JP2008294115A - 半導体製造装置の異常検知方法および異常検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設備稼働率の低下、スループットの低下および設備の停止時間の増大を防止することができる半導体製造装置の異常検知方法および異常検知装置を提供する。
【解決手段】装置状態監視部１０２は、半導体製造装置１０５内で直列または並列に接続され、ウエーハの搬送経路を構成する複数の処理部において、ウエーハの搬入搬出状態を監視する。異常検知部１０３は、ウエーハの搬入搬出状態に基づいて各処理部におけるウエーハ保持時間を計測する。また、各処理部におけるウエーハ保持時間と、処理部ごとに設定されている基準時間とを比較することにより異常の有無を判定する。異常通知部１０４は、異常検知部１０３の判定結果にしたがって、半導体製造装置１０５および上位ホストコンピュータ１０７に異常を通知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置を製造する半導体製造装置の異常検知方法および異常検知装置に関する。

半導体装置等の製造工程では、複数の製造装置を使用して半導体装置等の製造が行われている。各製造装置における処理内容は、製造装置ごとに異なり、各製造装置が備える処理室の構成（処理室数や機構など）も、製造装置ごとに大きく異なる。半導体製造装置では、通常、製造工程において、並行して生産されている複数のロット（基板群）に対する処理が逐次行われており、製造装置内では、複数枚のウエーハが、直列あるいは並列に配置された複数の処理部で並行して処理されている。このため、ウエーハ搬送異常や、処理温度やガス流量など各種処理条件の異常等による設備異常を速やかに検知する必要がある。

例えば、特許文献１は、このような半導体製造装置の異常を検知する手法を開示する。この異常検知方法は、異常を検知するための異常検知アルゴリズムを、半導体製造装置の保守作業実施の有無に応じて切り替えることにより、異常の誤検知を回避する。異常検知アルゴリズムは、半導体製造装置の動作状態やプロセスの挙動を把握できる、１または複数のパラメータを使用した数式で表現されている。パラメータには、チャンバ温度、圧力、ガス流量等が使用される。

当該異常検知方法では、半導体製造装置に対する保守作業実施後の所定期間以外の期間では、例えば、３つのパラメータｐ１、ｐ２、ｐ３を使用した数式ｙ１＝ｆ（ｐ１、ｐ２、ｐ３）の値が規格内にあるか否かにより、異常を検知する。また、保守作業実施後の所定期間内では、パラメータｐ１を含まない他のパラメータｐ２、ｐ３を使用した数式ｙ２＝ｆ（ｐ２、ｐ３）の値が規格内にあるか否かにより、異常を検知する。ここで、パラメータｐ１は、保守作業実施後に、半導体製造装置においてプロセスが正常に実施されているにもかかわらず、一時的に大きく変動するパラメータである。

式ｙ１のみを使用して異常検知を行った場合、パラメータｐ１の変動により、半導体製造装置においてプロセスが正常に実施されているにもかかわらず、保守作業実施後に異常が検知されて誤報を発してしまう。しかしながら、特許文献１の手法では、保守作業実施後の所定期間内は、式ｙ１とは異なる式ｙ２を使用して異常検知を行うため、パラメータｐ１が変動した場合であっても、異常は検知されない。この手法では、予め判明しているパラメータｐ１の挙動を考慮して、保守作業実施後の所定期間内は、パラメータｐ１が異常検知に使用するパラメータから除外されているため、誤検知を防止することができる。この結果、半導体製造装置のスループットを向上することができるとされている。
特開２００６−２７８５４７号公報

しかしながら、上記従来の異常検知方法では、半導体製造装置において、処理実行中に時間とともに変化するパラメータに基づいて異常を検知している。このため、半導体製造装置において、処理が実行されなければ、異常を検知することができない。すなわち、何らかの原因により、半導体製造装置が停止したり、ウエーハの搬送が停止したりする等の異常を検知することができない。したがって、このような異常が発生した場合には、異常の発生を検知することができず、半導体製造装置のスループットが低下してしまう。つまり、上記従来技術では、ウエーハの搬送途中に発生する異常に関しては、検知することができない。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するために提案されたものであって、半導体製造装置のスループットの低下を抑制することができる、半導体製造装置の異常検知方法および異常検知装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、半導体装置の製造工程で使用される半導体製造装置の異常検知方法を前提としている。そして、本発明に係る半導体製造装置の異常検知方法は、まず、半導体製造装置内で直列または並列に接続され、ウエーハの搬送経路を構成する複数の処理部において、ウエーハの搬入搬出状態を監視する。次いで、ウエーハの搬入搬出状態に基づいて、各処理部におけるウエーハの保持時間を計測する。計測された各処理部におけるウエーハ保持時間と、処理部ごとに設定されている基準時間とを比較することにより異常の有無を判定する。そして、判定結果にしたがって、異常を通知する。

本構成によれば、ウエーハに対する処理がなされたか否かに関わらず、経過時間に基づいて半導体製造装置の異常を検出することができる。このため、半導体製造装置の異常を確実に検知することができる。

上記構成において、異常有無の判定は、半導体製造装置内を同時に進行する全てのウエーハについて、各処理部でのウエーハ保持時間と、対応する基準時間とを比較することにより行われることが好ましい。これにより、半導体製造装置内に同時に複数枚のウエーハが投入されている場合であっても、ウエーハごとに異常を検知することができる。

また、各処理部におけるウエーハ保持時間は、例えば、各処理部にウエーハが搬入された時点から当該ウエーハが当該処理部から搬出された時点までの時間とすることができる。さらに、上記基準時間は、既処理ウエーハの各処理部でのウエーハ保持時間の平均値および標準偏差から算出してもよい。これにより、異常検知の精度を高めることができる。この場合、異常が検知されたときに、異常が検知された処理部でのウエーハ保持時間の計測を所定時間継続し、当該処理部におけるウエーハ保持時間を取得する構成を採用することにより、より最適な基準時間を定めることができる。

さらに、ウエーハ保持時間は、処理部へのウエーハの搬入が認識できなかった場合、直前の処理部から当該ウエーハが搬出された時点を始点として計測してもよく、処理部からのウエーハの搬出が認識できなかった場合、直後の処理部へ当該ウエーハが搬入された時点を終点として計測してもよい。これにより、処理部へのウエーハの搬入搬出をより確実に検出することができる。

またさらに、上記処理部が、複数枚のウエーハを収容したキャリアがセットされる搬入ポートである場合、当該処理部のウエーハ保持時間は、キャリアから最初のウエーハの搬出が開始された時点から、最後のウエーハの搬出が完了した時点までの時間とすることができる。

加えて、上記異常の通知は、異常が検知された半導体製造装置を特定する情報、異常が検知されたウエーハを特定する情報、および異常が検知された処理部を特定する情報を含むことが好ましい。さらに、各処理部でのウエーハ搬入搬出状態が、複数枚のウエーハが属するロットが半導体製造設備に投入されてから回収されるまでの間、各ウエーハが各処理部へ搬入搬出される都度更新されるテーブルに基づいて監視される構成であってもよい。

一方、他の観点では、本発明は、半導体装置を製造する半導体製造装置の異常を検知する異常検知装置を提供することができる。すなわち、本発明に係る半導体製造装置の異常検出装置は、装置状態監視部、異常検知部、および異常通知部を備える。装置状態監視部は、半導体製造装置内で直列または並列に接続され、ウエーハの搬送経路を構成する複数の処理部において、ウエーハの搬入搬出状態を監視する。異常検知部は、ウエーハの搬入搬出状態に基づいて各処理部におけるウエーハ保持時間を計測するとともに、各処理部におけるウエーハ保持時間と、処理部ごとに設定されている基準時間とを比較することにより異常の有無を判定する。異常通知部は、異常検知部の判定結果にしたがって、半導体製造装置等に異常を通知する。

本発明によれば、各処理部における全ウエーハの保持時間を、レシピや搬送経路等に応じて、監視することができる。そして、何らかの原因により、いずれかの処理部でのウエーハ保持時間が、指定された時間を超えた場合、異常と判断される。そのため、半導体製造装置の異常を、処理が実施されたか否かに関わらず、確実に検出することができる。この結果、半導体製造装置が異常状態のまま放置されることがなくなり、設備稼働率の低下、スループットの低下および設備停止時間の増大を防止することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態では、複数の搬入搬出ポート、複数のウエーハ処理室、および搬送装置を備えた半導体製造装置において、複数のロットに対する処理を並行して実施する事例により本発明を具体化している。なお、以下では、半導体製造装置の搬入搬出ポート、ウエーハ処理室（処理チャンバ）、搬送装置等の、半導体製造装置内において、ウエーハが進行する各部位を、一律に処理部という。

図１は、本発明の一実施形態における異常検知装置１００を示す概略構成図である。異常検知装置１００は、半導体製造ライン１０６を構成する各半導体製造装置１０５とネットワーク回線１０８を介して相互に接続されている。また、ネットワ−ク回線１０８には、半導体製造ライン１０６における生産を管理するＭＥＳ（Manufacturing Execution System）等の上位ホストコンピュータ１０７も接続されている。異常検知装置１００は、半導体製造ライン１０６に属する半導体製造装置１０５や上位ホストコンピュータ１０７と、データや動作指示の送受信を相互に行うことが可能になっている。なお、半導体製造ライン１０６には、通常、多数の半導体製造装置１０５が属しているが、ここでは半導体製造装置１０５ａ、１０５ｂの２台のみ例示している。

異常検知装置１００は、処理条件設定部１０１、装置状態監視部１０２、異常検知部１０３、および異常通知部１０４を備える。処理条件設定部１０１は、各半導体製造装置１０５における処理で使用される処理レシピを特定するレシピＩＤごとに、各半導体製造装置１０５内で使用する処理部、および各処理部でのウエーハ滞在時間と変動時間係数等の処理条件を管理する。装置状態監視部１０２は、半導体製造装置１０５における、ロットおよび当該ロットに属するウエーハの処理の進行状況を監視する。異常検知部１０３は、装置状態監視部１０２からの通知に基づいて、各処理部における各ウエーハの保持時間を計測する。ここで、ウエーハ保持時間は、その処理部へウエーハが搬入された時点からその処理部からウエーハが搬出された時点までの経過時間である。また、異常検知部１０３は、処理条件設定部１０１に格納されたウエーハ滞在時間と変動時間とから算出される基準時間と、計測したウエーハ保持時間とを比較することにより、異常の有無を判定する。異常通知部１０４は、異常検知部１０３の判定結果が異常であった場合、半導体製造装置１０５および上位ホストコンピュータ１０７に、異常の発生を通知する。

なお、上述の構成において、処理条件設定部１０１は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶手段により構成することができ、装置状態監視部１０２、異常検知部１０３、および異常通知部１０４は、例えば、専用の演算回路や、プロセッサとＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリとを備えたハードウエア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウエア等として実現することができる。

さて、上述の構成を有する異常検知装置１００は、各半導体製造装置１０５の異常検知を以下の手順で行う。図２は、異常検知装置１００が実施する処理を示すフロー図である。当該処理は、例えば、半導体製造ライン１０６に属するいずれかの半導体製造装置１０５へのロットの搬入が開始される都度、異常検知装置１００により実施される。以下、半導体製造装置１０５ａにおける異常検知の事例を説明する。

半導体製造装置１０５ａへのロットの搬入が開始されると、異常検知装置１００の異常検知部１０３は、まず、搬入ロットについて、ロットＩＤ、レシピＩＤ、ロットに属するウエーハ枚数（以下、ロットサイズという。）を等のロット情報を、上位ホストコンピュータ１０７から取得する（ステップＳ２０１）。ここで、レシピＩＤは、半導体製造装置１０５ａにおいて、当該ロットに適用される処理条件を特定するための情報である。次いで、異常検知部１０３は、半導体製造装置１０５ａの装置ＩＤ、および取得したレシピＩＤに基づいて、処理条件設定部１０１から、対応する処理条件を取得する（ステップＳ２０２）。

図３は、処理条件設定部１０１が管理する処理条件定義表を示す図である。ここでは、装置ＩＤ「装置Ａ」、およびレシピＩＤ「Ｒ０１」により特定される処理条件定義表を例示している。

処理条件定義表は、装置ＩＤ、レシピＩＤ、半導体製造装置１０５ａの各処理部を特定するための情報である処理部ＩＤ、ウエーハ滞在時間Ａ_N（Ｎ＝１〜Ｋ：Ｋは処理部の数）、変動時間係数Ｂ_N（Ｎ＝１〜Ｋ：Ｋは処理部の数）を関連づけて記録するテーブルである。図３の事例では、各処理部のウエーハ滞在時間Ａ_N、変動時間係数Ｂ_Nが、処理順と関連づけて登録されている。当該処理条件定義表は、半導体製造装置１０５ごと、およびその半導体製造装置１０５において適用されるレシピＩＤごとに処理条件設定部１０１に登録されている。したがって、処理レシピによって、使用する処理部が異なる半導体製造装置１０５では、当該処理レシピを示すレシピＩＤに対応する処理条件定義表に記録されている処理部ＩＤの数や、処理順が異なることになる。

上記ウエーハ滞在時間Ａ_Nは、レシピＩＤにより特定される処理を実施する際に、各処理部での処理に要する固定時間である。例えば、処理部が処理チャンバである場合、ウエーハ滞在時間Ａ_Nは、当該処理チャンバにおいて、１枚のウエーハに対してレシピＩＤで特定される処理の実施に要する固定の時間になる。また、処理部が搬送装置である場合、ウエーハ滞在時間Ａ_Nは、当該搬送装置が１枚のウエーハを搬送するために要する固定の時間になる。

また、変動時間係数Ｂ_Nは、各処理部において、レシピＩＤにより特定される処理を実施する際に、ウエーハのロット内での処理順に依存して変動する各処理部の変動時間を算出するための係数である。半導体製造装置１０５がウエーハを連続的に処理する場合、次ウエーハは、処理部に次ウエーハが搬入可能な状態になったときに搬入される。したがって、ある処理部のウエーハ滞在時間Ａ_Nが、直前の処理部のウエーハ滞在時間Ａ_N-1よりも大きい場合、直前の処理部ではウエーハの待機が発生する。

例えば、直前の処理部がロットを収容した容器（キャリア）が装着される搬入ポートであり、直後の処理部がキャリアから処理チャンバへウエーハを搬送する搬送装置である場合を仮定する。この場合、キャリアに収容された各ウエーハは、搬送装置が次ウエーハを搬出可能な状態になるまで搬出されない。すなわち、搬入ポートでは、各ウエーハの待機時間は、ウエーハの処理順に応じて累積される。上記変動時間係数Ｂ_Nは、このような状況下で発生するウエーハ待機時間の、ウエーハ１枚あたりに増加量を示す。なお、処理待ちが発生する処理部であっても、待機時間がウエーハの処理順に応じて累積されない場合もある。例えば、処理チャンバのウエーハ滞在時間Ａ_Nが、処理チャンバへウエーハを搬送する搬送装置のウエーハ滞在時間Ａ_N-1よりも大きい場合、当該搬送装置がウエーハを１枚ずつ搬送する構成であれば、発生する待機時間がウエーハの処理順に応じて累積されない。この場合、搬送装置の変動時間係数Ｂ_Nはゼロになる。なお、ウエーハ滞在時間Ａ_Nおよび変動時間係数Ｂ_Nは、マージンを含む値であってもよい。

さて、処理条件を取得した異常検知部１０３は、次に、取得した処理条件に基づいて、そのロットに属するウエーハが通過する処理部ごとに基準時間Ｄ_M-N（Ｍ＝１〜Ｌ：Ｌはロットサイズ、Ｎ＝１〜Ｋ：Ｋは処理部の数）を算出する（ステップＳ２０３）。異常検知部１０３は、各処理部の基準時間Ｄ_M-Nを算出するために、まず、処理条件設定部１０１から取得した変動時間係数Ｂ_Nから、各ウエーハの処理順に応じた変動時間Ｃ_M-N（Ｍ＝１〜Ｌ：Ｌはロットサイズ、Ｎ＝１〜Ｋ：Ｋは処理部の数）を算出する。ここで、Ｃ_M-N＝Ｂ_N×（Ｍ−１）である。

上述のように、変動時間係数Ｂ_Nは、同一ロットに属するウエーハ１枚あたりに増加するウエーハ待機時間を示す係数であるため、時間Ｃ_M-Nは、Ｎ番目の処理部において、Ｍ枚目に処理されるウエーハの変動時間になる。そして、Ｄ_M-N＝Ａ_N＋Ｃ_M-Nにより、Ｎ番目の処理部において、Ｍ枚目に処理されるウエーハの基準時間Ｄ_M-Nが算出される。

上記算出式から理解できるように、変動時間係数Ｂ_Nがゼロでない場合、基準時間Ｄ_M-Nは、ウエーハの処理順に依存して変動する。例えば、１番目の処理部「処理部１」（搬入ポート）において、変動時間係数Ｂ₁が１０秒である場合、「処理部１」で２枚目のウエーハの変動時間Ｃ_2-1は、Ｃ_2-1＝１０×（２−１）＝１０秒である。したがって、ウエーハ滞在時間Ａ₁＝１５秒である場合、２枚目のウエーハの基準時間Ｄ_2-1は、Ｄ_2-1＝１５＋１０＝２５秒となる。この例では、ウエーハ滞在時間Ａ₁は、１枚目のウエーハに対して搬出作業が開始されてから、その搬出が完了するまでの時間を示すことになる。

各処理部の基準時間Ｄ_M-Nを算出した異常検知部１０３は、当該ロットの処理が開始されるまで待機する（ステップＳ２０４Ｎｏ）。そして、当該ロットの処理が開始されると、算出した各処理部の基準時間Ｄ_M-Nを用いて異常検知処理を開始する（ステップＳ２０４Ｙｅｓ→Ｓ２０５）。なお、半導体製造装置１０５ａにおけるウエーハの搬入搬出状態は、装置状態監視部１０２が監視している。

図４は、装置状態監視部１０２が、半導体製造装置１０５ａに投入されたロットの進捗管理（各ウエーハの搬入搬出状態管理）のために使用する進捗状況表の一例を示す図である。図４に示すように、進捗管理表は、装置ＩＤ、ポートＩＤ、ロットＩＤ、ウエーハＩＤ、および各処理部での各ウエーハの処理状態を関連づけて記録するテーブルである。ここで、ポートＩＤは、半導体製造装置１０５の搬入ポートを特定するための情報である。

装置状態監視部１０２は、進捗状況表により、ロットに属する各ウエーハの進捗状況を把握する。図４の例では、半導体製造装置１０５ａは、２つの搬入ポートを備えている。各搬入ポートには、ロットＩＤが「Ａ」のロットと、ロットＩＤが「Ｂ」のロットとがセットされている。処理部１〜Ｋは、半導体製造装置１０５ａが備える処理部であり、各ロットに属するウエーハごとに、処理部での処理状況が記録される。

図４において、「処理中」で示す処理状態は、ウエーハが処理部に搬入されている状態を示す。「処理済」で示す処理状態は、ウエーハの処理が完了した状態、すなわち、処理部からウエーハが搬出された状態を示している。さらに、「未」で示す処理状態は、ウエーハが処理部に搬入されていない状態を示している。なお、処理部ＩＤが「処理部１」である処理部が搬入ポートである場合、「未」は処理が開始されていない状態を示し、「処理中」は、搬出処理中であることを示している。

したがって、図４の例は、装置ＩＤが「装置Ａ」である半導体製造装置１０５ａにおいて、ロットＩＤが「Ａ」であるロットの１枚目のウエーハ（ウエーハＩＤが「１」）は、全ての処理部において、処理が完了していることを示している。また、ロットＩＤが「Ａ」であるロットの２枚目のウエーハ（ウエーハＩＤが「２」）は、処理部ＩＤが「処理部４」である処理部に搬入されていることを示している。さらに、ロットＩＤが「Ａ」であるロットの３枚目のウエーハ（ウエーハＩＤが「３」）は、「処理部３」に搬入されていることを示している。加えて、ロットＩＤが「Ａ」であるロットのＬ枚目のウエーハ（ウエーハＩＤが「Ｌ」）、および、ロットＩＤが「Ｂ」であるロットの全ウエーハは、半導体製造装置１０５ａでの処理が開始されていないことを示している。なお、進捗状況表は、半導体製造ライン１０６に属する半導体製造装置１０５ごと作成されており、各半導体製造装置１０５から出力される情報に基づいて、各ウエーハの処理部への搬入搬出状態が変化する都度更新される。

また、装置状態監視部１０２は、進捗予定表において、処理状況が、「未」から「処理中」に変化したときに、処理部ＩＤとともに監視開始トリガを異常検知部１０３へ通知する。また、処理状況が、「処理中」から「処理済」に変化したときに、処理部ＩＤとともに監視終了トリガを異常検知部１０３へ通知する。

異常検知処理は、当該ロットに属する全ウエーハの処理が完了するまで継続され（ステップＳ２０６Ｎｏ）、当該全ウエーハの処理が完了すると終了する（ステップＳ２０６Ｙｅｓ）。

図５は、異常検知部１０３が実行する上述の異常検知処理を詳細に示すフロー図である。上述したように、装置状態監視部１０２は、各処理部にウエーハが搬入されたときに、処理部ＩＤとともに監視開始トリガを異常検知部１０３に入力する（ステップＳ５０１Ｙｅｓ）。なお、監視開始トリガが入力されるまでの間は、異常検知部１０３は待機状態にある（ステップＳ５０１Ｎｏ）。

装置状態監視部１０２から監視開始トリガが入力されると、異常検知部１０３は、通知された処理部のウエーハ保持時間の計測を開始する（ステップＳ５０２Ｙｅｓ）。異常検知部１０３は、所定の時間間隔（例えば、１秒間隔）で、計測中のウエーハ保持時間と、入力された処理部ＩＤに対応する基準時間Ｄ_M-Nとを比較する（ステップＳ５０３）。ウエーハ保持時間が基準時間Ｄ_M-Nに到達する前に、装置状態監視部１０２から監視終了トリガが通知されると、異常検知部１０３は、ウエーハ保持時間の計測を終了する。そして、計測したウエーハ保持時間を処理条件設定部１０１に記録し、処理を終了する（ステップＳ５０３Ｎｏ、Ｓ５０８Ｙｅｓ、Ｓ５０７）。一方、装置状態監視部１０２から監視終了トリガが入力されない場合、異常検知部１０３は、ウエーハ保持時間が基準時間Ｄ_M―_Nに到達するまで、ウエーハ保持時間の計測を継続する（ステップＳ５０３Ｎｏ、Ｓ５０８Ｎｏ）。

装置状態監視部１０２から監視終了トリガが入力されることなく、ウエーハ保持時間が基準時間Ｄ_N-Mに到達した場合、異常検知部１０３は、その旨を異常通知部１０４に通知する（ステップＳ５０３Ｙｅｓ、Ｓ５０４）。当該通知を受信した異常通知部１０４は、半導体製造装置１０５ａおよび上位ホストコンピュータ１０７に対して、異常を検知した旨通知する。なお、当該通知は、異常を検知した、半導体製造装置１０５ａの装置ＩＤ、処理部ＩＤ、ロットＩＤ、およびウエーハＩＤを含むことが好ましい。このとき、半導体製造装置１０５ａは、音、光、警告表示等、作業者に異常を通知可能な任意の方式によりアラームを発報するとともに、異常が検知された処理部ＩＤ、ロットＩＤ、ウエーハＩＤを、半導体製造装置１０５ａの図示しない表示部に表示する。また、上位ホストコンピュータ１０７は、上記通知により、当該半導体製造装置１０５ａが異常であることを認識し、当該半導体製造装置１０５ａで処理する予定であったロットを同種の処理を実施可能な他の半導体製造装置１０５に処理させる等の対応を行う。

また、本実施形態では、ウエーハ保持時間が基準時間Ｄ_M-Nに到達した以降（すなわち、異常通知以降）も、予め設定された所定時間ｍ秒間は、ウエーハ保持時間の計測を継続する（ステップＳ５０５Ｎｏ、Ｓ５０６Ｎｏ）。ここで、所定時間（ｍ秒）は、可変値としてもよい。このように、所定時間の間、ウエーハ保持時間の監視を継続する構成により、例えば、直後の処理部のウエーハ滞在時間との関係により、当該処理部において発生する待機時間が変動した場合でも、処理部からのウエーハの搬出を検出することが可能となる。なお、当該構成の利点については、後で詳述する。また、所定時間ｍ秒内に、ウエーハの搬出が検知された場合には、異常検知部１０３は、異常通知部１０４を介して、先に通知した異常を取り消す構成としてもよい。この場合、所定時間ｍは、例えば、上記定義式により算出される基準時間Ｄ_M-Nの１０％程度の値に設定される。

所定時間内に、装置状態監視部１０２から監視終了トリガが入力されると、異常検知部１０３は、ウエーハ保持時間の計測を終了する。そして、計測したウエーハ保持時間を処理条件設定部１０１に記録し、処理を終了する（ステップＳ５０５Ｙｅｓ→Ｓ５０７）。また、装置状態監視部１０２から監視終了トリガが入力されることなく、予め設定された所定時間ｍ秒が経過した場合、異常検知部１０３は、ウエーハ保持時間の計測を終了する。そして、処理条件設定部１０１に計測したウエーハ保持時間を記録し、処理を終了する（ステップＳ５０６Ｙｅｓ、Ｓ５０７）。

なお、上記異常検知処理は、各処理部ごとに行われる。したがって、半導体製造装置１０５ａの各処理部を複数枚のウエーハが並行して処理される場合、ウエーハが位置しているそれぞれの処理部に対して、上述の異常検知処理が並行して実施される。

以上説明したように、本実施形態によれば、ロットが半導体製造装置に投入されてから、各処理部における全ウエーハの保持時間を、レシピや搬送経路等に応じて、監視することができる。そして、何らかの原因により、いずれかの処理部での保持時間が、指定された時間（基準時間＋所定時間）を超えた場合、異常と判断される。そのため、半導体製造装置の異常を、処理が実施されたか否かに関わらず、確実に検出することができる。この結果、半導体製造装置が異常状態のまま放置されることがなくなり、設備稼働率の低下、スループットの低下および設備の停止時間の増大を防止することができる。

なお、上記では、処理部にウエーハが搬入されたときに装置状態監視部１０２が監視開始トリガを出力する構成としたが、直前の処理部からウエーハが搬出されたときに、装置状態監視部１０２が監視開始トリガを出力する構成であっても同様の効果を得ることができる。同様に、上記では、処理部からウエーハが搬出されたときに装置状態監視部１０２が監視終了トリガを出力する構成としたが、当該処理部から搬出されたウエーハが、直後の処理部に搬入されたときに、装置状態監視部１０２が監視終了トリガを出力する構成であってもよい。

また、装置状態監視部１０２が、直前の処理部からウエーハが搬出されたとき、および当該搬出されたウエーハが対象の処理部に搬入されたときに、監視開始トリガを出力し、当該処理部から当該ウエーハが搬出されたとき、および当該ウエーハが次処理部に搬入されたときに監視終了トリガを出力する構成であってもよい。この場合、異常検知部１０３は、直前の処理部からウエーハが搬出されたときに入力された監視開始トリガにより、ウエーハ保持時間の計測を暫定的に開始し、当該搬出されたウエーハが対象の処理部に搬入されたときに入力された監視開始トリガにより、ウエーハ保持時間をリセットする。これにより、何らかの要因により、処理部へのウエーハの搬入を検出できなかった場合でも、ウエーハ保持時間の計測を開始することができる。同様に、何らかの要因により、処理部からのウエーハの搬出を検出できなかった場合でも、異常検知部１０３はウエーハ保持時間を計測することができる。

さらに、半導体製造装置が、例えば、処理チャンバを複数備え、各処理チャンバでウエーハを並行して処理可能なマルチチャンバ型装置であっても、同様の効果を得ることができる。例えば、「処理部３」、「処理部４」、「処理部５」が、ウエーハに対して同一の処理を並行して実施可能な処理チャンバである場合、図３において、処理部３、４、５に対するウエーハ滞在時間Ａ_Nおよび変動時間係数Ｂ_Nが、同一の値に設定される。また、図４において、同一のロットに属するウエーハは、「処理部３」、「処理部４」、「処理部５」に対しては、いずれか１つの処理部にのみ、「未」、「処理中」、「処理済」の処理状況が記録される。なお、同一の処理を並行して実施可能な複数の処理部のいずれかに異常が検知された場合、当該半導体製造装置１０５は、異常が検知された処理部以外の処理部を用いて、処理を継続する構成を採用することが好ましい。また、処理が継続される場合には、上述の異常検知処理は継続して実施される。

ところで、上記実施形態では、基準時間Ｄ_M-Nを、定義式にしたがって算出したが、基準時間Ｄ_M-Nは、既処理のロットのウエーハ保持時間に基づいて設定することもできる。

図６は、処理条件設定部１０１に記録された、各ウエーハの保持時間格納表を示す図である。図６に示すように、保持時間格納表は、装置ＩＤ、処理部ＩＤ、レシピＩＤ、ロットＩＤ、ロットに属する各ウエーハのウエーハ保持時間Ｅ_M-N（Ｍ＝１〜Ｌ：Ｌはロットサイズ、Ｎ＝１〜Ｋ：Ｋは処理部の数）を関連づけて記憶するテーブルである。当該保持時間格納表は、装置ＩＤ、レシピＩＤ、および、ロットごとに作成されている。

また、図７は、ある処理部の既処理ロットのウエーハ保持時間の分布を模式的に示す図である。図７において、横軸はウエーハ保持時間に対応し、縦軸はヒストグラムの度数に対応する。なお、図７において、上記所定時間ｍ秒内に、監視終了トリガが入力されなかったときのウエーハ保持時間のデータは除外されている。このようなデータは、基準時間Ｄ_M-Nと所定時間ｍとの和になっているため、容易に除外することができる。また、横軸に示すμは全データの平均値であり、σは全データの標準偏差である。

図７に示すように、既処理ロットのウエーハ保持時間の分布は、ほぼ正規分布となる。当該分布は、ある処理部のウエーハ保持時間のばらつきを表していることになる。ここで、例えば、６σの幅を基準時間の変動範囲として考慮した場合、μ＋３σを基準時間Ｄ_M-Nとして設定することにより、既処理ロットのウエーハ保持時間分布から逸脱したウエーハ保持時間のみを異常として検知することが可能となる。すなわち、異常検知精度を向上することができ、誤検知を防止することができる。なお、このようなウエーハ保持時間の統計値（平均値μ、標準偏差σ）に基づいて基準時間Ｄ_M-Nを設定する場合、上述の所定時間ｍはゼロとすればよい。また、μ−３σをウエーハ保持時間の下限値として設定し、ウエーハ保持時間が、μ−３σとμ＋３σとの間にある場合のみを正常と判定する構成を採用してもよい。また、本実施形態では、基準時間Ｄ_M-Nを超えるウエーハ保持時間も計測できる構成であるため、より適切な基準時間Ｄ_M-Nを設定することができる。

上記ウエーハ保持時間の統計値は、変動時間係数Ｂ_Nとしてゼロ以外の値が設定されている処理部では、当該処理部において同一の処理条件（レシピＩＤ）、かつ同一の処理順で処理がなされた全ウエーハのデータに基づいて算出される。また、変動時間係数Ｂ_Nとしてゼロが設定されている処理部では、ウエーハ保持時間の統計値は、当該処理部において同一の処理条件で処理がなされた全ウエーハのデータに基づいて算出される。なお、当該統計値の算出は、異常検知部１０３が、定義式に基づく基準時間Ｄ_M-Nの算出に代えて実施すればよい。

以上説明したように、本発明によれば、半導体製造装置の異常を、処理が実施されたか否かに関わらず、確実に検出することができ、半導体製造装置のスループット低下や装置の停止時間の増大を抑制することができる。

なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、種々の変形および応用が可能である。例えば、上記実施形態の処理部は、搬送装置と処理チャンバ等の複数の処理部から構成されていてもよい。また、ウエーハ保持時間を計測する対象の処理部が連続して配置されていない場合にも適用可能である。さらに、上記では、特に好ましい形態として、基準時間に到達した以降に所定時間の間、監視を継続する構成としたが、基準時間に到達した場合に、直ちに異常を通知して処理を終了する構成であってもよい。

本発明は、半導体製造装置の設備稼働率低下、スループット低下、および設備の停止時間の増大を防止することができるという効果を有し、半導体製造装置の異常検知方法および異常検知装置として有用である。

本発明の一実施形態における異常検知装置を示す概略構成図 本発明の一実施形態における異常検知装置の処理を示すフロー図 本発明の一実施形態における処理条件定義表の一例を示す図 本発明の一実施形態における進捗状況表の一例を示す図 本発明の一実施形態における異常検知処理の詳細を示すフロー図 本発明の一実施形態における保持時間格納表の一例を示す図 本発明の一実施形態におけるウエーハ保持時間の分布を示す模式図

符号の説明

１００ 異常検知装置
１０１ 処理条件設定部
１０２ 装置状態監視部
１０３ 異常検知部
１０４ 異常通知部
１０５ 半導体製造装置
１０６ 半導体製造ライン
１０７ 上位ホストコンピュータ

Claims (10)

1. 半導体装置を製造する半導体製造装置の異常検知方法であって、
   半導体製造装置内で直列または並列に接続され、ウエーハの搬送経路を構成する複数の処理部において、ウエーハの搬入搬出状態を監視するステップと、
   前記ウエーハの搬入搬出状態に基づいて、各処理部におけるウエーハの保持時間を計測するステップと、
   計測された各処理部におけるウエーハ保持時間と、処理部ごとに設定されている基準時間とを比較することにより異常の有無を判定するステップと、
   前記判定結果にしたがって、異常を通知するステップと、
   を有することを特徴とする半導体製造装置の異常検知方法。
2. 前記異常有無の判定が、半導体製造装置内を同時に進行する全てのウエーハについて、各処理部でのウエーハ保持時間と、対応する前記基準時間とを比較することにより行われる、請求項１記載の半導体製造装置の異常検知方法。
3. 前記各処理部におけるウエーハ保持時間が、各処理部にウエーハが搬入された時点から当該ウエーハが当該処理部から搬出された時点までの時間である、請求項１または２記載の半導体製造装置の異常検知方法。
4. 前記基準時間が、既処理ウエーハの各処理部でのウエーハ保持時間の平均値および標準偏差から算出される、請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体製造装置の異常検知方法。
5. 異常が検知された場合に、異常が検知された処理部でのウエーハ保持時間の計測を所定時間継続し、当該処理部におけるウエーハ保持時間を取得する、請求項４記載の半導体製造装置の異常検知方法。
6. 前記処理部へのウエーハの搬入が認識できなかった場合、直前の処理部から当該ウエーハが搬出された時点を始点として前記保持時間が計測され、前記処理部からのウエーハの搬出が認識できなかった場合、直後の処理部へ当該ウエーハが搬入された時点を終点として前記ウエーハ保持時間が計測される、請求項３記載の半導体製造装置の異常検知方法。
7. 前記処理部が、複数枚のウエーハを収容したキャリアがセットされるポートである場合、当該処理部のウエーハ保持時間が、キャリアから最初のウエーハの搬出が開始された時点から、キャリアから最後のウエーハの搬出が完了した時点までの時間である、請求項３記載の半導体製造装置の異常検知方法。
8. 前記異常の通知が、異常が検知された半導体製造装置を特定する情報、異常が検知されたウエーハを特定する情報、および異常が検知された処理部を特定する情報を含む、請求項１記載の半導体製造装置の異常検知方法。
9. 前記各処理部でのウエーハ搬入搬出状態が、複数枚のウエーハが属するロットが半導体製造設備に投入されてから回収されるまでの間、各ウエーハが各処理部へ搬入搬出される都度更新されるテーブルに基づいて監視される、請求項１記載の半導体製造装置の異常検知方法。
10. 半導体装置を製造する半導体製造装置の異常を検知する異常検知装置であって、
    半導体製造装置内で直列または並列に接続され、ウエーハの搬送経路を構成する複数の処理部において、ウエーハの搬入搬出状態を監視する手段と、
    前記ウエーハの搬入搬出状態に基づいて各処理部におけるウエーハ保持時間を計測する手段と、
    各処理部におけるウエーハ保持時間と、処理部ごとに設定されている基準時間とを比較することにより異常の有無を判定する手段と、
    前記判定結果にしたがって、異常を通知する手段と、
    を備えたことを特徴とする半導体製造装置の異常検知装置。

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