JP2011054804A - Method and system for management of semiconductor manufacturing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and system for management of a semiconductor device, capable of automatically resolving a failure in a manufacturing apparatus without engineers. <P>SOLUTION: A failed device causing the failure in a semiconductor integrated circuit is predetermined from a plurality of manufacturing devices. Principal component of EES data of the failed device is analyzed, and a principal component space for distinguishing a normal state from a failed one is obtained. A linear state equation for defining the time development of an internal state of the failed device which is expressed in the principal component is determined so as to investigate controllability. If there is controllability, the internal state as a principal component vector is calculated after the EES data of the failed device is acquired, and then it is determined whether the internal state belongs to a region for indicating the normal state in the principal space. If the internal state is beyond the region for indicating the normal state, an input is controlled so that the internal state is returned to the normal state based on the linear state equation. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路の製造に関わる半導体製造装置の管理方法およびシステムに関する。   The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus management method and system related to the manufacture of a semiconductor integrated circuit.

半導体集積回路の製造工程においては、半導体製造装置を管理するために、半導体製造装置の内部状態を表す装置パラメータであるEES(Equipment Engineering System)パラメータのモニタ(監視)が行われている(例えば、特許文献1参照)。半導体製造装置の状態の変化はEESデータの変化として表れるので、EESデータをモニタすることにより半導体製造装置に発生した異常を検知することができる。また、一般にEESデータ等の時系列データの異常を検知する方法として統計的工程管理(SPC:Statistical Process Control)と呼ばれる方法が知られている。SPCでは、予め定めたルールに従って異常検知を行う。このルールには種々のものが存在する。このルールの一例としては、EESデータが例えばμ±3σの範囲を逸脱した場合に異常を検知するものがある。ここで、μはEESデータの平均値、σはその標準偏差(σ)である。別の一例としては、EESデータのμからの一定の増加もしくは減少傾向による異常検知がある。   In the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, in order to manage a semiconductor manufacturing apparatus, monitoring (monitoring) of an EES (Equipment Engineering System) parameter which is an apparatus parameter indicating an internal state of the semiconductor manufacturing apparatus is performed (for example, Patent Document 1). Since a change in the state of the semiconductor manufacturing apparatus appears as a change in EES data, an abnormality occurring in the semiconductor manufacturing apparatus can be detected by monitoring the EES data. In addition, a method called statistical process control (SPC) is generally known as a method for detecting an abnormality in time series data such as EES data. In SPC, abnormality detection is performed according to a predetermined rule. There are various rules. As an example of this rule, there is one that detects an abnormality when the EES data deviates from a range of, for example, μ ± 3σ. Here, μ is an average value of EES data, and σ is the standard deviation (σ). As another example, there is abnormality detection due to a constant increase or decrease tendency from μ of EES data.

しかしながら、従来のSPCによる半導体製造装置のEESデータの監視にはいくつかの問題点がある。1つは、EESデータによる製造装置の監視項目が非常に多い場合、あるいは異常検知基準が緩い場合、SPCによる異常発報(アラーム)が多発することである。例えば一日数千件のアラームが1台の製造装置のSPC監視から発せられることもあり、その全てをエンジニアが対応することは困難となる。また、SPCから発せられたアラームが全てトラブルに関係するとは限らず、エンジニアがアラームに対処したところ実際には何らトラブルはなかった、という状況もあった。さらに、真にトラブルに関係したアラームが膨大な誤報アラームの中に埋もれてしまうという問題もある。   However, there are some problems in monitoring EES data of a semiconductor manufacturing apparatus by conventional SPC. One is that when there are a large number of monitoring items of manufacturing equipment based on EES data, or when abnormality detection criteria are loose, abnormal reports (alarms) by SPC frequently occur. For example, thousands of alarms a day may be generated from SPC monitoring of one manufacturing apparatus, making it difficult for engineers to deal with all of them. In addition, not all alarms issued from SPCs are related to troubles, and there was a situation where there was no actual trouble when the engineers dealt with the alarms. Furthermore, there is a problem that alarms that are truly related to troubles are buried in a large number of false alarms.

そこで、アラーム件数を見かけ上減らすため、SPCの監視基準を厳しくすることが考えられる。例えばEESデータの平均値から±3σを超えるとアラームを発していた監視基準の場合、これを±4σに変更することで、アラーム件数は減少する。あるいは、取得するEESデータの項目数を初めから絞りこんでおくことも考えられる。しかしながら、このような対処方法では、真にトラブルに関係するアラームをも見落としてしまうという問題がある。   Therefore, in order to apparently reduce the number of alarms, it may be possible to tighten the SPC monitoring standards. For example, in the case of a monitoring standard that has issued an alarm when it exceeds ± 3σ from the average value of EES data, the number of alarms decreases by changing this to ± 4σ. Alternatively, it may be possible to narrow down the number of items of EES data to be acquired from the beginning. However, such a countermeasure has a problem that an alarm relating to a true trouble is overlooked.

近年、半導体製造工程の自動化が進み、クリーンルームに在室するエンジニアの人数は減少する傾向がある。一方、半導体集積回路の微細化・高集積化により、半導体製造に関するトラブルの発生は増加する傾向にある。従って、上記のようにアラーム発生件数がエンジニアの対応限界を超えてしまう恐れがある。その場合、製造装置の異常は放置され、歩留まりの低下を招いてしまうという問題がある。   In recent years, the automation of semiconductor manufacturing processes has progressed, and the number of engineers in clean rooms tends to decrease. On the other hand, troubles related to semiconductor manufacturing tend to increase due to miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits. Therefore, as described above, the number of alarm occurrences may exceed the engineer's response limit. In that case, there is a problem that the abnormality of the manufacturing apparatus is left and the yield is lowered.

特開2008−177534号公報JP 2008-177534 A 特表2005−502947号公報JP 2005-502947 A 特表2004−509407号公報JP-T-2004-509407

椹木義一、添田喬、中溝高好 著「確率システム制御の基礎」、日進出版、2000年Yoshikazu Kashiwagi, Satoshi Soeda, Takayoshi Nakamizo, "Basics of Stochastic System Control", Japanese edition, 2000

本発明は、エンジニアを介することなく製造装置のトラブルを自動的に解消することが可能な半導体製造装置の管理方法およびシステムを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing apparatus management method and system capable of automatically solving troubles in a manufacturing apparatus without using an engineer.

本願発明の一態様によれば、半導体集積回路の製造に関わる複数台の製造装置の内部状態を表すEESデータを取得することにより各製造装置の監視を行う半導体製造装置の管理方法であって、前記複数台の製造装置の中から前記半導体集積回路の不良発生原因となる製造装置を特定するステップと、前記特定された製造装置について所定期間取得された前記EESデータに主成分分析を適用し、当該製造装置の内部状態に関して正常状態の分布とトラブル状態の分布とを互いに分離した領域に区分する主成分空間を求めるステップと、前記特定された製造装置の内部状態を前記主成分空間内の主成分ベクトルで表し、前記特定された製造装置への入力および前記内部状態に線形に依存して当該内部状態の時間発展を規定する線形状態方程式を設定し、この線形状態方程式に含まれる未知行列を前記内部状態および前記入力の時系列データをもとに決定するステップと、前記係数行列の決定された線形状態方程式の可制御性を判定するステップと、前記可制御性があると判定された場合に、前記特定された製造装置についての前記EESデータを取得した後、前記取得したEESデータから主成分ベクトルとしての前記内部状態を算出し、当該内部状態が前記主成分空間内の前記正常状態を表す領域に属するか否かを判定するステップと、前記内部状態が前記正常状態を表す領域から逸脱していると判定された場合は、前記係数行列の決定された線形状態方程式に基づき、前記内部状態が前記正常状態に復帰するように前記入力を制御するステップと、を含むことを特徴とする半導体製造装置の管理方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing apparatus management method for monitoring each manufacturing apparatus by acquiring EES data representing an internal state of a plurality of manufacturing apparatuses involved in manufacturing a semiconductor integrated circuit, Applying a principal component analysis to the EES data acquired for a predetermined period of time for the specified manufacturing apparatus, identifying a manufacturing apparatus that causes a defect in the semiconductor integrated circuit from the plurality of manufacturing apparatuses, Obtaining a principal component space that divides a distribution of normal states and a distribution of trouble states into regions separated from each other with respect to the internal state of the manufacturing apparatus; and determining the internal state of the identified manufacturing apparatus as a main component in the principal component space. Linear state equation expressed in component vectors and defining the time evolution of the internal state depending on the input to the specified manufacturing equipment and the internal state linearly Setting and determining an unknown matrix included in the linear state equation based on the internal state and the time series data of the input, and determining controllability of the determined linear state equation of the coefficient matrix And, when it is determined that there is controllability, after obtaining the EES data for the specified manufacturing apparatus, calculate the internal state as a principal component vector from the obtained EES data, Determining whether the internal state belongs to the region representing the normal state in the principal component space; and, if it is determined that the internal state deviates from the region representing the normal state, the coefficient Controlling the input based on a determined linear state equation of a matrix so that the internal state returns to the normal state. Management method of the manufacturing apparatus is provided.

本発明によれば、エンジニアを介することなく製造装置のトラブルを自動的に解消することが可能になるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to automatically solve the trouble of the manufacturing apparatus without using an engineer.

図1は、ウェーハマップの一例を示す図。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a wafer map. 図2は、電気的テスト不良を有するウェーハマップ群の例を示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a wafer map group having an electrical test failure. 図3は、電気的テストAでの不良原因装置の特定結果を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a result of specifying a failure cause device in the electrical test A. 図4は、不良原因装置である露光装置3番の処理日時による電気的テストA外周不良率の時系列変化を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a time-series change in the electrical test A outer periphery defect rate according to the processing date and time of the exposure apparatus No. 3 which is a defect cause apparatus. 図5は、EESデータ群に対して主成分分析を適用した結果を示す散布図。FIG. 5 is a scatter diagram showing the result of applying principal component analysis to the EES data group. 図6は、EESデータ項目ごとの寄与度を算出した図。FIG. 6 is a diagram in which the contribution for each EES data item is calculated. 図7は、露光装置3番に関して取得された全EESデータに対して主成分分析を適用した結果を示す散布図。FIG. 7 is a scatter diagram showing the result of applying principal component analysis to all EES data acquired for the exposure apparatus 3. 図8は、可制御性を有するシステムにおいて装置状態を正常状態へ復帰させるために入力の制御方法を示す図。FIG. 8 is a diagram illustrating an input control method for returning the apparatus state to a normal state in a system having controllability. 図9は、実施の形態にかかる半導体製造装置の管理システムの構成を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor manufacturing apparatus management system according to the embodiment. 図10は、トラブル装置を特定するためのフローチャート。FIG. 10 is a flowchart for identifying a trouble device. 図11は、トラブル装置管理サーバ14での可制御性判定のフローチャート。FIG. 11 is a flowchart of controllability determination in the trouble device management server 14. 図12は、トラブル状態からの自動復旧処理のフローチャート。FIG. 12 is a flowchart of automatic recovery processing from a trouble state. 図13は、主成分空間の探索処理のフローチャート。FIG. 13 is a flowchart of a principal component space search process.

以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる半導体製造装置の管理方法およびシステムを詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。   A semiconductor manufacturing apparatus management method and system according to embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

本実施の形態では、半導体製造に関するトラブルの一例として電気的不良を取り上げ、トラブルの原因となった原因工程、原因装置(トラブル装置)および関連するEES(Equipment Engineering System)パラメータを特定した上で、同じトラブルが発生しないように半導体製造装置を自動制御する方法およびシステムについて説明する。   In the present embodiment, an electrical failure is taken up as an example of a trouble related to semiconductor manufacturing, and after specifying a cause process, a cause device (trouble device) and a related EES (Equipment Engineering System) parameter causing the trouble, A method and system for automatically controlling a semiconductor manufacturing apparatus so that the same trouble does not occur will be described.

図1は、ウェーハマップの一例を示す図であり、ウェーハ20上にて不良チップ21の発生箇所を黒塗りで示したものである。ここで、ウェーハマップとは、クリーンルームプロセスの終了後に、ウェーハ20上に形成された半導体チップの電気的特性を測定し、その測定結果をウェーハ20上に表したものである。なお、図1の結果に対応する電気的テストを電気的テストAと呼ぶ。   FIG. 1 is a diagram showing an example of a wafer map, in which the occurrence locations of defective chips 21 on the wafer 20 are shown in black. Here, the wafer map is obtained by measuring the electrical characteristics of the semiconductor chips formed on the wafer 20 after the clean room process is finished, and expressing the measurement results on the wafer 20. An electrical test corresponding to the result of FIG. 1 is referred to as an electrical test A.

具体的には、各半導体チップの金属電極に探針を接触させ、所定の電気信号を与え、半導体チップの応答を測定する。所定の電気的応答が得られれば正常に半導体チップが形成されたと判定され、ダイシング処理の後、樹脂に封入され、製品として出荷される。所定の電気的応答が得られない場合は、不良チップとして廃棄される。ウェーハマップは不良チップ21のウェーハ面内分布を示したもので、不良発生の原因工程および原因装置を特定する手がかりとなる。なお、図1では、1ロット分の不良発生箇所を1枚のウェーハ20上に重ねて示したものであり、1ロットは例えば25枚のウェーハからなる。   Specifically, a probe is brought into contact with the metal electrode of each semiconductor chip, a predetermined electrical signal is given, and the response of the semiconductor chip is measured. If a predetermined electrical response is obtained, it is determined that the semiconductor chip has been formed normally, and after dicing, it is sealed in resin and shipped as a product. If a predetermined electrical response cannot be obtained, it is discarded as a defective chip. The wafer map shows the distribution of defective chips 21 in the wafer surface and serves as a clue to identify the cause process and the cause device of the occurrence of the defect. In FIG. 1, defective portions for one lot are shown superimposed on one wafer 20, and one lot is composed of, for example, 25 wafers.

図1に示すように、不良チップ21はウェーハ外周に多く見られる傾向がある。また、不良チップ21は横縞状に分布している。さらに、縞と縞との間隔dは、リソグラフィ工程のレチクルに刻まれたチップ周期(Shot周期)に対応していることが分かった。具体的には、間隔dは例えば3チップ分の寸法に相当していることがわかった。これから、不良チップ21の原因工程がリソグラフィ工程に関連していることがわかる。なお、図1の不良を電気的テストA外周Shot性不良と呼ぶ。   As shown in FIG. 1, defective chips 21 tend to be frequently found on the outer periphery of the wafer. The defective chips 21 are distributed in a horizontal stripe shape. Further, it was found that the interval d between the stripes corresponds to the chip period (Shot period) carved in the reticle of the lithography process. Specifically, it has been found that the distance d corresponds to, for example, the size of 3 chips. From this, it can be seen that the cause process of the defective chip 21 is related to the lithography process. 1 is referred to as an electrical test A outer periphery shot property defect.

図1に類似したウェーハマップは、他にも存在していることが分かった。図2は、電気的テスト不良を有するウェーハマップ群の例を示す図である。図2では、例えば6つのウェーハマップが示されている。また、各ウェーハマップでは、1ロット(例えば25枚のウェーハ)分の不良チップ21を一枚のウェーハ20上に表している。   It has been found that there are other wafer maps similar to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a wafer map group having an electrical test failure. In FIG. 2, for example, six wafer maps are shown. In each wafer map, defective chips 21 for one lot (for example, 25 wafers) are represented on one wafer 20.

図2の上段に示す3つのウェーハマップでは、図1と同様に電気的テストA外周Shot性不良が発生していた。また、図2の下段に示す3つのウェーハマップでは、同様に不良チップ21が存在しているが、そのウェーハ面内分布は電気的テストA外周Shot性不良の場合と異なっている。さらに、下段に示す3つのウェーハマップに関しては、不良チップ21間の間隔もレチクルに刻まれたチップ周期(Shot周期)と対応していないことが分かった。つまり、図2の下段の3つのウェーハマップの不良原因は上段の3つの場合とは異なると解される。この結果より、図2の上段の3つのウェーハマップに見られる電気的テストA外周Shot性不良には共通した不良原因が存在すると考えられる。   In the three wafer maps shown in the upper part of FIG. 2, the electrical test A outer periphery shot property failure occurred as in FIG. 1. Further, in the three wafer maps shown in the lower part of FIG. 2, the defective chip 21 exists in the same manner, but the distribution in the wafer surface is different from that in the case of the electrical test A outer periphery shot defect. Further, with regard to the three wafer maps shown in the lower part, it was found that the interval between the defective chips 21 does not correspond to the chip period (Shot period) engraved on the reticle. That is, it is understood that the cause of defects in the lower three wafer maps in FIG. 2 is different from the upper three cases. From this result, it is considered that there is a common failure cause in the electrical test A outer periphery shot property failure seen in the three wafer maps in the upper part of FIG.

次に、図2の上段に示す電気的テストA外周Shot性不良の発生した3ロット(以下、「電気的テストA外周Shot性不良ロット」という。)が共通して処理された製造装置を、全工程から統計検定により探索した。すなわち、不良発生原因となった製造装置を探索した。また、統計検定としては例えばカイ2乗検定を用いた。なお、統計検定に基づく不良原因装置(トラブル装置)の特定の詳細については後述する。図3は、電気的テストAでの不良原因装置の特定結果を示す図である。上記統計検定によれば、全工程の中の10番目の工程である「工程10」において、使用されている例えば4台の製造装置(露光装置1番〜4番)のうちの3番の製造装置(露光装置3番)に電気的テストA外周Shot性不良ロットの製造がすべて集中していたことがわかった。この結果より、電気的テストA外周Shot性不良は、「工程10」の3番の製造装置(露光装置3番)が原因であると推定される。   Next, a manufacturing apparatus in which three lots (hereinafter referred to as “electrical test A outer periphery shot property defective lot”) in which the electrical test A outer periphery shot property defect shown in the upper part of FIG. Search from all processes by statistical test. That is, the manufacturing apparatus that caused the failure was searched. As a statistical test, for example, a chi-square test was used. The specific details of the failure cause device (trouble device) based on the statistical test will be described later. FIG. 3 is a diagram illustrating a result of specifying the failure cause device in the electrical test A. According to the above statistical test, in the “process 10” which is the 10th process among all processes, for example, the manufacture of the third of the four manufacturing apparatuses (exposure apparatuses 1 to 4) used. It was found that all the production of the electrical test A outer peripheral shot defective lot was concentrated on the apparatus (exposure apparatus No. 3). From this result, it is estimated that the electrical test A outer periphery shot property failure is caused by the third manufacturing apparatus (exposure apparatus No. 3) in “Step 10”.

このようにして特定された「工程10」はリソグラフィ工程であり、上述のようにこの工程に関わる製造装置は露光装置である。さらに、露光装置3番で使われたレチクルに刻まれていたチップ周期(Shot周期)と不良チップ分布の周期(例えば不良チップ21間の間隔d)とが一致していることが判明した。また、「工程10」で形成される半導体集積回路の構成箇所と電気的テストAの試験箇所とが対応していることも確認できた。この結果より、電気的テストA外周Shot性不良は、「工程10」の露光装置3番が原因であると結論できる。   The “process 10” specified in this way is a lithography process, and the manufacturing apparatus related to this process is an exposure apparatus as described above. Further, it has been found that the chip period (Shot period) engraved on the reticle used in the exposure apparatus No. 3 and the defective chip distribution period (for example, the interval d between the defective chips 21) coincide with each other. It was also confirmed that the constituent parts of the semiconductor integrated circuit formed in “Step 10” correspond to the test parts of the electrical test A. From this result, it can be concluded that the electrical test A outer periphery shot property failure is caused by the exposure apparatus No. 3 in “Step 10”.

次に、「工程10」の露光装置3番の処理日時を横軸とし、電気的テストAのウェーハ外周域の不良率(以下、「電気的テストA外周不良率」という。)を縦軸として、電気的テストA外周不良率の時系列変化を図4に示す。図4では、処理日時=Day30以降において、電気的テストAの外周不良が多発していることが分かる。この結果より、処理日時=Day30以降において、露光装置3番に何らかの異常が発生したと推測される。   Next, the processing date and time of the exposure apparatus No. 3 in “Step 10” is taken along the horizontal axis, and the defective rate in the wafer outer peripheral area of the electrical test A (hereinafter referred to as “electrical test A outer peripheral defective rate”) is taken as the vertical axis. FIG. 4 shows a time series change of the electrical test A outer peripheral defect rate. In FIG. 4, it can be seen that the outer peripheral defects of the electrical test A frequently occur after the processing date = Day 30 or later. From this result, it is presumed that some abnormality occurred in the exposure apparatus No. 3 after the processing date = Day 30.

以上のようにして、電気的テストA外周Shot性不良は「工程10」の露光装置3番が原因であり、かつ、装置異常はDay30以降に発生したことがわかった。   As described above, it was found that the electrical test A outer periphery shot property failure was caused by the exposure apparatus No. 3 in “Step 10”, and the apparatus abnormality occurred after Day 30.

本実施の形態では、半導体製造装置の内部状態を示す装置パラメータであるEESパラメータをモニタしている。上記の露光装置3番に対しては、EESデータとして例えば300項目のデータが取得されていた。取得されるEESデータの例としては、同期精度、フォーカス追従性、および露光量などがある。   In this embodiment, an EES parameter that is an apparatus parameter indicating the internal state of the semiconductor manufacturing apparatus is monitored. For the above exposure apparatus No. 3, for example, 300 items of data have been acquired as EES data. Examples of the acquired EES data include synchronization accuracy, focus followability, and exposure amount.

これらのEESデータ群に対して、処理日時=Day30より前を正常期、処理日時=Day30以降を異常期として、両時期の差異をPLS−DA(Partial Least Discriminant Analysis)によって解析した。ここで、PLS−DAは、EESデータ群を主成分分析し、応答値(本実施の形態では処理日時=Day30前後に対応する正常/異常(トラブル)区分)の差異を特徴づけるEESパラメータを見出す公知の解析手法である。図4では、各点はそれぞれ300個のEESデータによって特徴づけられているが、これらの300個のデータを互いに比較することによりDay30前後での装置状態の差異を見出すことは困難である。そこで、図4の13ロットのデータに対して主成分分析を適用し、得られた主成分に基づいてDay30の前後での装置状態の差異を明らかにする。例えば第1および第2主成分を用いる場合は、300個のEESデータの代わりに統計的情報の集約されたこれらの2つの主成分によりDay30前後での装置状態の差異を効率的かつ的確に見出すことができる。なお、この解析は、例えばU−Metrix社の多変量解析ソフトウェア“SIMCAP+11”によって実行してもよい。   These EES data groups were analyzed by PLS-DA (Partial Least Discriminant Analysis) using PLS-DA (Partial Least Discriminant Analysis) with the processing date = Day 30 as the normal period and the processing date = Day 30 and after as the abnormal period. Here, the PLS-DA performs principal component analysis of the EES data group and finds an EES parameter that characterizes a difference between response values (normal / abnormal (trouble) classification corresponding to processing date = Day 30 before and after in this embodiment). This is a known analysis method. In FIG. 4, each point is characterized by 300 EES data, but it is difficult to find the difference in the device state before and after Day 30 by comparing these 300 data with each other. Therefore, the principal component analysis is applied to the data of 13 lots in FIG. 4, and the difference in the apparatus state before and after the Day 30 is clarified based on the obtained principal components. For example, when the first and second principal components are used, the difference between the device states before and after Day 30 is efficiently and accurately found by using these two principal components in which statistical information is aggregated instead of 300 EES data. be able to. This analysis may be executed by, for example, U-Metrix multivariate analysis software “SIMCAP + 11”.

図5は、EESデータ群に対して主成分分析を適用した結果を示す散布図である。図5は、図4に示す13ロットのEESデータ群に主成分分析を適用した結果を示しており、例えば第1および第2主成分による散布図を示している。この散布図において、処理日時=Day30より前(正常期)に処理された7ロットに関する主成分は同図中「正常」と記された斜線領域内に分布し、処理日時=Day30より後(異常期)に処理された6ロットに関する主成分は同図中「電気的テストA外周Shot性不良」と記された斜線領域内に分布している。これから、Day30より前(正常期)とそれ以降(異常期)では両分布が明確に分離していることがわかる。これはEESデータによってモニタされる露光装置3番の装置状態が正常/異常期で異なることを示している。なお、第1および第2主成分空間内で正常/異常期の区分ができない場合は、さらに第3主成分まで含めて解析するなど、より高次の主成分(第m主成分に対して、mのより大きいものをいう。)を含めた解析を行う。   FIG. 5 is a scatter diagram showing the result of applying principal component analysis to the EES data group. FIG. 5 shows the result of applying the principal component analysis to the 13 lots of EES data group shown in FIG. 4, for example, a scatter diagram by the first and second principal components. In this scatter diagram, the principal components relating to 7 lots processed before processing date = Day 30 (normal period) are distributed in the hatched area marked “normal” in the figure, and after processing date = Day 30 (abnormal) The main components related to the six lots processed in the period) are distributed in the shaded area marked “Electrical test A outer periphery shot poor” in FIG. From this, it can be seen that both distributions are clearly separated before Day 30 (normal period) and after (abnormal period). This indicates that the apparatus state of the exposure apparatus 3 monitored by the EES data is different between normal / abnormal periods. In addition, when normal / abnormal phase classification cannot be performed in the first and second principal component spaces, a higher-order principal component (for the m-th principal component) The analysis including that which is larger than m) is performed.

図6は、EESデータ項目ごとの寄与度を算出した図である。ここで、寄与度は、図5に示す主成分分布の差異、すなわち「正常」領域と「電気的テストA外周Shot性不良」領域との差異に寄与する各EESデータ項目(すなわちEESパラメータ)の寄与の度合いを示すものであり、主成分分析にて定義される量である。また、図6は、前述の多変量解析ソフトウェアによって、PLS−DAで得られた結果である。棒グラフがプラス、あるいはマイナス方向に大きな値を持つEESデータが、装置状態の差異を特徴付けている。なお、EESデータ項目は上述のように例えば300項目あるが、図示例では特に寄与度の大きい二項目が示されている。すなわち、図6より、露光量計測値と同期精度が正常/異常期の差異を特徴付けるEESデータであることが分かった。ここで、露光量計測値は、光源からレチクル・光学レンズを通って、ウェーハ表面上のレジストに照射される光強度の計測値である。また、同期精度は、露光処理時におけるレチクルとウェーハの位置精度の指標である。本実施の形態では、処理日時=Day30以降において、「工程10」の露光装置3番の露光量計測値が低下(照射光強度が低下)し、かつ同期精度値が上昇(位置精度が悪化)して、電気的テストA外周Shot性不良が発生したことが判明した。   FIG. 6 is a diagram in which the contribution for each EES data item is calculated. Here, the degree of contribution is the difference between the principal component distributions shown in FIG. 5, that is, the difference between the “normal” region and the “electrical test A outer periphery shot property failure” region. This indicates the degree of contribution and is an amount defined by principal component analysis. Moreover, FIG. 6 is the result obtained by PLS-DA by the above-mentioned multivariate analysis software. EES data in which the bar graph has a large value in the positive or negative direction characterizes the difference in the apparatus state. Note that, as described above, there are 300 EES data items, for example, but in the example shown in the figure, two items with particularly high contribution are shown. That is, FIG. 6 shows that the exposure amount measurement value and the synchronization accuracy are EES data characterizing the difference between normal / abnormal periods. Here, the exposure amount measurement value is a measurement value of the light intensity applied to the resist on the wafer surface from the light source through the reticle / optical lens. The synchronization accuracy is an indicator of the positional accuracy of the reticle and wafer during the exposure process. In the present embodiment, after the processing date and time = Day 30 and after, the exposure amount measurement value of the exposure apparatus No. 3 in “Step 10” decreases (irradiation light intensity decreases), and the synchronization accuracy value increases (position accuracy deteriorates). As a result, it was found that an electrical test A outer peripheral shot property failure occurred.

このように、電気的不良の発生原因に関連したEESデータパラメータ(この場合、露光量計測値および同期精度)が特定することができたので、所定の期間内における露光量計測値および同期精度の変動幅をそれぞれ求め、各変動幅に基づいてSPC監視におけるアラーム発報の基準となる管理幅をそれぞれ設定することができる。そして、かかる管理幅に基づいてSPC(Statistical Process Control)監視をすることで、電気的テストA外周Shot性不良の発生を、クリーンルームプロセスの終了を待つことなく、露光処理の結果から検知することができる。つまり、半導体製造に関わるすべての製造装置についてのEESデータをSPC監視するのではなく、電気的不良の原因となったEESデータを特定し、これらのEESデータ(例えば露光量計測値および同期精度)に対してSPCルールを策定する。これにより、電気的不良の発生を製造段階で検出し、歩留まりの低下を最小限に抑えることができる。   Thus, since the EES data parameter (in this case, the exposure amount measurement value and the synchronization accuracy) related to the cause of the electrical failure can be specified, the exposure amount measurement value and the synchronization accuracy within the predetermined period can be specified. Each of the fluctuation ranges can be obtained, and based on each of the fluctuation ranges, a management width can be set as a reference for issuing an alarm in SPC monitoring. Then, by performing SPC (Statistical Process Control) monitoring based on the management width, it is possible to detect the occurrence of the electrical test A outer peripheral shot defect from the result of the exposure process without waiting for the end of the clean room process. it can. That is, instead of SPC monitoring EES data for all manufacturing apparatuses involved in semiconductor manufacturing, EES data that caused electrical failure is identified, and these EES data (for example, exposure measurement values and synchronization accuracy) are identified. Develop SPC rules for As a result, the occurrence of an electrical failure can be detected at the manufacturing stage, and a decrease in yield can be minimized.

しかしながら、近年、半導体集積回路の微細化・高集積化により半導体製造に関わるトラブルは増加傾向にあり、一方、半導体製造工程の自動化によりクリーンルーム内に在室するエンジニアの人数は減少する傾向がある。上記の解析を各トラブル事例に対して実行してSPC監視に変換していくと、エンジニア1人当たり毎日数十件程度のアラームが発報する場合がある。この場合全てのSPCアラームにエンジニアが対応することが出来ず、多くの装置異常が放置されることになる。   However, in recent years, troubles related to semiconductor manufacturing have been increasing due to miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits. On the other hand, the number of engineers in clean rooms tends to decrease due to automation of semiconductor manufacturing processes. When the above analysis is executed for each trouble case and converted to SPC monitoring, about several tens of alarms may be issued every day for each engineer. In this case, the engineer cannot respond to all SPC alarms, and many device abnormalities are left unattended.

そこで、本実施の形態では、半導体製造に関するトラブルに対し、製造装置自身で修復可能なトラブルに対しては、自動制御によってエンジニアの対応なしにトラブルを解消する方法を以下に述べる。   Thus, in the present embodiment, a method for solving troubles that can be repaired by the manufacturing apparatus itself without trouble of an engineer by automatic control will be described below for troubles related to semiconductor manufacturing.

まず、動的システムの数学モデルとして、システムの内部状態x(t)、入力u(t)、出力y(t)、およびノイズw(t)を用いて、次のモデルを考える。   First, as a mathematical model of the dynamic system, the following model is considered using the internal state x (t) of the system, the input u (t), the output y (t), and the noise w (t).

Figure 2011054804
Figure 2011054804

ここで、tは時間、あるいは時系列順を表す変数である。また、本実施の形態では、内部状態x(t)は製造装置の内部状態であり、以下では装置状態ともいう。上記(1)および(2)は線形状態方程式と呼ばれ、例えば非特許文献1に記載されている。微分方程式である状態方程式(1)は、次の時点の状態が現在の状態x(t)と入力u(t)によって決定されることを示している。また、観測方程式(2)は、内部状態の少なくとも一部が観測値(すなわち、y(t))として測定でき、観測値には観測ノイズw(t)が重畳していることを示している。また、x(t)は内部状態がnx個あればnx次元ベクトルになっている。u(t)は入力がnu個あればnu次元ベクトルになっている。y(t)は観測値がny個あればny次元ベクトルになっている。w(t)はy(t)と同じny次元ベクトルである。従ってA(t)はnx行nx列の成分を持つ行列である。B(t)はnx行nu列の成分を持つ行列である。C(t)はny行nx列の成分を持つ行列である。   Here, t is a variable representing time or time-series order. In the present embodiment, the internal state x (t) is an internal state of the manufacturing apparatus, and is also referred to as an apparatus state below. The above (1) and (2) are called linear state equations and are described in Non-Patent Document 1, for example. The state equation (1), which is a differential equation, indicates that the state at the next time point is determined by the current state x (t) and the input u (t). The observation equation (2) indicates that at least a part of the internal state can be measured as an observed value (ie, y (t)), and the observed noise w (t) is superimposed on the observed value. . Further, x (t) is an nx-dimensional vector if there are nx internal states. u (t) is a nu-dimensional vector if there are nu inputs. y (t) is a ny-dimensional vector if there are ny observed values. w (t) is the same ny-dimensional vector as y (t). Therefore, A (t) is a matrix having components of nx rows and nx columns. B (t) is a matrix having components of nx rows and nu columns. C (t) is a matrix having components of ny rows and nx columns.

上記非特許文献1では、係数行列A,B,Cは時間変化する行列、wは白色ノイズとして一般の制御理論が展開されている。しかしながら、本実施の形態では、半導体製造への適用を考慮して幾つかの簡単化を行う。   In Non-Patent Document 1, a general control theory is developed in which coefficient matrices A, B, and C are time-varying matrices and w is white noise. However, in this embodiment, some simplifications are performed in consideration of application to semiconductor manufacturing.

まず、係数行列A,B,Cは時間変化しない定数行列とする。これは製造装置の線形モデルおよび観測器(EESデータ取得器)の特性は一定であるとする近似であり、装置改造等がない限りこの近似は妥当なものと考えられる。   First, the coefficient matrices A, B, and C are constant matrices that do not change with time. This is an approximation that the linear model of the manufacturing apparatus and the characteristics of the observation device (EES data acquisition device) are constant, and this approximation is considered to be appropriate unless the device is modified.

次に、観測ノイズw(t)は、時間変化しない定数とする。これは、EESデータ取得器のノイズは検知すべき装置状態の変動と比較して十分小さく、定数項として問題ないと考えられるためである。   Next, the observation noise w (t) is a constant that does not change over time. This is because the noise of the EES data acquirer is sufficiently small compared with the fluctuation of the apparatus state to be detected, and it is considered that there is no problem as a constant term.

また、係数行列Cは単位行列とする。これは、EESデータとして計測される状態のみを内部状態として用いることを意味している。また、製造装置の内部状態は現状取得されているEESデータで網羅されていると仮定する。   The coefficient matrix C is a unit matrix. This means that only the state measured as EES data is used as the internal state. Further, it is assumed that the internal state of the manufacturing apparatus is covered by the currently acquired EES data.

入力u(t)としては、製造装置のレシピ設定値等、製造装置の動作に働き掛ける項目を設定する。本実施の形態では、例えば、露光量設定値I、フォーカス設定値F、およびステージ速度設定値Vなどであり、これらのレシピ設定値を入力u(t)とした。   As the input u (t), an item that acts on the operation of the manufacturing apparatus such as a recipe setting value of the manufacturing apparatus is set. In the present embodiment, for example, the exposure setting value I, the focus setting value F, the stage speed setting value V, and the like, and these recipe setting values are used as the input u (t).

さらに、本実施の形態では、時刻を表すtは露光装置の処理ロット順序を自然数で表しているとする。   Furthermore, in this embodiment, it is assumed that t representing time represents the processing lot order of the exposure apparatus as a natural number.

半導体製造に関するトラブルには様々なものが存在する。例えば、本実施の形態の露光装置3番に起因するトラブルについては、電気テストA外周Shot性不良(「トラブルA]と略記する。)の他に、電気的テストBでの不良(「トラブルB」と略記する。)、および電気テストCでの不良(「トラブルC」と略記する。)も発生していることが判明した。すなわち、露光装置3番は、3つのトラブルを発生させていることが判明した。   There are various troubles related to semiconductor manufacturing. For example, for trouble caused by the exposure apparatus No. 3 of the present embodiment, in addition to the electrical test A outer peripheral shot property failure (abbreviated as “trouble A”), a failure in electrical test B (“trouble B”). "And a defect in electric test C (abbreviated as" trouble C ") were also found to have occurred. That is, it was found that the exposure apparatus No. 3 caused three troubles.

次に、本実施の形態では、露光装置3番に関して所定期間取得された全EESデータを主成分分析し、正常/トラブルA/トラブルB/トラブルCを相互に区分する主成分空間を探索した。その結果を図7に示す。すなわち、図7は、露光装置3番に関して取得された全EESデータに対して主成分分析を適用した結果を示す散布図である。図7に示すように、第1主成分および第2主成分の空間において、正常、トラブルA、トラブルB、およびトラブルCを示す各領域は互いに分離され、正常/トラブルA/トラブルB/トラブルCの区分が可能であることが判明した。また、仮に3次元以上の主成分空間でなければ正常/各トラブルの区分ができないことが判明した場合は、そのようなより高次の主成分空間を探索する。すなわち、図7のように2次元の主成分空間で正常/各トラブルの区分ができないことが判明した場合は、次に、第1〜第3主成分の空間で正常/各トラブルの区分ができるか否かを調べる。その結果、区分ができる場合には、当該3次元の主成分空間を用いることとし、区別ができない場合には、より高次元の主成分空間を探索する。   Next, in the present embodiment, principal component analysis is performed on all EES data acquired for a predetermined period with respect to the exposure apparatus No. 3, and a principal component space that separates normal / trouble A / trouble B / trouble C from each other is searched. The result is shown in FIG. That is, FIG. 7 is a scatter diagram showing the result of applying principal component analysis to all EES data acquired for the exposure apparatus No. 3. As shown in FIG. 7, in the space of the first principal component and the second principal component, the areas indicating normal, trouble A, trouble B, and trouble C are separated from each other, and normal / trouble A / trouble B / trouble C It became clear that the classification of was possible. Also, if it is found that normal / each trouble cannot be classified unless the principal component space is three or more dimensions, such higher-order principal component space is searched. That is, if it is found that normal / each trouble cannot be classified in the two-dimensional principal component space as shown in FIG. 7, then normal / each trouble can be classified in the first to third principal component spaces. Check whether or not. As a result, when the classification is possible, the three-dimensional principal component space is used. When the classification is impossible, a higher-dimensional principal component space is searched.

また、正常/各トラブルを区分する主成分空間の探索は、以下のようにして行う。すなわち、正常/各トラブルの主成分空間における各分布を、分布中心の周りの楕円(2次元空間の場合。3次元以上の場合は楕円体)で近似し、分布領域間の重なりが所定の閾値以下となるような例えば2次元以上で最も次元の低い主成分空間を求める。詳細には、正常状態を表す点からなる分布とトラブル状態を表す点からなる分布をそれぞれ分布中心の周りの楕円領域で近似し、楕円領域で近似された各分布領域間の重なりが所定の閾値以下か否かを判定する。分布領域間の重なりが閾値以下となる主成分空間が、予め定めた次元(例えば3次元)までに存在しない場合は、ここで処理を中止する。図7では、正常/トラブルA/トラブルB/トラブルCの各分布領域はいずれも楕円領域で表されており、かつ、分布領域間に重なりはないので、分布領域間の重なりが閾値以下となるという上記要件を満たしている。なお、図5または図7のように主成分空間を求める際に、任意のEESデータから主成分ベクトルを算出するための主成分値算出係数も得られる。主成分ベクトルはEESデータの線形結合として表すことができ、この線形結合の係数を主成分値算出係数が与える。   Further, the search for the principal component space for classifying normal / each trouble is performed as follows. That is, each distribution in the principal component space of normal / each trouble is approximated by an ellipse around the center of the distribution (in the case of a two-dimensional space, an ellipsoid in the case of three or more dimensions), and the overlap between distribution areas is a predetermined threshold value For example, the principal component space having the lowest dimension in two or more dimensions is obtained. Specifically, a distribution consisting of points representing normal states and a distribution consisting of points representing trouble states are approximated by an elliptical area around the center of the distribution, respectively, and the overlap between the distribution areas approximated by the elliptical area is a predetermined threshold value. It is determined whether or not. If there is no principal component space in which the overlap between the distribution areas is equal to or less than the threshold value by a predetermined dimension (for example, three dimensions), the process is stopped here. In FIG. 7, the distribution areas of normal / trouble A / trouble B / trouble C are all represented by elliptical areas, and there is no overlap between the distribution areas. The above requirement is satisfied. Note that when the principal component space is obtained as shown in FIG. 5 or FIG. 7, a principal component value calculation coefficient for calculating a principal component vector from arbitrary EES data is also obtained. The principal component vector can be expressed as a linear combination of EES data, and the principal component value calculation coefficient gives the coefficient of this linear combination.

次に、係数行列A,Bを決定する方法について説明する。まず、(1)式における内部状態x(t)に、時系列ベクトルとしての主成分(P1(t),P2(t))を設定する。上記のように主成分はEESデータの線形結合で表現されるので、各ロット処理に際して取得したEESデータに線形変換を施すことで主成分(P1(t),P2(t))を求めることができる。また、本実施の形態では、時刻tはロット処理順を表しているので、(1)式における内部状態x(t)の時間微分は差分x(t+1)−x(t)で置き換えられる。従って状態方程式(1)は、   Next, a method for determining the coefficient matrices A and B will be described. First, main components (P1 (t), P2 (t)) as time series vectors are set in the internal state x (t) in the equation (1). As described above, since the principal component is expressed by a linear combination of EES data, the principal component (P1 (t), P2 (t)) can be obtained by performing linear transformation on the EES data acquired in each lot processing. it can. In the present embodiment, since the time t represents the lot processing order, the time differentiation of the internal state x (t) in the equation (1) is replaced with the difference x (t + 1) −x (t). Therefore, the equation of state (1) is

Figure 2011054804
と表される。ここで、係数行列A,Bは上述のように定数行列で近似される。
Figure 2011054804
It is expressed. Here, the coefficient matrices A and B are approximated by a constant matrix as described above.

次に、EESデータから計算される主成分で表現した各ロット処理での内部状態x(t)および各ロット処理での製造装置(具体的には露光装置3番)への入力(レシピ設定状況)u(t)を、一定期間収集する。本実施の形態では、例えば1ヶ月処理分収集した。   Next, the internal state x (t) in each lot process expressed by the principal component calculated from the EES data and the input (recipe setting status) to the manufacturing apparatus (specifically, exposure apparatus No. 3) in each lot process ) Collect u (t) for a period of time. In this embodiment, for example, one month of processing was collected.

続いて、収集されたx(t)およびu(t)の時系列データを上記(3)式に代入し、連立方程式として係数行列A,Bを求める。このとき、未知行列A, Bを求めるための連立方程式の係数行列が逆行列を持たない場合には、A,Bを求めることができないので、ここで処理を中止する。例えば、データ収集期間内にレシピ設定変更が行われなかった場合は、入力y(t)に変化がないので、未知行列Bを求めることができない。すなわち、行列Bは、各入力u(t)が装置状態変化x(t+1)−x(t)へ与える影響を表しているが、レシピ設定変更が行われない場合は、装置状態変化への影響を推定することができず、係数行列Bを求めることができない。本実施の形態では、実際に入力u(t)および内部状態x(t)を例えば1ヶ月間収集することにより状態方程式(3)の係数行列A,Bを算出することができた。   Subsequently, the collected time series data of x (t) and u (t) is substituted into the above equation (3) to obtain coefficient matrices A and B as simultaneous equations. At this time, if the coefficient matrix of the simultaneous equations for obtaining the unknown matrices A and B does not have an inverse matrix, A and B cannot be obtained, so the processing is stopped here. For example, if the recipe setting is not changed within the data collection period, the unknown matrix B cannot be obtained because the input y (t) is not changed. That is, the matrix B represents the influence of each input u (t) on the apparatus state change x (t + 1) −x (t). However, if the recipe setting is not changed, the influence on the apparatus state change is shown. Cannot be estimated, and the coefficient matrix B cannot be obtained. In the present embodiment, the coefficient matrices A and B of the state equation (3) can be calculated by actually collecting the input u (t) and the internal state x (t) for one month, for example.

また、非特許文献1では、線形状態方程式の係数行列A,Bより、カルマンフィルタ理論を用いることで、線形状態方程式で表される動的システムの可制御性を判定する方法が記載されている。すなわち係数行列A,Bについて、   Non-Patent Document 1 describes a method for determining controllability of a dynamic system represented by a linear state equation by using Kalman filter theory from coefficient matrices A and B of the linear state equation. That is, for coefficient matrices A and B,

Figure 2011054804
を満たしている場合、当該システムには可制御性があると判定される。ここで可制御性とは、入力uを制御して任意の状態にシステムを制御できることをいう。つまり、入力uを変化させることで、内部状態xの各成分値を所望の値に制御できることを意味する。なお、前述のようにnxは内部状態ベクトルx(t)の次元である。
Figure 2011054804
Is satisfied, it is determined that the system has controllability. Here, controllability means that the system can be controlled to an arbitrary state by controlling the input u. In other words, it means that each component value of the internal state x can be controlled to a desired value by changing the input u. As described above, nx is the dimension of the internal state vector x (t).

本実施の形態では、露光装置3番について算出した係数行列A, Bに対し可制御性の判定を行った。その結果、上記(4)式の条件を満たしていることが判明した。すなわち、当該システムは可制御性を有することが分かった。これは、図7の正常/各トラブルを区分する2次元の主成分空間において、入力u(t)を制御することで装置を任意の主成分(P1,P2)の状態にコントロールできることを意味している。   In this embodiment, controllability is determined for the coefficient matrices A and B calculated for the exposure apparatus No. 3. As a result, it was found that the condition of the above formula (4) was satisfied. That is, it was found that the system has controllability. This means that the device can be controlled to an arbitrary principal component (P1, P2) state by controlling the input u (t) in the two-dimensional principal component space in FIG. ing.

次に、可制御性を利用して装置状態を自動制御する方法について説明する。望ましい装置状態は「正常」である。そこでまず、本実施の形態では、製造装置(露光装置3番)のEESデータを取得した後、これらのデータに主成分値算出係数を用いて線形変換を施すことにより主成分(P1,P2)を計算し、得られた主成分(P1,P2)が図7の正常範囲に属するか否かを判定する。このとき、主成分(P1,P2)が正常範囲から逸脱している場合は、正常範囲に戻るように入力u(t)の各項目を変化させる。すなわち、システムに可制御性がある場合、入力u(t)を制御することにより、装置状態を正常範囲に復帰させることができる。なお、正常範囲からの逸脱判定は、前述のように正常範囲を楕円(2次元の場合)で近似し、得られた主成分値がその楕円内に属するか否かを判定することにより行うことができる。   Next, a method for automatically controlling the apparatus state using controllability will be described. The desired device state is “normal”. Therefore, first, in the present embodiment, after obtaining EES data of the manufacturing apparatus (exposure apparatus No. 3), the principal components (P1, P2) are obtained by performing linear transformation on these data using the principal component value calculation coefficient. Is calculated, and it is determined whether or not the obtained principal components (P1, P2) belong to the normal range of FIG. At this time, when the main components (P1, P2) deviate from the normal range, each item of the input u (t) is changed so as to return to the normal range. That is, when the system is controllable, the apparatus state can be returned to the normal range by controlling the input u (t). The deviation from the normal range is determined by approximating the normal range with an ellipse (two-dimensional case) as described above, and determining whether or not the obtained principal component value belongs to the ellipse. Can do.

図8は、可制御性を有するシステムにおいて装置状態を正常状態へ復帰させるための入力の制御方法を示す図である。図8では、点Pは、EESデータから計算された製造装置の内部状態x(t)を示しており、この内部状態x(t)は正常状態から逸脱した状態となっている。また、本実施の形態では、入力u(t)の変化の方向を自動的に決めるために、係数行列A,Bの決定された状態方程式(3)を用いる。   FIG. 8 is a diagram illustrating an input control method for returning the apparatus state to a normal state in a system having controllability. In FIG. 8, the point P shows the internal state x (t) of the manufacturing apparatus calculated from the EES data, and the internal state x (t) is in a state deviating from the normal state. In the present embodiment, the state equation (3) in which the coefficient matrices A and B are determined is used to automatically determine the direction of change of the input u (t).

図8に示すように、まず、処理対象のロットに対する入力u(t)の候補をいくつか用意する。図示例では、例えばu1〜u4が用意されている。すなわち、入力u(t)の各候補(u1〜u4)は、前ロットの処理での入力u(t−1)からベクトルの変化の方向が互いに異なるようにそれぞれ僅かにベクトル量を変化させたものである。なお、処理対象のロットの一つ前に処理されたロットを前ロット、処理対象のロットの次に処理されるロットを次ロットと呼ぶことにする。   As shown in FIG. 8, first, several candidates for input u (t) for a lot to be processed are prepared. In the illustrated example, for example, u1 to u4 are prepared. That is, the candidates (u1 to u4) of the input u (t) are slightly changed in vector quantity so that the direction of vector change is different from the input u (t-1) in the previous lot processing. Is. Note that a lot processed immediately before the processing target lot is referred to as a previous lot, and a lot processed next to the processing target lot is referred to as a next lot.

続いて、用意した入力u(t)の各候補(u1〜u4)について、上記(3)式を用いて、次ロットに対する内部状態x(t+1)を求める。このとき、係数行列A,Bは上述のように既知であり、また、x(t)は点Pとして与えられているので、u1〜u4に対してそれぞれx(t+1)を計算することができる。   Subsequently, for each candidate (u1 to u4) of the prepared input u (t), the internal state x (t + 1) for the next lot is obtained using the above equation (3). At this time, since the coefficient matrices A and B are known as described above, and x (t) is given as the point P, x (t + 1) can be calculated for u1 to u4, respectively. .

次に、本実施の形態では、u1〜u4の中から、それぞれ算出されたx(t+1)が「正常」(楕円領域)に最も近くなる入力u(t)を最適入力として選択し、これを製造装置のレシピに自動設定する。図示例では、u4を最適入力としてレシピに自動設定した。このような仕組みにより、装置トラブルが発生し、装置状態が正常状態から逸脱した場合でも、エンジニアを介することなく、トラブル状態から正常状態に自動的に復旧される。なお、可制御性がない場合は処理を中止する。   Next, in the present embodiment, the input u (t) whose calculated x (t + 1) is closest to “normal” (elliptical region) is selected as the optimal input from u1 to u4, and this is selected. Automatically set in the recipe of the manufacturing equipment. In the illustrated example, u4 is automatically set as the optimum input in the recipe. With such a mechanism, even when a device trouble occurs and the device state deviates from the normal state, the trouble state is automatically restored to the normal state without intervention of an engineer. If there is no controllability, the process is stopped.

なお、製造装置が誘発するトラブルの種類は、長い期間の間に変化する。したがって、図7および図8の主成分空間における正常/各トラブルの区分も変化し得る。さらには状態方程式(3)の係数行列A,Bも変化することが考えられる。そこで、本実施の形態では、上述した処理を定期的に実施し(例えば1ヶ月毎)、トラブルA〜C等のトラブル種、主成分空間における正常/各トラブルの区分、および状態方程式(3)等を更新した。これにより、長期にわたってトラブル状態から自動状態への自動復旧が可能となることがわかった。   In addition, the kind of trouble which a manufacturing apparatus induces changes in a long period. Therefore, the normal / each trouble category in the principal component space of FIGS. 7 and 8 may also change. Furthermore, it is conceivable that the coefficient matrices A and B of the state equation (3) also change. Therefore, in the present embodiment, the above-described processing is periodically performed (for example, every month), trouble types such as troubles A to C, normal / each trouble classification in the principal component space, and state equation (3) Etc. were updated. As a result, it has been found that automatic recovery from a trouble state to an automatic state is possible over a long period of time.

また、本実施の形態の管理方法を、他の製造装置、トラブルにも適用した。その結果、トラブル状態から正常状態への自動復帰が各装置において可能になり、エンジニアの人数が少ない場合でも、発生した各トラブルに対応できるようになった。   In addition, the management method of the present embodiment is applied to other manufacturing apparatuses and troubles. As a result, each device can automatically return from the trouble state to the normal state, and even when the number of engineers is small, it is possible to cope with each trouble that has occurred.

次に、上述した半導体製造装置の管理方法を実現するシステム構成について説明する。図9は、本実施の形態にかかる半導体製造装置の管理システムの構成を示すブロック図である。   Next, a system configuration for realizing the above-described semiconductor manufacturing apparatus management method will be described. FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the semiconductor manufacturing apparatus management system according to the present embodiment.

図9に示すように、本実施の形態にかかる管理システムは、クリーンルーム1内で製造される半導体集積回路の製造に関わる複数の製造装置2を管理するシステムであって、生産管理サーバ3、生産管理データベース4、レシピサーバ5、レシピデータベース6、EESサーバ7、EESデータベース8、テスター9、テストサーバ10、テストデータベース11、トラブル装置特定サーバ12、トラブル装置データベース13、トラブル装置管理サーバ14、およびトラブル装置管理データベース15を備えている。   As shown in FIG. 9, the management system according to the present embodiment is a system that manages a plurality of manufacturing apparatuses 2 involved in manufacturing a semiconductor integrated circuit manufactured in a clean room 1. Management database 4, recipe server 5, recipe database 6, EES server 7, EES database 8, tester 9, test server 10, test database 11, trouble device identification server 12, trouble device database 13, trouble device management server 14, and trouble A device management database 15 is provided.

生産管理サーバ3は、クリーンルーム1全体を管理するサーバである。生産管理サーバ3は、例えば、品種、ロット番号、ウェーハ番号、処理日時等の生産管理情報を生産管理データベース4に格納する。生産管理データベース4に格納された情報は、必要に応じてトラブル装置管理サーバ14等の処理で用いられる。   The production management server 3 is a server that manages the entire clean room 1. The production management server 3 stores, for example, production management information such as product type, lot number, wafer number, processing date and time in the production management database 4. Information stored in the production management database 4 is used in processing by the trouble device management server 14 and the like as necessary.

レシピサーバ5は、製造装置2に入力するレシピ(前述の入力uに相当)をレシピデータベース6のデータ等に基づいて設定する。また、レシピサーバ5により設定されたレシピはレシピデータベース6に格納される。   The recipe server 5 sets a recipe (corresponding to the input u described above) to be input to the manufacturing apparatus 2 based on data in the recipe database 6 and the like. The recipe set by the recipe server 5 is stored in the recipe database 6.

EESサーバ7は、EESデータ取得器(図示せず)を介して製造装置2から種々のEESデータを取得する。EESサーバ7は、取得したEESデータをEESデータベース8に格納する。   The EES server 7 acquires various EES data from the manufacturing apparatus 2 via an EES data acquisition unit (not shown). The EES server 7 stores the acquired EES data in the EES database 8.

テスター9は、クリーンルームプロセスの終了後、各ウェーハに対して例えば電気的テストを実行する。テストサーバ10は、テスター9の試験結果をテストデータベース11に格納する。   The tester 9 performs, for example, an electrical test on each wafer after the clean room process is completed. The test server 10 stores the test result of the tester 9 in the test database 11.

トラブル装置特定サーバ12は、装置トラブル(異常)の発生したトラブル装置(原因装置)を特定するトラブル装置特定部として機能する。すなわち、トラブル装置特定サーバ12は、生産管理データベース4から取得した生産管理情報、テストデータベース11から取得した電気的トラブル情報、およびEESデータベース8から取得したEESデータ群に基づき、統計検定を行うことによりトラブル装置を特定する。また、トラブル装置特定サーバ12は、特定されたトラブル装置(原因装置)に関する情報をトラブル装置データベース13に格納する。   The trouble device specifying server 12 functions as a trouble device specifying unit that specifies a trouble device (cause device) in which a device trouble (abnormality) has occurred. That is, the trouble device specifying server 12 performs a statistical test based on the production management information acquired from the production management database 4, the electrical trouble information acquired from the test database 11, and the EES data group acquired from the EES database 8. Identify the trouble device. The trouble device specifying server 12 stores information on the specified trouble device (cause device) in the trouble device database 13.

トラブル装置管理サーバ14は、生産管理データベース4から取得した生産管理情報、EESデータベース8から取得した製造装置2に関するEESデータ、レシピデータベース6から取得したレシピ(入力u)、およびトラブル装置データベース13から取得したトラブル装置に関する情報に基づき、入力uの制御量を決定し、その決定結果をトラブル装置管理データベース15に格納する。入力設定部としてのレシピサーバ5は、トラブル装置管理データベース15から入力uの制御量に関する情報を取得し、レシピデータベース6から得られるレシピにその制御量を反映させてレシピを設定する。これにより、エンジニアを介することなく、異常状態からの自動復旧が可能となる。   The trouble device management server 14 acquires the production management information acquired from the production management database 4, the EES data regarding the manufacturing device 2 acquired from the EES database 8, the recipe (input u) acquired from the recipe database 6, and the trouble device database 13. Based on the information related to the trouble device, the control amount of the input u is determined, and the determination result is stored in the trouble device management database 15. The recipe server 5 as an input setting unit acquires information on the control amount of the input u from the trouble device management database 15 and sets the recipe by reflecting the control amount on the recipe obtained from the recipe database 6. Thereby, automatic recovery from an abnormal state is possible without using an engineer.

次に、上記監視システムの動作、すなわち半導体製造装置の管理方法を、図10〜図13を用いて説明する。なお、以下の動作内容は既に説明した内容と重複するものであるが、図9のシステム構成との関係を明確にして説明する。   Next, the operation of the monitoring system, that is, the semiconductor manufacturing apparatus management method will be described with reference to FIGS. Although the following operation contents overlap with those already described, the relationship with the system configuration in FIG. 9 will be clarified and described.

図10は、トラブル装置を特定するためのフローチャートである。図10に示すように、まず、生産管理データベース4から生産管理情報がトラブル装置特定サーバ12に入力される(S1)。   FIG. 10 is a flowchart for identifying the trouble device. As shown in FIG. 10, first, production management information is input from the production management database 4 to the trouble device specifying server 12 (S1).

次に、i=1にセットされ(S2)、i番目の電気的トラブル情報がテストデータベース10からトラブル装置特定サーバ12に入力される(S3)。前述の露光装置3番の例では、3種類のトラブルが発生していたので(トラブルA〜C)、iは例えば1〜3の値を取り得る。   Next, i = 1 is set (S2), and the i-th electrical trouble information is input from the test database 10 to the trouble device specifying server 12 (S3). In the example of the exposure apparatus No. 3 described above, since three types of trouble have occurred (troubles A to C), i can take a value of 1 to 3, for example.

次に、トラブル装置特定サーバ12は、i番目の電気的トラブル情報に関して、全ての製造装置2に対して統計検定を行い(S4)、トラブル装置を特定する。そして、トラブル装置特定サーバ12は、トラブル装置の特定結果をトラブル装置データベース13に格納する(S5)。   Next, the trouble device specifying server 12 performs a statistical test on all the manufacturing devices 2 regarding the i-th electrical trouble information (S4), and specifies the trouble device. Then, the trouble device specifying server 12 stores the trouble device specifying result in the trouble device database 13 (S5).

次に、iの値が1増加され(S6)、トラブル装置特定サーバ12は、全ての電気的トラブル情報について検定したか否かを判定し(S7)、検定していない場合にはS3に戻り、検定した場合にはトラブル装置を特定する処理を終了する。   Next, the value of i is incremented by 1 (S6), and the trouble device specifying server 12 determines whether or not all electrical trouble information has been verified (S7). If not verified, the process returns to S3. If it is verified, the process for identifying the trouble device is terminated.

ここで、統計検定処理(S4の処理)の詳細について説明する。トラブル装置特定サーバ12は、EESデータをEESデータベース8から取得し、取得したEESデータのそれぞれについて、予め設定したルールに従って、装置アラームを発生させる(トラブル装置特定サーバ12のアラーム発生機能)。装置アラームとしては、例えば値域異常に基づく装置アラーム、またはトレンド異常に基づく装置アラームなどがある。ここで、値域異常に基づく装置アラームは、トラブルが発生していないときのEESパラメータについて平均値(μ)と標準偏差(σ)を算出し、例えばμ±3σを超えたウェーハを値域異常と判断してアラームを発生するものである。また、トレンド異常に基づく装置アラームは、解析対象期間のEESパラメータの値域が例えば10%変化する区間を求め、生産管理データベース4に格納された各ウェーハの製造日情報をもとに、10%変化する区間幅が例えば1日より短かった場合をトレンド異常と判断してアラームを発生するものである。なお、解析対象期間は、トラブル原因の特定を行う期間である。以下では、簡単のため一種類の装置アラームを仮定するが、複数の装置アラームを用いる場合への拡張も容易である。   Details of the statistical test process (the process of S4) will be described here. The trouble device specifying server 12 acquires EES data from the EES database 8, and generates a device alarm for each of the acquired EES data according to a preset rule (alarm generating function of the trouble device specifying server 12). The device alarm includes, for example, a device alarm based on a range abnormality or a device alarm based on a trend abnormality. Here, the device alarm based on the value range abnormality calculates the average value (μ) and the standard deviation (σ) for the EES parameter when no trouble occurs, and for example, a wafer exceeding μ ± 3σ is determined to be a value range abnormality. And generate an alarm. Further, the device alarm based on the trend abnormality is obtained by obtaining a section where the value range of the EES parameter in the analysis target period changes by 10%, for example, and changing by 10% based on the manufacturing date information of each wafer stored in the production management database 4 For example, when the section width to be performed is shorter than one day, it is determined that the trend is abnormal, and an alarm is generated. The analysis target period is a period for identifying the cause of the trouble. In the following, one type of device alarm is assumed for the sake of simplicity, but extension to the case of using a plurality of device alarms is also easy.

次に、トラブル装置特定サーバ12は、装置アラームと電気的トラブルとの関係の有意性を以下の処理手順に沿って求める。以下、順にトラブル装置特定サーバ12の有するアラーム選別機能による処理動作を説明する。   Next, the trouble device specifying server 12 obtains the significance of the relationship between the device alarm and the electric trouble according to the following processing procedure. Hereinafter, the processing operation by the alarm selection function of the trouble device specifying server 12 will be described in order.

まず、解析対象期間におけるj番目の装置アラームの発生確率Pjを求める。装置アラームの発生確率PjはEESパラメータごとに求める。すなわち、jは1〜300(取得するEESパラメータの数300)であり、装置アラームの発生確率Pjは、j番目の装置アラーム発生件数を解析対象期間中のウェーハ枚数ntで除することによって求められる。   First, the occurrence probability Pj of the j-th device alarm in the analysis target period is obtained. The device alarm occurrence probability Pj is obtained for each EES parameter. That is, j is 1 to 300 (the number of EES parameters to be acquired is 300), and the device alarm occurrence probability Pj is obtained by dividing the number of occurrences of the j-th device alarm by the number of wafers nt in the analysis target period. .

次に、解析対象期間におけるi番目の電気的トラブル発生確率Qiを求める。ここでiは図10で設定されているものである。電気的トラブル発生確率Qiは、i番目の電気的トラブル発生件数を解析対象期間中のウェーハ枚数ntで除することによって求められる。   Next, the i-th electrical trouble occurrence probability Qi in the analysis target period is obtained. Here, i is set in FIG. The electrical trouble occurrence probability Qi is obtained by dividing the number of occurrences of the i-th electrical trouble by the number of wafers nt in the analysis target period.

さらに、j番目の装置アラームとi番目の電気的トラブルが互いに無関係に発生していると仮定し、以下のケース1〜4を定める。
ケース1:j番目の装置アラームとi番目のトラブルが同時に発生する。
ケース2:j番目の装置アラームのみ発生し、i番目のトラブルは発生しない。
ケース3:j番目の装置アラームは発生せず、i番目のトラブルのみ発生する。
ケース4:j番目の装置アラーム、i番目のトラブル共に発生しない。
Further, assuming that the j-th device alarm and the i-th electrical trouble occur independently of each other, the following cases 1 to 4 are defined.
Case 1: The j-th device alarm and the i-th trouble occur simultaneously.
Case 2: Only the j-th device alarm occurs, and the i-th trouble does not occur.
Case 3: The j-th device alarm does not occur, and only the i-th trouble occurs.
Case 4: Neither the j-th device alarm nor the i-th trouble occurs.

上記の処理が終わった後、解析対象期間中に起こるケース1〜4の期待値(それぞれe1〜e4とする)を下記(5)〜(8)式により求める。   After the above process is completed, the expected values (cases e1 to e4) of cases 1 to 4 occurring during the analysis target period are obtained by the following equations (5) to (8).

Figure 2011054804
Figure 2011054804

次に、装置アラーム発生時に処理されたウェーハについて、いずれかの電気的トラブルが発生していなかったか、生産管理データベース4の情報をもとに突き合せを行い、ケース1〜4の実測値(それぞれo1〜o4とする)を求める。   Next, the wafer processed at the time of the device alarm occurrence is checked based on the information in the production management database 4 to determine whether any electrical trouble has occurred. (O1-o4).

次に、トラブル装置特定サーバ12は、実測値と期待値の有意差を求める(トラブル装置特定サーバ12の有意性検出部としての機能)。本実施の形態では、例えばカイ2乗検定を利用する。カイ2乗検定の検定値であるP値は下記(9)および(10)式で求められる。   Next, the trouble device specifying server 12 obtains a significant difference between the actual measurement value and the expected value (function as a significance detection unit of the trouble device specifying server 12). In the present embodiment, for example, chi-square test is used. The P value, which is the test value of the chi-square test, is obtained by the following equations (9) and (10).

Figure 2011054804
ここで、χ2はカイ2乗値である。またchidistはカイ2乗分布関数、3はこの統計検定の自由度が3であることを示す。ok(本例の場合o1〜o4)は実測値、ek(本例の場合e1〜e4)は期待値である。
Figure 2011054804
Here, χ2 is a chi-square value. Chidist represents the chi-square distribution function, and 3 represents 3 degrees of freedom for this statistical test. ok (o1 to o4 in this example) is an actual measurement value, and ek (e1 to e4 in this example) is an expected value.

e1〜e4は、装置アラームと電気的トラブルが互いに無関係に発生していると仮定して算出したが、この仮定が正しければ、o1〜o4とe1〜e4は近い値を取り、P値は1に近い値を取る。一方、仮定が正しくなく、装置アラームと電気的トラブル発生に関係があれば、o1〜o4とe1〜e4は互いに離れた値を取り、P値は0に近い値を取る。そこで、P値が所定の閾値(例えば0.05)より小さい場合を有意と判定する。以上の処理を全てのjについて行う。   e1 to e4 are calculated on the assumption that the device alarm and the electrical trouble occur independently of each other. If this assumption is correct, o1 to o4 and e1 to e4 take close values, and the P value is 1. Take a value close to. On the other hand, if the assumption is not correct and there is a relationship between the device alarm and the occurrence of electrical trouble, o1 to o4 and e1 to e4 take values apart from each other, and the P value takes a value close to zero. Therefore, the case where the P value is smaller than a predetermined threshold (for example, 0.05) is determined to be significant. The above processing is performed for all j.

このようにして、トラブル装置特定サーバ12は、装置アラームの中から電気的トラブルと有意な関係にある装置アラームを抽出することができる。そして、トラブル装置特定サーバ12は、この抽出された装置アラームを発生させたEESパラメータの情報等に基づき、トラブル装置を特定することができる。   In this way, the trouble device specifying server 12 can extract a device alarm having a significant relationship with an electrical trouble from device alarms. Then, the trouble device specifying server 12 can specify the trouble device based on the information of the EES parameter that caused the extracted device alarm.

なお、本実施の形態では装置アラームと電気的トラブルの関係の有意性をカイ2乗検定で判定したが、期待値と実測値の差が所定の閾値を超える場合に有意であると判定するなど、他の統計的手法で判定してもよい。   In this embodiment, the significance of the relationship between the device alarm and the electrical trouble is determined by the chi-square test. However, when the difference between the expected value and the actually measured value exceeds a predetermined threshold, it is determined to be significant. The determination may be made by other statistical methods.

図11は、トラブル装置管理サーバ14での可制御性判定のフローチャートである。まず、i=1にセットされる(S10)。ここで、iはトラブル装置を区別するために用いられ、1または複数台のトラブル装置が特定されているものとする。   FIG. 11 is a flowchart of the controllability determination in the trouble device management server 14. First, i = 1 is set (S10). Here, i is used to distinguish trouble devices, and one or a plurality of trouble devices are specified.

続いて、i番目のトラブル装置に関する情報がトラブル装置データベース13からトラブル装置管理サーバ14に入力される(S11)。また、i番目のトラブル装置に関するEESデータがEESデータベース8からトラブル装置管理サーバ14に入力される(S12)。さらにまた、i番目のトラブル装置のレシピがレシピデータベース6からトラブル装置管理サーバ14に入力される(S13)。   Subsequently, information regarding the i-th trouble device is input from the trouble device database 13 to the trouble device management server 14 (S11). Further, EES data relating to the i-th trouble device is input from the EES database 8 to the trouble device management server 14 (S12). Furthermore, the recipe of the i-th trouble device is input from the recipe database 6 to the trouble device management server 14 (S13).

次に、トラブル装置管理サーバ14は、i番目のトラブル装置に関して所定期間取得されたEESデータに主成分分析を適用して(前述のPLS−DA)、正常状態とトラブル状態とを区分する主成分空間を探索する(S14、図5、図7)。これは、トラブル装置管理サーバ14の有する主成分空間特定部としての機能による。   Next, the trouble device management server 14 applies principal component analysis to the EES data acquired for a predetermined period with respect to the i-th trouble device (PLS-DA described above) to distinguish the normal state from the trouble state. A space is searched (S14, FIG. 5, FIG. 7). This is due to the function as the principal component space specifying unit of the trouble device management server 14.

次に、トラブル装置管理サーバ14は、i番目のトラブル装置に関して所定期間取得されたEESデータに主成分分析を適用して(前述のPLS−DA)、正常状態とトラブル状態とを区分する主成分空間を探索する(S14、図5、図7)。その結果、正常状態/トラブル状態を区分する主成分空間が存在する場合は(S15,yes)、トラブル装置管理サーバ14は、レシピ入力(u)、EESデータの主成分より、(3)式の線形状態方程式を決定、すなわち係数行列A,Bの決定を試みる。これは、トラブル装置管理サーバ14の有する線形状態方程式決定部としての機能による。正常状態/トラブル状態を区分する主成分空間が存在しない場合は(S15,No)、S21に進む。   Next, the trouble device management server 14 applies principal component analysis to the EES data acquired for a predetermined period with respect to the i-th trouble device (PLS-DA described above) to distinguish the normal state from the trouble state. A space is searched (S14, FIG. 5, FIG. 7). As a result, when there is a principal component space for distinguishing between normal state / trouble state (S15, yes), the trouble device management server 14 uses the recipe input (u) and the principal component of EES data to calculate the equation (3). An attempt is made to determine a linear equation of state, that is, to determine coefficient matrices A and B. This is due to the function of the trouble device management server 14 as the linear state equation determination unit. If there is no principal component space for distinguishing between normal state / trouble state (S15, No), the process proceeds to S21.

次に、トラブル装置管理サーバ14は、線形状態方程式(3)が決定できた場合は(S17,Yes)、例えばカルマンフィルタ理論に基づいて線形状態方程式(3)の可制御性を判定する(S18)。これは、トラブル装置管理サーバ14の有する可制御性判定部としての機能による。線形状態方程式(3)が決定できた場合は(S17,No)、S21に進む。   Next, when the linear state equation (3) can be determined (S17, Yes), the trouble device management server 14 determines the controllability of the linear state equation (3) based on, for example, the Kalman filter theory (S18). . This is due to the function as the controllability determination unit of the trouble device management server 14. When the linear state equation (3) has been determined (S17, No), the process proceeds to S21.

続いて、可制御性があると判定された場合(S19,Yes)、トラブル装置管理サーバ14は、トラブル装置管理データベース15に装置管理情報として、EESデータから主成分値を得るための主成分値算出係数および線形状態方程式(3)の係数行列A,Bを保存する。なお、主成分値算出係数は主成分分析時に得られる。また、可制御性がないと判定された場合(S19,No)、S21に進む。   Subsequently, when it is determined that there is controllability (S19, Yes), the trouble device management server 14 obtains a principal component value from EES data as device management information in the trouble device management database 15. The calculated coefficients and the coefficient matrices A and B of the linear state equation (3) are stored. The principal component value calculation coefficient is obtained at the time of principal component analysis. Moreover, when it determines with there being no controllability (S19, No), it progresses to S21.

S21では、iの値が1増加される。続いて、トラブル装置管理サーバ14は、全てのトラブル装置の可制御性を判定したか否かを調べ(S22)、全てのトラブル装置の可制御性を判定した場合は(S22,Yes)、処理を終了する。また、全てのトラブル装置の可制御性を判定していない場合は(S22,No)、S11に戻る。   In S21, the value of i is incremented by one. Subsequently, the trouble device management server 14 checks whether or not the controllability of all trouble devices has been determined (S22). If the controllability of all trouble devices has been determined (S22, Yes), the processing is performed. Exit. If the controllability of all trouble devices has not been determined (No at S22), the process returns to S11.

ここで、主成分空間の探索処理(S14)について図13を参照して詳細に説明する。図13は、主成分空間の探索処理のフローチャートである。図13では、まず、トラブル装置管理サーバ14において、探索する可能性のある最大次元Dが設定される(S51)。例えば、D=3の場合、正常状態/トラブル状態を区分する主成分空間が2次元で見つからなかった場合は、3次元まで探索することを意味する。   Here, the principal component space search process (S14) will be described in detail with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart of the principal component space search process. In FIG. 13, first, the trouble device management server 14 sets the maximum dimension D that may be searched (S51). For example, in the case of D = 3, if the principal component space for distinguishing between the normal state / trouble state is not found in two dimensions, it means searching up to three dimensions.

次に、トラブル装置管理サーバ14は、EESデータに対して主成分分析を行う(S52)。続いて、2次元の主成分空間から探索を始めるため、d=2にセットされる(S53)。   Next, the trouble device management server 14 performs principal component analysis on the EES data (S52). Subsequently, in order to start the search from the two-dimensional principal component space, d = 2 is set (S53).

次に、トラブル装置管理サーバ14は、第1〜第d主成分からなる主成分空間内で、i番目のトラブル装置の内部状態の散布図を作成する(S54、図5、図7)。   Next, the trouble device management server 14 creates a scatter diagram of the internal state of the i-th trouble device in the principal component space composed of the first to d-th principal components (S54, FIG. 5, FIG. 7).

次に、トラブル装置管理サーバ14は、正常状態を表す点からなる分布とトラブル状態を表す点からなる分布をそれぞれ分布領域の周りの楕円領域で近似する(S55、図5、図7)。そして、トラブル装置管理サーバ14は、楕円領域で近似された各分布領域間の重なりが所定の閾値以下であるか否かを判定する(S56)。その結果、重なりが所定の閾値より大きければ(S56,Yes)、dの値が1増加される(S58)。重なりが所定の閾値以下であれば(S56,No)、当該d次元の主成分空間を所望の主成分空間として特定する(S57)。S59では、d≦Dか否かを判定し、d≦Dであれば(S59,Yes)、S54に戻り、d>Dであれば(S59,No)、処理を終了する。   Next, the trouble device management server 14 approximates a distribution composed of points representing the normal state and a distribution composed of points representing the trouble state by an elliptical region around the distribution region (S55, FIGS. 5 and 7). Then, the trouble device management server 14 determines whether or not the overlap between the distribution areas approximated by the elliptical area is equal to or less than a predetermined threshold (S56). As a result, if the overlap is larger than the predetermined threshold (S56, Yes), the value of d is increased by 1 (S58). If the overlap is less than or equal to a predetermined threshold (S56, No), the d-dimensional principal component space is specified as a desired principal component space (S57). In S59, it is determined whether or not d ≦ D. If d ≦ D (S59, Yes), the process returns to S54, and if d> D (S59, No), the process ends.

図12は、トラブル状態からの自動復旧処理のフローチャートである。この自動復旧処理は、トラブル装置管理サーバ14の有する可制御装置管理部としての機能による。図12では、まず、i=1にセットされる(S30)。ここで、iは可制御装置を区別するために用いられる。ここで、可制御装置とは、トラブル装置のうち図11に示す処理にて可制御性を有すると判定された装置のことをいう。   FIG. 12 is a flowchart of an automatic recovery process from a trouble state. This automatic recovery processing is based on a function as a controllable device management unit of the trouble device management server 14. In FIG. 12, first, i = 1 is set (S30). Here, i is used to distinguish controllable devices. Here, the controllable device refers to a device determined to have controllability in the processing shown in FIG. 11 among trouble devices.

次に、トラブル装置管理サーバ14は、i番目の可制御装置を選択し(S31)、このi番目の可制御装置についてトラブル装置管理データベース15より、主成分値算出係数および線形状態方程式(3)の係数行列A,Bを取得する(S32)。   Next, the trouble device management server 14 selects the i-th controllable device (S31), and for this i-th controllable device from the trouble device management database 15, the principal component value calculation coefficient and the linear state equation (3) Coefficient matrices A and B are acquired (S32).

続いて、トラブル装置管理サーバ14は、新規処理ロットのEESデータをEESデータベース8から取得し(S33)、さらに新規処理ロットのレシピ入力値(u)をレシピデータベース6から取得する(S34)。そして、トラブル装置管理サーバ14は、取得したEESデータから主成分値、すなわち内部状態(装置状態)である主成分ベクトルを算出する(S35)。なお、このとき、主成分値算出係数が用いられる。   Subsequently, the trouble device management server 14 acquires EES data of the new processing lot from the EES database 8 (S33), and further acquires a recipe input value (u) of the new processing lot from the recipe database 6 (S34). Then, the trouble device management server 14 calculates a principal component value, that is, a principal component vector that is an internal state (device state) from the acquired EES data (S35). At this time, the principal component value calculation coefficient is used.

次に、トラブル装置管理サーバ14は、算出された内部状態(装置状態)が主成分空間内の正常範囲(図5または図7参照)に属するか否かを判定する(S36)。その結果、新規ロット処理の内部状態(装置状態)が正常範囲から逸脱していると判定された場合は(S37,Yes)、トラブル装置管理サーバ14は、内部状態(装置状態)が正常状態へ復旧するように、レシピ入力uの最適値を探索し決定する(S38)。このとき、前述のように、係数行列A,Bの決定された線形状態方程式(3)を用い、例えば図8のu4が最適なレシピ入力uとして選択される。そして、トラブル装置管理サーバ14は、レシピ入力uの最適値をトラブル装置管理データベース15に格納するとともにこのレシピ入力uの最適値をトラブル装置管理データベース15を介してレシピサーバ5へ送信することにより、復旧レシピの最適値の指示を行う(S39)。レシピサーバ5はこのレシピ入力uの最適値をi番目の可制御装置に設定することによりその入力の制御を行う。また、新規ロット処理の内部状態(装置状態)が正常範囲から逸脱していないと判定された場合は(S37,No)、S40に進む。   Next, the trouble device management server 14 determines whether or not the calculated internal state (device state) belongs to a normal range (see FIG. 5 or FIG. 7) in the principal component space (S36). As a result, when it is determined that the internal state (device state) of the new lot process has deviated from the normal range (S37, Yes), the trouble device management server 14 returns the internal state (device state) to the normal state. The optimum value of the recipe input u is searched and determined so as to recover (S38). At this time, as described above, for example, u4 in FIG. 8 is selected as the optimum recipe input u using the linear state equation (3) in which the coefficient matrices A and B are determined. The trouble device management server 14 stores the optimum value of the recipe input u in the trouble device management database 15 and transmits the optimum value of the recipe input u to the recipe server 5 via the trouble device management database 15. The optimum value of the restoration recipe is instructed (S39). The recipe server 5 controls the input by setting the optimum value of the recipe input u in the i-th controllable device. If it is determined that the internal state (device state) of the new lot process has not deviated from the normal range (S37, No), the process proceeds to S40.

S40では、iの値が1増加される。続いて、トラブル装置管理サーバ14は、全ての可制御装置を監視、制御したか否かを調べ(S41)、全ての可制御装置を監視、制御した場合は(S41,Yes)、処理を終了する。また、全ての可制御装置を監視、制御していない場合は(S41,No)、S31に戻る。   In S40, the value of i is incremented by one. Subsequently, the trouble device management server 14 checks whether or not all controllable devices have been monitored and controlled (S41). If all controllable devices have been monitored and controlled (S41, Yes), the process ends. To do. If all the controllable devices are not monitored or controlled (S41, No), the process returns to S31.

以上説明したように、本実施の形態によれば、可制御性のあるトラブル装置に対してその内部状態が主成分空間内の正常範囲に属するか否かを判定し、その結果正常範囲から逸脱していると判定された場合は、係数行列の決定された線形状態方程式(3)に基づいてその内部状態を正常範囲に復帰させるような入力uを決定してこれをトラブル装置に入力するようにしたので、エンジニアを介することなく製造装置のトラブルを自動的に解消することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is determined whether or not the internal state belongs to the normal range in the principal component space for the controllable trouble device, and as a result, deviates from the normal range. If it is determined that the input state is determined, an input u for returning the internal state to the normal range is determined based on the linear state equation (3) of the coefficient matrix, and this is input to the trouble device. Therefore, it is possible to automatically solve the trouble of the manufacturing apparatus without using an engineer.

また、本実施の形態では、図11に示す処理などを定期的に実施し、主成分空間および状態方程式(3)等を定期的に更新するようにしたので、製造装置が誘発するトラブルの種類の変化等にも対応することができる。本実施の形態のその他の効果は、明細書中で説明した通りである。   In the present embodiment, the processing shown in FIG. 11 and the like are periodically performed, and the principal component space and the state equation (3) are regularly updated. It is possible to cope with changes in Other effects of the present embodiment are as described in the specification.

なお、特許文献2では、製造装置の状態を推定し、正常に推定できた問題のない装置に処理を優先して割り振るスケジューリングを行っている。しかしながら、同文献では、本実施の形態のように可制御性を考慮して装置状態をトラブル状態から自動復旧させる方法については記載されていない。   In Patent Document 2, the state of a manufacturing apparatus is estimated, and scheduling is performed so that processing is preferentially allocated to a problem-free apparatus that can be normally estimated. However, this document does not describe a method for automatically recovering the apparatus state from the trouble state in consideration of controllability as in the present embodiment.

また、特許文献3では、装置状況、イベントに応じてQC(Quality Control:品質管理)値のサンプリングを変化させ、APC(Advanced Process Control:先端プロセス制御)を行っている。しかしながら、同文献では、同様に可制御性を考慮して装置状態をトラブル状態から自動復旧させる方法については記載されていない。   In Patent Document 3, APC (Advanced Process Control) is performed by changing the sampling of QC (Quality Control) values according to the apparatus status and event. However, this document does not describe a method for automatically recovering the apparatus state from the trouble state in consideration of controllability.

上述した実施の形態で説明したトラブル装置管理サーバ14の少なくとも一部の機能は、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、その機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクまたはCD−ROM等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクまたは光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置またはメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。また、上記プログラムを、インターネット等の通信回線(無線通信も含む)を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。   At least some of the functions of the trouble device management server 14 described in the above-described embodiment may be configured by software. When configured by software, a program for realizing the function may be stored in a recording medium such as a flexible disk or a CD-ROM and read and executed by a computer. The recording medium is not limited to a removable medium such as a magnetic disk or an optical disk, but may be a fixed recording medium such as a hard disk device or a memory. The program may be distributed via a communication line (including wireless communication) such as the Internet. Further, the program may be distributed in a state where the program is encrypted, modulated or compressed, and stored in a recording medium via a wired line such as the Internet or a wireless line.

1 クリーンルーム、 2 製造装置、 3 生産管理サーバ、4 生産管理データベース、5 レシピサーバ、6 レシピデータベース、7 EESサーバ、8 EESデータベース、9 テスター、10 テストサーバ、11 テストデータベース、12 トラブル装置特定サーバ、13 トラブル装置データベース、14 トラブル装置管理サーバ、15 トラブル装置管理データベース、 20 ウェーハ、 21 不良チップ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Clean room, 2 Manufacturing apparatus, 3 Production management server, 4 Production management database, 5 Recipe server, 6 Recipe database, 7 EES server, 8 EES database, 9 Tester, 10 Test server, 11 Test database, 12 Trouble device specific server, 13 Trouble device database, 14 Trouble device management server, 15 Trouble device management database, 20 Wafer, 21 Defective chip

Claims (5)

半導体集積回路の製造に関わる複数台の製造装置の内部状態を表すEESデータを取得することにより各製造装置の監視を行う半導体製造装置の管理方法であって、
前記複数台の製造装置の中から前記半導体集積回路の不良発生原因となる製造装置を特定するステップと、
前記特定された製造装置について所定期間取得された前記EESデータに主成分分析を適用し、当該製造装置の内部状態に関して正常状態の分布とトラブル状態の分布とを互いに分離した領域に区分する主成分空間を求めるステップと、
前記特定された製造装置の内部状態を前記主成分空間内の主成分ベクトルで表し、前記特定された製造装置への入力および前記内部状態に線形に依存して当該内部状態の時間発展を規定する線形状態方程式を設定し、この線形状態方程式に含まれる未知行列を前記内部状態および前記入力の時系列データをもとに決定するステップと、
前記係数行列の決定された線形状態方程式の可制御性を判定するステップと、
前記可制御性があると判定された場合に、前記特定された製造装置についての前記EESデータを取得した後、前記取得したEESデータから主成分ベクトルとしての前記内部状態を算出し、当該内部状態が前記主成分空間内の前記正常状態を表す領域に属するか否かを判定するステップと、
前記内部状態が前記正常状態を表す領域から逸脱していると判定された場合は、前記係数行列の決定された線形状態方程式に基づき、前記内部状態が前記正常状態に復帰するように前記入力を制御するステップと、
を含むことを特徴とする半導体製造装置の管理方法。
A method of managing a semiconductor manufacturing apparatus that monitors each manufacturing apparatus by acquiring EES data representing an internal state of a plurality of manufacturing apparatuses involved in manufacturing a semiconductor integrated circuit,
Identifying a manufacturing apparatus that causes a defect in the semiconductor integrated circuit from the plurality of manufacturing apparatuses;
A principal component that applies principal component analysis to the EES data acquired for a predetermined period with respect to the specified manufacturing apparatus and divides the distribution of the normal state and the distribution of the trouble state into regions separated from each other with respect to the internal state of the manufacturing apparatus A step for space,
The internal state of the specified manufacturing apparatus is represented by a principal component vector in the principal component space, and the time evolution of the internal state is defined linearly depending on the input to the specified manufacturing apparatus and the internal state. Setting a linear state equation and determining an unknown matrix included in the linear state equation based on the internal state and the time series data of the input;
Determining the controllability of the determined linear state equation of the coefficient matrix;
When it is determined that there is the controllability, after acquiring the EES data for the specified manufacturing apparatus, the internal state as a principal component vector is calculated from the acquired EES data, and the internal state Determining whether or not belongs to a region representing the normal state in the principal component space;
If it is determined that the internal state deviates from the region representing the normal state, the input is set so that the internal state returns to the normal state based on the determined linear state equation of the coefficient matrix. Controlling steps;
A method for managing a semiconductor manufacturing apparatus, comprising:
前記内部状態が前記正常状態を表す領域から逸脱している場合に、前記入力の設定値としての複数の互いに異なる候補を用意し、前記係数行列の決定された線形状態方程式に前記各候補と前記内部状態を代入して当該内部状態の時間変化を調べ、時間経過により前記内部状態が前記正常状態を表す領域へ最も近づくような前記候補を選択してこれを前記特定された製造装置への入力に設定することを特徴とする請求項1に記載の半導体製造装置の管理方法。   When the internal state deviates from a region representing the normal state, a plurality of different candidates as the set value of the input are prepared, and each candidate and the linear state equation determined in the coefficient matrix are prepared. By substituting the internal state, the time change of the internal state is examined, and the candidate is selected so that the internal state is closest to the region representing the normal state over time, and this is input to the specified manufacturing apparatus. The semiconductor manufacturing apparatus management method according to claim 1, wherein: 前記内部状態が前記正常状態を表す領域に属するか否かを判定するまでの処理を定期的に実行することにより、前記主成分空間および前記係数行列を定期的に更新することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体製造装置の管理方法。   The principal component space and the coefficient matrix are periodically updated by periodically executing a process until it is determined whether or not the internal state belongs to a region representing the normal state. Item 3. A method for managing a semiconductor manufacturing apparatus according to Item 1 or 2. 前記所定期間取得された前記EESデータに主成分分析を適用して得られた前記主成分空間内の点の集合に対し、前記正常状態を表す点からなる分布と前記トラブル状態を表す点からなる分布をそれぞれ分布中心の周りの楕円領域で近似し、各楕円領域間の重なりが所定の閾値以下となるような次元の前記主成分空間が求められていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体製造装置の管理方法。   For a set of points in the principal component space obtained by applying principal component analysis to the EES data acquired for the predetermined period, the distribution consists of points representing the normal state and points representing the trouble state. 4. The principal component space having a dimension such that the distribution is approximated by an elliptical area around the center of the distribution and the overlap between the elliptical areas is equal to or less than a predetermined threshold value. The management method of the semiconductor manufacturing apparatus of any one of these. 半導体集積回路の製造に関わる複数台の製造装置の内部状態を表すEESデータを取得することにより各製造装置の監視を行う半導体製造装置の管理システムであって、
前記複数台の製造装置の中から前記半導体集積回路の不良発生原因となる製造装置を特定するトラブル装置特定部と、
前記特定された製造装置について所定期間取得された前記EESデータに主成分分析を適用し、当該製造装置の内部状態に関して正常状態の分布とトラブル状態の分布とを互いに分離した領域に区分する主成分空間を求める主成分空間特定部と、
前記特定された製造装置の内部状態を前記主成分空間内の主成分ベクトルで表し、前記特定された製造装置への入力および前記内部状態に線形に依存して当該内部状態の時間発展を規定する線形状態方程式を設定し、この線形状態方程式に含まれる未知行列を前記内部状態および前記入力の時系列データをもとに決定する線形状態方程式決定部と、
前記係数行列の決定された線形状態方程式の可制御性を判定する可制御性判定部と、
前記可制御性があると判定された場合に、前記特定された製造装置についての前記EESデータを取得した後、前記取得したEESデータから主成分ベクトルとしての前記内部状態を算出し、当該内部状態が前記主成分空間内の前記正常状態を表す領域に属するか否かを判定し、前記内部状態が前記正常状態を表す領域から逸脱していると判定された場合は、前記係数行列の決定された線形状態方程式に基づき、前記内部状態が前記正常状態に復帰するように前記入力を決定する可制御装置管理部と、
この可制御装置管理部により決定された前記入力を前記特定された制御装置に設定する入力設定部と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置の管理システム。
A semiconductor manufacturing apparatus management system for monitoring each manufacturing apparatus by acquiring EES data representing an internal state of a plurality of manufacturing apparatuses involved in manufacturing a semiconductor integrated circuit,
A trouble device identifying unit for identifying a manufacturing device that causes a defect in the semiconductor integrated circuit from the plurality of manufacturing devices;
A principal component that applies principal component analysis to the EES data acquired for a predetermined period with respect to the specified manufacturing apparatus and divides the distribution of the normal state and the distribution of the trouble state into regions separated from each other with respect to the internal state of the manufacturing apparatus A principal component space specifying unit for obtaining a space;
The internal state of the specified manufacturing apparatus is represented by a principal component vector in the principal component space, and the time evolution of the internal state is defined linearly depending on the input to the specified manufacturing apparatus and the internal state. A linear state equation determining unit that sets a linear state equation and determines an unknown matrix included in the linear state equation based on the internal state and the time series data of the input;
A controllability determination unit that determines the controllability of the determined linear state equation of the coefficient matrix;
When it is determined that there is the controllability, after acquiring the EES data for the specified manufacturing apparatus, the internal state as a principal component vector is calculated from the acquired EES data, and the internal state Is determined to belong to the region representing the normal state in the principal component space, and if it is determined that the internal state deviates from the region representing the normal state, the coefficient matrix is determined. Based on the linear state equation, the controllable device manager that determines the input so that the internal state returns to the normal state;
An input setting unit for setting the input determined by the controllable device management unit in the specified control device;
A management system for semiconductor manufacturing equipment, comprising:
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