JP2019053356A - 制御システム、異常検知方法、および異常検知プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】従来検知できなかった製造プロセスにおける異常を検知できる技術を提供すること。【解決手段】制御システム（１００）は、製造プロセスにおけるプロセスパラメータを測定して複数のセンサ値を出力するセンサ（１２０）と、プロセスパラメータを調節するための調節装置（１４０）と、センサ値が予め定められた目標値に一致するように調節装置を制御するための制御信号を出力する制御装置（１３０）と、センサ値の変動がない場合に制御システムの異常を検知する異常検知部（１３２）とを備える。【選択図】図１

Description

この開示は、制御システムに関し、より特定的には、製造プロセスを制御する制御システムに関する。

通常、工業製品を生産する場合、工業製品の品質を一定に保つために各種製造プロセスにおいてプロセス制御が行なわれている。プロセス制御は、温度、圧力、流量などのプロセスパラメータ（プロセス状態量とも言う）を制御することである。

このような工業製品の生産には、プロセスパラメータを監視し、製造プロセスに異常が発生した場合に早急に対処することが要求される。

製造プロセスにおける異常を検知する技術に関し、例えば、国際公開第９６／２６５３９号（特許文献１）は、工業製品の製造ラインにおいて発生した異常を自動的に検知する技術を開示している。より具体的には、この技術は、ファイルデータベースから製造データおよび検査データを読み出し、予め収録された異常検知方法を読み出されたデータに適用して異常を検知する（「要約」参照）。

国際公開第９６／２６５３９号

製造プロセスを管理する制御システムは、一般的に、監視対象のプロセスパラメータが予め定められた範囲から外れた場合に、製造プロセスに異常が生じていることを検知する。しかしながら、このような制御では製造プロセスにおける異常を検知できない場合があった。したがって、従来検知できなかった製造プロセスにおける異常を検知するための技術が必要とされている。

本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、従来検知できなかった製造プロセスにおける異常を検知できる制御システム、異常検知方法、および異常検知プログラムに関する。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

ある実施形態に従う制御システムは、製造プロセスにおけるプロセスパラメータを測定して複数のセンサ値を出力するセンサと、プロセスパラメータを調節するための調節装置と、センサ値が予め定められた目標値に一致するように調節装置を制御するための制御信号を出力する制御装置と、センサ値の変動がない場合に制御システムの異常を検知する異常検知部とを備える。

ある実施形態に従う制御システムは、従来検知できなかった製造プロセスの異常を検知できる。そのため、この制御システムは、従来の制御システムに比べて歩留りを高め得る。

ある実施形態に従う制御システムの概要を説明する図である。 制御装置がプロセスパラメータを制御する処理を表す図である。 制御装置における不具合の一例を表す図である。 センサにおける不具合の一例を表す図である。 ネットワークが切断された場合に起こる不具合の一例を説明する図である。 ある実施形態に従う制御システムの構成を表す図である。 エッチング装置の構成を表す図である。 メッキ装置の構成を表す図である。 異常検知部が制御システムの異常を検知する処理を表すフローチャートである。 ある実施形態に従うセンサ値の変動の有無を判断する処理を表すフローチャートである。 他の実施形態に従うセンサ値の変動の有無を判断する処理を表すフローチャートである。

以下、この技術的思想の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

［技術思想］
まず、図１〜図５を参照しながら、本開示の技術思想を説明する。図１は、ある実施形態に従う制御システムの概要を説明する図である。図１を参照して、制御システム１００は、監視対象１１０と、センサ１２０と、制御装置１３０と、調節装置１４０とを備える。

監視対象１１０は、製造プロセスにおけるワーク（加工対象物）、またはワークの周囲の環境（例えば、ワークに接する物体（気体、液体、固体））である。センサ１２０は、監視対象１１０の物理量をプロセスパラメータとして測定する。プロセスパラメータは、例えば、温度、湿度、圧力、流量、電気的特性（電流、電圧、抵抗）値、速度等を含む。センサ１２０は、測定結果（以下、「センサ値」とも言う）を制御装置１３０に出力する。

制御装置１３０は、入力されるセンサ値が予め定められた目標値に一致するように調節装置１４０を制御するための制御信号を調節装置１４０に出力する。調節装置１４０は、制御装置１３０から入力される制御信号に従い、監視対象１１０のプロセスパラメータを調節する。例えば、プロセスパラメータが温度である場合、調節装置１４０はヒータであり得る。

制御装置１３０は、異常検知部１３２を含む。異常検知部１３２は、製造プロセスの異常および制御システム１００の異常を検知する。異常検知部１３２の詳細は後述する。

図２は、制御装置１３０がプロセスパラメータを制御する処理を表す図である。ある局面において、制御装置１３０は、センサ１２０から入力されるセンサ値が目標値より小さい場合に、プロセスパラメータが大きくなるような制御信号を生成して、当該信号を調節装置１４０に出力する。一方、制御装置１３０は、センサ１２０から入力されるセンサ値が目標値より大きい場合に、プロセスパラメータが小さくなるような制御信号を生成し、当該信号を調節装置１４０に出力する。これにより、プロセスパラメータが目標値付近で安定する。

異常検知部１３２は、センサ１２０から入力されるセンサ値が、目標値を基準として設定される予め定められた範囲（図２における下限値から上限値までの範囲）に収まっているかを監視する。換言すれば、異常検知部１３２は、センサ値のバラつきが許容範囲内であるか否かを監視する。異常検知部１３２は、センサ値が予め定められた範囲から外れた場合に、製造プロセスに異常が生じていることを検知する。

異常検知部１３２はさらに、センサ値に変動がないと判断した場合にも異常を検知する。上記のように、制御装置１３０はセンサ値を目標値付近で安定するように制御する。そのため、センサ値は目標値付近で僅かに変動する。また、通常、外因の影響により、センサ値は僅かに変動する。そのため、センサ値に変動がない場合、センサ１２０および制御装置１３０の少なくとも一方で何らかの不具合が生じた可能性が高い。以下、図３および図４を用いて不具合の例を説明する。

図３は、制御装置１３０における不具合の一例を表す図である。センサ１２０は、レジスタ１２２を有する。レジスタ１２２は、センサ１２０が測定して得られたセンサ値を所定個数（図３では５個）保持するように構成されている。センサ１２０は、レジスタ１２２に保持されるセンサ値を所定の通信タイミングでネットワーク３１０を介して制御装置１３０に出力する。

制御装置１３０は、通信モジュール１３４と、マザーボード１３６とを含む。通信モジュール１３４は、センサ１２０と通信可能に構成され、センサ１２０から入力されるセンサ値を一時的に保持するためのレジスタ１３５を含む。通信モジュール１３４は、レジスタ１３５に保持されるセンサ値を所定の通信タイミングでネットワーク３２０を介してマザーボード１３６に出力する。マザーボード１３６は、通信モジュール１３４から入力されるセンサ値を一時的に保持するためのレジスタ１３７を含む。

制御装置１３０に含まれる異常検知部１３２は、マザーボード１３６のレジスタ１３７に保持されるセンサ値に基づいて、制御システム１００または製造プロセスに異常が生じていることを検知する。

図３に示される例において、ネットワーク３２０が切断されている。係る場合、センサ１２０により測定して得られたセンサ値は、通信モジュール１３４に出力されるものの、マザーボード１３６に出力されない。そのため、図３において、センサ１２０のレジスタ１２２と通信モジュール１３４のレジスタ１３５とは同期しているものの、レジスタ１２２とマザーボード１３６のレジスタ１３７とは同期していない。

このようにネットワーク３２０が切断されると、レジスタ１３７に保持されるセンサ値は更新されない。

図４は、センサ１２０における不具合の一例を表す図である。図３の例ではネットワーク３２０が切断された例について説明したが、図４の例ではネットワーク３１０が切断されている。

係る場合、センサ１２０により測定して得られたセンサ値は、通信モジュール１３４に出力されない。そのため、通信モジュール１３４のレジスタ１３５に保持されるセンサ値は更新されない。その結果、マザーボード１３６のレジスタ１３７に保持されるセンサ値も更新されない。

図３および図４に示されるように、ネットワーク３１０または３２０が切断されると、マザーボード１３６のレジスタ１３７に保持されるセンサ値は更新されない。

図５は、ネットワーク３１０または３２０が切断された場合に起こる不具合の一例を説明する図である。図５に示される例において、時刻Ｔ１においてネットワーク３１０または３２０の切断が生じたとする。ネットワーク３１０または３２０の切断に伴い、マザーボード１３６のレジスタ１３７に保持される最新のセンサ値は、センサ値Ｍ１で固定される。そのため、時刻Ｔ１以降のセンサ値は、ライン５１０に示されるようにセンサ値Ｍ１で固定される。

時刻Ｔ１におけるセンサ値Ｍ１は、目標値よりやや高い値である。そのため、制御装置１３０は、時刻Ｔ１以降において、センサ値が小さくなるような制御信号を生成して、調節装置１４０に出力し続ける。その結果、実際のプロセスパラメータの値は、ライン５２０に示されるように下がっていき、バラつきの許容範囲外となってしまう。

仮に、異常検知部１３２がセンサ値のバラつき度合いだけをモニタする構成である場合、センサ値Ｍ１はバラつきの許容範囲内であるため、異常検知部１３２は製造プロセスにおける異常（実際のプロセスパラメータの値が許容範囲外であること）を検出できない。その結果、不良品が製造され続け、製造者は莫大な不利益を被り得る。

そこで、実施形態に従う異常検知部１３２は、センサ値の変動の有無を監視し、センサ値の変動がない場合に制御システム１００に異常が生じていることを検知する。これにより、実施形態に従う制御システム１００は、不良品が製造され続けることを抑制できる。

また、一般的に製造プロセスの異常を検知する制御システム１００は、センサ１２０の製造元が提供するソフトウェアを含む。このソフトウェア上でネットワーク３１０または３２０の切断を検知することも考えられる。しかしながら、一般的に制御システムは複数のプロセスパラメータを監視するために、複数のセンサと複数のソフトウェアとを含む。係る場合、複数のソフトウェアの各々が、上記のネットワーク切断を検知するように構成される必要がある。これに対し、実施形態に従う制御システム１００は、センサ１２０の製造元が提供するソフトウェアの仕様によらず、センサ値の変動があるか否かを判断するだけで、ネットワーク切断を含む制御システム１００の異常を検知できる。以下、具体的な制御システムの構成および制御について説明する。

［制御システム６００］
図６は、実施形態に従う制御システム６００の構成を表す図である。制御システム６００は、半導体製造ライン（半導体製造装置）として機能する。制御システム６００は、ワークであるウェハ６１０に対して各種の半導体製造プロセス６２０−１〜６２０−Ｎを実行するための製造装置６３０−１〜６３０−Ｎを有する。製造装置６３０−１〜６３０−Ｎは、ＰＣ（Personal Computer）６４０−１〜６４０−Ｎにそれぞれ接続されている。以下、半導体製造プロセス６２０−１〜６２０−Ｎ、製造装置６３０−１〜６３０−Ｎ、ＰＣ６４０−１〜６４０−Ｎをそれぞれ総称して製造プロセス６２０、製造装置６３０、ＰＣ６４０とも言う。

例えば、リソグラフィプロセスに対しては塗布装置，現像装置，露光装置等が使用される。酸化・高温ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）膜形成プロセスおよびアニールプロセスに対しては熱処理炉装置，ランプアニール装置等が使用される。洗浄プロセスに対しては洗浄装置が使用される。ドーピングプロセスに対してはイオン注入装置が使用される。エッチングプロセスに対してはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置等が使用される。薄膜形成プロセスに対してはＰ−ＣＶＤ（plasma ＣＶＤ）装置，エピタキシャル装置等が使用される。配線（メタル形成）プロセスに対してはスパッタ装置，メッキ装置等が使用される。配線（層間膜形成）プロセスに対してはＣＶＤ装置，塗布装置等が使用される。ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）プロセスに対してはＣＭＰ装置が使用される。

なお、図５に示される例において、制御システム６００は、１つの製造プロセス６２０に１つの製造装置６３０およびＰＣ６４０が配置されるように構成されているが、他の局面において、１つの製造プロセス６２０に対して２つ以上の製造装置６３０およびＰＣ６４０が配置されるように構成されてもよい。

製造装置６３０は、後述するようにプロセスパラメータを監視するためのセンサを有する。センサは測定結果であるセンサ値をＰＣ６４０に出力する。ＰＣ６４０は、センサから入力されたセンサ値をサーバ６５０に出力する。

サーバ６５０は、通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス）６６０と、プロセッサ６７０と、記憶装置６８０と、ディスプレイ６９２と、スピーカ６９４とを含む。

通信Ｉ／Ｆ６６０は、例えば、ケーブルやコネクタなどを介して、各ＰＣ６４０に接続可能に構成されている。通信Ｉ／Ｆ６６０は、ハードウェアと、各ＰＣ６４０と所定の通信プロトコルで通信を行なうためのソフトウェアと、が組み合わされて構成されている。なお、他の局面において、通信Ｉ／Ｆ６６０は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）カードなどであって、ＬＡＮまたはＷＡＮ（Wide Area Network）に接続された各ＰＣ６４０と通信可能に構成されてもよい。

記憶装置６８０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ、磁気テープなど）、光ディスク、等により実現される。記憶装置６８０は、サーバ６５０の動作に必要な設定、および制御プログラム６８２を格納している。

プロセッサ６７０は、記憶装置６８０に格納されている制御プログラム６８２を実行することにより、サーバ６５０の動作を制御する。また、プロセッサ６７０は、制御プログラム６８２を実行することにより、異常検知部６７２としても機能する。

異常検知部６７２は、制御システム６００（の製造プロセス６２０）の異常を検知する。より具体的には、異常検知部６７２は、製造プロセス６２０におけるプロセスパラメータに対応するセンサ値を監視し、センサ値の変動がない場合に制御システム６００に異常が生じていることを検知する。

ある局面において、異常検知部６７２は、異常を検知した場合、その旨をディスプレイ６９２に表示する。例えば、異常検知部６７２は、異常を検知したプロセスパラメータと、当該プロセスパラメータに対応する製造プロセスとを含むメッセージ（例えば、「エッチングプロセスにおける温度に変動がありません。」）をディスプレイ６９２に表示する。

他の局面において、異常検知部６７２は、異常を検知した場合、その旨をスピーカ６９４から出力する。例えば、異常検知部６７２は、異常を検知したプロセスパラメータと、当該プロセスパラメータに対応する製造プロセスとを含むメッセージ（警告）をスピーカ６９４から出力する。

さらに他の局面において、異常検知部６７２は、異常を検知した場合、その旨を外部のコンピュータ、携帯端末等に出力するように構成されてもよい。次に、具体的な半導体製造プロセスについての異常検知処理について説明する。

［エッチングプロセス］
図７は、エッチング装置６３０−Ａの構成を表す図である。エッチング装置６３０−Ａは、複数の半導体製造プロセス６２０のうちのエッチングプロセスを実行するための製造装置６３０である。エッチング装置６３０−Ａは、チャンバ７０２と、可変電源７０６と、電極７０８と、電極７１２と、ヒータ７１６と、温度センサ７１８と、温度コントローラ７２０と、ガスＭＦＣ（Mass Flow Controller）７２２と、ガス源７２３と、ポンプ７２４と、圧力制御バルブ７２６と、圧力センサ７２７と、圧力コントローラ７２８とを備える。

可変電源７０６は、電極７０８に接続されている。電極７０８に対向するように電極７１２が配置されている。電極７１２は接地されており、ワークであるウェハ６１０を支持する。電極７１２内にはヒータ７１６が配置されている。

温度センサ７１８は、ウェハ６１０を支持する電極７１２の温度をエッチングプロセスにおけるプロセスパラメータとして測定し、得られたセンサ値（温度）を温度コントローラ７２０に出力する。

温度コントローラ７２０は、入力されたセンサ値（温度）が目標値（例えば、３００℃）になるように制御信号を生成して、当該制御信号をヒータ７１６に出力する。具体的には、センサ値と目標値との差分を算出し、その差分を打ち消すような制御信号を生成する。例えば、温度コントローラ７２０は、公知の比例制御（Ｐ制御）、比例積分制御（ＰＩ制御）、または比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）に従い制御信号を生成する。

ガスＭＦＣ７２２は、ガス源７２３からガスをチャンバ７０２に供給する。ガス源７２３として、フロンや塩素系の反応性ガスが用いられる。一例として、六フッ化硫黄がガス源７２３として用いられる。ポンプ７２４は、チャンバ７０２に含まれるガスその他の物質を外部へ排出する。その際、チャンバ７０２内の圧力が目標値となるように、圧力制御バルブ７２６の開度が調節される。

より具体的には、圧力センサ７２７は、チャンバ７０２内の圧力をエッチングプロセスにおけるプロセスパラメータとして測定し、得られたセンサ値（圧力）を圧力コントローラ７２８に出力する。

圧力コントローラ７２８は、入力されたセンサ値（圧力）が目標値になるように制御信号を生成して、当該制御信号を圧力制御バルブ７２６に出力する。より具体的には、圧力コントローラ７２８は、センサ値と目標値との差分を算出し、その差分を打ち消すような制御信号を生成する。例えば、圧力コントローラ７２８は、公知の比例制御（Ｐ制御）、比例積分制御（ＰＩ制御）、または比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）に従い制御信号を生成する。

圧力制御バルブ７２６は、圧力コントローラ７２８から入力される制御信号に従い、開度を調節する。

上記のようにプロセスパラメータ（ウェハ６１０を支持する電極７１２の温度、ウェハ６１０を含む空間の圧力）が制御されている状況で、エッチング装置６３０−Ａはエッチングプロセスを実行する。具体的には、エッチング装置６３０−Ａは、可変電源２０６から電極２０８に高周波電力を供給し、ガスをイオン化する。エッチング装置６３０−Ａは、真空下でイオン化されたガス化合物（プラズマ）にウェハ６１０を曝すことにより、エッチングプロセスを実行する。

次に、エッチングプロセスにおける異常の検出について説明する。温度コントローラ７２０は、温度センサ７１８から入力されたセンサ値（温度）をエッチング装置６３０−Ａに対応するＰＣ６４０−Ａに出力する。ＰＣ６４０−Ａは、入力されたセンサ値をサーバ６５０に出力する。

サーバ６５０の異常検知部６７２は、入力されたセンサ値（温度）の変動の有無を監視する。異常検知部６７２は、センサ値（温度）の変動がないと判断した場合、制御システム６００（のエッチングプロセス６２０−Ａ）に異常が生じていることを検知する。

また、圧力コントローラ７２８は、圧力センサ７２７から入力されたセンサ値（圧力）をＰＣ６４０−Ａに出力する。ＰＣ６４０−Ａは、入力されたセンサ値（圧力）をサーバ６５０に出力する。

サーバ６５０の異常検知部６７２は、入力されたセンサ値（圧力）の変動の有無を監視する。異常検知部６７２は、センサ値（圧力）の変動がないと判断した場合、制御システム６００のエッチングプロセス６２０−Ａに異常が生じていることを検知する。

ある局面において、異常検知部６７２は、エッチングプロセス６２０−Ａの異常を検知すると、異常検知信号をＰＣ６４０−Ａに送信する。エッチング装置６３０−Ａがエッチングプロセスの実行中にＰＣ６４０−Ａが異常検知信号を受信した場合、ＰＣ６４０−Ａは、当該実行中のエッチングプロセスを中止しない。

その理由は、仮に実行中のエッチングプロセスを途中で止めてしまった場合、ウェハ６１０のうち不良と判断される領域が多くなってしまうためである。実施形態に従うエッチング装置６３０−Ａは、仮に異常が検出された場合であっても、実行中のエッチングプロセスは最後まで実行することにより、ウェハ６１０の不良と判断される領域が多くなることを抑制する。

ある局面において、エッチング装置６３０−Ａがエッチングプロセスの実行中にＰＣ６４０−Ａが異常検知信号を受信した場合、ＰＣ６４０−Ａは、現在加工中の第１のウェハ６１０に続く第２のウェハ６１０に対するエッチングプロセスの実行を中止するように、エッチング装置６３０−Ａを制御する。

これにより、実施形態に従う制御システム６００は、プロセスパラメータが適切に制御されていない環境下でウェハ６１０に対する製造プロセスが実行されることを抑制する。その結果、制御システム６００は、不良と判断されるウェハ６１０が製造されることを抑制できる。

ある局面において、異常検知部６７２は、エッチングプロセス６２０−Ａの異常を検知すると、異常検知信号をエッチングプロセス６２０−Ａの次の製造プロセス６２０（例えば、薄膜形成プロセス）のＰＣ６４０に出力する。このＰＣ６４０は異常検知信号の入力に応じて、対応する製造装置６３０（例えば、Ｐ−ＣＶＤ装置）に対し、異常を検知したウェハ６１０に対する製造プロセスの実行を中止する命令を出力する。

その理由は、異常が検知されたウェハ６１０に対し所定の修復作業（リワーク作業）が施されることにより、当該ウェハ６１０の不良と判断される領域が削減され得るためである。

他の局面において、異常検知部６７２は、異常が生じていることを検知したタイミングにおけるエッチングプロセスの進行度合いに応じて、異常検知信号をエッチングプロセス６２０−Ａの次の製造プロセス６２０（例えば、薄膜形成プロセス）のＰＣ６４０に出力しないように構成されてもよい。例えば、エッチングプロセスの終了直前に異常を検知した場合、プロセスパラメータの実際の値が予め定めれたバラつき許容範囲内に収まったまま当該プロセスを終了することもあり得るためである。

［メッキプロセス］
次に、図８を用いてメッキプロセスにおける異常検知について説明する。図８は、メッキ装置６３０−Ｂの構成を表す図である。メッキ装置６３０−Ｂは、複数の半導体製造プロセス６２０のうちのメッキプロセスを実行するための製造装置６３０である。メッキ装置６３０−Ｂは、タンク８１０と、ポンプ８２０と、フィルタ８３０と、流量センサ８４０と、メッキカップ８５０と、流量コントローラ８６０とを備える。

タンク８１０には約２００リットル程度のメッキ液が格納されている。メッキ液は、例えば、銅系のメッキ液または金系のメッキ液であり得る。ポンプ８２０は、タンク８１０に格納されているメッキ液をメッキカップ７５０に送り込む。フィルタ７３０は、ポンプ８２０から吐出されるメッキ液に含まれる不純物（例えば、メッキカップ８５０から排出された未溶解異物）を除去する。

流量センサ８４０は、例えば羽根車式センサによって構成され、メッキカップ８５０に流れるメッキ液の流量を検出する。流量センサ８４０は、検出結果であるセンサ値を流量コントローラ８６０に出力する。

流量コントローラ８６０は、入力されたセンサ値（流量）が目標値（例えば、５リットル/分）になるように制御信号を生成してポンプ８２０に出力する。具体的には、流量コントローラ８６０は、センサ値と目標値との差分を算出し、その差分を打ち消すような制御信号を生成する。例えば、流量コントローラ８６０は、公知の比例制御（Ｐ制御）、比例積分制御（ＰＩ制御）、または比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）に従い制御信号を生成する。ポンプ８２０は、流量コントローラ８６０から入力される制御信号に従い、内部のモータに供給する電力を決定する。これにより、メッキカップ８５０には略目標値の流量のメッキ液が供給される。

メッキカップ８５０は、図示されない対向電極を有し、アノード側の電極に対向するようにカソード側の電極にウェハ６１０が支持される。また、カソード電極（およびカソード電極に指示されるウェハ６１０）は回転可能に構成される。また、メッキカップ８５０は、メッキ液を約５０℃〜６０℃の間で調整可能に構成される。メッキ装置６３０−Ｂは、メッキカップ８５０に導入されるメッキ液の流量が制御されている状態で、ウェハ６１０に対してメッキプロセス（メッキ処理）を実行する。

次に、メッキプロセスにおける異常の検出処理について説明する。流量コントローラ８６０は、流量センサ８４０から入力されたセンサ値（流量）をメッキ装置６３０−Ｂに対応するＰＣ６４０−Ｂに出力する。ＰＣ６４０−Ｂは、入力されたセンサ値をサーバ６５０に出力する。

サーバ６５０の異常検知部６７２は、入力されたセンサ値（流量）の変動の有無を監視する。異常検知部６７２は、センサ値（流量）の変動がないと判断した場合、制御システム６００（のメッキプロセス６２０−Ｂ）に異常が生じていることを検知する。メッキプロセスにおいて異常を検出した後の制御システム６００の動作は、エッチングプロセスにおいて異常を検出した後の制御システム６００の動作と略同じであるため、その説明は繰り返さない。

［制御構造］
次に、図９〜図１１を用いて実施形態に従う異常検知処理の制御構造について説明する。図９は、異常検知部６７２が制御システム６００に異常が生じていることを検知する処理を表すフローチャートである。図９に示される処理は、制御システム６００の制御装置として機能するプロセッサ６７０が制御プログラム６８２を実行して異常検知部６７２として機能することにより実現される。プロセッサ６７０は、制御システム６００における複数のプロセスパラメータ（例えば、エッチングプロセスにおける温度並びに圧力、およびメッキプロセスにおける流量）の各々について図９に示される処理を実行する。

ステップＳ９１０において、プロセッサ６７０は、ＰＣ６４０から半導体製造プロセスにおけるプロセスパラメータを表すセンサ値の入力を受け付ける。

ステップＳ９２０において、プロセッサ６７０は、入力されたセンサ値が予め定められた範囲であるか否かを判断する。当該範囲は、プロセスパラメータごとに予めオペレータによって設定される。プロセッサ６７０は、入力されたセンサ値が予め定められた範囲内であると判断した場合（ステップＳ９２０でＹＥＳ）、ステップＳ９３０の処理を実行する。そうでない場合（ステップＳ９２０でＮＯ）、プロセッサ６７０はステップＳ９４０の処理を実行する。

ステップＳ９３０において、プロセッサ６７０は、センサ値に変動がないか否かを判断する。プロセッサ６７０は、ＰＣ６４０から入力されるセンサ値を記憶装置６８０に格納し、過去のセンサ値を利用して上記の判断を行なう。プロセッサ６７０は、センサ値に変動がないと判断した場合（ステップＳ９３０でＹＥＳ）、制御システム６００（のセンサ値に対応する半導体製造プロセス）に異常が生じていることを検知する（ステップＳ９４０）。一方、プロセッサ６７０は、センサ値に変動があると判断した場合（ステップＳ９３０でＮＯ）、ステップＳ９１０の処理を再び実行する。図１０および図１１を用いてセンサ値の有無の判断方法について説明する。

図１０は、ある実施形態に従うセンサ値の変動の有無を判断する処理を表すフローチャートである。ステップＳ１０１０において、プロセッサ６７０は、単位時間におけるセンサ値の最大値と最小値とを検出する。この単位時間は、プロセスパラメータごとに設定される。また、この単位時間は、プロセスパラメータを測定するセンサのサンプリング時間よりも長い時間に設定される。例えば、エッチングプロセスにおけるプロセスパラメータの場合、この単位時間は１分間に設定され得る。

ステップＳ１０２０において、プロセッサ６７０は、検出した最大値と最小値とが同じ値であるか否かを判断する。より具体的には、プロセッサ６７０は、最大値から最小値を差し引いた値が０であるか否かを判断する。プロセッサ６７０は、検出した最大値と最小値とが同じ値であると判断した場合（ステップＳ１０２０でＹＥＳ）、制御システム６００の異常を検出する（ステップＳ９４０）。そうでない場合（ステップＳ１０２０でＮＯ）、プロセッサ６７０は、ステップＳ９１０の処理を再び実行する。

図１１は、他の実施形態に従うセンサ値の変動の有無を判断する処理を表すフローチャートである。ステップＳ１１１０において、プロセッサ６７０は、ステップＳ９１０で入力されたセンサ値（今回値）と、当該センサ値の直前に入力されたセンサ値（前回値）との差分を算出する。プロセッサ６７０は、算出された差分を記憶装置６８０に格納する。

ステップＳ１１２０において、プロセッサ６７０は、今回値と前回値との差分が所定回数（例えば、２０回）連続して０であるか否かを判断する。プロセッサ６７０は、差分が所定回数連続して０であると判断した場合（ステップＳ１１２０でＹＥＳ）、制御システム６００の異常を検出する（ステップＳ９４０）。そうでない場合（ステップＳ１０２０でＮＯ）、プロセッサ６７０は、ステップＳ９１０の処理を再び実行する。

図９を再び参照して、ステップＳ９５０において、プロセッサ６７０は、異常を検知した製造プロセスにおいて使用される製造装置６３０に対し、次のウェハ６１０（ワーク）に対する製造プロセスの実行を停止する命令を、当該製造装置６３０に対応するＰＣ６４０を介して出力する。

ステップＳ９６０において、プロセッサ６７０は、異常を検知した製造プロセスの次の製造プロセスにおいて使用される製造装置６３０に対し、異常を検知したウェハ６１０（ワーク）に対する製造プロセスの実行を停止する命令を、当該製造装置６３０に対応するＰＣ６４０を介して出力する。

上記によれば、実施形態に従う制御システム６００（半導体製造装置）は、センサ値の変動の有無を監視することで、従来検知できなかった異常（プロセスパラメータを測定するセンサ、および当該センサからプロセッサ６７０に至るまでのネットワークにおける不具合）を検知できる。その結果、制御システム６００は、不良と判断されるウェハが製造されることを抑制し得る。換言すれば、制御システム６００は、従来に比して歩留りを高め得る。

また、制御システム６００は、各センサの製造元が提供するソフトウェアの仕様によらず、センサ値の変動の有無を監視するだけで、ネットワーク切断を含む制御システム６００に異常が生じていることを検知できる。

［他の構成］
制御システム６００は、サーバ６５０で制御システム６００の異常を集中管理するように構成されているが、他の局面において、各ＰＣ６４０が対応する製造プロセスにおける異常を検知するように構成されてもよい。

上記の例において、半導体製造プロセスにおけるプロセスパラメータの変動の有無に基づいて異常を検知する処理を説明したが、この異常検知処理方法は、半導体製造プロセスに限定されるものではない。

例えば、制御システムは、樹脂成型プロセス（射出成型プロセス）における樹脂の温度または金型の温度を監視するように構成されてもよい。他の例として、制御システムは、化学薬品の製造プロセス（例えば撹拌プロセス）における、ワークまたはワークを含む空間の温度または湿度を監視するように構成されてもよい。

上記説明した各種処理は、１つのプロセッサ６７０によって実現されるものとしてあるが、これに限られない。これらの各種機能は、少なくとも１つのプロセッサのような半導体集積回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＤＳＰ（Digital Signal Processor）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、および／またはその他の演算機能を有する回路によって実装され得る。

これらの回路は、有形の読取可能な少なくとも１つの媒体から、１以上の命令を読み出すことにより上記の各種処理を実行し得る。

このような媒体は、磁気媒体（たとえば、ハードディスク）、光学媒体（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ）、揮発性メモリ、不揮発性メモリの任意のタイプのメモリなどの形態をとるが、これらの形態に限定されるものではない。

揮発性メモリはＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）およびＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）を含み得る。不揮発性メモリは、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭを含み得る。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１００，６００ 制御システム、１１０ 監視対象、１２０ センサ、１２２，１３５，１３７ レジスタ、１３０ 制御装置、１３２，６７２ 異常検知部、１３４ 通信モジュール、１３６ マザーボード、１４０ 調節装置、２０６，７０６ 可変電源、２０８，７０８，７１２ 電極、３１０，３２０ ネットワーク、５１０ ライン、６１０ ウェハ、６２０ 半導体製造プロセス、６２０−Ａ エッチングプロセス、６２０−Ｂ メッキプロセス、６３０ 製造装置、６３０−Ａ エッチング装置、６３０−Ｂ メッキ装置、６５０ サーバ、６７０ プロセッサ、６８０ 記憶装置、６８２ 制御プログラム、６９２ ディスプレイ、６９４ スピーカ、７０２ チャンバ、７１６ ヒータ、７１８ 温度センサ、７２０ 温度コントローラ、７２３ ガス源、７２４，８２０ ポンプ、７２６ 圧力制御バルブ、７２７ 圧力センサ、７２８ 圧力コントローラ、７３０，８３０ フィルタ、７５０，８５０ メッキカップ、８１０ タンク、８４０ 流量センサ、８６０ 流量コントローラ。

Claims (10)

1. 制御システムであって、
   製造プロセスにおけるプロセスパラメータを測定して複数のセンサ値を出力するセンサと、
   前記プロセスパラメータを調節するための調節装置と、
   前記センサ値が予め定められた目標値に一致するように前記調節装置を制御するための制御信号を出力する制御装置と、
   前記センサ値の変動がない場合に前記制御システムの異常を検知する異常検知部とを備える、制御システム。
2. 前記異常検知部は、
   単位時間当たりにおける前記センサ値の最大値と最小値とを検出し、
   前記最大値と前記最小値とが等しい場合に前記制御システムの異常を検知する、請求項１に記載の制御システム。
3. 前記異常検知部は、
   第１のセンサ値と、前記第１のセンサ値に続く第２のセンサ値との差分を算出し、
   予め定められた回数連続して前記差分が０であった場合に前記制御システムの異常を検知する、請求項１に記載の制御システム。
4. 前記製造プロセスを実行する製造装置をさらに備え、
   前記製造装置は、前記製造プロセスの途中で前記異常検知部が異常を検知した場合に、実行中の製造プロセスを中止しないように構成される、請求項１に記載の制御システム。
5. 前記製造装置は、
   第１のワークに対する前記製造プロセスの実行中に前記異常検知部が異常を検知した場合に、前記第１のワークに続く第２のワークに対する製造プロセスを中止するように構成される、請求項４に記載の制御システム。
6. 前記製造プロセスは、半導体製造プロセスを含む、請求項１に記載の制御システム。
7. 制御システムの異常を検知するための異常検知方法であって、
   製造プロセスにおけるプロセスパラメータを測定して複数のセンサ値を取得するステップと、
   前記センサ値が目標値に一致するように、前記プロセスパラメータを調節するステップと、
   前記センサ値の変動があるか否かを判断するステップと、
   予め定められた期間にわたり前記センサ値の変動がないと判断された場合に前記制御システムの異常を検知するステップとを備える、異常検知方法。
8. 前記製造プロセスは、半導体製造プロセスを含む、請求項７に記載の異常検知方法。
9. 制御システムの異常を検知するための異常検知プログラムであって、
   前記異常検知プログラムは前記制御システムのコンピュータに、
   製造プロセスにおけるプロセスパラメータを測定して複数のセンサ値を取得するステップと、
   前記センサ値が目標値に一致するように、前記プロセスパラメータを調節するステップと、
   前記センサ値の変動があるか否かを判断するステップと、
   予め定められた期間にわたり前記センサ値の変動がないと判断された場合に前記制御システムの異常を検知するステップとを実行させる、異常検知プログラム。
10. 前記製造プロセスは、半導体製造プロセスを含む、請求項９に記載の異常検知プログラム。

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