JPH08195407A - 半導体装置生産における品質管理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、半導体装置を製造するために予め定
めた製造装置毎の設定基準値に基づき、各製造装置の設
定条件を監視し、不適合であれば稼働を許可せず、設備
のメンテナンスを促し、不良品の発生を防止する半導体
装置生産における品質管理システムを提供することを目
的とする。 【構成】本発明は、半導体装置を製造工程に従って所定
の加工処理を施す製造装置２ａ〜２ｎと、各製造装置２
と通信回線３ａ〜３ｎを介して各製造装置２の稼働を集
中管理するための中央制御装置１と、オペレータにより
データや指示を入力するための端末４とで構成され、各
製造装置に設定された条件が予め設定した製造基準に適
合していない場合、生産のための稼働を許可しない若し
くは停止させ、または、警告し、製造装置の条件の再設
定やメンテナンスを促し、不良製品の製造を防止する半
導体装置生産における品質管理システムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置により
製造される半導体装置の品質を管理する品質管理システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置は、その構造により異
なる製造工程で、種々の製造装置の加工等により製造さ
れている。これらの製造装置は、生産稼働するにあたっ
て、半導体装置の目的とする構造の形成や性能を満たす
形状に加工できるように、製造装置の動作を制御するた
めの設定条件（パラメータ）の条件出しを行い、以後、
この設定条件を基準（製造基準値）として製造を行って
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、通常、製造装
置は同一機種であっても、それぞれの製造装置によって
性能が微妙に異なっているため、前述した製造基準は、
製造装置毎に設定されている。

【０００４】また製造装置毎に設けられた製造基準であ
っても、製品を製造するに従い、チャンバー内の汚れや
部品の消耗等により、製造装置の状態が経時変化してお
り、最初に設定した製造基準値のままでは、良品として
認められる許容範囲を満たさなくなってくる。

【０００５】従って、製造装置の設定条件は、生産する
に従い、製造基準値を修正しながら稼働するのが一般的
であるが、修正を行う際に、作業ミスや作業者の思い込
み違いによって、設定条件の設定値が誤って変更されて
しまうことがあった。この誤った設定条件により生産稼
働を行うと不良品を製造してしまうだけでなく、製造装
置にダメージを与えることもある。

【０００６】そのため本来なら、設定条件を変更すると
きは、半導体装置の生産開始前に、その製造装置の状態
と、製造すべき半導体装置（製品）の構造や種類から、
設定値の変更を必要とする項目や設定可能な範囲を予め
定めておき、これに従うように運用すべきである。

【０００７】このような設定条件の管理をすべての製造
装置に対して行うことが望まれるが、設定条件の数は、
例えば、ダイボンディング装置の場合、約６０項目程存
在する。従って、全ての製造装置について、それらの設
定条件を製造する製品毎に管理し、設定することは、莫
大な労力を必要とすることとなる。

【０００８】そこで本発明は、半導体装置を製造するた
めに予め定めた製造装置毎の設定基準値に基づき、各製
造装置の設定条件を監視し、不適合であれば稼働を許可
せず、設備のメンテナンスを促し、不良品の発生を防止
する半導体装置生産における品質管理システムを提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、予め定めた製造工程に沿って、半導体装置
を製造するために種々の部位形成及び加工を施し、稼働
するための設定条件と最新の稼働状況を送信する機能を
有する複数の製造装置と、前記各製造装置に接続され、
送出される前記設定条件と最新の稼働状況を伝送する通
信回線と、前記半導体装置の構造と前記製造工程に基づ
き、各製造装置毎に定めた前記設定条件の基準となる製
造基準値を予め記憶する基準値記憶装置と、全ての前記
製造装置に通信回線を介して接続し、前記基準値記憶装
置に記憶される製造基準値と、前記通信回線を経て送出
される前記設定条件及び稼働状況とを比較し、一致する
若しくは許容範囲に適合する場合には、該当する製造装
置に生産のための稼働開始・継続を許可し、一致しない
若しくは許容範囲に適合しない場合には、該当する製造
装置に生産のための稼働開始を不許可、稼働中の停止若
しくは、警告のいずれかを行いつつ、前記製造装置の設
定条件の再設定やメンテナンスを指示する中央制御装置
と、所望のデータ若しくは指示を前記中央制御装置に入
力するための入力装置とで構成される半導体装置生産に
おける品質管理システムを提供する。

【００１０】

【作用】以上のような構成の半導体装置生産における品
質管理システムは、各半導体製造装置を中央制御装置で
集中管理し、各製造装置の最新の設定条件及び稼働状況
を収集して、予め設定され基準値記憶装置に記憶される
製造基準値と比較する。この比較結果において、設定条
件が製造基準値に適合していると判断した時には、製造
装置に対して生産稼働が許可され、適合していないと判
断した時には、製造装置に対し稼働開始を許可せず、ま
た警告を発し、生産稼働中の場合には停止させる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。まず、本発明の半導体装置生産における品
質管理システムの概要について説明する。

【００１２】この品質管理システムにおいては、各半導
体製造装置を中央制御装置で集中管理しており、該中央
制御装置は、各製造装置の現在の設定条件を収集し、予
め設定された製造基準と比較する。この比較において、 （１） 中央制御装置は、この設定条件に適合している
と判断した時には、製造装置に対して生産稼働若しくは
生産稼働の継続を許可する。

【００１３】（２） 中央制御装置は、この設定条件が
製造基準に適合していないと判断した時、製造装置に対
し警告を発する。場合によっては、稼働を許可しない
（生産稼働中の場合には停止させる）。

【００１４】このように本品質管理システムは、製造装
置に設定された条件が予め設定した製造基準に適合して
いない場合、第１に、生産のための稼働を許可しない若
しくは停止させること、第２に、警告することにより、
製造装置の条件の再設定やメンテナンスを促し、不良製
品の製造を未然に防ぐことを特徴とする。

【００１５】図１には、本発明による実施例としての品
質管理システムの構成を示し説明する。この品質管理シ
ステムは、半導体装置を製造工程にしたがって、所定の
加工処理を施す製造装置２ａ〜２ｎと、それぞれの製造
装置２と通信回線３ａ〜３ｎを介して接続し、これらの
製造装置２の稼働を集中管理するための中央制御装置１
と、前記中央制御装置１にオペレータがデータや指示を
入力するための端末４とで構成される。前記製造装置２
には、加工すべき半導体装置の固有の識別表示を示すバ
ーコードを読み取るためのバーコードリーダ５ａ〜５ｎ
がそれぞれ設けられている。

【００１６】そして、製造途中の半導体装置（以下、半
製品と称する）は、複数枚のロット単位で収納ケース６
に収納され、他の収納ケースと重複しない固有の識別表
示としてバーコード７が付されている。

【００１７】前述した中央制御装置１は、機能別タスク
として各製造装置２の設定条件を管理する設定条件管理
部１１と、前記各製造装置２を制御する装置制御部１２
と、前記通信回線３を介し各て製造装置２と通信（デー
タ送受）を行う通信制御部１３と、前記収納ケース６に
収納されている品種等の半製品に関する情報を記憶して
いる品種記憶装置１４と、前記各製造装置２に現在仕掛
かっている半製品の品種の情報を記憶する仕掛品種記憶
装置１５と、前記各製造装置２の各製造基準において、
固定値として製品別の設計値を記憶する設計値記憶装置
１６と、固定値として前記製造基準において製品別の製
造パラメータ（加工データ）を記憶する製造パラメータ
記憶装置１７と、前記製造パラメータを製品別の許容値
を記憶する製造許容値記憶装置１８と、固定値として前
記製造基準で装置別の固有パラメータを記憶する固有パ
ラメータ記憶装置１９と、前記固有パラメータの許容値
を記憶する固有許容値記憶装置２０と、前記各製造装置
２からそれぞれ収集した設定条件を記憶する設定条件記
憶装置２１と、前記製造装置２が独自に持つ固有の設定
条件を前記設定条件管理部１１が管理する製造基準に変
換するための書式（フォーマット）を記憶する書式記憶
装置２２とで構成される。

【００１８】次に図２には、前記製造装置２ａ〜２ｎに
それぞれ設けられた実際に品質管理を行うための構成部
を示す。前記製造装置２には、加工前の半製品を収納す
る収納ケース６ａが装填された半製品供給部２３と、前
記収納ケース６ａに付されるバーコード７ａを読み取る
ためのバーコードリーダ２４及びバーコード読取り制御
部２５と、半製品に加工を施す加工ステージ２６及び加
工制御部２７と、加工後の半製品を収納する収納ケース
６ｂが装填された半製品収納部２８と、前記収納ケース
６ｂに付されているバーコード７ｂを読み取るバーコー
ドリーダ２９及びバーコード読取り制御部３０と、中央
制御装置１と通信を行うための通信制御部３１と、所定
の設定条件が設定されている設定条件情報部３２及び設
定条件情報を操作する端末３３とが設けられている。

【００１９】図３には、前述した製造装置２の設定条件
情報部３２に登録している設定条件の各設定値を、その
性格別（構成要素別）に分類した例を示す。本実施例に
おいては、この設定条件は、半導体製品の設計値（材
料、膜厚、素子の配置、配線、電極位置、基板形状等）
で決定する設定値４１と、製造パラメータのうち常に一
定した値を持つ設定値（製造パラメータ固定値）４２及
び、前記製造パラメータのうち前工程まで、加工状態や
周囲の環境の違い等が原因で調整される設定値（製造パ
ラメータ許容値）４３と、製造装置自体が固有に持つパ
ラメータのうち装置毎に最初に一回だけ調整するキャリ
ブレーションのような設定値（製造装置パラメータ半固
定値）４４及び、前記製造装置固有パラメータのうち装
置部品の消耗等により、時間の経過によって値が変化す
る設定値（製造装置パラメータ許容値）４５とに分類さ
れている。これらのうち、前記設定値４１，４２，４４
は、半導体装置の品種により決定される設定値である。

【００２０】次に、本実施例の品質管理システムの動作
について説明する。予め、収納ケース６に付されている
バーコード７に対応するように、半製品の品種情報は、
品種記憶装置１４に記憶されている。また、前記製造装
置２に仕掛かっている半製品の品種の情報が製造装置別
に仕掛品種記憶装置１５が記憶している。

【００２１】中央制御装置１内の設定条件管理部１１
は、加工前に半製品供給部２３に装填される収納ケース
６ａに付されているバーコード７ａを読み取るときのタ
イミングで、あるいは、中央制御装置１の端末４をオペ
レータが操作することで起動される。あるいは、中央制
御装置１が予め定めた時間間隔で周期的に起動してもよ
い。

【００２２】前記設定条件管理部１１は、起動後、その
時点で各製造装置２毎に設定されている設定条件を設定
条件記憶装置２１に収集する指示を製造制御部１２に出
す。この指示を受けた装置制御部１２は、各製造装置２
に現在の設定条件を報告するように要求する。

【００２３】この要求は、通信制御部１３で製造装置２
専用の通信形式に直され、通信回線３を介して、製造装
置２に送信される。この要求は、製造装置２の通信制御
部３１が受信する。前記通信制御部３１は、この要求を
受けると、設定条件情報部３２に登録されている設定条
件を読み出し、通信回線３を介して、前記中央制御装置
１に報告する。

【００２４】この報告は、製造装置２専用の通信形式で
送られるため、通信制御部１３で報告内容を編集し、装
置制御部１２に送信する。この装置制御部１２は、報告
された製造装置２の設定条件が、どの装置から収集した
かが分かるような形で、設定条件記憶装置２１に記録す
る。

【００２５】前記設定条件管理部１１は、設定条件記憶
装置２１に記憶された各製造装置２毎の設定条件を取出
し、書式記憶装置２２の書式変換用の情報を用いて、図
３に示すような構成要素別に分類する。そして、仕掛品
種記憶装置１５に記憶している製造装置２毎に仕掛かっ
ている品種情報から、各構成要素毎に用意した製造基準
値１６，１７，１８，１９，２０を取出し、前記分類し
た設定条件において、図４，図５に示すフローチャート
のように比較調査する。

【００２６】図４に示すフローチャートを参照して説明
する。まず、製品の設計値による設定４１と設計値記憶
装置１６に記憶される製造基準値中の設計値とを比較し
て一致するか否か判断する（ステップＳ１）。ここで前
記設定値４１は、製品か設計時に定められた固定値なの
で、前記設計値記憶装置１６に記憶される製造基準値も
固定値を用意する。この比較は、両方の値が一致すると
きに適合すると判断する。

【００２７】この判断で両方の値が一致する（ＹＥ
Ｓ）、即ち適合すると判断した時は、次に、設定値（製
造パラメータ固定値）４２と製造パラメータ記憶装置１
７に記憶される製造基準とを比較する（ステップＳ
２）。ここで、設定値４２は固定値であるため、製造パ
ラメータ記憶装置１７に記憶する製造基準値にも固定値
を用意する。

【００２８】しかし、ステップＳ１の判断で一致しない
（ＮＯ）、即ち適合しないと判断した時には、該当する
製造装置２の設定条件が製造基準に適合しなかったこと
を装置制御部１２に報告し、該装置制御部１２は、該当
する前記製造装置２に生産稼働を許可しない指示を行
い、また、生産可動中であれば、稼働を停止させる（ス
テップＳ３）。

【００２９】前記ステップＳ２の判断で、両方の値が一
致する（ＹＥＳ）、即ち適合すると判断した時は、次に
設定値（製造パラメータ許容値）４３と製造許容値記憶
装置１８に記憶される製造基準値の中の製品別の許容値
とを比較する（ステップＳ４）。両方の値が一致しない
場合は（ＮＯ）、前記ステップＳ３に移行する。ここ
で、前記設定値４３は、加工を施すときに調整されるこ
とがあるため、予め、許容される調整範囲を設定し、こ
れを製造許容値記憶装置１８が記憶する製造基準値とす
る。

【００３０】前記ステップＳ４の比較において、前記設
定値４３が前記製造基準値の範囲内である時（ＹＥ
Ｓ）、適合すると判断する。そして適合すると判断した
時は、次に、設定値（製造装置パラメータ半固定値）４
４と固有パラメータ記憶装置１９に記憶される製造基準
値とを比較する（ステップＳ５）。ここで、設定値４４
は、半固定の製造装置固有パラメータであるが、通常で
は、固定値とみなし、固有パラメータ記憶装置１９が記
憶する製造基準値には、固定値として用意する。またス
テップＳ５で、製造基準値の範囲内で無い場合には（Ｎ
Ｏ）、前記ステップＳ３に移行する。

【００３１】このステップＳ５の比較で、両方の値が一
致する時（ＹＥＳ）、適合すると判断する。適合すると
判断した時は、次に、設定値（製造装置パラメータ許容
値）４５と固有許容値記憶装置２０に記憶される製造基
準値とを比較する（ステップＳ６）。ここで前記設定値
４５は、時間の経過で値が変化するため値の変化が許容
される範囲を予め設定し、これを固有許容値記憶装置２
０で記憶しておき製造基準値とする。但し、ステップＳ
５で一致しない場合には（ＮＯ）、前記ステップＳ３に
移行し終了する。

【００３２】このステップＳ６の比較は、設定値４５が
固有許容値記憶装置２０に記憶される製造基準値の範囲
内であるとき（ＹＥＳ）、適合すると判断し、設定条件
管理部１１は、装置制御部１２を介して製造装置２の生
産稼働を許可する（ステップＳ７）。また、製造基準値
の範囲内で無い場合には（ＮＯ）、前記ステップＳ３に
移行する。

【００３３】以上説明したように本実施例において、前
述した設定条件を満たした場合に、設定条件管理部１１
は、装置制御部１２に製造装置２の生産稼働・稼働継続
を許可する旨の指示を行い、１つでも設定条件を満たさ
なければ、生産稼働を許可しない旨の指示を行う。そし
て前記装置制御部１２が生産を許可する旨の指示を受け
た場合は、該当する製造装置へ生産稼働を許可する。し
かし、前記装置制御部１２が生産稼働を許可しない旨の
指示を受けた場合は、該当する製造装置２の生産稼働を
許可しないようにする。

【００３４】このように製造装置の設定条件が製造基準
値に適合しない場合には、現在設定されている設定条件
で生産稼働を行うと、不良品を製造する恐れがある、も
しくは、各製造装置の故障を引き起こす原因となると判
断して、該製造装置の生産稼働を許可しない。

【００３５】次に図５に示すフローチャートを参照し
て、他の動作例を説明する。ここで、図５に示すフロー
チャートにおいて、図４のフローチャートと同じ動作を
行うステップには同じ参照符号を付し詳細な説明は省略
する。

【００３６】ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６に
おける製造基準値と設定条件との比較は同じであり、一
致しない若しくは許容範囲外の場合（ＮＯ）における処
理が異なっている。つまり、設定条件管理部１１から装
置制御部１２に該当する製造装置２に現在設定される設
定条件が製造基準に適合しなかったことを報告し、該装
置制御部１２は、この報告を受けると、該当する製造装
置２の端末３３に警告を表示させる（ステップＳ１
１）。

【００３７】また、前記ステップＳ６の判断において、
設定値４５が固有許容値記憶装置２０に記憶される製造
基準値の範囲内であるとき（ＹＥＳ）、適合すると判断
し警告を発せずに、このシーケンスを終了する。

【００３８】このように製造装置の設定条件が製造基準
に適合しない時、この設定条件は、近未来において、不
良品を生産する恐れがあるもの、もしくは、製造装置の
故障を引き起こす原因となるものと判断して警告を発す
る。

【００３９】以上説明したように、本実施例による品質
管理システムは、該当する製造装置２の設定条件を製造
基準値と比較した結果、現在設定される設定条件が製造
基準に適合しなかった場合に、そのメンテナンス方法を
オペレータに報告することができる。例えば、設定条件
のうち半導体装置の移動による位置精度等を調整する補
正値の部分が製造基準と適合しなかった場合に、半導体
装置の位置精度等を再度調整するようにオペレータに指
示できる。

【００４０】また、生産するにしたがって、製造装置の
部品が消耗されて、設定条件が時間経過によって変化
し、製造基準値と適合しなくなった場合、及び近未来に
部品が使用限界となる場合、部品の交換時期であること
をオペレータに知らせる。

【００４１】以上のように、本発明は、製造装置の設定
条件が不良品を製造する恐れがあるもの、もしくは、製
造装置の故障を引き起こす原因となるものと判断された
時、 １）その設定条件を用いた生産を許可しないこと、 ２）警告を発生させること、 で、不良品の製造を未然に防ぎ、装置の設定条件が原因
で生ずる製造装置の故障についても防止することができ
る。

【００４２】また、装置部品の寿命や、装置の故障につ
いて、それが設定条件と関係するものならば、早期に発
見することができる。また、実施例のように設定条件に
比較調査する項目を設ければ、その内容を調整すること
で、設定条件の変更を規則に基づいた形で管理すること
ができる。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、半
導体装置を製造するために予め定めた製造装置毎の設定
基準値に基づき、各製造装置の設定条件を監視し、不適
合であれば稼働を許可せず、設備のメンテナンスを促
し、不良品の発生を防止する半導体装置生産における品
質管理システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例としての品質管理システム
の構成を示す図である。

【図２】図１に示した製造装置にそれぞれ設けられる品
質管理を行う構成部を示す図である。

【図３】図１に示した製造装置の設定条件情報部に登録
している設定条件の各設定値を、その性格別（構成要素
別）に分類した例を示す図である。

【図４】本実施例の品質管理システムの動作について説
明するためのフローチャートである。

【図５】本実施例の品質管理システムの別の動作例につ
いて説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１…中央制御装置、２，２ａ〜２ｎ…製造装置、３，３
ａ〜３ｎ…通信回線、４…端末、５ａ〜５ｎ…バーコー
ドリーダ、６，６ａ，６ｂ…収納ケース、７，７ａ，７
ｂ…バーコード、１１…設定条件管理部、１２…装置制
御部、１３…通信制御部、１４…品種記憶装置、１５…
仕掛品種記憶装置、１６…設計値記憶装置、１７…製造
パラメータ記憶装置、１８…製造許容値記憶装置、１９
…固有パラメータ記憶装置、２０…固有許容値記憶装
置、２１…設定条件記憶装置、２２…書式記憶装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め定めた製造工程に沿って、半導体装
   置を製造するために種々の部位形成及び加工を施し、稼
   働するための設定条件と最新の稼働状況とを送信する機
   能を有する、複数の製造装置と、 前記各製造装置に接続され、送出される前記設定条件と
   最新の稼働状況を伝送する通信回線と、 前記半導体装置の構造と前記製造工程に基づき、各製造
   装置毎に定めた前記設定条件の基準となる製造基準値を
   予め記憶する基準値記憶装置と、 全ての前記製造装置に通信回線を介して接続し、前記基
   準値記憶装置に記憶される製造基準値と、前記通信回線
   を経て送出される前記設定条件及び稼働状況とを比較
   し、一致する若しくは許容範囲に適合する場合には、該
   当する製造装置に生産のための稼働開始・稼働継続を許
   可し、一致しない若しくは許容範囲に適合しない場合に
   は、該当する製造装置に生産のための稼働開始を不許
   可、稼働中ならば停止若しくは、警告のいずれかを行い
   つつ、前記製造装置の設定条件の再設定やメンテナンス
   を指示する中央制御装置と、 所望のデータ若しくは指示を前記中央制御装置に入力す
   るための入力装置と、を具備することを特徴とする半導
   体装置生産における品質管理システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の前記製造装置は、設定条
   件（パラメータ）として、 製造すべき半導体装置の構造に基づく設計値による設定
   値と、 製造装置のパラメータのうち常に一定した値を持つ設定
   値（製造パラメータ固定値）と、 前の工程まで、加工状態や周囲の環境の違い等が原因で
   調整される設定値（製造パラメータ許容値）と、 製造装置自体が固有に持つパラメータのうち装置毎に最
   初に一度調整する設定値（製造装置パラメータ半固定
   値）と、 前記固有に持つパラメータのうち装置部品の消耗等によ
   り、時間の経過によって値が変化する設定値（製造装置
   パラメータ許容値）と、からなる情報を前記通信回線を
   介して、前記中央制御装置に送出することを特徴とする
   半導体装置生産における品質管理システム。
3. 【請求項３】 請求項１記載の前記基準値記憶装置は、 品種等の半導体装置に関する情報を記憶する品種記憶部
   と、 前記各製造装置に現在仕掛かっている半導体装置の品種
   の情報を記憶する仕掛品種記憶部と、 前記製造基準値において、固定値として半導体装置別の
   設計値にもてづく設定値を記憶する設計値記憶部と、 前記製造基準値において、固定値として半導体装置別の
   製造パラメータ（加工データ）を記憶する製造パラメー
   タ記憶部と、 前記製造基準値において、半導体装置別に良品を製造す
   ると判断される許容値を記憶する製造許容値記憶部と、 前記製造基準において、固定値として製造装置毎の固有
   パラメータを記憶する固有パラメータ記憶部と、 前記固有パラメータに対する許容値を記憶する固有許容
   値記憶部と、 前記製造装置からそれぞれ収集した設定条件を記憶する
   設定条件記憶部と、 前記各製造装置が独自に持つ固有の設定条件を管理する
   ための製造基準値に変換するための書式（フォーマッ
   ト）を記憶する書式記憶部とで構成されることを特徴と
   する半導体装置生産における品質管理システム。