーナ・プロセスによる半導体の製造において行われるステップの中には、エピタキシャル層成長のステップが含まれ、このステップにおいては、原子層を半導体のウエハ上に成長させるために、ウエハに化学気相反応蒸着法(CVD)による処理が行われる。

    【0003】シリコン半導体デバイスの場合、CVDプロセスは一般に、ウエハを反応器内で加熱し、一方で素と四塩化シリコンとを反応させ、又は代わりにシラン(水素化ケイ素)を分解させてシリコン原子をウエハ(ウエーファ)表面上に堆積させるステップによって行われる。

    【0004】高品質の半導体デバイスを得るためには、
    CVDによってウエハ上に成長する原子の各層の厚さがウエハ表面全体にわたって均一である必要がある。 層厚制御についての従来の手法においては、まず少量のバッチのウエハを作り層厚の均一性について計測する。 不均一性が見出された場合にこれを補正するためにプロセスの調整が行われる。 調整後、別のバッチのウエハが作られ、その後再び層厚が計測される。 望む層厚均一性の度合によって、これらのステップが数多くの回数行われる。

    【0005】上記のCVDプロセスを含む製造プロセスの更に精密な制御を行うためには、人工ニューラルネットワークが用いられて来ている。 これら人工ニューラルネットワークは、その多くが簡単な非線形合算ノードとして機能するような複数の簡単な計算要素が、人間の脳の動きを真似するように、変動する強度で一体に接続されて構成される。

    【0006】或る一般的な人工ニューラルネットワークの例においては、複数のこれらノードが2つ以上の層に配置され、第1の層のノードは一般に、各々が、入力信号のうちの個々の信号を受信してこの信号を第2の層のノードのうちの個々のノードに分配する機能を行う。

    【0007】第2の層のノードは各々、もし層の数が2
    つだけの場合にはネットワークの出力として、又第3のノード層がある場合にはその層のノードの入力として受信されるように、前の層のノードから供給された入力信号を変形するための非線形合算ノードとして機能する。
    次に続く各層のノードは、そこで受信された信号を変形し、最後の層のノードは、ネットワーク出力信号のうちの個々の出力信号を生成する。

    【0008】人工ニューラルネットワーク内の各ノード(第1の層のノードを除く)は、次の3種類の機能、すなわち(1)入来する各入力信号に個々のスケーリングファクタ(接続重みと称する)を乗じる機能、(2)その結果として得られる重み付けされた信号を合算する機能、及び(3)合算による和を、S字状、又は双曲線正接関数のような非線形関係に基づいて和を変形する機能、を行う。

    【0009】人工ニューラルネットワークは、トレーニングされる。 すなわち、第2及びそれ以降の層内のノードの接続重みが、ネットワークが制御対象プロセスの逆モデルとして作用するように、過去のデータに従って調整される。 言い替えれば、人工ニューラルネットワークは、プロセスの実際の出力値を変形して、望むプロセス値のセットに最も密接に近似する出力値を生成するようにプロセスを制御するためのプロセス駆動信号を生成する。

    【0010】

    【発明が解決しようとする課題】人工ニューラルネットワークを用いる今日の制御方式の大抵は、次の欠点を有する。 すなわち、ニューラルネットワークに戻される実際のプロセス出力信号の帰還量が、僅かしかないという欠点である。 その結果、プロセス制御の精度が減少することとなり、これは明確な不利益点となる。 更に、人工ニューラルネットワークを用いる今日の制御方式の大部分は、実際のプロセス値とそのプロセスの予測値との間の差に応答しない。

    【0011】実際問題としては、プロセス特性と予測値又は推定値との間に、概して差が存在する。 これらの差は、予測値誤差、プロセスドリフト、未知パラメータ又は除外パラメータの影響を説明できなかったこと、又はその他の理由から生じる。

    【0012】したがって、1次及び2次統計が符号を変えないような条件下で予測値と実際のプロセスとの間の差に強い人工ニューラルネットワーク制御システムが求められている。

    【0013】

    【課題を解決するための手段】簡単には、本発明の一実施例によれば、ベクトルt dの形を有し値が固定又は緩やかに変動する最適の又は望むプロセス出力値のセットと、前の観測時間長さr−1の間に実際に生成されたプロセス出力値のセット(すなわちベクトル)t r-1とに従って、或る時点rにおいてプロセス駆動信号ベクトルc rを生成することによってプロセスを繰り返し制御するための、プロセス出力値間の差を利用して制御するプロセス制御装置(以下、差動プロセス制御装置)が提供される。

    【0014】本発明のプロセス制御装置は、最適プロセス出力値ベクトル成分t dを表す値のセットをその入力部において供給される第1の人工ニューラルネットワークからなる。 第2の人工ニューラルネットワークは、前の観測時間長さr−1の間に制御対象のプロセスによって生成された実際のプロセス出力値を表すベクトルt
    r-1を供給される。 (2つの人工ニューラルネットワークを用いる代わりに、単一のネットワークを用いてベクトルt d及びt r-1を順次に処理するようにもできる。)

    【0015】第1及び第2の人工ニューラルネットワークは各々、供給された入力値をトレーニングデータに基づくモデル特性に従って変形して、望む出力値のセットを得るようにプロセスを制御するためのプロセス駆動信号を生成することによって、制御対象プロセスを逆にモデリングする機能を行う。

    【0016】第1の合算増幅器は、第1及び第2の人工ニューラルネットワーク出力信号間の差を計算して、差動制御ベクトルΔc rを生成する。 第2の合算増幅器は、差動制御ベクトルΔc rと、前の観測時間長さr−
    1の間に第2の合算増幅器によって生成されたプロセス駆動制御ベクトルc r-1とを合算して、プロセスを駆動する制御ベクトルc rを生成する。

    【0017】

    【実施例】図1に、或るバッチの半導体のウエハ14上に原子層をエピタキシャルに成長させる作業を行う従来の技術のCVD反応器12を制御するための、本発明に基づく差動プロセス制御装置10のブロック図を示す。
    下に述べる本発明の詳細説明から判るように、反応器1
    2は、図1の差動プロセス制御装置(以下簡単に、制御装置)10によって制御することが可能な広範囲にわたる種々のプロセス装置の単なる一例に過ぎない。

    【0018】制御装置10がCVD反応器12を制御する手法を理解するためには、CVDシステムについての簡単な概観が有用である。 本実施例においてCVDシステムすなわち反応器12は一般に、ガラス製ベルジャー状の密閉の容器18内に設けたサセプタ16からなる。

    【0019】サセプタ16は一般に、垂直軸20の周りに回転可能な加熱された多面体の形状を取る。 実用時には、サセプタ16はグラファイト又は類似の材質から作られる。 これに加えて、一般に赤外線ランプの形状の、
    付加加熱手段(図示しない)が容器18の周囲に配置されサセプタ16を更に加熱する。

    【0020】サセプタ16の各面上にはウエハ14のセットのうちの個々のウエハを保持する保持部(ポケット)が設置される。 本実施例においては、サセプタ16
    の各面には、上部、中間、及び下部に合計3個のウエハ(ウエーファ)14a、14b、及び14cがそれぞれ保持される。 サセプタ16の全長によっては、これより大きい又は小さい数のウエハを収容することとなる。

    【0021】サセプタ16が軸の周りに回転すると、各サセプタ面上のウエハ14a、14b、及び14cは、
    容器18の上端部に設けられた直径方向に対向する1対のノズル23及び24の各々を通して容器18内に導入された反応性物質含有ガスに曝される。

    【0022】ノズル23及び24は各々、垂直及び水平の両方の弧を描いて回転可能とされ、これら垂直及び水平の弧によって、サセプタ16の互いに続く多面の1つに各々が正接する垂直及び水平の湾曲面が走査されるように構成される。 反応性物質含有ガスがウエハ14a、
    14b、及び14cの各々に触れると、原子(一般にシリコン)の層が各ウエハ上に蒸着する。

    【0023】高品質のウエハを作るには通常、個々のウエハ全面にわたってだけでなくサセプタ16の各面上のウエハ14a、14b、及び14cの全部にわたっての蒸着の均一性が決定的に重要である。 したがって、蒸着の変動を最小化するようにCVD反応器12を制御することが望ましい。 実際面において層厚変動に大きな影響を与えるパラメータは、垂直及び水平方向のノズル度と、ノズル23及び24の各々を通しての反応性物質含有ガスの流量である。

    【0024】ノズル23及び24の各々を通しての反応性物質含有ガスの流量は、これらノズルに個々に付随する1対の制御弁(図示しない)の各々の開口度によって定まる。 これらのパラメータを制御して層厚変動を最小化するために、CVD反応器12は、互いに連続する時間長さ(r,r+1,r+2,...)において生成される制御ベクトルc rに応答する。 この制御ベクトルc
    rは、次の3個の成分c 1 、c 2 、及びc 3を有する。

    【0025】c 1 =[(ノズル24をセットする制御弁−ノズル23をセットする制御弁)×10]/[1/2
    (ノズル24をセットする制御弁−ノズル23をセットする制御弁)] c 2 =ノズル23及び24の水平面からの角度 c 3 =ノズル23及び24の垂直面からの角度

    【0026】概して、制御装置10は、2つのベクトル、すなわち望むプロセス出力値のセットを表すベクトルt d及び実際のプロセス出力値のセットを表すベクトルt rに従って制御ベクトルc rを生成するように作動する。 本実施例においては、ベクトルt dは望む層厚値のセットを表し、ベクトルt rは時点rにおける実際のウエハ厚さを表す。

    【0027】ベクトルt d及びt rは一般に各々、3個のウエハ14a、14b、及び14cの各々に付随する5個の厚さ計測値、すなわち合計で15個の値を含む。
    ウエハ14a、14b及び14cの各々について、ウエハの中心及び中心から東西南北に当たる4箇所の点の各々における厚さが計測される。 ウエハ厚さ値は、非破壊標本採取(サンプリング)技術を用いて手作業で得られるし、自動計測技術を用いて得ることも可能である。

    【0028】ベクトルt dは一般に、外部ソース(図示しない)によって生成され、制御装置10に供給されて、このベクトルを処理するためにこのベクトルを平均値t' dに正規化する作用を行う処理要素22へ入力される。 直ちに正規化されるベクトルt dと異なり、CVD
    反応器12によって生成されるベクトルt rは制御装置10に入力され、記憶及び送付要素48において受信される。

    【0029】記憶及び送付要素48は、処理要素において受信される実際のプロセス出力値が前の時間長さr−
    1の間に生成されたプロセス出力値を有効に表すように、予め定められた時間だけ処理要素22におけるベクトルt rの受信を遅らせる作用をする。 この理由から、
    記憶及び送付要素24によって処理要素22に供給されるベクトルには、t r-1の符号を付け、このベクトルの正規化された値に対してはt' r-1の符号を付ける。

    【0030】処理要素22にベクトルt d及びt r-1を平均値に正規化させる目的は、本プロセスにおいて関心対象である層厚の均一性を表すために信号を変形することにある。 (尚、平均層厚の実際値は、他のプロセスパラメータによって制御できる。)ベクトルt d及びt
    r-1の正規化は、望ましいが不可欠ではない。 したがって、処理要素22を制御装置10から省略することもできる。

    【0031】実際には、処理要素22によって出力されたベクトルt' r-1は、ゲート26においてサンプリングされ、ベクトルt' dと比較される。 もしこれら2つのベクトル間の差が予めセットされた許容値以内に来る場合、これは実際のウエハ厚さが望むウエハ厚さに緊密に対応していることを意味し、したがって信号発生器28
    がCVD反応器12を定常状態に維持するように制御ベクトルc rを固定レベルで生成し、これにより反応器1
    2は、ほぼ均一な厚さを有するウエハ14a、14b、
    及び14cを製造し続ける。

    【0032】尚、ゲート26及び信号発生器28は、制御装置10の運用には有用であるが、運用上不可欠というものではない。 制御装置10の残りの部分についての下記説明から判るように、ゲート26及び信号発生器2
    8がなくてもベクトルt' dがベクトルt' r-1に対応する場合は、制御装置10はCVD反応器12を定常状態に維持することとなる。

    【0033】したがって、ゲート26及び信号発生器2
    8は、有用ではあるが制御装置10の運用に有害な影響を与えることなく制御装置10から省略できる。 しかし、あれば他のパラメータの変化による望ましくない変動を検知してプロセスを制御された状態に戻す助けとなる。

    【0034】もしベクトルt' dがベクトルt' r-1に緊密に対応しない場合、ベクトルt' r-1は逆転された後、第3の合算増幅器30においてベクトルt' dと合算される。 第3の合算増幅器30は、両ベクトル間のベクトル差を計算する。 次に、スケーリング増幅器32が第3の合算増幅器30によって出力された出力ベクトル値に対して定数kによってスケーリング処理を行う。

    【0035】定数kの値は、必ずということではないが一般に、「1」の値に等しくセットされる。 実際のプロセス特性と逆転モデル特性との間に大きな差が予期される場合には、kの値を0.5 以下に取るのが適切である。 スケーリング増幅器32の出力信号は、第4の合算増幅器34の第1の非逆転入力部に入力される。 第4の合算増幅器34の第2の非逆転入力部には、処理要素2
    2によって生成されたベクトルt' r-1が供給される。

    【0036】第4の合算増幅器34は、その入力部に供給されたこれら2つの入力を合算して、ベクトルt' dによって変動する出力信号を生出する。 (実際には、k=
    1の場合、第4の合算増幅器34の出力信号は、ベクトル信号t' dに正確に対応する。 )

    【0037】第4の合算増幅器34の出力信号は、第1
    の人工ニューラルネットワーク36に入力され、又処理要素22によって生成されたベクトルt' r-1が第2の人工ニューラルネットワーク38に入力される。

    【0038】人工ニューラルネットワーク36及び38
    は各々、前方供給、誤差後方伝播形式のもので、両方共、構造及び動作について同一である。 (制御装置10
    が2つの人工ニューラルネットワーク36及び38からなるように説明したが、実際には、これらネットワークのうちの1つだけを用いてベクトル信号t' dとベクトルt' r-1とを順次に処理するようにもできる。 )これらの人工ニューラルネットワークは同一であるので、以下の詳細説明は第1の人工ニューラルネットワーク36についてだけ行う。

    【0039】図2において、この人工ニューラルネットワーク(以下又単に、ネットワーク)36は、複数のノード 40 1 、40 2 、40 3 、. . . 40 n-2 、40 n-1
    及び40 nからなる。 ここに、nはベクトルt d
    r-1 、及びc rの成分の数に依る整数である。 ネットワーク36は又、ノード40 1 〜40 nの各々に一定のレベル信号、一般に「−1」を供給するバイアス信号発生器40を有する。

    【0040】ネットワーク36内のノード40 1 〜40 n
    は、図2中に層1、2、及び3としてそれぞれ示すように、3つの別個の層に配列されている。 層1は、15個のノード40 1 〜40 15を有し、この層の各ノードが、
    第4の合算増幅器34によってこのネットワーク36に供給される入力信号の15個の成分のうちから個々に1
    個の成分を供給されるので、入力層と名付けられる。 実際には、もしこのネットワーク36に供給される入力信号の成分の数が15より大きいか小さいかする場合、層1のノードの数も図2の15よりも大きく又は小さくなる。

    【0041】層3は3個のノード40 n-2 、40 n-1 、及び40 nを有する。 この層の各ノードが、制御装置10
    によって生出されるベクトルc rの成分の個々の成分となる信号を生成するので、この層は出力層と名付けられる。

    【0042】層2は4個のノード40 16 〜40 19を有する。 この層の各ノードが、外部の入力を受信するわけでも外部へ出力信号を供給するわけでもないことから、この層は、「隠された」層と名付けられる。 その代わりに、層2のノード40 16 〜40 19の各々には、層1のノード40 1ー40 15の各ノードの出力信号が供給される。 同様に、外部への出力信号を生成する代わりにノード40 16 〜40 19の各々からは、その出力信号がノード40 n-2 、40 n-1 、及び40 nの個々のノードに供給される。

    【0043】層1のノード40 1 〜40 15は単に、受信された入力信号の各々を層2のノード40 16 〜40 19の個々のノードに分配する機能を行う。 ノード40 16 〜4
    19並びにノード40 n-2 、40 n-1 、及び40 nは、そこへ供給された信号に対して適切なスケーリング処理を行い、次に信号を合算した後に、非線形関係、例えば双曲線正接関数(tanh)に基づいて和の変形を行う。

    【0044】ネットワーク36は、実験、又は操業データ、あるいはその両方から得られたトレーニングデータセットに従ってトレーニングされ、その結果としてネットワークは、CVD反応器12のモデルの役をする。 言い替えれば、ノード 40 1 〜40 nの間の接続重みが、
    ネットワーク36に提供されたトレーニングデータに基づいて調整され、これにより、ネットワークに供給される入力信号を生出するようにCVD反応器12を駆動するための制御ベクトルc rが、ネットワークによって生成される。

    【0045】このトレーニング法においては、誤差信号(すなわち、実際のプロセス出力と、予測されるニューラルネットワ−ク出力との間の差)が、接続重みを修正するためにニューラルネットワ−クを通して逆伝播される。 このようなトレーニング手法は、技術上周知である。

    【0046】本発明の代替実現例として、人工ニューラルネットワ−ク36を、各々が同じ第1及び第2層を有するが出力層としては、別個の成分c rを生成する単一ノードの出力層を有するような、3個の別個のサブネットワーク(図示しない)、から構成するようにしてもよい。 この手法の利点は、各サブネットワークが、より小さなトレーニングセットを用いてより容易にトレーニングできるということである。 又、欠点は、ネットワーク36の全体がより大きくなることである。

    【0047】どのマッピング手順においても同様であるが、或る与えられた入力が常に或る与えられた出力にマッピングされるような1対1又は多数対1のマッピングをデータセット(トレーニング及びテスト)に持たせることが望ましい。 このことは、人工ニューラルネットワ−クのトレーニングにおいても同様に真実である。

    【0048】本発明のアルゴリズムは、もし第1次及び第2次統計値が符号を変えなければ、予測値とプロセス値との間の差に強い。 これは、次の繰り返しについての制御パラメータを予測するために、出力値の代わりに予測出力値の差が用いられるからである。

    【0049】図1において、第1の人工ニューラルネットワ−ク36によって生成された出力信号は、第1の合算増幅器42の非逆転入力部に供給される。 第1の合算増幅器42は更に別の非逆転入力部を有し、ここには第2の人工ニューラルネットワ−ク38の出力信号が供給される。 第1の合算増幅器42は、人工ニューラルネットワ−ク36及び38の出力信号間の差に従って出力信号を生成する。

    【0050】人工ニューラルネットワ−ク36及び38
    は、入力ベクトルt' d及びt' r-1のうちのそれぞれ別個のベクトルに従って制御信号を生成するので、第1の合算増幅器42の出力は、2つの制御信号間の差を表す。
    この理由から、第1の合算増幅器42の出力には、Δc
    rの符号が与えられる。

    【0051】このように人工ニューラルネットワ−ク3
    6及び38によって生成された制御信号間の差を表す、
    第1の合算増幅器42の出力信号は、第2の合算増幅器44の非逆転入力部に入力される。 第2の合算増幅器4
    4の出力は、制御信号c rとなる。 第2の合算増幅器4
    4は第2の非逆転入力部を有し、ここには、記憶及び送付要素48と同一の記憶及び送付要素46によって遅らされた、第2の合算増幅器44の出力が供給される。

    【0052】記憶及び送付要素46は、第2の合算増幅器44の第2の非逆転入力部に、前の時間長さr−1において第2の合算増幅器44によって生成された制御ベクトル信号c rを有効に供給する。 このことから、第2
    の合算増幅器44の第2の非逆転入力部に供給された信号は、c r-1と名付けられる。 このようにして、第2の合算増幅器44は、Δc rとc r-1との和に従ってその出力部において信号c rを生成する。

    【0053】運用に際して、制御装置10は、前の時間長さr−1の間に生成された制御信号を表すc r-1と、
    人工ニューラルネットワ−ク36及び38の出力信号の間の差を表すΔc rとの和に従って制御信号c rを生成するように作動する。 前に述べたように、人工ニューラルネットワ−ク36及び38は各々、望むプロセス出力値を表すベクトルt dと、前の時間長さr−1の間に生成された実際のプロセス出力値を表すベクトルt r-1との2つの入力ベクトルのうちのそれぞれ別個のベクトルに従って制御信号を生成する。

    【0054】したがって、制御装置10は、実際のプロセス出力値及び望むプロセス出力値の両方に従ってCV
    D反応器12を制御するように作動する。 これら実際のプロセス出力値及び望むプロセス出力値は、CVD反応器12の場合には、図1のウエハ14a、14b、及び14cについての実際の厚さ及び望む厚さであり、実際の厚さ値は、プロセス帰還値を表す。

    【0055】制御装置10の動作方法をよりよく理解するためには、図3を参照するのが便利である。 図3は、
    CVD反応器12への制御ベクトルc r入力のスカラー表示とプロセス出力値(例えばウエハ14a、14b、
    及び14cの層厚)のスカラー表示との間の関係を図式的に2本の曲線で表す。 このうち実線は、c rとプロセス自身のウエハ厚さとの間の、通常は未知の関係を表し、一方、破線は、c rとウエハ厚さとの間の、人工ニューラルネットワーク36及び38の各々によってモデリングされた、理想的関係を表す。

    【0056】図3に示すように、CVD反応器12への制御ベクトル入力の実際の値がc r- 1である場合、実際のウエハ厚さベクトルは、望む厚さt dでなくt r-1に対応する。 破線で示すようにプロセスのモデルを用いると、ウエハ厚さを望むウエハ厚さ値t dにより近いウエハ厚さを達成するには、制御ベクトルの値をΔc rだけ増加させる必要がある。

    【0057】以上、望むプロセス値と実際のプロセス値とを用いて少なくとも1つの、そして好ましくは1対の人工ニューラルネットワ−ク36及び38でプロセスを制御するための制御装置10について説明して。

    【0058】上記実施例は、本発明の原理を単に説明するための一事例に過ぎない。 この技術分野の当業者であれば、これに対して種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

    【0059】例えば、上記説明では、制御装置10を、
    個々のハードウエア要素22〜48から構成されるとしたが、これらの要素の機能は単一の汎用ディジタルコンピュータを用いて容易に包括的に実現することも可能である。 又、制御装置10を、1対の人工ニューラルネットワ−ク36及び38によってハードウエア又はソフトウエア的に構成する代わりに、単一のニューラルネットワ−クを用い第4の合算増幅器34とゲート26との出力信号を順次に処理することも可能である。

    【0060】尚、特許請求の範囲に記載した参照番号は発明の容易な理解のためで、その技術的範囲を制限するよう解釈されるべきではない。

    【0061】

    【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、実際のプロセス出力信号をニューラルネットワークに帰還するように構成したので、プロセス制御の精度が改善される。 又、予測値と実際のプロセスとの間の差に応答して作動する人工ニューラルネットワーク制御システムが得られるので更にプロセス制御の効率が向上する。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】化学気相反応蒸着法(CVD)システムを制御するための、本発明に基づく差動プロセス制御装置のブロック図である。

    【図2】図1の制御装置内の1対のニューラルネットワークのうちの一方のネットワークの簡単化したブロック図である。

    【図3】図1の制御装置についてのプロセス入力値と出力値との間の関係をスカラー的に表すグラフである。

    【符号の説明】

    10 差動プロセス制御装置 12 化学気相反応蒸着法(CVD)反応器 14、14a、14b、14c ウエハ 16 サセプタ 18 容器 20 垂直軸 22 処理要素 23、24 ノズル 22 処理要素 26 ゲート 28 信号発生器 30 第3の合算増幅器 32 スケーリング増幅器 34 第4の合算増幅器 36 第1の人工ニューラルネットワーク 38 第2の人工ニューラルネットワーク 40 バイアス信号発生器 40 1 〜40 nノード 42 第1の合算増幅器 44 第2の合算増幅器 46、48 記憶及び送付要素

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