JP3447749B2 - 設備故障診断方法及びその装置並びにその方法に従った処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記緑媒体 - Google Patents

設備故障診断方法及びその装置並びにその方法に従った処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納した記緑媒体

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JP3447749B2
JP3447749B2 JP51147998A JP51147998A JP3447749B2 JP 3447749 B2 JP3447749 B2 JP 3447749B2 JP 51147998 A JP51147998 A JP 51147998A JP 51147998 A JP51147998 A JP 51147998A JP 3447749 B2 JP3447749 B2 JP 3447749B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、設備故障診断方法及びその装置に関し、詳
しくは、設備の稼働状況に基づいてその設備の故障診断
を行なうようにした設備故障診断方法及びその装置に関
する。また、その方法に従った処理をコンピュータに行
なわせるためのプログラムを格納した記録媒体に関す
る。
例えば製造設備については、設備の安定稼働が要求さ
れている。そのため、設備の稼働状態を監視する必要が
あり、その状態監視により故障を未然に検知し、あるい
は故障しているという状態を素早く察知し、設備の安定
した稼働が実現される。その結果、安定した品質の製品
を製造することができる。
背景技術 従来の設備状態監視においては、設備状態の検出パラ
メータ値を予め設定されたアラームポイントの閾値又は
フォールトポイントの閾値と比較し、検出パラメータ値
がこれらの閾値を越えたとき、設備が異常になりつつあ
る、又は設備が異常であると診断している。
例えば、半導体製造設備のガス流量制御機器としての
マスフローコントローラについては、特開平４−350705
号公報等に、マスフローコントローラのバルブ電圧比較
回路による設定レベル変更時にアラーム発生レベルの自
動変更することや、ガス流量、圧力、温度に応じてバル
ブ電圧を補正して基準バルブ電圧と比較することにより
故障を未然に防止することが開示されている。
実際のマスフローコントローラにおいて、図６の実線
Ｉに示すように、例えば、正常なガス流量を想定して流
量14SLM（スタンダード・リッター・パー・ミニッツ）
を流す設定（設定電圧V1）を行い、途中からマスフロー
コントローラに不具合が生じてバルブ電圧が減少した場
合を想定して流量13.5SLMに設定（設定電圧V2）を変更
した場合、バルブ開度を調整するバルブ電圧は実線IIに
示すようになる。つまり、設定電圧V1によって流量14SL
Mを設定したときに正常状態であり、設定電圧V2によっ
て流量13.5SLMを設定したときに異常状態であるが、正
常状態におけるバルブ電圧のばらつき範囲と異常状態に
おけるバルブ電圧のばらつき範囲とが重なっているた
め、実線IIのように変化するバルブ電圧から正常か異常
かを判定することが困難である。
なお、図６に示す例の場合、流量14SLMが設定された
ときのバルブ電圧の平均値が−2.66ボルトで、標準偏差
が0.063であり、流量13.5SLMが設定されたときのバルブ
電圧の平均値が−2.62ボルトで、標準偏差が0.067であ
る。
発明の開示 本発明は、上述した従来技術の問題を解決する、改良
された有用な設備故障診断方法及び装置並びにその方法
に従った処理をコンピュータに行なわせるためのプログ
ラムを格納した記録媒体を提供することを総括的な目的
としている。
本発明のより詳細な目的は、設備機器の故障又は故障
しつつある状態をその稼働状態から精度良く判定できる
設備故障診断方法及びその装置を提供することを目的と
する。
この目的を達成するため、本発明は、設備機器の稼働
状態に基づいて当該設備機器の故障診断を行なう設備故
障診断方法において、設備機器の稼働状態を表す稼働状
態パラメータを時系列的に取得し、取得した稼働状態パ
ラメータから時系列的に連続する所定数の稼働状態パラ
メータを時間的にずらしながら選択し、所定数の稼働状
態パラメータが選択される毎に、該所定数の稼働パラメ
ータから偏差工程能力値を算出し、該偏差工程能力値に
基づいて当該設備機器の故障に関する状態を判定するよ
うに構成される。
このような設備故障診断方法によれば、時系列的に取
得した稼働状態パラメータから所定数の稼働状態パラメ
ータが選択される毎に、その所定数の稼働状態パラメー
タから演算される偏差工程能力値に基づいて当該設備機
器の故障に関する判定が行なわれる。
即ち、所定数の稼働パラメータのばらつきが偏差工程
能力値によって数値化される。そして、そのばらつきの
範囲が正常状態と異常状態とで重なっていたとしても、
そのばらつきが偏差工程能力値によって数値化されるこ
とにより当該設備機器の正常異常の程度（正常なのか、
故障しつつあるのか、故障しているのか）を表すことが
できる。従って、設備機器の故障又は故障しつつある状
態をその稼働状態から精度良く判定することができる。
また、時系列的に取得された稼働状態パラメータから
所定数の稼働状態パラメータが選択される毎に、偏差工
程能力値が算出されるので、当該所定数の稼働状態パラ
メータの取得された時間帯での当該設備機器の故障に関
する判定がなされる。
設備機器の稼働状態を表す稼働状態パラメータは、設
備機器を制御するための各種制御パラメータ（ガスフロ
ーコントローラにおけるガス流量を設定するための設定
電圧等）及び設備機器各部の温度、駆動速度等の検出値
等を含む。
設備機器の故障に関する状態の時間的な変動を把握で
きるという観点から、本発明は、上記設備故障診断方法
において、取得された稼働パラメータから時系列的に連
続する所定数の稼働状態パラメータを時間的にずらしな
がら選択するすように構成することができる。
このような設備故障診断方法によれば、時系列的に連
続する所定数の稼働パラメータを時間的にずらしながら
選択されるので、該所定数の稼働パラメータが選択され
る毎に演算される偏差工程能力値の時間的な変化が設備
機器の故障に関する状態の時間的な変化に対応する。
また更に、このように設備機器の故障に関する状態の
時間的な変化を把握できるようにした設備故障診断方法
において、リアルタイムで（現実に稼働状態パラメータ
が取得される毎に）その故障に関する状態の時間的な変
化が把握できるという観点から、本発明は、更に、設備
機器の稼働状態パラメータが取得される毎に、該取得さ
れた稼働状態パラメータを含むより新しく取得された所
定数の稼働状態パラメータを選択するように構成するこ
とができる。
このような設備故障診断方法によれば、稼働状態パラ
メータを取得する時間間隔だけずらしながら最も新しい
所定数の稼働状態パラメータが選択される。
上記目的を達成するため、本発明は、更に、設備機器
の稼働状態に基づいて当該設備機器の故障診断を行なう
設備故障診断装置において、設備機器の稼働状態を表す
稼働状態パラメータを時系列的に取得するパラメータ取
得手段と、取得した稼働状態パラメータから時系列的に
連続する所定数の稼働状態パラメータを時間的にずらし
ながら選択するパラメータ選択手段と、パラメータ選択
手段にて所定数の稼働状態パラメータが選択される毎
に、該所定数の稼働パラメータから偏差工程能力値を算
出する算出手段と、算出手段にて算出された偏差工程能
力値に基づいて当該設備機器の故障に関する判定を行な
う判定手段と、該判定手段での判定結果に基づいた情報
を出力する出力手段とを備えるように構成される。
このような設備故障診断装置では、時系列的に取得さ
れる稼働状態パラメータから所定数の稼働状態パラメー
タが選択される毎に、その所定数の稼働状態パラメータ
から演算される偏差工程能力値に基づいて当該設備機器
の故障に関する判定が行なわれる。そして、その判定結
果に基づいた情報が出力手段によって出力される。
このような設備故障診断装置の使用者は、出力された
情報から設備機器の故障に関する状態を把握することが
できる。
また更に、上記目的を達成するために、本発明は、設
備機器の稼働状態に基づいて当該設備機器の故障診断を
行なう設備故障診断装置において、設備機器の稼働状態
を表す稼働状態パラメータを時系列的に取得するパラメ
ータ取得手段と、取得した稼働状態パラメータから時系
列的に連続する所定数の稼働状態パラメータを時間的に
ずらしながら選択するパラメータ選択手段と、パラメー
タ選択手段にて所定数の稼働状態パラメータが選択され
る毎に、該所定数の稼働パラメータから偏差工程能力値
を算出する算出手段と、算出手段にて算出された偏差工
程能力値に基づいて当該設備機器の故障状況に関する情
報を生成する手段と、生成された当該設備機器の故障状
況に関する情報を出力する出力手段とを備えるように構
成される。
このような設備故障診断装置では、時系列的に取得さ
れる稼働状態パラメータから所定数の稼働状態パラメー
タが選択される毎に、その所定数の稼働状態パラメータ
から演出される偏差工程能力値に基づいて当該設備機器
の故障に関する情報が生成される。そして、そして、生
成された情報が出力手段によって出力される。
このような設備故障診断装置の使用者は、出力された
情報から設備機器の故障に関する情報（正常であるか、
故障しつつあるか、故障しているか）を判定する。
更に、設備機器の稼働状態に基づいて当該設備機器の
故障診断を行なうための処理をコンピュータに行なわせ
るためのプログラムを格納した記録媒体を提供するとい
う観点から、本発明は、設備機器の稼働状態を表す稼働
状態パラメータを時系列的に取得するパラメータ所得ス
テップと、取得した稼働状態パラメータから時系列的に
連続する所定数の稼働状態パラメータを時間的にずらし
ながら選択するパラメータ選択ステップと、所定数の稼
働状態パラメータが選択される毎に、該所定数の稼働パ
ラメータから偏差工程能力値を算出する算出ステップ
と、該偏差工程能力値に基づいて当該設備機器の故障に
関する状態を判定する判定ステップとを備えたプログラ
ムを格納した記録媒体として構成される。
また、同様の観点から、設備機器の稼働状態を表す稼
働状態パラメータを時系列的に取得するパラメータ取得
ステップと、取得した稼働状態パラメータから時系列的
に連続する所定数の稼働状態パラメータを時間的にずら
しながら選択するパラメータ選択ステップと、所定数の
稼働状態パラメータが選択される毎に、該所定数の稼働
パラメータから偏差工程能力値を算出する算出ステップ
と、該偏差工程能力値に基づいて当該設備機器の故障状
況に関する情報を生成するステップとを備えたプログラ
ムを格納した記録媒体として構成される。
図面の簡単な説明 本発明の他の目的、特徴及び利点は添付の図面を参照
しながら以下の詳細な説明を読むことにより一層明瞭と
なるであろう。
図１は、本発明の実施例に係る設備故障診断装置及び
その設備故障診断装置が適用されるマスフローコントロ
ーラ（半導体製造装置）の構成例を示すブロック図であ
る。
図２は、図１に示す故障診断装置のハードウエア構成
の例を示すブロック図である。
図３は、図１に示すマスフローコントローラの制御動
作の手順を示すフローチャートである。
図４は、マスフローコントローラから故障診断装置に
てサンプリングされるバルブ電圧とそのバルブ電圧から
算出される偏差工程能力値Cpkとの関係を示す図であ
る。
図５は、故障診断装置での処理の手順を示すフローチ
ャートである。
図６は、マスフローコントローラにおける設定流量
（設定電圧）とバルブ電圧の時間的変化の例を示す図で
ある。
図７は、マスフローコントローラにおける設定流量
（設定電圧）の変化とバルブ電圧から演算された偏差工
程能力値Cpkの状態との関係（その１）を示す図であ
る。
図８は、マスフローコントローラにおける設定流量
（設定電圧）の変化とバルブ電圧から演算された偏差工
程能力値Cpkの状態との関係（その２）を示す図であ
る。
図９は、マスフローコントローラにおける設定流量
（設定電圧）の変化とバルブ電圧から演算された偏差工
程能力値Cpkの状態との関係（その３）を示す図であ
る。
図10は、故障診断装置での処理の手順の他の例を示す
フローチャートである。
図11は、半導体製造装置における温度データから演算
される偏差工程能力値Cpkの変化を示す図である。
図12は、本発明の実施例に係る故障診断装置とその故
障診断装置が適用されるCVD装置の基本的な構成例を示
す図である。
図13は、図12に示す故障診断装置での処理の手順を示
すフローチャートである。
図14は、図11に示すCVD装置におけるベルトの速度の
変化とそのベルト速度から演算された偏差工程能力値Cp
kの状態とを示す図である。
図15は、図11に示すCVD装置における排気圧力の変化
とその排気圧力から演算された偏差工程能力値Cpkの状
態とを示す図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例に係る設備故障診断装置が半
導体製造設備機器であるマスフローコントローラに適用
された場合の構成例を示す。
図１において、CVD（化学気相成長）装置の反応室10に
配管12を介してマスフローコントローラ20が接続されて
いる。反応室10にはCVDの対象となる半導体材料が設置
され、反応室10内が所定の温度に維持される。マスフロ
ーコントローラ20は、反応室10に配管12を介して供給す
るCVD反応ガスの流量を一定に制御する。
上記反応室10と共に半導体製造設備機器に対応するマ
スフローコントローラ20は、配管12に設けられたバルブ
14、流量センサ16及び制御部20aを有している。制御部2
0aは、端子22から供給される反応室10に供給べきCVD反
応ガスの流量（設備流量）に対応した流量設定電圧を入
力している。そして、制御部20aはセンサ16で検出した
配管12を通るCVD反応ガスの流量が上記設定流量となる
よう制御されるバルブ電圧Ｖをバルブ14に供給し、バル
ブ14の開度を調整する。一方、このバルブ電圧Ｖは故障
診断装置30に供給される。
この故障診断装置30は、例えば、図２に示すように構
成されている。
図２において、故障診断装置30は、装置全体を制御す
るCPU（中央演算処理ユニット）301、メモリユニット30
2、LANユニット303、表示ユニット304、入力ユニット30
5、インタフェースユニット306、ディスクユニット307
及びCD−ROMドライブユニット308を有している。これら
各ユニットは、バスを介して相互に結合されている。ま
た、インタフェースユニット306は、上記マスフローコ
ントローラ20に接続されており、マスフローコントロー
ラ20からの上記バルブ電圧Ｖが供給されている。このバ
ルブ電圧Ｖがインタフェースユニット306から更にバス
を介してCPU301に供給される。
メモリユニット302は、ROM（リードオンリメモリ）や
RAM（ランダムアクセスメモリ）等を有し、故障診断処
理に関するプログラム等、CPU301で実行するプログラム
やCPU301での処理に際して必要なデータ、テーブル等を
格納する。LANユニット303は、LANを介してホストコン
ピュータやサーバとデータ通信を行ない、当該故障診断
処理にて得られたマスフローコントローラ20についての
故障に関する診断情報、解析結果等をLANを介してホス
トコンピュータやサーバに送信する。表示ユニット304
は、故障診断処理にて得られた診断情報、警報メッセー
ジ等を表示する。入力ユニット305は、キーボード及び
マウスを有し、ユーザが初期設定データや指示情報を入
力するために使用される。ディスクユニット307には、
当該故障診断装置30にインストールされるプログラムや
故障診断処理にて得られた診断情報等のファイルが格納
される。
故障診断処理に関するプログラムは、例えば、CD−RO
M100にて当該故障診断装置30に提供される。即ち、故障
診断処理に関するプログラムが格納されたCD−ROM100が
CD−ROMドライブユニット308にセットされると、このCD
−ROM100から読み出された故障診断に関するプログラム
がCD−ROMドライブユニット308からディスクユニット30
7にインストールされる。そして、故障診断装置30の立
ち上げ時に、ディスクユニット307から読み出された故
障診断に関するプログラムがメモリユニット302にセッ
トされる。そして、メモリユニット302にセットされた
故障診断に関するプログラムに従ってCPU301が当該故障
診断処理を実行する。
図３はマスフローコントローラ20が実行する制御動作
のフローチャートを示す。同図において、ステップS10
でガス流量（設定流量）が設定される。これにより、設
定電圧が決定される。次にステップS12でセンサ16によ
り検出したガスの流量（検出流量）を読み取る。次にス
テップS14で検出流量と設定流量との偏差を演算し、ス
テップS16で上記の偏差に応じて検出流量が設定流量と
なるようなバルブ電圧を求め、バルブ14の開度を制御す
る。
次に、上記のような制御動作を行なうマスフローコン
トローラ20に適用された故障診断装置30において実行さ
れる故障診断処理について説明する。
SPC（Statistical Process Control）手法において、
工程能力を表わす指数としてCp値（工程能力値）と、Cp
k値（偏差工程能力値）とがあり、次式で表わされる。
Cp＝（規格幅）／（６×標準偏差） ・・・（１） Cpk＝（１−Ｋ）・（規格幅）／（６×標準偏差） ・
・・（２） Ｋ＝｜規格中央値−平均値|/（規格幅/2） 上記（１）式の分母である６×標準偏差は全データの
略99.7％が含まれるので、Cp＝１の場合、ほとんどのデ
ータが規格幅内にあるのでほどほどの工程能力があると
考えられ、Cp＝1.3の場合は充分な工程能力があると考
えられ、Cp値が１未満で低いほど工程能力が劣ると考え
られる。Cpk値は規格中央値とデータの分布の中心との
ずれを考慮したものであり、その値の意味はCp値と同様
である。
単に設備データであるマスフローコントローラ20のバ
ルブ電圧のCpk値を算出するだけでは、設備つまりマス
フローコントローラ20の異常を検出することはできな
い。これは設備データは時々刻々変化しており、時間経
過によりデータ数が膨大になると、異常状態におけるデ
ータのばらつきが正常値の範囲内となるからである。
そこで、本発明では時系列のデータを所定データ数で
区切り、データを順送りにして、Cpk値（以下、適宜移
動Cpk値という）を求める。例えば母集団が1000のデー
タ数の設備データについて、データ数20の移動Cpk値を
求める場合、規格中心値及び規格幅を正常値の設備デー
タの母集団から求めておき、データ番号１〜20、２〜2
1、3/22・・・980〜999、981〜1000夫々の20データから
Cpk値を求める。そして、各Cpk値を基準値と比較して設
備が正常か異常かを判定する。
即ち、この実施例の場合、図４に示すように、所定時
間間隔にてサンプリングされて得られたバルブ電圧V1、
V2、・・・から時系列的に連続する所定数（例えば、2
0）のバルブ電圧をサンプリングの１単位時間間隔だけ
ずらしながら選択し（V1〜V20、V2〜V21、V3〜V22、・
・・）、その選択された所定数（20）のバルブ電圧から
Cpk値（移動Cpk値）を演算する。
故障診断装置30のCPU301は、例えば、図５に示す手順
に従って故障診断処理を実行する。
同図中、ステップS20では（２）式で用いる規格幅、
規格中央値、サンプリング時間、移動Cpk値を求める所
定データ数、アラームポイントの基準値Cpka及びフォー
ルトポイントの基準値Cpkf（Cpka＞Cpkf）夫々が設定さ
れる。次に設定されたサンプリング時間毎にステップS2
2でマスフローコントローラ20が出力するバルブ電圧を
読み込む。なお、このバルブ電圧の読み込みは時間毎の
他、トリガ入力による読み込みなども可能である。
この後、バルブ電圧データが設定された所定データ数
となるとステップS22からステップS24に進んで、最新の
所定データ数だけのバルブ電圧データから（２）式を用
いて移動Cpk値を算出する。次のステップS26では得られ
た移動Cpk値がアラームポイントの基準値Cpka未満か否
かを判別する。Cpk≧Cpkaであればマスフローコントロ
ーラ20に故障はないとしてステップS22に進み、Cpk＜Cp
kaであればマスフローコントローラ20が故障又は故障し
つつあるとしてステップS28に進み、ここでマスフロー
コントローラ20へアラーム信号を送出して警報を発生す
る。
この後、更にステップS30に進み、移動Cpk値がフォー
ルトポイントの基準値Cpkf未満か否かを判別する。Cpk
≧Cpkfであればマスフローコントローラ20は故障しつつ
ある状態でまだ故障しているわけではないとしてステッ
プS22に進む。Cpk＜Cpkfであればマスフローコントロー
ラ20が故障であるとしてステップS32に進み、マスフロ
ーコントローラ20を停止させる。
図６は前述の如く流量14SLMの設定から疑似的にマス
フローコントローラの不具合を想定して流量13.5SLMと
した場合の設定電圧（実線Ｉ）とバルブ電圧（実線II）
であるが、この場合のバルブ電圧から得た移動Cpkを図
７、図８、図９夫々に示す。図７は移動Cpk値を求める
所定データ数を20とした場合の移動Cpk値を示し、図８
は所定データ数を60とした場合の移動Cpk値を示し、図
９は所定データ数を180とした場合の移動Cpk値を示して
いる。
図７のように所定データ数を20とした場合にはCpk値
のばらつきはまだ大きいものの、アラームポイントの基
準値Cpkaを0.7程度に設定しておけば流量が14SLMから1
3.5SLMに変化したことを正確に検知して警報を出すこと
ができる。また、図８のように所定データ数を60とした
場合はCpk値のばらつきが小さくなり、アラームポイン
トの基準値Cpkaを0.8程度、フォールトポイントの基準
値Cpkfを0.7程度としておけば正確に警報を出し、かつ
設備停止を行うことができる。また、図９のように所定
データ数を180とした場合はCpk値のばらつきが更に小さ
くなり、アラームポイントの基準値Cpkaを0.9程度、フ
ォールトポイントの基準値Cpkfを0.8程度としておけば
正確に警報を出し、かつ設備停止を行うことができる。
このようにして設定した工程能力範囲の品質を確保し
た製品（この場合、半導体装置）を製造することが可能
となる。
ところで、半導体製造設備の機器には通常データロギ
ングシステムに接続されており、このデータロギングシ
ステムから故障診断装置30に温度、圧力、流量、回転
数、パルス数等のディジタルデータを転送するか、又は
データロギングシステム内のコンピュータで故障診断を
行うことにより、データロギングシステムで収集できる
全ての機器の故障診断が可能となる。
図10はデータロギングシステムに接続された故障診断
装置30が実行する故障診断処理のフローチャートを示
す。
同図において、ステップS40では（２）式で用いる規
格幅、規格中央値、サンプリング時間、移動Cpk値を求
める所定データ数、アラームポイントの基準値Cpka及び
フォールトポイントの基準値Cpkf（Cpka＞Cpkf）夫々を
設定する。次に設定されたサンプリング時間毎にステッ
プS42でデータロギングシステムから供給されるディジ
タルデータを読み込む。
この後、ディジタルデータが設定された所定データ数
となるとステップS42からステップS44に進んで、最新の
所定データ数だけのディジタルデータから（２）式を用
いて移動Cpk値を算出する。次のステップS46では得られ
た移動Cpk値がアラームポイントの基準値Cpka未満か否
かを判別する。Cpk≧Cpkaであれば診断対象機器に故障
はないとしてステップS42に進み、Cpk＜Cpkaであれば診
断対象機器が故障又は故障しつつあるとしてステップS4
8に進み、ここでデータロギングシステムへアラーム信
号を送出して警報を発生する。
この後、更にステップS50に進み、移動Cpk値がフォー
ルトポイントの基準値Cpkf未満か否かを判別する。Cpk
≧Cpkfであれば診断対象機器は故障しつつある状態でま
だ故障しているわけではないとしてステップS42に進
む。Cpk＜Cpkfであれば診断対象機器が故障であるとし
てステップS52に進み、診断対象機器を停止させる。
図11はある半導体装置設備機器（常圧CVD装置）内の
温度データをデータロギングシステムから故障診断装置
30に転送して得た移動Cpk値を示す。この場合はアラー
ムポイントの基準値Cpkaを0.8程度とすることにより、
矢印で示す時点で診断対象機器が故障しつつあることを
検知して警報を出すことができる。
また、半導体製造工場には工場内の設備を通信装置に
よりホストコンピュータと接続し、SECS（Semiconducto
r Equipment Communication Standard）プロトコルで各
種データをホストコンピュータに転送する機能を有して
いる場合がある。このような場合にはホストコンピュー
タで図10に示す故障診断処理を行うことにより、工場内
の各設備の故障又は故障しつつある状態を検知でき、品
質が安定した半導体製造工場を構築できる。
図12は、本発明の実施例に係る設備故障診断装置が半
導体製造設備機器であるCVD装置に適用された場合の構
成例を示す。
図12において、CVD装置の筐体50内にチャンバ40、ロ
ーラ42、43にて駆動されるベルト41及びヒータ44が設置
されている。ベルト41は、所定の間隔で配置されたロー
ラ42、43に巻きかけられ、ローラ42、43の定速回転によ
り一定速度で移動するようになっている。ベルト41上に
は、CVDの対象となるウエハW1、W2、W3が載置される。
ヒータ44はローラ42、43間にリング状に張られたベルト
41の中に設置され、ベルト41上のウエハW1、W2、W3を加
熱する。
チャンバ40内にはCVD反応ガスを噴出するインジェク
タ45、46、47が配置されている。各インジェクタ45、4
6、47のガス噴出口はベルト41に対向している。CVD反応
ガス（シラン、ホスフィン、シボラン、酸素、窒素等）
が筐体50外部から配管を介して供給され、その反応ガス
がベルト41の上方に設置されたインジェクタ45、46、47
からベルト41上に載置されたウエハW1、W2、W3に向けて
噴出される。その結果、チャンバ40内において、噴出さ
れる反応ガス中をベルト41によって定速移動されるウエ
ハW1、W2、W3の表面に酸化シリコン膜、PSG膜、BPSG膜
等が形成される。また、チャンバ40からの排気圧力を一
定に保持するためにチャンバ40からは排気装置によって
反応ガスが排気されており、排気圧力モニタ装置48がそ
の排気圧力をモニタしている。
なお、ウエハW1、W2、W3のベルト41上へのロード／ア
ンロードは、図示しないローダ及びアンローダによって
行なわれる。ローダ及びアンローダはベルト41に沿って
設置されている。ベルト41の移動方向の上流端に設置さ
れたローダからベルト41上に処理前のウエハが載置さ
れ、ベルト41の移動方向の下流端に設置されたアンロー
ダによって処理済み（成膜済み）のウエハがベルト41か
ら取り出される。
上記のようなCVD装置では、ウエハW1、W2、W3の移動
速度、即ち、ベルト41の速度が一定でないと、各ウエハ
上に形成される膜が均一でなくなる等異常が発生し、歩
留まりが低下してしまう。また、排気圧力も一定に保持
されない場合も同様にウエハ上において正常な成膜がで
きない。
従って、筐体50内には、ベルト41の移動速度を検出す
るための速度センサ49が設けられており、この速度セン
サ49からの検出信号が故障診断装置30に供給されてい
る。また、排気圧力モニタ装置48にて検出される排気圧
力の検出信号もまた故障診断装置30に供給されている。
この故障診断装置30は、ベルト41の速度ｖ及びチャンバ
40からの排気圧力に基づいて当該CVD装置が正常稼働し
ているか否かを判定している。
故障診断装置30は、前記例と同様に、図２に示すよう
に構成されている。ただし、図２に示すインタフェース
ユニット306は図12に示す排気圧力モニタ装置48及び速
度センサ49に接続されている。
故障診断装置30のCPU301は、例えば、図13に示す手順
に従って、ベルト41の速度ｖに基づいたCVD装置の故障
診断処理を行なう。
図13において、まず、初期設定処理が実行される（S2
0）。この初期設定処理では、ユーザが入力ユニット305
を用いて入力した各種データ値が内部レジスタにセット
される。具体的には、正常な状態でのベルト速度の規格
幅及び規格中央値、ベルト速度のサンプリング間隔（時
間）Ts、（２）式に従って移動Cpk値を求めるために必
要なベルト速度のサンプリング数ｍ、警報発生の閾値で
あるアラームポイント値Cpka、CVD装置を停止させるた
めの閾値であるフォールトポイント値Cpkf及び内部カウ
ンタｉの初期値（ｉ＝０）がそれぞれ設定される。
上記初期設定処理が終了した後、内部カウンタｉが＋
１だけインクリメントされ（S21）、速度センサ49から
の検出信号に基づいたベルト速度viが読み込まれる（S2
2）。この読み込まれたベルト速度viはメモリユニット3
02に格納される。そして、現時点までメモリユニット30
2格納されたベルト速度viから最新のデータｍ個（初期
設定されたサンプリング数ｍ）、即ち、ベルト速度v
i-m-1からviまでのデータが読み出される（S23）。
そして、このｍ個のベルト速度vi-m-1乃至viに対して
上記（２）式に従って移動Cpk値が演算される（S24）。
この演算された移動Cpk値はメモリユニット302に格納さ
れる（S25）。このように、サンプリングされたベルト
速度データvi及び演算された移動Cpk値がメモリユニッ
ト302に順次格納されることで、メモリユニット302内に
ベルト速度viとCpk値の履歴が構築される。
その後、サンプリングされたベルト速度vi及び演算さ
れたCpk値が表示ユニット304に転送され、ベルト速度vi
及びCpk値が画面上のグラフ内にプロットされる。そし
て、演算された移動Cpk値がアラームポイント値Cpkaを
下回ったか（Cpk＜Cpka）否かが判定される（S27）。移
動Cpk値がアラームポイント値Cpkaを越えている場合に
は、タイマがリセットされると共にスタートされ（S2
8）、その後、そのタイマ値Ｔが初期設定されたサンプ
リング間隔（時間）Tsに達したか否かが判定される（S2
9）。そして、タイマ値Ｔがサンプリング間隔（時間）T
sに達すると、内部カウンタｉが更に＋１だけインクリ
メントされて（S21）上記と同様の処理が実行される。
移動Cpk値がアラームポイント値Cpka以上となってい
る間は、上記処理（S21乃至S29）が繰り返し実行され
る。その間、サンプリングされるベルト速度vi及び常時
最新のｍ個のベルト速度vi-m-1乃至viに対して演算され
た移動Cpk値が表示ユニット304の表示画面上のグラフ上
にプロットされる。その結果、表示ユニット304の画面
上には、例えば、図14の実線Ｉに示すように時間的に推
移するベルト速度viが表示されると共に、同図の実線II
で示すように時間的に推移する移動Cpk値が表示され
る。
上記処理の過程で、演算された移動Cpk値がアラーム
ポイント値Cpka（例えば、0.7）を下回ると、CPU301か
ら警報メッセージが表示ユニット302に提供され（S3
0）、表示ユニット302の画面上に、ベルト速度viと移動
Cpk値のグラフ表示と共に（図14参照）、警報メッセー
ジ（例えば、「ベルトを交換してください」等）が表示
される（図示略）。そして、更に、移動Cpk値がフォー
ルトポイント値Cpkfを下回っているか（Cpk＜Cpkf）否
かが判定される（S21）。
この移動Cpk値がフォールトポイント値Cpkf以上とな
っている間は、サンプリング間隔Tsの計測処理（S28、S
29）及び上述した処理（S21乃至S27、S30、S31）が繰り
返し実行される。その結果、表示ユニット304の画面上
には、警報メッセージが継続的に表示されると共に、ベ
ルト速度vi及び移動Cpk値のグラフ表示がなされる（図1
4の実線Ｉ及びII参照）。図14に示す例の場合、日時to
において、移動Cpkがアラームポイント値Cpkaを下回
り、以後、移動Cpk値がアラームポイント値Cpkaとフォ
ールトポイント値Cpkafとの間で推移している間、表示
ユニット302に同様の表示がなされる。
上記のような処理の過程で、移動Cpkがフォールポイ
ント値Cpkfを下回ると、CPU301から設備停止指示情報が
出力される（S32）。この設備停止指示情報はインタフ
ェースユニット306を介してCVD装置に転送される。設備
停止指示情報を受信したCVD装置はその指示に従って停
止する（ベルト駆動、CVD反応ガスの供給等の停止）。
上記設備停止指示情報を出力した後、CPU301は故障診断
処理を終了する。
図14に示す例の場合、日時t1において、ベルト41の異
常によってCVD装置を停止させたが、この日時t1より以
前の日時toにおいて、移動Cpk値がアラームポイント値C
pka（例えば、0.7）を下回った後に表示ユニット304の
画面上に表示された警報メッセージによりその故障の兆
候を認識することができる。
また、上記例では、移動Cpk値がアラームポイント値C
pka値を下回ったときに、警報メッセージを表示ユニッ
ト304に表示して、設備機器が故障しつつある状態をユ
ーザに知らせていたが、図14の実線IIに示すように遷移
する移動Cpk値を表示ユニット304に表示するだけでも、
ユーザは移動Cpk値の遷移の状態から設備機器の故障に
関する状態を判断することができる。
また、CVD装置のチャンバ40からの排気圧力から、図1
3に示す手順と同様の手順に従ってCVD装置の故障診断処
理が実行される。その結果、表示ユニット304の画面上
には、例えば、図15の実線Ｉで示すように時間的に推移
する排気圧力と、当該所定数ｍの排気圧力データに対し
て演算され、例えば、図15の実線IIで示すように時間的
に推移する移動Cpk値とが表示される。
そして、この移動Cpk値がアラームポイント値Cpka
（例えば、0.7）を下回ったとき、警報メッセージが表
示ユニット304に表示され、更に、移動Cpk値値がフォー
ルトポイント値Cpkfを下回ったときに、CVD装置が停止
される。
なお、図15に示す例においては、日時tA、tB、tC、tD
において、ウエハ表面に形成された膜中のボロン（Ｂ）
濃度の異常が発生した。従って、アラームポイント値Cp
kaを0.7乃至0.8に設定することにより、警報メッセージ
から装置の異常を把握することができる。
なお、上記各例においては、半導体製造装置におけ
る、ガス流量、ベルト速度、排気圧力に基づいて当該半
導体製造装置の故障診断を行なっているが、これに限ら
れることはなく、一般的な設備機器の稼働状態を表すパ
ラメータから同様の手法にて設備機器の故障診断を行な
うことができる。
また、減圧CVD装置、常圧CVD装置、拡散装置、露光装
置、スパッタ装置、II装置、エッチング装置、検査装
置、前処理装置、CMP装置、塗布／現像装置等の半導体
製造装置に用いられる真空ポンプモータ、ウエハ移し替
えモータ、ステージモータ、ベルト回転用モータ、CMP
ヘッド回転用モータへの供給電流または電圧を偏差工程
能力値（Cpk値）を演算するための稼働状態パラメータ
として用いることができる。上記各半導体製造装置に用
いられるウエハ保持台、ポンプ類の振動（電圧変換値）
を偏差工程能力値（Cpk値）を演算するための稼働状態
パラメータとして用いることもできる。
更に、上記半導体製造装置のいくつかで用いられる加
熱処理炉の温度（電圧変換値）、自動制御圧力（電圧
値）、MFC値（電圧値）を偏差工程能力値（Cpk値）とし
て用いることができる。更にまた、膜厚測定器、温度測
定器、測長器、濃度測定器等の半導体製造に係る各種測
定器にて検出される膜厚、屈折率、濃度、欠陥個数、パ
ーティクル個数、線幅、位置合わせ精度等のデータを稼
働状態パラメータとして用いることができる。CVD装
置、スパッタ装置、エッチング装置でのRF値（電圧値）
もまた稼働状態パラメータとして用いることができる。
なお、上記膜厚、屈折率、欠陥個数等のパラメータ
は、製品の状態を表すもので、その製品の製造設備の稼
働状態を直接的に表すものではない。しかし、製品の品
質が製造設備の稼働状態（正常、異常）に依存するもの
であるので、製品の状態を表すこれらのパラメータも間
接的に製造設備の稼働状態を表すことになり、本発明に
おける稼働状態パラメータとしてみなすことができる。
またなお、上記各実施例では、設備機器（半導体製造
装置等）とその故障等を診断する故障診断装置とは別体
であったが、このような故障診断装置の機能を半導体製
造装置等の設備機器内に一体的に構成することも可能で
ある。
以上、説明してきたように、本発明によれば、所定数
の稼働状態パラメータが選択される毎に、該所定数の稼
働パラメータから偏差工程能力値を算出し、その該偏差
工程能力値に基づいて当該設備機器の故障に関する状態
を判定するようにしたため、設備機器の故障又は故障し
つつある状態をその稼働状態から精度良く判定すること
ができる。
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるも
のではなく、クレームされた本発明の範囲から逸脱する
ことなく、種々の変形例や実施例が考えられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 23/02 H01L 21/02

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】設備機器の稼働状態に基づいて当該設備機
    器の故障診断を行なう設備故障診断方法において、 設備機器の稼働状態を表す稼働状態パラメータを時系列
    的に取得し、 取得した稼働状態パラメータから時系列的に連続する所
    定数の稼働状態パラメータを時間的にずらしながら選択
    し、 所定数の稼働状態パラメータが選択される毎に、該所定
    数の稼働パラメータから偏差工程能力値を算出し、 該偏差工程能力値に基づいて当該設備機器の故障に関す
    る状態を判定する設備故障診断方法。
  2. 【請求項２】クレーム１記載の設備故障診断方法におい
    て、 設備機器の稼働状態パラメータが取得される毎に、該取
    得された稼働状態パラメータを含むより新しく取得され
    た所定数の稼働状態パラメータを選択するようにした設
    備故障診断方法。
  3. 【請求項３】設備機器の稼働状態に基づいて当該設備機
    器の故障診断を行なう設備故障診断装置において、 設備機器の稼働状態を表す稼働状態パラメータを時系列
    的に取得するパラメータ取得手段と、 取得した稼働状態パラメータから時系列的に連続する所
    定数の稼働状態パラメータを時間的にずらしながら選択
    するパラメータ選択手段と、 パラメータ選択手段にて所定数の稼働状態パラメータが
    選択される毎に、該所定数の稼働状態パラメータから偏
    差工程能力値を算出する算出手段と、 算出手段にて算出された偏差工程能力値に基づいて当該
    設備機器の故障に関する判定を行なう判定手段と、 該判定手段での判定結果に基づいた情報を出力する出力
    手段とを備えた設備故障診断装置。
  4. 【請求項４】設備機器の稼働状態に基づいて当該設備機
    器の故障診断を行なう設備故障診断装置において、 設備機器の稼働状態を表す稼働状態パラメータを時系列
    的に取得するパラメータ取得手段と、 取得した稼働状態パラメータから時系列的に連続する所
    定数の稼働状態パラメータを時間的にずらしながら選択
    するパラメータ選択手段と、 パラメータ選択手段にて所定数の稼働状態パラメータが
    選択される毎に、該所定数の稼働パラメータから偏差工
    程能力値を算出する算出手段と、 算出手段にて算出された偏差工程能力値に基づいて当該
    設備機器の故障状況に関する情報を生成する手段と、 生成された当該設備機器の故障状況に関する情報を出力
    する出力手段とを備えた設備故障診断装置。
  5. 【請求項５】クレーム３または４に記載された設備故障
    診断装置において、 上記所定数の稼働パラメータを時間的にずらしながら選
    択する手段は、設備機器の稼働状態パラメータが取得さ
    れる毎に、該取得された稼働状態パラメータを含むより
    新しく取得された所定数の稼働状態パラメータを選択す
    る手段を有する設備故障診断装置。
  6. 【請求項６】クレーム３に記載された設備故障診断装置
    において、 上記判定手段は、偏差工程能力値と予め定めた基準値と
    を比較する比較手段を有し、その比較結果に基づいて当
    該設備機器の故障に関する判定を行なうようにした設備
    故障診断装置。
  7. 【請求項７】クレーム４に記載された設備故障診断装置
    において、 当該設備機器の故障状況に関する情報を生成する手段
    は、算出された偏差工程能力値の時間的な履歴を故障状
    況に関する情報として生成する手段を有する設備故障診
    断装置。
  8. 【請求項８】設備機器の稼働状態に基づいて当該設備機
    器の故障診断を行なうための処理をコンピュータに行な
    わせるためのプログラムを格納した記録媒体において、 設備機器の稼働状態を表す稼働状態パラメータを時系列
    的に取得するパラメータ取得ステップと、 取得した稼働状態パラメータから時系列的に連続する所
    定数の稼働状態パラメータを時間的にずらしながら選択
    するパラメータ選択ステップと、 所定数の稼働状態パラメータが選択される毎に、該所定
    数の稼働パラメータから偏差工程能力値を算出する算出
    ステップと、 該偏差工程能力値に基づいて当該設備機器の故障に関す
    る状態を判定する判定ステップとを備えたプログラムを
    格納した記録媒体。
  9. 【請求項９】設備機器の稼働状態に基づいて当該設備機
    器の故障診断を行なうための処理をコンピュータに行な
    わせるためのプログラムを格納した記録媒体において、 設備機器の稼働状態を表す稼働状態パラメータを時系列
    的に取得するパラメータ取得ステップと、 取得した稼働状態パラメータから時系列的に連続する所
    定数の稼働状態パラメータを時間的にずらしながら選択
    するパラメータ選択ステップと、 所定数の稼働状態パラメータが選択される毎に、該所定
    数の稼働パラメータから偏差工程能力値を算出する算出
    ステップと、 該偏差工程能力値に基づいて当該設備機器の故障状況に
    関する情報を生成するステップとを備えたプログラムを
    格納した記録媒体。
  10. 【請求項１０】稼働状態に基づいて故障診断を行なう故
    障診断機能を有した半導体製造装置において、 当該半導体製造装置の稼働状態を表す稼働状態パラメー
    タを時系列的に取得するパラメータ取得手段と、 取得した稼働状態パラメータから時系列的に連続する所
    定数の稼働状態パラメータを時間的にずらしながら選択
    するパラメータ選択手段と、 パラメータ選択手段にて所定数の稼働状態パラメータが
    取り出される毎に、該所定数の稼働パラメータから偏差
    工程能力値を算出する算出手段と、 算出手段にて算出された偏差工程能力値に基づいて当該
    半導体製造装置の故障に関する判定を行なう判定手段
    と、 該判定手段での判定結果に基づいた情報を出力する出力
    手段とを備えた半導体製造装置。
  11. 【請求項１１】稼働状態に基づいて故障診断を行なう故
    障診断機能を有した半導体製造装置において、 当該半導体製造装置の稼働状態を表す稼働状態パラメー
    タを時系列的に取得するパラメータ取得手段と、 取得した稼働状態パラメータから時系列的に連続する所
    定数の稼働状態パラメータを時間的にずらしながら選択
    するパラメータ選択手段と、 パラメータ選択手段にて所定数の稼働状態パラメータが
    選択される毎に、該所定数の稼働パラメータから偏差工
    程能力値を算出する算出手段と、 算出手段にて算出された偏差工程能力値に基づいて当該
    半導体製造装置の故障状況に関する情報を生成する手段
    と、 生成された当該半導体製造装置の故障状況に関する情報
    を出力する出力手段とを備えた半導体製造装置。
  12. 【請求項１２】クレーム３記載の設備故障診断装置にお
    いて、 上記判定手段及び出力手段に代えて、上記算出手段にて
    演算された偏差工程能力値を出力する演算値出力手段を
    備えた設備故障診断装置。
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