JP2017142634A - データ管理装置及びデータ管理装置の監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データ管理装置において、サーバ内のアプリケーションが予期しない挙動をした場合も、その状態を正確に監視できる技術を提供する。【解決手段】本発明は、半導体製造装置の稼動データを収集するデータ収集ユニットから転送された前記稼動データを処理するデータ解析ユニットと、前記データ解析ユニットの状態を監視時間に基づいて監視する状態監視ユニットとを備え、前記監視時間は、前記稼動データを前記データ解析ユニットへ転送するのに要する時間である第一の時間と前記データ解析ユニットにて前記稼動データを処理するのに要する時間である第二の時間との和であることを特徴とするデータ管理装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置で収集されたデータを通信ネットワークを介して保存・管理するデータ管理装置及びデータ管理装置の監視方法に関する。

半導体製造装置、特にドライエッチング装置やＣＶＤ(Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)装置等のプラズマを利用する製造装置では、そのプロセスが複雑で、装置やプロセスのトラブル、経時変化等により安定しない処理結果の問題が発生する場合が多い。このような場合は、装置エンジニアや生産管理者等が装置やプロセスを正常状態に復旧させるため、何らかの対処を行う必要がある。

このような状況に対処すべく、半導体製造装置では、そのプロセス処理中のデータを収集・保存しておき、上記問題が発生した時にそれらのデータを使ってデータ解析を行い、問題解決を図っている。

通常、各製造装置は通信ネットワークに接続され、収集されたデータは、ネットワーク上のデータサーバ（データ管理装置）に保存される。そして、半導体製造ラインの管理者や装置・プロセスエンジニア等は前記サーバにアクセスし、データ確認や解析を行う。したがって、データサーバが各製造装置から問題無くデータを収集・保存し、安定して運用されることは生産管理上重要な事項の１つである。
もしも、データサーバにデータが存在しない等の事案が発生した場合は、装置トラブルへの対応や改善のためのデータ解析ができなくなることになり、結果的には装置の平均復旧時間(Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ Ｔｏ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：ＭＴＴＲ)の増加や装置実稼動率の低下等を招いてしまうことも考えられる。

半導体製造に関わるデータサーバの安定稼動を実現するために、特許文献１に記載の技術がある。この特許文献１には、通信ネットワークで接続されたサーバをＣＰＵ使用率やハードディスク使用率等のログファイルで監視し、正常または異常を判定する技術が記載されている。

また、上述の通り、データサーバは安定稼動を続ける必要があり、一般的にハードウェアの対応としては、無停電電源(Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ：ＵＰＳ、以下、ＵＰＳと称する)やハードディスクの冗長性を向上させたＲＡＩＤ(Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａｒｒａｙｓ ｏｆ Ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ Ｄｉｓｋｓ、以下、ＲＡＩＤと称する)等の技術が適用されている。ソフトウェアとしてもサーバ用ＯＳの適用やＣＰＵ負荷率、メモリ使用量、ハードディスク使用率等のサーバのリソース監視が適用されている。

さらに、サーバで実行されているアプリケーション・ソフトウェアの監視については、サーバＯＳ上でのその実行単位であるプロセス（タスク）が起動しているかの監視やそれが確保しているメモリ使用量等を監視する方法がある。

特開２００８−１１８０６８号

特許文献１は、複数のサーバにおいて、それぞれのログファイルの内容を参照し、それを予めユーザによって設定された判定基準内容と比較することでサーバの稼働状態が正常か異常かを判定する。また、特許文献１での監視対象はログファイルで、このログファイルには当該サーバのＣＰＵ使用率、ディスク使用率、メモリ使用率、システムエラーの状態が記録されている。しかし、サーバの状態監視は、これらの監視だけでは不十分なことがある。

つまり、サーバで実行中のアプリケーションが予期しない動作に陥ったとき、上記のような監視項目には異常が現れないケースがある。例えば、アプリケーションが実行したまま応答しなくなった場合や、当初よりアプリケーション・ロジックに潜在的な問題があり、アプリケーションがハングアップした場合等である。

そこで、本発明は、ＣＰＵ使用率やメモリ使用率等のサーバのリソースの監視だけでなく、アプリケーションの動作を外部から監視することによりデータ管理装置において、サーバ内のアプリケーションが予期しない挙動をした場合でも、その状態を監視できる技術を提供することを目的とする。

本発明は、半導体製造装置の稼動データを収集するデータ収集ユニットから転送された前記稼動データを処理するデータ解析ユニットと、前記データ解析ユニットの状態を監視時間に基づいて監視する状態監視ユニットとを備え、前記監視時間は、前記稼動データを前記データ解析ユニットへ転送するのに要する時間である第一の時間と前記データ解析ユニットにて前記稼動データを処理するのに要する時間である第二の時間との和であることを特徴とするデータ管理装置である。

また、本発明は、転送された半導体製造装置の稼動データをデータ管理装置に備えられたデータ解析ユニットにより処理し、前記データ解析ユニットの状態を監視時間に基づいて監視し、前記監視時間は、前記稼動データを前記データ解析ユニットへ転送するのに要する時間である第一の時間と前記データ解析ユニットにて前記稼動データを処理するのに要する時間である第二の時間との和であることを特徴とするデータ管理装置の監視方法である。

本発明により、半導体製造装置で収集されたデータを管理するデータ管理装置において、そこで動作するアプリケーションが外部からは判断できないような予期しない状態に陥った場合でも、その状態を把握できる。

半導体製造ラインにおけるプラズマ処理装置に本発明を適用した場合の実施の形態を示す図である。 本発明の状態監視の詳細を示したシーケンス図である。 本発明の状態監視を示すフローチャートである。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

図１は、半導体製造ラインにおけるプラズマ処理装置に本発明を適用した場合の実施の形態を示す図である。プラズマ処理装置１０１は、装置稼働中のデータを一時的に保存するデータ収集ユニット１０７を備えている。データ収集ユニット１０７のデータ収集部１０３は、装置・プロセス制御に関わる各部位に配置された様々なセンサ、例えば、電力値、電圧値、ガス流量値、圧力値等のセンサから得られる時系列データ１０５を収集し、データ収集ユニット１０７に備えられている記憶装置にファイル形式やデータベース形式として保存する。

また、データ収集部１０３は、プラズマ処理装置１０１に追加された、処理室内のプラズマ発光をモニタする発光分光器１０２で収集された波長毎の発光強度の時系列データ１０６を収集し、ファイル形式やデータベース形式として保存する。なお、追加されるセンサは、発光分光器１０２に限らず、質量分析計やプラズマインピーダンスモニタ等でもよい。

また、データ収集部１０３は、装置で処理される処理単位(ロットやウェハ)毎にその処理単位に関わる情報(ロット名、処理開始・終了時間、レシピ条件（製造条件）、時系列データの保存場所、等)を取得し、処理履歴１０４としてファイル形式あるいはデータベース形式で保存する。

なお、半導体製造ラインでは、複数の製造装置が存在し、本実施例においても、プラズマ処理装置１０１は1台ではなく、装置１０１’のように複数の装置が存在し、その装置に付属する発光分光器１０２’、データ収集ユニット１０７’も同様の構成となっている。したがって、データ収集部１０３’は、プラズマ処理装置１０１’の時系列データ１０５’、１０６’、処理履歴１０４’を収集する。なお、装置によってはセンサ種別が変わることもあり、それに従い、収集されるデータの内容(データ項目、サンプリング周期、等)も変わる場合がある。

データ解析ユニット１１４は、データ転送部１０８とデータ解析部１２１を備えており、データ解析機能と共にデータサーバ機能も備えている。データ転送部１０８は、複数の装置のデータ収集部１０３に接続され、各装置のデータ収集ユニット１０７、１０７’に保存されたデータを大容量記憶装置としての機能も備えるデータ解析ユニット１１４にコピーする。このとき、処理履歴１０４、１０４’は、装置別処理履歴１０９としてコピーされ、時系列データ１０５、１０６、１０５’、１０６’は、装置別時系列データ１１１、１１２としてコピーされる。なお、コピーされたデータは、記憶装置の容量確保のため、テキスト形式からバイナリ形式等に圧縮される等、何らかのデータ変換を行うこともある。

データ転送部１０８は、装置別処理履歴１０９から当該装置の処理履歴を参照し、まだデータ解析ユニット１１４に保存されていないデータを検索する。検索された対象データは、データ収集部１０３からデータ転送部１０８に送信され、データ解析ユニット１１４に保存される。データ転送部１０８は、装置別処理履歴１０９の当該データ欄にデータを受信・保存したことを記録する。これにより、次回の検索時には受信・保存されていないデータが対象となる。

さらに、データ転送部１０８は、コピーされたデータを分析し、解析用情報を構築し、解析用データベース１１０に保存する。解析用情報とは、装置別処理履歴１０９情報と、装置別時系列データ１１２、１１３をロット、レシピ単位等の様々なカテゴリへ分類したり、時系列データをプロセスステップ別に切り分け、最大・最小値、平均値、標準偏差等の基本統計量を計算したりした結果の情報である。

データ解析を行う場合は、全データから解析対象データのみを抽出したり、時系列データの基本統計量を計算したりして解析の目的別にデータを前処理（加工）する必要があり、これに時間を要することが多い。そこで、前記のように、解析時に想定される前処理を予めデータ保存時に実行しておき、この結果を解析用データベース１１０に保存しておく。

解析作業を行う際は、ユーザ１１６、１１６’が解析端末１１５、１１５’を使ってデータ解析部１２１にアクセスする。アクセスされたデータ解析部１２１は、解析用データベース１１０を参照しながら、ユーザが要求した解析処理を行う。このとき、上述の通り、解析用データベース１１０では予め想定される解析の前処理が実行済みなので、ユーザ１１６、１１６’は解析にかかる時間を大幅に軽減でき、解析効率が向上する。

データ解析部１２１は、通信ネットワークを介して特定範囲に公開され、これらのデータが解析されることにより、製造ラインで稼動する製造装置のトラブルシューティングやプロセス改善等に利用される。したがって、データ解析ユニット１１４に保存されるデータは、製造ライン管理上、大変重要なデータとなる。このように重要な情報を保持するデータ解析ユニット１１４は、常時、稼動し続ける必要がある。常時、稼動のため、ハードウェアの対応として、ＵＰＳやハードディスクの冗長性を向上させたＲＡＩＤ等の技術が適用されている。ソフトウェアとしてもサーバ用ＯＳの適用やＣＰＵ負荷、メモリ使用量、ハードディスク使用率等の監視が行われている。

さらに、データ解析ユニット１１４上で動作するアプリケーションの監視は、サーバＯＳが管理しているアプリケーションプロセスの稼動監視が行われる場合がある。しかし、アプリケーションの状態監視は、これらの対応だけでは不十分なことがある。つまり、アプリケーションの状態は外部から判断がつきにくい場合があり、単に稼動しているか、していないかを監視するだけでは正確な状態監視ができない場合がある。特に、本実施例で示したデータ解析ユニット１１４のようにデータ転送・保存だけでなく、事前に解析作業のための前処理を実行する等のアプリケーションを備える場合、その処理が複雑となったり、負荷が増えたりすることになり、予期せぬトラブルが発生する確率も高くなる。

サーバ上で動作するアプリケーションの監視は、サーバＯＳが備えているアプリケーションプロセスのタスク監視(プログラムが動いているかどうかのチェック)が行われる場合がある。しかし、これだけでは不十分な場合がある。つまり、アプリケーションの状態は外部から判断がつきにくい場合があり、単に稼動しているか、していないかを監視するだけでは正確な状態監視ができない場合がある。

本実施例のデータ解析ユニット１１４で動作するデータ転送部１０８は、単にそれが稼動しているか、していないかを監視するだけでは、正常にその処理が行われているかどうかが判定できない場合がある。そこで、データ転送部１０８の状態を監視するために、状態監視ユニット１２０を配置し、そこで状態監視部１１７を稼動させる。

状態監視部１１７は、データ転送部１０８が正常に稼動しているかを監視し、正常稼動されていないと判断した場合、データ転送部１０８のリセット等により復旧処理を行う機能や、稼動状態を装置やシステムの管理者に通信ネットワークを介して報告する機能を有する。

状態監視部１１７がデータ転送部１０８を監視する方法について説明する。状態監視部１１７は、データ転送部１０８がデータ収集部１０３からデータを転送する単位（ウェハ処理別やファイル別）で、その転送に掛かるデータ転送時間１２４と、転送されたデータを分析・処理して解析用データベース１１０に登録するためにかかる時間であるデータ処理時間１２５とを加算し、これを監視時間１２３とする。そして、状態監視部１１７は、データ転送部１０８と通信し、その監視時間内にデータ転送部１０８が当該処理のデータ転送とデータ処理を完了するかどうかを監視する。

次にデータ転送時間１２４の算出方法について説明する。この時間は、データ収集ユニット１０７からデータ解析ユニット１１４へのデータ転送にかかる時間であり、転送するデータ量によって変化する時間となる。具体的にデータ転送時間は、状態監視部１１７が装置別処理履歴１０９を参照して得られる転送対象データのプロセス処理時間[秒］と、状態監視ユニット１２０に予め保持されている装置別の単位処理時間当たりのデータ収集量［Byte／秒］とを乗じて当該データ量［Byte］を算出し、さらに、この当該データ量［Byte］を状態監視ユニット１２０に保持されているデータ収集部１０３とデータ転送部１０８間のネットワーク通信速度［Byte／秒］で除して算出される値である。

あるいは、データ収集ユニット１０７が収集できる最大データ量、すなわち、プラズマ処理装置１０１が処理できる最大プロセス時間のデータ量［Byte］をネットワーク通信速度［Byte／秒］で除して算出される値をデータ転送時間としてもよい。この場合、データ量に関わらず一定の時間となる。

次にデータ処理時間１２５の算出方法について説明する。この時間は、データ転送部１０８が転送されたデータを分析し、解析用情報を構築し、解析用データベース１１０に保存するのにかかる時間であり、転送されたデータ量によって変化する時間となる。データ処理時間１２５は、状態監視部１１７が装置別処理履歴１０９を参照して得られる当該データのプロセ処理時間［秒］と、状態監視ユニット１２０に予め保持されている装置別の単位処理時間当たりのデータ収集量［Byte／秒］とを乗じて当該データ量［Byte］を算出し、さらに、前記当該データ量［Byte］を態監視ユニット１２０に保持されている装置別の単位処理時間当たりのデータ処理量［Byte／秒］で除して算出される値である。

あるいは、データ収集ユニット１０７が収集できる最大データ量、すなわち、プラズマ処理装置１０１が処理できる最大プロセス時間のデータ量［Byte］を装置別の単位処理時間当たりのデータ加工量［Byte／秒］で除して算出される値をデータ処理時間としてもよい。この場合、データ量に関わらず一定の値となる。

上述のようにして算出されたデータ転送時間１２４とデータ処理時間１２５を加算して監視時間１２３とする。

続いて状態監視部１１７がデータ転送部１０８を監視する手順を説明する。

データ転送部１０８は、データ転送を開始する前に状態監視部１１７に転送対象となるデータの情報を報告する。状態監視部１１７は、その対象データの処理時間を装置別処理履歴１０９から取得し、上述の方法で算出されたデータ転送時間１２４とデータ処理時間１２５から当該監視時間１２３を設定する。なお、この監視時間に±５０％等の許容範囲を設定しておく。

データ転送部１０８から状態監視部１１７へデータ転送開始が報告されると、状態監視部１１７は、データ転送部１０８からデータ転送と解析データベース１１０への登録が完了した報告を受け取るまで、前記監視時間と許容範囲分の時間で監視を行う。監視した結果が許容範囲を含めた監視時間の範囲外であった場合、状態監視部１１７は、データ転送部１０８が異常となっていると判断し、データ転送部１０８を停止させ、再起動して復旧処理を行う。あるいは、通信ネットワークを介して、装置ユーザや製造ライン管理者等へ通知し、データ転送部１０８の復旧を促す。

図２は、図1のデータ管理装置の状態監視の詳細を示したシーケンス図である。以下、このシーケンス図に従って、状態監視の手順を説明する。

Ｓ２０１において、データ転送部１０８は、データ収集部１０３との通信状態を確立する。Ｓ２０２において、データ転送部１０８は、状態監視部１１７へデータ転送の通信状態が確立されたことを報告する。そして、状態監視部１１７の状態監視処理が開始される。Ｓ２０３において、データ転送部１０８は、処理履歴１０４からまだデータ解析ユニット１１４に保存されていないデータを検索し、検索されたデータのデータ転送をデータ収集部１０３に要求する。検索されたデータをここでは「データ１」とする。

Ｓ２０４において、Ｓ２０３と同時にデータ転送部１０８は、「データ１」に関する情報を状態監視部１１７に報告する。状態監視部１１７は、この情報から「データ１」のプロセス処理時間を装置別処理履歴１０９から取得する。さらに上述した方法により、データ転送時間１２４及びデータ処理時間１２５を算出し、これを加算して「データ１」の監視時間とする。Ｓ２０５において、「データ１」を対象として、データ収集部１０３とデータ転送部１０８間でデータ転送が開始される。Ｓ２０６において、Ｓ２０５と同時にデータ転送部１０８から状態監視部１１７に「データ１」のデータ転送が開始されたことが報告される。状態監視部１１７は、この時点からの時間計測を開始する。

Ｓ２０７において、データ転送部１０８から状態監視部１１７に「データ１」のデータ転送とデータ処理が完了したことが報告される。状態監視部１１７は、この時点で時間計測を終了する。そして、計測された時間と前記許容範囲を含めた監視時間が比較され、「データ１」のデータ転送とデータ処理が正常に終了したかが判断される。状態監視部１１７は、データ転送部１０８が異常状態になったと判断した場合、データ転送部１０８の再起動による復旧処理を実行するか、装置ユーザや製造ライン管理者へ通知する。

Ｓ２０３´において、次のデータ転送候補となるデータが存在した場合、データ転送部１０８は、次のデータのデータ転送をデータ収集部１０３に要求する。ここでは次のデータを「データ２」とする。Ｓ２０４´において、Ｓ２０３´と同時にデータ転送部１０８は、「データ２」に関する情報を状態監視部１１７に報告する。状態監視部１１７は、この情報から「データ２」のプロセス処理時間を装置別処理履歴１０９から取得する。さらに上述した方法により、データ転送時間１２４及びデータ処理時間１２５を算出し、これを加算して「データ２」の監視時間とする。

Ｓ２０５´において、「データ２」を対象として、データ収集部１０３とデータ転送部１０８間でデータ転送が開始される。Ｓ２０６´において、Ｓ２０５´と同時にデータ転送部１０８から状態監視部１１７に「データ２」のデータ転送が開始されたことが報告される。状態監視部１１７は、この時点からの時間計測を開始する。

Ｓ２０７´において、データ転送部１０８から状態監視部１１７に「データ２」のデータ転送とデータ処理が完了したことが報告される。状態監視部１１７は、この時点で時間計測を終了する。そして、計測された時間と前記前記許容範囲を含めた監視時間が比較され、「データ２」のデータ転送とデータ処理が正常に終了したかどうかが判断される。状態監視部１１７は、データ転送部１０８が異常状態になったと判断した場合、データ転送部１０８の再起動による復旧処理を実行するか、装置ユーザや製造ライン管理者へ通知する。

Ｓ２０８において、データ転送の対象となるデータが存在しなくなった場合、データ転送部１０８は、データ収集部１０３との通信を切断する。Ｓ２０９において、データ転送部１０８は、状態監視部１１７へ通信が切断されたことを報告する。そして、状態監視部１１７の状態監視処理が終了する。

図３は、本発明の状態監視を示すフローチャートであり、これに基づく動作は以下の通りである。

ステップ３００において、図１に示す状態監視部１１７がデータ転送部１０８の状態監視処理を開始する。ステップ３０１において、データ転送部１０８は、データ収集部１０３との通信状態が確立されたことを状態監視部１１７へ報告する。これを受けた状態監視部１１７は、状態監視処理を開始する。ステップ３０２において、状態監視部１１７は、データ転送部１０８が対象としているデータ収集部１０３に接続された半導体製造装置別の単位処理時間当たりのデータ収集量［Byte／秒］、ネットワーク通信速度［Byte／秒］、単位処理時間当たりのデータ処理量［Byte／秒］を取得し、保持する。

ステップ３０３において、状態監視部１１７は、データ転送部１０８がデータ転送を行うデータ収集部１０３との通信を確立中かを確認し、切断されていたらステップ３０８へ移る。ステップ３０４において、データ転送部１０８がデータ収集部１０３に当該データのデータ転送要求を行い、同時に状態監視部１１７にその要求を行ったことを報告する。このとき同時に当該データの識別情報を状態監視部１１７に報告する。この情報は、装置別処理履歴１０９から当該データの詳細な処理内容（処理時間、レシピ、等）を検索するためのユニークなキー情報である。

ステップ３０５において、状態監視部１１７は、ステップ３０２、ステップ３０４で得られた情報を基に当該データの転送に掛かるデータ転送時間１２４と、解析用データベース１１０登録に掛かるデータ処理時間１２５を算出する。ステップ３０６において、ステップ３０５で算出されたデータ転送時間１２４とデータ処理時間１２５を加算する。さらに、この数値に許容範囲を設定し、例えば、見積もられた時間の−５０％を監視時間の下限値、＋５０％を上限値に設定し、この許容範囲を含めた数値を当該データの監視時間１２３とする。

ステップ３０７において、データ転送部１０８から当該データのデータ転送開始報告を受け、ステップ３０６で設定した監視時間を使い、データ転送とデータ処理の終了報告を受けるまで状態監視を行う。正常の場合は、ステップ３０３へ移り、異常と判断された場合はステップ３０９へ移る。ステップ３０８において、状態監視部１１７は、当該データ収集部１０３とデータ転送部１０８との状態監視を終了する。

ステップ３０９において、データ転送部１０８が異常な状態と判断されたため、状態監視部１１７は、データ転送部１０８の再起動による復旧処理を実行するか、装置ユーザや製造ライン管理者へその内容を通知する。

以上、本実施例に係る本発明により、半導体製造装置で収集されたデータを管理するデータ管理装置において、そこで動作するアプリケーションが外部からは判断できないような予期しない状態に陥った場合でも、その状態を把握でき、復旧処理やエラー通知を迅速に行うことができる。

１０３…データ収集部、１０８…データ転送部、１１７…状態監視部、１０９…装置別処理履歴、１２３…監視時間、１２４…データ転送時間、１２５…データ処理時間

Claims (6)

1. 半導体製造装置の稼動データを収集するデータ収集ユニットから転送された前記稼動データを処理するデータ解析ユニットと、
   前記データ解析ユニットの状態を監視時間に基づいて監視する状態監視ユニットとを備え、
   前記監視時間は、前記稼動データを前記データ解析ユニットへ転送するのに要する時間である第一の時間と前記データ解析ユニットにて前記稼動データを処理するのに要する時間である第二の時間との和であることを特徴とするデータ管理装置。
2. 請求項１に記載のデータ管理装置において、
   前記監視時間は、前記第一の時間の最大値と前記第二の時間の最大値に基づいて求められた時間であることを特徴とするデータ管理装置。
3. 請求項１に記載のデータ管理装置において、
   前記監視時間は、前記半導体製造装置の製造条件毎に求められることを特徴とするデータ管理装置。
4. 請求項１に記載のデータ管理装置において、
   前記状態監視ユニットは、前記データ解析ユニットの状態を異常と判断した場合、前記データ解析ユニットをリセットすることにより前記データ解析ユニットを復旧させることを特徴とするデータ管理装置。
5. 請求項１に記載のデータ管理装置において、
   前記データ解析装置は、通信ネットワークを介して複数の前記半導体製造装置と接続されていることを特徴とするデータ管理装置。
6. 転送された半導体製造装置の稼動データをデータ管理装置に備えられたデータ解析ユニットにより処理し、
   前記データ解析ユニットの状態を監視時間に基づいて監視し、
   前記監視時間は、前記稼動データを前記データ解析ユニットへ転送するのに要する時間である第一の時間と前記データ解析ユニットにて前記稼動データを処理するのに要する時間である第二の時間との和であることを特徴とするデータ管理装置の監視方法。

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