JPH10206200A

JPH10206200A - 生産ラインの工程異常自動診断システム

Info

Publication number: JPH10206200A
Application number: JP1784397A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yagihara; 清八木原
Original assignee: Nippon Steel Semiconductor Corp
Current assignee: UMC Japan Co Ltd
Priority date: 1997-01-16
Filing date: 1997-01-16
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】〔目的〕生産ラインの製造工程の異常を自動的にしかも
早期に診断可能な自動診断システムを提供する。〔構成〕生産ラインの各製造工程に対応して設けられて
いる各検査工程から取り込んだ測定値に対する許容範囲
を定める許容限界値を格納する工程異常診断データベー
ス(1) と、前記各検査工程から取り込んだ測定値を時系
列的に保存し、この保存した測定値が工程異常診断デー
タベース(1) に格納中の各検査工程ごとの許容範囲内に
存在するか否かを判定することにより対応の製造工程が
正常であるか否かを診断する工程異常自動診断手段(13)
とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、半導体製造ラインなど
の生産ラインの工程異常自動診断システムに関するもの
で、特に統計手法に基づき製造工程の異常を自動的かつ
早期に診断可能な自動診断システムに関するもである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術としては、特開平２ー９８６３
１号公報に記載された『品質管理システム』が知られて
いる。この品質管理システムは、複数の製造工程Ａ，Ｂ
…Ｚと、検査工程とから成る生産ラインで製造される製
品の品質を管理するために、要因工程の製造条件、実績
の出力、簡単な要因分析を自動的に行って不良率悪化の
検出からグラフ出力までの作業を自動化する。

【０００３】上記品質管理システム内の工程管理システ
ムは、各製造工程の製造条件、実績、検査工程の不良項
目ごとの検査結果をリアルタイムで収集し、この品質管
理システム内の生産情報デ−タベ−スに蓄積する。この
品質管理管理システム内の品質管理サ−ビス処理に含ま
れる要因分析処理は、日次処理として毎日１回起動され
たり、あるいは、随時人手で起動され、不良率の計算、
管理限界からの逸脱チエツク、逸脱が存在する場合の不
良内訳の集計や最多不良項目に対する解析グラフの出力
を行う。

【０００４】さらに、特開平２ー９８６３２号公報に記
載された『品質管理システム』は、悪化傾向の定量的把
握まで含めた管理を行うことにより、不良率悪化、検査
測定値の悪化傾向の検出からグラフ出力まで早期に迅速
に行うことを目的としている。

【０００５】上記品質管理システム内の工程管理システ
ムは、生産ラインにおける検査結果をリアルタイムで収
集し、生産情報デ−タベ−スに蓄積する。検査工程から
の検査結果情報が上記工程管理システムへ報告される
と、この品質管理システム内の品質管理サ−ビス処理に
よって不良管理処理が起動され解析グラフが出力され
る。処理に際しては予め用意した不良管理テ−ブルを参
照することで，管理限界から逸脱するか，逸脱の場合に
は過去の一定期間にわたる不良率と管理限界逸脱の検査
項目の測定値の時間的推移を示すグラフを出力する。こ
の構成によれば、悪化傾向の検出から出力までが迅速に
実行される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平２ー９８６
３１号公報に記載された『品質管理システム』のよう
に、各製造工程の製造条件、実績、検査工程の不良項目
ごとの検査結果をリアルタイムで工程管理システムが収
集し、単に解析グラフの出力を行うだけでは、管理デー
タの悪化傾向の検出から出力までを迅速に実行できない
という問題がある。

【０００７】また、特開平２ー９８６３２号公報に記載
された『品質管理システム』のように、生産ラインにお
いて検査結果が工程管理システムによってリアルタイム
で収集されて解析グラフが出力され、予め用意した不良
管理テ−ブルが参照され、管理限界から逸脱した場合に
は、過去の一定期間にわたる測定値の時間的推移を示す
グラフを出力するだけでは、管理データの悪化傾向の検
出から出力までを実行できても、どの程度の悪化傾向な
のか、あるいは直ぐにアクションの必要な程度の悪化傾
向なのかが判断できないという問題がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決する本発明の工程異常自動診断システムは、半導体な
どの生産ラインの各製造工程に対応して設けられている
各検査工程から取り込んだ測定値に対する許容範囲を定
める許容限界値を格納する工程異常診断データベース
と、前記各検査工程から取り込んだ測定値を時経列的に
保存し、この保存した測定値が前記工程異常診断データ
ベースに格納中の前記各検査工程ごとの許容範囲内に存
在するか否かを判定することにより半導体製造工程が正
常であるか否かを診断する工程異常診断手段とを備えて
いる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態による
工程異常自動診断システムは、半導体などの生産ライン
の各製造工程に対応して設けられている各検査工程から
取り込んだ測定値に対する許容範囲を定める許容限界値
を優先順位を付して格納する工程異常診断データベース
と、前記各検査工程から取り込んだ測定値を時経列的に
保存し、この保存した測定値が前記工程異常診断データ
ベースに格納中の前記各検査工程ごとの許容範囲内に存
在するか否かを前記優先順位に従って判定することによ
り対応の製造工程が正常であるか否かを診断する工程異
常診断手段とを備えている。

【００１０】本発明の更に好適な実施の形態によれば、
測定値やそのロットごとの平均値が許容範囲を逸脱する
という本来の工程の異常が発生した場合だけでなく、測
定値のレンジ（ばらつきの最大幅）が許容範囲を逸脱し
たり、測定値やその平均値が目標値の上下一方の側に偏
在するようになったり、測定値やその平均値が時間と共
に連続的に増加又は減少の傾向を示すようになったり、
測定値やその平均値が許容限界値に接近しつつあった
り、測定値やその平均値が時間と共に周期的に変動した
りするようになったこと、すなわち、測定値やその平均
値のばらつきに関して正常な製造工程のもとで出現する
はずのランダム性が失われ、なんらかの規則性が認めら
れるになったことを以て製造工程に異常が発生したと診
断することにより、測定値やその平均値の許容範囲から
の逸脱という典型的な異常の発生に先行して、統計的手
法に基づき早期に異常の発生を予見するように構成され
ている。

【００１１】

【実施例】図２は、本発明の一実施例の工程異常自動診
断システム１０の構成を、自動診断対象の生産ラインと
の関連と共に示す機能ブロック図である。この工程異常
自動診断システム１０は、工程異常判定データベース１
１と、測定値保存手段１２と、工程異常手段手段１３と
から構成されている。

【００１２】生産ラインを構成する自動診断対象の各種
の製造工程Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・のそれぞれは、半導体の
生産ラインを例にとると、エッチング、フォトリソグラ
フィ、成膜、拡散、ＢＰＣ、イオン打ち込みなど慣用の
個々の工程から成る。製造工程Ａ、Ｂ、Ｃ・・・の検査
工程は、対応の各製造工程の終了後に実行される膜厚や
線幅等を測定する工程から成る。

【００１３】この工程異常自動診断システムの工程異常
判定データベース１１には、工程異常手段手段１３が測
定値保存手段１２を通して各検査工程から受け取る測定
値の許容範囲を定めるための許容限界値が格納されてい
る。測定値保存手段１２は、上記各検査工程から受け取
った測定値をそれらの受け取りの順に、すなわち、時系
列的に保存する。工程異常診断手段１３は、測定値保存
手段１２から受け取った時系列的な測定値が、工程異常
手段データベース１１に格納されている各検査工程ごと
の許容限界値によって定められる許容範囲内に存在する
か否かを判定することにより、対応の各製造工程が正常
であるか否かを診断する。

【００１４】工程異常診断手段１３が実行する処理の内
容を図１のフローチャートに示す。まず、最初のステッ
プＳ１において、各製造工程ごとの許容限界値と測定値
が工程異常診断データベース１１と測定値保存手段１２
のそれぞれから読み込まれる。工程異常の診断項目とし
ては、製造ロットごとの測定値の平均値自体の大小に加
えて、この製造ロットごとの測定値のレンジと、この製
造ロットごとの測定値の平均値に関する偏在性、増減傾
向、接近性、周期性とがある。これらの診断項目のうち
のいずれかが許容限界値によって定められる許容範囲を
逸脱している場合、工程異常と診断され該当製造工程の
異常が指定された表示装置に表示される。

【００１５】図２の工程異常診断処理では、まず、平均
値に関する判定が行われ（ステップＳ２）、これが満足
されると測定値のレンジに関する判定が行われる（ステ
ップＳ３）。この測定値のレンジに関する判定が満足さ
れると、平均値の偏在性に関する判定が行われる（ステ
ップＳ４）。以下、同様にして、平均値の増減傾向に関
する判定（ステップＳ５）と、平均値の接近性に関する
判定（ステップＳ６）と、平均値の周期性に関する判定
（ステップＳ７）とが、直前の判定までが満足されたこ
とを条件として行われる。

【００１６】いずれかの判定ステップにおいて、異常が
判定されると、後続の判定ステップにおける判定を行う
ことなく、ステップＳ８において製造工程に異常が発生
した旨の工程異常の通知が発生され、ブラウン管や液晶
表示パネルなどで構成される図１の異常通知表示装置２
０に表示される。この異常通知には、異常の内容などが
表示される。このように、各ステップで行われる診断の
内容は、先行の判定ステップほど悪化傾向に応じた大き
な優先度が付される。従って、オペレータは、どの判定
ステップから発生された異常通知であるかによってどの
程度の悪化傾向であるかを知ることができる。

【００１７】図３は、工程異常の判定の対象となる各種
の項目ごとに、測定値のロットごとの平均値やレンジの
時系列的な変化の様子を例示している。

【００１８】１．平均値平均値に関しては、各検査工程から受け取った測定値の
平均値が、工程異常診断データベース１１に格納されて
いる各検査工程ごとの平均値の許容上限値と許容下限値
とによって定められる許容範囲を逸脱した場合に、工程
異常と判定される。

【００１９】＜平均値の具体例＞図３（Ａ）に例示する
ように、工程異常診断データベース１１に格納中のある
検査工程の平均値の許容上限値が２０で、その許容下限
値が１０である場合において、その検査工程から受け取
った測定値の各ロットごとの平均値が順に、１４、１
８、１２、１５、２１、１６であったとする。この場
合、６番目のロットの平均値「２１」が、平均値許容上
限値の「２０」を越えているため、工程異常と診断され
る。これに対して、上記各ロットごとの平均値が順に、
１４、１８、１２、１５、１９、１６であったとすれ
ば、これらの平均値はいずれも平均値の許容範囲「１
０」と「２０」の間に存在するため、工程異常とは診断
されない。

【００２０】２．測定値のレンジ測定値のレンジに関しては、各検査工程から受け取った
各ロットごとの測定値のレンジ（測定値の広がり（最大
値と最小値との差））が、工程異常診断データベース１
１に格納されている各検査工程ごとのレンジの許容上限
値と許容下限値とによって定められる許容範囲を逸脱し
た場合に、工程異常と判定される。

【００２１】＜レンジの具体例＞工程異常診断データベ
ース１１に格納されているある検査工程のレンジの許容
上限値が１０の場合において、その検査工程から受け取
った各ロットごとの測定値のレンジが順に、８、３、
７、１１、６、４であったとすれば、４番目のレンジ
「１１」が、レンジの許容上限値「１０」を越えている
ので、工程異常と判定される。これに対して、各ロット
ごとのレンジが順に、８、３、７、９、６、４であった
とすれば、これらのレンジは全てレンジの許容上限値
「１０」未満であるため、工程異常とは判定されない。

【００２２】３．平均値の偏在性平均値の偏在性に連に関しては、各検査工程から受け取
った測定値の平均値が、工程異常診断データベース１１
に格納されている各検査工程ごとの目標値の片側（上側
や下側）に、工程異常判定データベースに格納されてい
る各検査工程ごとの許容限界個数を越えて連続して出現
する程度に偏在している場合に、工程異常と診断され
る。

【００２３】＜偏在性の具体例＞工程異常診断データベ
ース１１に格納中のある検査工程における平均値の目標
値が「１５」で、平均値の偏在に関する許容連続個数が
「６」である場合において、その検査工程から受け取っ
た測定値の各ロットごとの平均値が順に、１１、１２、
１７、１７、１６、１６、１９、１７、１９であったす
る。この場合、３番目の平均値「１７」から９番目の平
均値「１９」までにわたる７個の平均値が、許容連続個
数である「６」個以上にわたって連続的に目標値「１
５」の上側に偏在しているため、工程異常と診断され
る。

【００２４】これに対して、各ロットごとの平均値が順
に、１１、１２、１７、１７、１６、１６、１９、１
７、１４であっとすれば、目標値「１５」の上側に連続
して存在する平均値は、３番目の「１７」から８番目の
平均値「１７」までの６個の平均値である。この６個と
いう数は、偏在に関する許容連続個数「６」以下である
ため、平均値の偏在に関する工程異常とは診断されな
い。

【００２５】４．平均値の増減傾向平均値の増減傾向に関しては、各検査工程から受け取っ
たロットごとの測定値の平均値が、工程異常判定データ
ベースに格納されている各検査工程ごとの増減傾向の許
容限界値を越えて連続的に増加または減少した場合に工
程異常と診断される。

【００２６】＜増減傾向の具体例＞工程異常診断データ
ベース１１に格納中のある検査工程の増減傾向に関する
許容限界個数が「５」である場合において、その検査工
程から受け取った測定値の各ロットごとの平均値が順
に、１１、１２、１１、１２、１３、１４、１６、１
７、１８であったとする。この場合、４番目の平均値
「１２」から９番目の平均値「１８」まで、許容限界値
である「５個」を上廻る６個にわたって連続的に前の平
均値から増加したので、平均値の増減傾向（この場合増
加傾向）に関する工程異常と診断される。

【００２７】これに対して、各ロットごとの平均値が順
に、１１、１２、１１、１２、１３、１４、１６、１
７、１６であったとすれば、連続して上昇したのは４番
目の平均値「１２」から８番目の平均値「１７」までの
５個だけであり、この個数が許容限界個数の「５」以下
であるため、工程異常とは診断されない。

【００２８】５．平均値の接近性平均値の接近性に関しては、各検査工程から受け取った
測定値の平均値が、工程異常診断データベース１１に格
納されている各検査工程ごとの接近性の許容連続個数内
において、接近性の許容上限値と許容下限値の範囲を逸
脱した個数が、許容限界個数を上廻った場合に、接近性
に関する工程異常と判定される。平均値の接近性に関す
る許容範囲は、平均値自体に関する許容範囲の内側に設
定され、前者の許容限界値からの逸脱個数が許容限界個
数を上廻ったことを以て、後者の許容限界値への接近が
判定される。

【００２９】＜接近性の具体例＞工程異常診断データベ
ース１１に格納中のある検査工程の接近性の許容連続個
数が「６」で、許容上限値と許容下限値がそれぞれ「１
８」と「１２」で、許容限界個数が「２」であるとす
る。また、その検査工程から受け取った測定値の各ロッ
トごとの平均値が、順に、１４、１６、１４、１５、１
９、１７、１６、１９、１７、１９であったする。この
場合、５番目の平均値「１９」から１０番目平均値「１
９」にわたる許容連続個数「６」以下の６個の平均値の
うち、５番目と８番目と１０番目の平均値（いずれも
「１９」）が許容上限値「１８」と許容下限値「１２」
で定められる許容範囲を逸脱しており、しかも、この逸
脱個数が許容限界個数「２」以上であるため、工程異常
と診断される。

【００３０】されに対して、対応の検査工程から受け取
った測定値の各ロットごとの平均値が順に、１４、１
６、１４、１５、１９、１７、１６、１９、１７、１７
であったとすれば、５番目の平均値「１９」から１０番
目平均値「１７」にわたるの６個の平均値のうち、許容
範囲を逸脱してのは、５番目と８番目（「１９」）の２
個のみであり、これは許容限界個数「２」以下であるた
め、工程異常とは診断されない。

【００３１】６．平均値の周期性平均値の周期性に関しては、各検査工程から受け取った
測定値の平均値が、工程異常診断データベース１１に格
納されている各検査工程ごとの周期性の下限値と上限値
によって定められる不許容範囲内で上昇と下降を反復す
る場合に工程異常と判定される。

【００３２】＜周期性の具体例＞工程異常診断データベ
ースに格納されているある検査工程の周期性に関する下
限個数が「３」で、上限個数が「８」である場合におい
て、その検査工程から受け取った測定値の各ロットごと
の平均値が順に、１2 、１4 、１6 、１7 、１6、１5
、１4 、１3 、１2 、１4 、１５、１７、１６、１
４、１２であったとする。この場合、２番目の平均値
「１４」から４番目の平均値「１７」まで３個の平均値
が連続的に増加し、次いで、５番目の平均値「１６」か
ら９番目の平均値「１２」まで４個の平均値が連続的に
減少し、さらに、１０番目の平均値「１４」から１２番
目の平均値「１７」まで３個の平均値が連続的に増加
し、１３番目の平均値「１６」から１５番目の平均値
「１２」まで３個の平均値が連続的に減少している。

【００３３】上記平均値の連続的な増減の個数、３と４
はいずれも下限値「３」と上限値「８」とによって定め
られる不許容範囲内に存在するため、周期性に関する工
程異常と診断される。これに対して、対応の検査工程か
ら受け取った測定値の各ロットごとの平均値が順に、１
2 、１4 、１6 、１7 、１6 、１5 、１4 、１3 、１2
、１4 、１５、１７、１６、１４、１５であったとす
れば、２回目の減少が１３番目から１４番目の２個の平
均値の連続であり、これは周期性に関する下限数が
「３」を下廻っているため、周期性に関する工程異常と
は診断されない。

【００３４】

【発明の効果】本発明によって、管理データの悪化傾向
の検出から出力まで、単なる検査測定値のグラフ出力で
はなく、統計手法に基づいてどの程度の悪化傾向なの
か、あるいはその悪化傾向はどの程度のものか、すぐに
アクションの必要なものかは判断できるように工程異常
の診断を自動的にかつ早期に且実行できるという効果が
奏される。

【００３５】また、上述した本発明の実施例によれば、
測定値やその平均値が許容範囲を逸脱するという本来の
工程の異常が発生した場合だけでなく、測定値のレンジ
が許容範囲を逸脱したり、測定値やその平均値につい
て、偏在性や、増減傾向や、接近性や、周期性がある範
囲を越えて顕著になったこと、すなわち、正常な製造工
程のもとで出現するはずのランダム性が失われ、なんら
かの規則性が認められるになったことを以て、製造工程
に異常が発生したと診断する構成であるから、早期に異
常の発生を予見できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の工程異常自動診断システム
が実行する診断処理内容を説明するためのフローチャー
トである。

【図２】上記実施例の工程異常診断システムの構成を診
断対象の生産ラインとの関連と共に示す機能ブロック図
である。

【図３】上記実施例における診断項目について測定値の
時系列的な変化様子を説明するための概念図である。

【符号の説明】

１０工程異常自動診断システム１１工程異常診断データベース１２測定値保存手段１３工程異常診断手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生産ラインの各製造工程に対応して設けら
れている各検査工程から取り込んだ測定値に対する許容
範囲を定める許容限界値を格納する工程異常診断データ
ベースと、前記各検査工程から取り込んだ測定値を時経列的に保存
し、この保存した測定値が前記工程異常診断データベー
スに格納中の前記各検査工程ごとの許容範囲内に存在す
るか否かを判定することにより対応の製造工程が正常で
あるか否かを診断する工程異常診断手段とを備えたこと
を特徴とする生産ラインの工程異常自動診断システム。
【請求項２】生産ラインの各製造工程に対応して設けら
れている各検査工程から取り込んだ測定値に対する許容
範囲を定める許容限界値を優先順位を付して格納する工
程異常診断データベースと、前記各検査工程から取り込んだ測定値を時経列的に保存
し、この保存した測定値が前記工程異常診断データベー
スに格納中の前記各検査工程ごとの許容範囲内に存在す
るか否かを前記優先順位に従って判定することにより対
応の製造工程が正常であるか否かを診断する工程異常診
断手段とを備えたことを特徴とする生産ラインの工程異
常自動診断システム。
【請求項３】請求項１又は２において、前記各検査工程ごとに予め設定された許容限界値は、ロ
ットごとの測定値の平均値に関する上限値と下限値とを
含むことを特徴とする生産ラインの工程異常自動診断シ
ステム。
【請求項４】請求項１乃至３において、前記各検査工程ごとに予め設定された許容限界値は、ロ
ットごとの測定値の最大値と最小値の差に関する上限値
と下限値とを含むことを特徴とする生産ラインの工程異
常自動診断システム。
【請求項５】請求項１乃至４において、前記各検査工程ごとに予め設定された許容限界値は、ロ
ットごとの測定値の平均値の偏在性を判定するための平
均値に対する目標値とこの目標値の上側又は下側におけ
る平均値の連続出現個数に関する上限値とを含むことを
特徴とする生産ラインの工程異常自動診断システム。
【請求項６】請求項１乃至５において、前記各検査工程ごとに予め設定された許容限界値は、ロ
ットごとの測定値の平均値が連続的に増加又は減少する
ことに関する上限値を含むことを特徴とする生産ライン
の工程異常自動診断システム。
【請求項７】請求項１乃至６において、前記各検査工程ごとに予め設定された許容限界値は、ロ
ットごとの測定値の平均値が前記許容限界値に接近中で
あることを示す接近性を判定するための限界値を含むこ
とを特徴とする生産ラインの工程異常自動診断システ
ム。
【請求項８】請求項１乃至７において、前記各検査工程ごとに予め設定された許容限界値は、ロ
ットごとの測定値の平均値の増減の周期性の有無を判定
するための限界値を含むことを特徴とする生産ラインの
工程異常自動診断システム。