JP2006310504A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Naoaki Sato
直昭 佐藤
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve the operation control of an apparatus automatically by cooperating with a manufacture executive system (MES) by detecting the faults of a manufacturing apparatus. <P>SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device includes a step of saving data arranged per wafer unit in a format defined in advance, a step of detecting the faults to the data, a step of informing the MES of the detected faults, and a step of predicting the maintenance time from the tendency of statistical data. With this configuration, the automatic control of the apparatus can be performed on the occurrence of the faults generated in the apparatus, and the maintenance can be execute based on the device state. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置の処理状態をデータで定量化し、異常をいち早く検知することで装置稼動を最大化する半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device that maximizes the operation of the device by quantifying the processing state of the semiconductor device with data and quickly detecting an abnormality.

従来技術として、半導体装置からのデータ収集方法と、収集したデータの異常挙動の検知方法について説明する。
特許文献1には、装置からデータを収集して、半導体装置の異常や劣化状態を検知することが記載されている。具体的には、データ各処理装置から得られる全てのプロセスデータの解析処理を行い、その解析結果やプロセスデータの集中モニタリング処理、解析/統計結果をレシピに反映させる処理等を行う。これにより、処理装置の異常や劣化状態をより詳細かつ早期に発見するものである。
特開平11−16797号公報
As a conventional technique, a method for collecting data from a semiconductor device and a method for detecting abnormal behavior of collected data will be described.
Patent Document 1 describes that data is collected from a device and an abnormality or a deterioration state of the semiconductor device is detected. Specifically, analysis processing is performed on all process data obtained from each data processing apparatus, and the analysis result and process data centralized monitoring processing, processing for reflecting the analysis / statistic result in the recipe, and the like are performed. Thereby, the abnormality and deterioration state of a processing apparatus are discovered in detail and early.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-16797

しかしながら、特許文献1では、複数の装置に同一のデータ収集装置を取り付けており、収集したデータのフォーマットはそのデータ収集装置に依存する。現在の各装置メーカの取り組みを鑑みると、1つの工場・ラインにおいて、複数の装置メーカの提供するデータ収集装置が導入されており、それぞれのデータ収集装置で取得されたデータを統括的に管理ができないという問題点を有していた。また、異常を検知しても自動的にMES(Manufacturing Execution System:製造実行システム)と連携して装置の稼動を制御することができないという問題がある。   However, in Patent Document 1, the same data collection device is attached to a plurality of devices, and the format of collected data depends on the data collection device. In view of the current efforts of each device manufacturer, data collection devices provided by multiple device manufacturers have been introduced in one factory / line, and the data acquired by each data collection device can be managed in an integrated manner. It had the problem that it was not possible. In addition, there is a problem that even if an abnormality is detected, the operation of the apparatus cannot be controlled automatically in cooperation with a MES (Manufacturing Execution System).

本発明の請求項1記載の半導体装置の製造方法は、製造実行システムが半導体装置にプロセスの処理を指示する工程と、プロセス処理中の半導体装置からリアルタイムに高速でデータを収集する工程と、前記収集したデータのリアルタイムに異常判定をする工程と、前記収集したデータの異常を製造実行システムに伝える工程と、前記収集したデータをウェーハ処理終了のタイミングでウェーハ単位のデータ群に整理する工程と、ウェーハ単位に整理したデータを事前に定義したフォーマットで保存する工程と、前記ウェーハ単位に整理されたデータから統計値を算出する工程と、前記算出した統計値を事前に定義したフォーマットで保存する工程と、前記統計値に対して異常判定をする工程と、前記統計値の異常を製造実行システムに伝える工程と、前記統計値の傾向から半導体装置の最適なメンテナンスの時期を算出する工程と、前記算出したメンテナンス時期をメンテナンス管理システムに通知する工程とを備えたことを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein the manufacturing execution system instructs the semiconductor device to process the semiconductor device, collects data from the semiconductor device being processed at high speed in real time, A process of determining abnormality of the collected data in real time, a process of transmitting the abnormality of the collected data to a manufacturing execution system, a process of organizing the collected data into a data group in units of wafers at the timing of wafer processing completion, A step of storing data arranged in units of wafers in a predefined format, a step of calculating statistical values from the data arranged in units of wafers, and a step of saving the calculated statistical values in a predefined format And an abnormality determination process for the statistical value, and the statistical value abnormality is transmitted to the manufacturing execution system. A step, a step of calculating the time of optimal maintenance of the semiconductor device from the tendency of the statistical value, characterized in that the maintenance time that the calculated and a step of notifying the maintenance management system.

本発明の請求項2記載の半導体装置の製造方法は、請求項1において、プロセス処理中の半導体装置からリアルタイムに高速で収集したデータの異常を伝える工程では、製造実行システムにレシピと品種の組み合わせ単位で異常を通知することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein in the step of transmitting abnormality of data collected at high speed in real time from a semiconductor device being processed, a combination of a recipe and a product type is provided to the manufacturing execution system. An abnormality is notified in units.

本発明の請求項3記載の半導体装置の製造方法は、請求項1において、前記統計値の異常を伝える工程では、製造実行システムにレシピと品種の組み合わせ単位で異常を通知することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, wherein in the step of notifying the statistical value abnormality, the abnormality is notified to the manufacturing execution system in units of combination of recipe and product type. .

本発明の請求項4記載の半導体装置の製造方法は、請求項1において、プロセス処理中の半導体装置からリアルタイムに高速で収集したデータの異常を伝えられた製造実行システムが、レシピと品種の組み合わせでロット処理の可否を判定し、ロットのトラッキングをすることを特徴とする。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4 of the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the manufacturing execution system to which an abnormality of data collected in real time from the semiconductor device being processed is transmitted is a combination of a recipe and a product type. It is characterized by determining whether or not lot processing is possible and tracking the lot.

本発明の請求項5記載の半導体装置の製造方法は、請求項1において、前記統計値の異常を伝えられた製造実行システムが、レシピと品種の組み合わせでロット処理の可否を判定し、ロットのトラッキングをすることを特徴とする。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5 of the present invention is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the manufacturing execution system to which the abnormality of the statistical value is transmitted determines whether or not lot processing is possible by a combination of a recipe and a product type. It is characterized by tracking.

(1)生産状況を鑑みて、最適なメンテナンスのタイミングを実施することが可能となり、装置稼動を最大化することが可能となる。
(2)スラリー供給流量の異常を検知する方法が、従来の単純な上下限値(閾値)の設定のみでなく、装置のプロセス処理形態に合わせて異常を検知することが可能となる。
(1) In view of the production status, it is possible to carry out optimal maintenance timing, and it is possible to maximize the operation of the apparatus.
(2) The method of detecting an abnormality in the slurry supply flow rate can detect an abnormality in accordance with the process processing mode of the apparatus as well as the conventional simple setting of upper and lower limit values (threshold values).

(3)スラリー流量の突発的な変動の異常検知と、経時的変化(劣化)の異常検知の両者を実現可能となる。
(4)検知した異常をMESに自動的に通知可能となり、人の判断を介することなく装置の稼動を制御できる。
(3) Both abnormal detection of sudden fluctuations in the slurry flow rate and abnormal detection of changes over time (deterioration) can be realized.
(4) The detected abnormality can be automatically notified to the MES, and the operation of the apparatus can be controlled without human judgment.

以下、本発明の半導体装置の製造方法を、図1〜図9に示す具体例に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
図1〜図7は本発明を実施するための第1の実施の形態を示す。
Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described based on specific examples shown in FIGS.
(First embodiment)
1 to 7 show a first embodiment for carrying out the present invention.

図1は、本発明を実施する場合のシステム構成図であり、CMP(Chemical Mechanical Polishing)装置101とCMP装置101からリアルタイムにデータを収集するデータ収集装置102と、前記リアルタイムに取得されたデータに対してリアルタイムに異常を判定するデータ(波形)挙動異常判定装置103と、データ収集装置で取得されたデータからウェーハ単位にデータを整理するデータ一次整理装置104と、前記ウェーハ単位に整理されたデータを保存する一次データ保存装置105と、前記保存されたデータから統計値を算出する統計値算出装置106と、前記算出された統計値を保存する統計値データ保存装置107と、前記保存された統計値の異常を判定する統計値異常判定装置108と、前記保存された統計値の傾向から最適なメンテナンス時期を算出するメンテナンス時期算出装置109と半導体工場においてロット進捗管理および半導体装置の稼動制御を行うMES(製造実行システム)110と半導体装置のメンテナンスを管理するメンテナンス管理システム111から構成される。   FIG. 1 is a system configuration diagram when implementing the present invention. A CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus 101, a data collection apparatus 102 for collecting data in real time from the CMP apparatus 101, and the data acquired in real time are shown. On the other hand, data (waveform) behavior abnormality determination device 103 that determines abnormality in real time, data primary arrangement device 104 that arranges data in units of wafers from data acquired by the data collection device, and data that is arranged in units of wafers A primary data storage device 105 that stores data, a statistical value calculation device 106 that calculates a statistical value from the stored data, a statistical data storage device 107 that stores the calculated statistical value, and the stored statistics Optimal from the statistical value abnormality determining device 108 for determining abnormal values and the tendency of the stored statistical values Composed of the maintenance management system 111 for managing maintenance of MES (manufacturing execution system) 110 and the semiconductor device for performing the operation control of the lot progress management and the semiconductor device in the maintenance timing calculation unit 109 and the semiconductor factory to calculate the maintenance time.

なお、本実施形態においてデータ収集装置102、データ(波形)挙動異常判定装置103、データ一次整理装置104、一次データ保存装置105、統計値算出装置106、統計値データ保存装置107、統計値異常判定装置108、メンテナンス時期算出装置109を、例えば、中央処理装置、記憶手段、キーボード等の入力手段、およびディスプレイ等の表示手段から構成されるコンピュータを用いて表現してもよい。   In this embodiment, the data collection device 102, the data (waveform) behavior abnormality determination device 103, the data primary organization device 104, the primary data storage device 105, the statistical value calculation device 106, the statistical value data storage device 107, the statistical value abnormality determination The device 108 and the maintenance time calculation device 109 may be expressed using a computer including a central processing unit, storage means, input means such as a keyboard, and display means such as a display.

データ収集装置102はCMP装置101の研磨プロセス処理中にデータ収集周期1Hz以上でリアルタイムにデータを収集する。収集するデータ項目は、CMPプロセスパラメータである研磨ヘッド荷重、研磨ヘッド回転数、プラテン回転数、スラリー流量等と、プロセス処理状態を示すパラメータである装置ステータス情報、レシピステップ情報と、装置が所持している処理情報であるPJ(Process Job)情報、CJ(Control Job)情報、レシピである。ここで言うPJ情報、CJ情報とはSEMIスタンダード(Semiconductor Equipment and Materials Institute Standard)にて定義されている半導体製造装置の規格である。   The data collection device 102 collects data in real time at a data collection period of 1 Hz or more during the polishing process of the CMP device 101. Data items to be collected are CMP process parameters such as polishing head load, polishing head rotation speed, platen rotation speed, slurry flow rate, etc., and device status information and recipe step information that are parameters indicating process processing status. PJ (Process Job) information, CJ (Control Job) information, and recipe. The PJ information and CJ information mentioned here are standards for semiconductor manufacturing equipment defined by the SEMI standard (Semiconductor Equipment and Materials Institute Standard).

データ収集の方法は、SECS(半導体装置通信規格)で定義されているStream/FunctionであるS1F3(装置状態変数問い合わせ)とS1F4(装置状態変数返信)を使用してもよいし、S6F11、S6F9といったイベント情報収集を使用して上記処理情報を取得してもよい。また、上記のような通信によってのデータ収集のみでなく、装置が所有するアナログデータ出力ポートから電圧値でデータを収集してもよいし、シーケンサ経由でデータを取得してもよい。   As a data collection method, S1F3 (device state variable inquiry) and S1F4 (device state variable reply), which are Stream / Functions defined in SECS (Semiconductor Device Communication Standard), may be used, and S6F11, S6F9, etc. The processing information may be acquired using event information collection. In addition to data collection by communication as described above, data may be collected by voltage values from an analog data output port owned by the apparatus, or data may be obtained via a sequencer.

データ(波形)挙動異常判定装置103はデータ収集装置102にてリアルタイムに収集されているデータに対して、そのデータが正常な挙動を示しているかどうかの自動判定を行う。   The data (waveform) behavior abnormality determination device 103 automatically determines whether or not the data shows a normal behavior with respect to the data collected in real time by the data collection device 102.

図2は、CMP装置におけるヘッド荷重201とスラリー流量202とレシピステップ203との関係を示しているグラフである。図2の場合は研磨荷重をレシピステップ毎203に制御しており、ステップ1はヘッド荷重の印加ステップ、ステップ2はヘッド荷重の安定ステップ、ステップ3はヘッド荷重を印加停止し研磨処理終了のステップである。一方、スラリー流量202の挙動とレシピステップ203の遷移が同期していない。   FIG. 2 is a graph showing the relationship among the head load 201, slurry flow rate 202, and recipe step 203 in the CMP apparatus. In the case of FIG. 2, the polishing load is controlled for each recipe step 203, step 1 is a head load application step, step 2 is a head load stabilization step, and step 3 is a head load application stop and the polishing process is completed. It is. On the other hand, the behavior of the slurry flow rate 202 and the transition of the recipe step 203 are not synchronized.

図3はヘッド荷重201aとスラリー流量202aとレシピステップ203aとスラリー流量202aに対して設定した異常判定規格304と仮想的に作成した仮想ステップ305を示す。図2の説明で述べた通り、スラリー流量202aの挙動とレシピステップ203aの遷移は同期していないので、レシピステップ2全体に対して異常検知規格304を設定すると、レシピステップ2のスラリー流量202aの立ち上がりのところでスラリー流量202aが異常検知規格304から逸脱しているために異常と検知されてしまう。この場合はスラリー流量202aの挙動としては正しい挙動にも関わらず、異常と検知されてしまう。そこでスラリー流量202aの挙動と同期する仮想的なステップを作成せねば正しい自動異常検知はできない。そこで、仮想ステップ305を作成して、その仮想ステップ305中の仮想ステップ2−2の区間に対してのみ異常判定規格304を有効とすることで、自動異常検知を実施する。   FIG. 3 shows the abnormality determination standard 304 set for the head load 201a, the slurry flow rate 202a, the recipe step 203a, and the slurry flow rate 202a, and the virtual step 305 virtually created. Since the behavior of the slurry flow rate 202a and the transition of the recipe step 203a are not synchronized as described in the explanation of FIG. 2, if the abnormality detection standard 304 is set for the entire recipe step 2, the slurry flow rate 202a of the recipe step 2 is set. Since the slurry flow rate 202a deviates from the abnormality detection standard 304 at the rising edge, it is detected as abnormal. In this case, the behavior of the slurry flow rate 202a is detected as abnormal although the behavior is correct. Therefore, correct automatic abnormality detection cannot be performed unless a virtual step synchronized with the behavior of the slurry flow rate 202a is created. Therefore, automatic abnormality detection is performed by creating a virtual step 305 and enabling the abnormality determination standard 304 only for the section of the virtual step 2-2 in the virtual step 305.

仮想ステップ305の定義であるが、これはレシピステップ203aが1から2に変化するその変化点を起点として、その起点からの固定経過時間(図3の場合は15秒)経過後に仮想的ステップ2−1から仮想的ステップ2−2に遷移させてもよいし、例えば、スラリー流量203aの過去3秒間の変化量を随時算出して、その変化量が100ml/min以上になった点で仮想ステップ2−1から仮想ステップ2−2に遷移させてもよい。   This is a definition of the virtual step 305. This is a virtual step 2 after a fixed elapsed time (15 seconds in the case of FIG. 3) elapses from the change point where the recipe step 203a changes from 1 to 2. -1 to virtual step 2-2, for example, the amount of change of the slurry flow rate 203a in the past 3 seconds is calculated as needed, and the virtual step is the point that the amount of change becomes 100 ml / min or more. You may make a transition from 2-1 to virtual step 2-2.

また、データ(波形)挙動異常判定装置103がより詳細に異常判定を行うためには、処理ウェーハの品種毎に異常を判定する必要がある。品種毎にパラメータの変動許容値が異なる為である。本発明では、通常の半導体装置から取得できる処理情報であるPJ(Process Job)情報、CJ(Control Job)情報、レシピをキー情報として、MESに品種情報を問い合わせることで、品種情報を取得し、その品種に設定されるべき異常検知規格をもって異常判定を実施する。   Further, in order for the data (waveform) behavior abnormality determining device 103 to perform abnormality determination in more detail, it is necessary to determine abnormality for each type of processing wafer. This is because the permissible parameter variation differs for each product type. In the present invention, PJ (Process Job) information, which is processing information that can be acquired from a normal semiconductor device, CJ (Control Job) information, and using recipe as key information, the MES is inquired about the product information, thereby acquiring the product information. Anomaly judgment is performed with the anomaly detection standard to be set for the product type.

データ(波形)挙動異常判定装置103が異常を検知した場合に、MESへの通報のインタフェースを有しており、異常を検知したパラメータにレシピと品種情報を関連付けてMESに通知する。レシピと品種を関連付けて異常を通知することで、装置へ対する指示(処理停止指示)を、(1)即時停止(次ウェーハ処理停止)(2)次ロット以降全処理停止(3)次ロット以降特定のレシピ・品種の処理停止のように、レシピおよび品種単位にレベル分けをすることが可能となる。この異常通知方法とMESにおける装置稼動の制御の方法は特に、多品種少量生産を行う半導体工場で特に有効であり、工場の仕掛り中の品種状況を考慮して装置を制御することで工場生産効率を最大化できる。   When the data (waveform) behavior abnormality determination device 103 detects an abnormality, it has an interface for reporting to the MES, and notifies the MES by associating the recipe and the product type information with the parameter where the abnormality is detected. By notifying an abnormality by associating the recipe with the product type, an instruction (processing stop instruction) to the apparatus is (1) immediate stop (next wafer processing stop) (2) all subsequent processes stop (3) all subsequent processes It is possible to divide the level into recipes and varieties as in the case of stopping processing of a specific recipe / variety. This abnormality notification method and the device operation control method in MES are particularly effective in semiconductor factories that produce a wide variety of products in small quantities. Factory production is possible by controlling the device in consideration of the status of the product in process. Efficiency can be maximized.

データ一次整理装置104はリアルタイムに収集しているデータをウェーハ処理終了時にウェーハ単位に整理し、一次データ保存装置105に保存する。ここでの整理というのは事前に定義したフォーマットのデータファイルを作成することである。   The data primary organizing device 104 organizes data collected in real time in units of wafers at the end of wafer processing and stores the data in the primary data storage device 105. The organization here is to create a data file in a predefined format.

図4はウェーハ単位に作成するデータフォーマットの一例であって、ヘッダー部にロットID(LotID)、キャリアID(CarrierID)、スロットID(SlotID)、ウェーハID(WaferID)、レシピ名称(RecipeName)、PJ、CJ、品種ID(ProductID)、工程ID(ProcessID)を持つ。また、データ部(Data)は列構成としてタイムスタンプ、レシピステップ、各パラメータの値を持ち、各行はタイムスタンプ毎のデータという構造を持つ。   FIG. 4 shows an example of a data format created for each wafer. In the header part, lot ID (LotID), carrier ID (CarrierID), slot ID (SlotID), wafer ID (WaferID), recipe name (RecipeName), PJ , CJ, product type ID (ProductID), and process ID (ProcessID). The data section (Data) has a time stamp, recipe step, and parameter values as a column structure, and each row has a structure of data for each time stamp.

統計値算出装置106は一次データ保存装置105にウェーハ単位に作成された、データファイルから各パラメータの統計値(例えば最大値、最小値、平均値、標準偏差)を算出する。各パラメータの統計値の算出はレシピステップ単位での統計値の算出を基本とする。しかしながら、上述したように図2および図3に示す通り、すべてのプロセスパラメータがステップ毎に制御されているわけではない。上記図3で説明した仮想ステップ305を利用して、パラメータの統計値を算出することで、装置のプロセス状態を正しく定量化することが可能となる。   The statistical value calculation device 106 calculates a statistical value (for example, maximum value, minimum value, average value, standard deviation) of each parameter from the data file created in the primary data storage device 105 for each wafer. The calculation of the statistical value of each parameter is based on the calculation of the statistical value for each recipe step. However, as described above, as shown in FIGS. 2 and 3, not all process parameters are controlled step by step. By calculating the statistical value of the parameter using the virtual step 305 described with reference to FIG. 3, it is possible to correctly quantify the process state of the apparatus.

統計値データ保存装置107は統計値算出装置106が算出した統計値を事前に定義したフォーマットで保存する。図5は統計値を保存したデータテーブルの一例である。図5の場合はリレーショナルデータベースにデータを格納しており、リレーショナルデータベースのテーブル構造は、装置ID(EquipmentID)、チャンバーID(ChamberID)、パラメータ名称(ParameterName)、PJ、CJ、レシピ名称(RecipeName)、品種ID(ProductID)、工程ID(ProcessID)、時刻(TiMEStamp)、ステップ番号(Step)、パラメータの最大値(Max)、パラメータの最小値(Min)、パラメータの平均値(Ave)、パラメータの標準偏差(Std)から成る構造を持つ。   The statistical value data storage device 107 stores the statistical values calculated by the statistical value calculation device 106 in a predefined format. FIG. 5 is an example of a data table storing statistical values. In the case of FIG. 5, data is stored in a relational database, and the table structure of the relational database includes apparatus ID (EquipmentID), chamber ID (ChamberID), parameter name (ParameterName), PJ, CJ, recipe name (RecipeName), Product ID (ProductID), Process ID (ProcessID), Time (TiMEStamp), Step number (Step), Maximum parameter value (Max), Minimum parameter value (Min), Average parameter value (Ave), Standard parameter It has a structure consisting of deviation (Std).

統計値異常判定装置108は、統計値データ保存装置107に保存された統計値に対して異常検知および傾向管理を行う。ここでいう異常検知および傾向管理というのは新JIS管理図(JIS Z 9021(1998)「シューハート管理図」及びJIS Z 9020(1999)「管理図−一般指針」)の異常判定基準に準じている。また、ホテリングT2統計解析による異常判定を行ってもよい。上述した、データ(波形)挙動異常判定装置103と同様に統計値異常判定装置108は、MESへの通報のインタフェースを有しており、異常を検知したパラメータにレシピと品種情報を関連付けてMESに通知する。レシピと品種の組み合わせにて異常を通知することで、装置へ対する指示(処理停止指示)を、(1)即時停止(次ウェーハ処理停止)(2)次ロット以降全処理停止(3)次ロット以降特定のレシピ・品種の処理停止のように、レシピおよび品種単位にレベル分けをすることが可能となる。この異常通知方法とMESにおける装置稼動の制御の方法は特に、多品種少量生産を行う半導体工場で特に有効であり、工場の仕掛り中の品種状況を考慮して装置を制御することで工場生産効率を最大化できる。   The statistical value abnormality determination device 108 performs abnormality detection and trend management on the statistical values stored in the statistical value data storage device 107. Abnormality detection and trend management here refers to the abnormality judgment criteria of the new JIS control charts (JIS Z 9021 (1998) “Shoehart control chart” and JIS Z 9020 (1999) “control charts—general guidelines”). Yes. Moreover, you may perform abnormality determination by the Hotelling T2 statistical analysis. Similar to the data (waveform) behavior abnormality determination device 103 described above, the statistical value abnormality determination device 108 has an interface for reporting to the MES, and associates the recipe and the product type information with the parameter in which the abnormality has been detected. Notice. By notifying the abnormality with a combination of recipe and product type, an instruction (processing stop instruction) to the apparatus is (1) immediate stop (next wafer processing stop) (2) all processing stop after the next lot (3) next lot Thereafter, the level can be divided into recipes and varieties as if a specific recipe / variety is stopped. This abnormality notification method and the device operation control method in MES are particularly effective in semiconductor factories that produce a wide variety of products in small quantities. Factory production is possible by controlling the device in consideration of the status of the product in process. Efficiency can be maximized.

メンテナンス時期算出装置109は統計値データ保存装置107に保存された統計値の傾向から、最適なメンテナンス時期を算出する。
図6はX軸に日付時刻、Y軸にスラリー流量の平均値をとった、ウェーハ処理毎のスラリー流量の平均値のトレンドグラフであり、ウェーハ処理時のスラリー流量の平均値601のプロットを線形近似した近似直線602とスラリー流量平均値の下限管理限界線603の交点604がメンテナンス実施必須時期となる。図6の場合、近似直線603の近似式は
Y=−0.0146X+206.33
となり、下限管理限界線603(190ml/min)に、あと510枚程度処理すると到達することが予測できる。メンテナンス時期算出装置109はこの510枚という情報をメンテナンス管理システム111に通知し、この情報を受け取ったメンテナンス管理システムはMESと連携して工場の仕掛り中の品種状況を考慮して装置のメンテナンススケジュールを調整することで工場生産効率を最大化できる。また、図6の場合はメンテナンス実施時期の算出において線形近似を用いたが、近似方法は対数近似、多項式近似、累乗近似、指数近似、移動平均を用いてもよい。
The maintenance time calculation device 109 calculates an optimal maintenance time from the trend of the statistical values stored in the statistical value data storage device 107.
FIG. 6 is a trend graph of the average value of the slurry flow rate for each wafer processing, with the date and time on the X axis and the average value of the slurry flow rate on the Y axis. The plot of the average value 601 of the slurry flow rate during wafer processing is linear. The intersection 604 of the approximated straight line 602 and the lower limit control limit line 603 of the slurry flow rate average value is the maintenance essential time. In the case of FIG. 6, the approximate expression of the approximate straight line 603 is Y = −0.0146X + 206.33.
Thus, it can be predicted that the lower limit management limit line 603 (190 ml / min) will be reached when about 510 sheets are processed. The maintenance time calculation device 109 notifies the maintenance management system 111 of the information of 510 sheets, and the maintenance management system that receives this information cooperates with the MES to consider the status of the product in progress in the factory, and the maintenance schedule of the device. The factory production efficiency can be maximized by adjusting. Further, in the case of FIG. 6, linear approximation is used in calculating the maintenance execution time, but logarithmic approximation, polynomial approximation, power approximation, exponential approximation, and moving average may be used as the approximation method.

次に本発明における装置異常の検知方法と異常検知時の異常通知の方法を説明する。
図7は図1記載の各装置の一連の流れを示すフローチャートである。
まず、CMP装置101においてプロセス処理を開始し(S701)、データ収集装置102はCMP装置101よりリアルタイムにデータを収集する(S702)。次に、異常検知対象のタイミングかどうかの判定を行う(S703)。基本的にはレシピステップ毎に異常判定を行うが、上述したように仮想的に作成した仮想ステップをもとに異常検知をする場合もある。異常検知対象のタイミングの場合、データ(波形)挙動異常判定装置103はデータ収集装置102が収集したデータに対してリアルタイムに異常判定を実施する(S704)。異常を検知した場合は、データ(波形)挙動異常判定装置103はMESに対して異常の通知を行う(S705)。MES110へ異常通知をする際は、異常を検知したパラメータにレシピと品種の情報を関連付けて通知する。異常検知対象区間が終了(S707)するまでS702からS706を繰り返す。異常検知対象区間が終了後もCMP装置101がプロセス処理中の間はデータ収集を実施する(S708)。処理が終了したら、データ一次整理装置104が収集したデータをウェーハ単位にまとめてデータファイルを作成し、一次データ保存装置105にデータファイルを保存する(S709)。次に、統計値算出装置106は一次データ保存装置105に保存されたデータファイルから統計値を算出し、統計値データ保存装置107に保存する(S710)。各パラメータの統計値の算出はレシピステップ単位での統計値の算出を基本とする。しかしながら、図2および図3に示す通り、すべてのプロセスパラメータがステップ毎に制御されているわけではない。上記図3で説明した仮想ステップ305を利用して、パラメータの統計値を算出することもある。次に、統計値異常判定装置108は統計値データ保存装置107に保存された統計値異常判定を行う(S711)。統計値の異常判定としては、新JIS管理図の異常判定基準や、ホテリングT2統計解析などを用いる。S711にて異常が検知された場合は、MES110に通知する(S712)。MES110へ異常通知をする際は、異常を検知したパラメータにレシピと品種の情報を関連付けて通知する。また、統計値データ保存装置107に保存された統計値の傾向から、メンテナンスの実施必要タイミングを算出(S714)、メンテナンス管理システム111に通知する。
Next, an apparatus abnormality detection method and an abnormality notification method at the time of abnormality detection according to the present invention will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing a series of flows of each apparatus shown in FIG.
First, process processing is started in the CMP apparatus 101 (S701), and the data collection apparatus 102 collects data from the CMP apparatus 101 in real time (S702). Next, it is determined whether or not the timing is an abnormality detection target (S703). Basically, abnormality determination is performed for each recipe step, but abnormality detection may be performed based on a virtual step virtually created as described above. In the case of the abnormality detection target timing, the data (waveform) behavior abnormality determination device 103 performs abnormality determination on the data collected by the data collection device 102 in real time (S704). If an abnormality is detected, the data (waveform) behavior abnormality determination device 103 notifies the MES of the abnormality (S705). When notifying the MES 110 of an abnormality, the information on the recipe and the product type is associated with the parameter in which the abnormality is detected. S702 to S706 are repeated until the abnormality detection target section ends (S707). Data collection is performed while the CMP apparatus 101 is in process even after the abnormality detection target section ends (S708). When the processing is completed, the data collected by the data primary organizing apparatus 104 is collected for each wafer to create a data file, and the data file is stored in the primary data storage apparatus 105 (S709). Next, the statistical value calculation device 106 calculates a statistical value from the data file stored in the primary data storage device 105 and stores it in the statistical value data storage device 107 (S710). The calculation of the statistical value of each parameter is based on the calculation of the statistical value for each recipe step. However, as shown in FIGS. 2 and 3, not all process parameters are controlled step by step. The statistical value of the parameter may be calculated using the virtual step 305 described with reference to FIG. Next, the statistical value abnormality determination device 108 performs the statistical value abnormality determination stored in the statistical data storage device 107 (S711). For the abnormality judgment of statistical values, the abnormality judgment standard of the new JIS chart, the Hotelling T2 statistical analysis, etc. are used. If an abnormality is detected in S711, the MES 110 is notified (S712). When notifying the MES 110 of an abnormality, the information on the recipe and the product type is associated with the parameter in which the abnormality is detected. Further, the maintenance necessary timing is calculated from the trend of the statistical values stored in the statistical data storage device 107 (S714), and the maintenance management system 111 is notified.

(第2の実施の形態)
次に、上記第1の実施の形態において、リアルタイムの異常判定ができない場合、また、異常検知は可能だが、MESに対しての異常通知のインタフェースを持たないデータ収集装置を半導体装置に取り付けた場合の本発明の実施例を図8と図9を用いて説明する。
(Second Embodiment)
Next, in the first embodiment, when a real-time abnormality determination is not possible, or when an abnormality detection is possible but a data collection device that does not have an interface for abnormality notification to the MES is attached to the semiconductor device An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図8は本発明を実施する場合のシステム構成図であり、CMP装置101aとCMP装置101aからリアルタイムにデータを収集するデータ収集装置102aと、データ収集装置で取得されたデータからウェーハ単位にデータを整理するデータ一次整理装置104aと、前記ウェーハ単位に整理されたデータを保存する一次データ保存装置105aと、前記一次データ保存装置105aデータに対して異常を判定するデータ(波形)挙動異常判定装置103aと、前記一次データ保存装置105aに保存されたデータから統計値を算出する統計値算出装置106aと、前記算出された統計値を保存する統計値データ保存装置107aと、前記保存された統計値の異常を判定する統計値異常判定装置108aと、前記保存された統計値の傾向から最適なメンテナンス時期を算出するメンテナンス時期算出装置109aと半導体工場においてロット進捗管理および半導体装置の稼動制御を行うMES110'と半導体装置のメンテナンスを管理するメンテナンス管理システム111aから構成される。   FIG. 8 is a system configuration diagram when implementing the present invention. The CMP apparatus 101a, the data collection apparatus 102a that collects data from the CMP apparatus 101a in real time, and the data in wafer units from the data acquired by the data collection apparatus. Data primary arrangement device 104a to be arranged, primary data storage device 105a to save the data arranged in units of wafers, and data (waveform) behavior abnormality determination device 103a to determine abnormality with respect to the primary data storage device 105a data A statistical value calculation device 106a for calculating a statistical value from data stored in the primary data storage device 105a, a statistical value data storage device 107a for storing the calculated statistical value, and the stored statistical value Statistical value abnormality determination device 108a for determining abnormality, and tendency of the stored statistical value Composed of the maintenance management system 111a for managing the maintenance of the MES 110 'and the semiconductor device for performing the operation control of the lot progress management and the semiconductor device in the maintenance timing calculation unit 109a and the semiconductor factory for calculating an et optimum maintenance timing.

第1の実施の形態で説明した構成である図1との相違点は、データ(波形)挙動異常判定装置103aが一次データ保存装置105aに保存されたデータに対して異常を判定するという点である。データ収集装置102aがリアルタイムに異常を検知するような図1に示すデータ(波形)挙動異常判定装置103と接続することが出来ない場合には、一次データ保存装置105aに保存されているデータに対して、波形データの異常を検知する。データ収集装置が如何なるフォーマットでデータを出力するものであっても、データ一次整理装置104aが事前に定義したフォーマットに則して一次データ保存装置105aに保存することで、データフォーマットを一意に定義することが可能となり、データ(波形)挙動異常判定装置103aは異常検知が可能となる。また、本発明の構成によると、データ(波形)挙動異常判定装置103aは1通りのデータフォーマットのみに対応すればよい。   The difference from FIG. 1, which is the configuration described in the first embodiment, is that the data (waveform) behavior abnormality determining device 103a determines an abnormality with respect to the data stored in the primary data storage device 105a. is there. When the data collection device 102a cannot be connected to the data (waveform) behavior abnormality determination device 103 shown in FIG. 1 in which an abnormality is detected in real time, the data stored in the primary data storage device 105a is processed. To detect abnormalities in the waveform data. Even if the data collection device outputs data in any format, the data format is uniquely defined by storing it in the primary data storage device 105a in accordance with the format defined in advance by the data primary organization device 104a. Therefore, the data (waveform) behavior abnormality determination device 103a can detect abnormality. Further, according to the configuration of the present invention, the data (waveform) behavior abnormality determination device 103a only needs to support one data format.

統計値算出装置106a、 統計値データ保存装置107a、 統計値異常判定装置108a、メンテナンス時期算出装置109aが第1の実施の形態記載と同様の機能を果たすことは言うまでもない。   It goes without saying that the statistical value calculation device 106a, the statistical value data storage device 107a, the statistical value abnormality determination device 108a, and the maintenance time calculation device 109a perform the same functions as described in the first embodiment.

次に本発明における装置異常の検知方法と異常検知時の異常通知の方法を説明する。
図9は図8記載の各装置の一連の流れを示すフローチャートである。
まず、CMP装置101aにおいてプロセス処理を開始し(S901)、データ収集装置102aはCMP装置101aよりリアルタイムにデータを収集する(S902)。ウェーハ処理終了時(S903)にデータ一次整理装置104aは収集したデータをウェーハ単位にまとめてデータファイルを作成し、一次データ保存装置105aに事前に定義したフォーマットでデータを保存する(S904)。次に、データ(波形)挙動異常判定装置103aは波形データの異常検知対象の区間をデータファイルから特定する(S905)。異常検知対象区間は基本的にはレシピステップに対して定義をするが、図3で記述したように仮想的に作成した仮想ステップをもとに異常検知をする場合もある。S905にて特定した異常検知区間において、データ(波形)挙動異常判定装置103aは異常検知を実施し(S906)、異常があった場合はMES110aに異常を通知する。MES110aへ異常通知をする際は、異常を検知したパラメータにレシピと品種の情報を関連付けて通知する。
Next, an apparatus abnormality detection method and an abnormality notification method at the time of abnormality detection according to the present invention will be described.
FIG. 9 is a flowchart showing a series of flows of each apparatus shown in FIG.
First, process processing is started in the CMP apparatus 101a (S901), and the data collection apparatus 102a collects data from the CMP apparatus 101a in real time (S902). At the end of wafer processing (S903), the data primary organizing apparatus 104a creates a data file by collecting the collected data in units of wafers, and stores the data in a predefined format in the primary data storage apparatus 105a (S904). Next, the data (waveform) behavior abnormality determination device 103a identifies the section of the waveform data abnormality detection target from the data file (S905). The anomaly detection target section is basically defined for the recipe step, but anomaly detection may be performed based on a virtual step virtually created as described in FIG. In the abnormality detection section identified in S905, the data (waveform) behavior abnormality determination device 103a performs abnormality detection (S906), and when there is an abnormality, notifies the MES 110a of the abnormality. When notifying the MES 110a of an abnormality, the recipe and type information are associated with the parameter where the abnormality is detected and notified.

S910、S911、S912、S914、S915は上記第1の実施の形態で説明した、図7のS710、S711、S712、S714、S715にそれぞれ対応し、同様の機能を果たすことで、統計値データの異常を検知することは自明である。   S910, S911, S912, S914, and S915 correspond to S710, S711, S712, S714, and S715 of FIG. 7 described in the first embodiment, respectively, and perform the same function, thereby obtaining statistical data. It is obvious to detect anomalies.

半導体装置の異常検知および異常検知後の装置制御・メンテナンスのシステムとして有用である。   It is useful as a system for semiconductor device abnormality detection and device control / maintenance after abnormality detection.

本発明の第1の実施の形態に係る構成図Configuration diagram according to the first embodiment of the present invention CMP装置におけるレシピステップとスラリー流量とヘッド荷重の関係図Relationship diagram of recipe step, slurry flow rate and head load in CMP equipment 本発明における仮想ステップとスラリー流量とヘッド荷重の関係図Relationship diagram of virtual step, slurry flow rate and head load in the present invention 本発明におけるウェーハ単位に作成するデータフォーマット図Data format diagram created for each wafer in the present invention 本発明における統計値を保存したデータテーブル図Data table diagram storing statistical values in the present invention 本発明における統計値データの傾向からメンテナンス実施必要時期を算出する概念図The conceptual diagram which calculates the maintenance execution required time from the tendency of the statistical value data in this invention 本発明における第1の実施の形態記載の半導体装置の製造方法の一連の流れを示すフローチャートThe flowchart which shows a series of flows of the manufacturing method of the semiconductor device as described in 1st Embodiment in this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る構成図Configuration diagram according to the second embodiment of the present invention 本発明における第2の実施の形態記載の半導体装置の製造方法の一連の流れを示すフローチャートThe flowchart which shows a series of flows of the manufacturing method of the semiconductor device as described in 2nd Embodiment in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 CMP装置
102 データ収集装置
103 データ(波形)挙動異常判定装置
104 データ一次整理装置
105 一次データ保存装置
106 統計値算出装置
107 統計値データ保存装置
108 統計値異常判定装置
109 メンテナンス時期算出装置
110 MES(製造実行システム)
111 メンテナンス管理システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 CMP apparatus 102 Data collection apparatus 103 Data (waveform) behavior abnormality determination apparatus 104 Data primary arrangement apparatus 105 Primary data storage apparatus 106 Statistical value calculation apparatus 107 Statistical value data storage apparatus 108 Statistical value abnormality determination apparatus 109 Maintenance time calculation apparatus 110 MES (Manufacturing execution system)
111 Maintenance management system

Claims (5)

製造実行システムが半導体装置にプロセスの処理を指示する工程と、
プロセス処理中の半導体装置からリアルタイムに高速でデータを収集する工程と、
前記収集したデータのリアルタイムに異常判定をする工程と、
前記収集したデータの異常を製造実行システムに伝える工程と、
前記収集したデータをウェーハ処理終了のタイミングでウェーハ単位のデータ群に整理する工程と、
ウェーハ単位に整理したデータを事前に定義したフォーマットで保存する工程と、
前記ウェーハ単位に整理されたデータから統計値を算出する工程と、
前記算出した統計値を事前に定義したフォーマットで保存する工程と、
前記統計値に対して異常判定をする工程と、
前記統計値の異常を製造実行システムに伝える工程と、
前記統計値の傾向から半導体装置の最適なメンテナンスの時期を算出する工程と、
前記算出したメンテナンス時期をメンテナンス管理システムに通知する工程と
を備えた半導体装置の製造方法。
A process in which the manufacturing execution system instructs the semiconductor device to perform the process;
A process of collecting data at high speed in real time from a semiconductor device being processed;
Performing an abnormality determination in real time of the collected data;
Transmitting the collected data abnormality to the manufacturing execution system;
Organizing the collected data into a wafer-by-wafer data group at the end of wafer processing;
A process of storing data organized in wafer units in a predefined format;
Calculating statistical values from the data arranged in units of wafers;
Storing the calculated statistical values in a predefined format;
Performing an abnormality determination on the statistical value;
Telling the manufacturing execution system of the abnormality of the statistical value;
A step of calculating an optimal maintenance time of the semiconductor device from the trend of the statistical values;
And a step of notifying the maintenance management system of the calculated maintenance time.
プロセス処理中の半導体装置からリアルタイムに高速で収集したデータの異常を伝える工程では、製造実行システムにレシピと品種の組み合わせ単位で異常を通知することを特徴とする
請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of notifying the abnormality of the data collected at high speed in real time from the semiconductor device being processed, the abnormality is notified to the manufacturing execution system for each combination of recipe and product type. Method.
前記統計値の異常を伝える工程では、製造実行システムにレシピと品種の組み合わせ単位で異常を通知することを特徴とする
請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of notifying the abnormality of the statistical value, the abnormality is notified to the manufacturing execution system in units of combinations of recipes and varieties.
プロセス処理中の半導体装置からリアルタイムに高速で収集したデータの異常を伝えられた製造実行システムが、レシピと品種の組み合わせでロット処理の可否を判定し、ロットのトラッキングをすることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置の製造方法。
A manufacturing execution system that is informed of abnormalities in data collected at high speed in real time from a semiconductor device that is in process processing determines whether or not lot processing is possible by a combination of a recipe and a product type, and performs tracking of the lot. Item 14. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 1.
前記統計値の異常を伝えられた製造実行システムが、レシピと品種の組み合わせでロット処理の可否を判定し、ロットのトラッキングをすることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the manufacturing execution system to which the abnormality of the statistical value is transmitted determines whether or not lot processing is possible based on a combination of a recipe and a product type, and performs tracking of the lot.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008257314A (en) * 2007-04-02 2008-10-23 Ulvac Japan Ltd Process management system
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