KR20110091111A - System and method for dignosis of semiconduct manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치의 고장 진단시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조장치를 구성하는 각 부품의 센서값을 감시하여 고장을 진단하기 위한 반도체 장치의 고장 진단시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a failure diagnosis system for a semiconductor device, and more particularly, to a failure diagnosis system and method for a semiconductor device for diagnosing a failure by monitoring sensor values of each component constituting a semiconductor manufacturing device.
일반적으로, 반도체 공정은 식각 공정, 박막증착 공정, 세정 공정, 포토 공정 등으로 이루어져 있으며, 일련의 단위 공정이 순차적으로 또는 조합되어 수행됨으로써, 반도체 소자가 제조된다.In general, the semiconductor process includes an etching process, a thin film deposition process, a cleaning process, a photo process, and the like, and a series of unit processes are performed sequentially or in combination to manufacture a semiconductor device.
통상 반도체 공정은 진공 챔버 내에서 수행되며, 반도체 기판을 챔버 내에 안착시킨 후 안착된 기판의 상부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 박막을 형성하거나 식각을 수행한다.In general, a semiconductor process is performed in a vacuum chamber, and after the semiconductor substrate is placed in the chamber, plasma is generated on the seated substrate to form a thin film or etch the substrate.
기판의 공정이 진행되는 동안 반도체 장치를 구성하고 있는 부품, 예컨대, 매스플로우 컨트롤러(MFC, Mass Flow Controller), RF 소스(Radio Frequency Source), 바이어스 파워(Bias Power) 등에 이상이 생길 경우 플라즈마의 상태는 변하게 되며, 이로 인해 증착 또는 식각 특성이 달라지게 만드는 문제점을 발생시킨다.The state of the plasma when an abnormality occurs in a component constituting the semiconductor device, for example, a mass flow controller (MFC), a radio frequency source (RF source), a bias power, etc. while the substrate is being processed. Is changed, resulting in a problem that the deposition or etching characteristics are different.
이를 해결하기 위해, 별도의 인-시튜(In-Situ) 진단 기구를 두어 플라즈마를 감시하고 있지만, 고장원인은 제공하지 못한다. 다른 방식으로는 부품의 전기적 신호와 인-시튜 상호간의 관계를 신경망으로 모델링하여 고장원인을 진단하는 방식이 있다. 이 경우 값비싼 인-시튜 시스템의 장착이 요구되고, 특정 고장 패턴을 미리 발생시켜야 하는 어려움이 있으며, 이로 인해 사전에 알려지지 않은 고장일 경우 그 고장원인을 제공하지 못한다. 한편, 다수의 플라즈마 장비에서 수집되는 부품 센서정보를 하나의 처리장소에서 수집하여 처리할 경우, 방대한 양의 센서 정보를 수집하고 전달하는데 상당한 시간이 소요되며, 방대한 양의 센서 정보로 인해 고장진단을 위한 알고리즘이 복잡해져, 플라즈마의 고장 진단의 정확도를 떨어뜨리는 문제점이 야기된다.To solve this, a separate in-situ diagnostic tool is used to monitor the plasma, but it does not provide a cause of failure. Another method is to diagnose the cause of failure by modeling the relationship between the electrical signal of the component and the in-situ interaction with neural networks. In this case, the installation of expensive in-situ system is required, and there is a difficulty in generating a specific failure pattern in advance, and thus, the failure cause is not provided in case of unknown failure. On the other hand, when collecting and processing the parts sensor information collected from a number of plasma equipment in a single processing place, it takes a considerable time to collect and transmit a large amount of sensor information, due to the large amount of sensor information to troubleshoot Algorithm for this is complicated, which leads to a problem of lowering the accuracy of the diagnosis of the failure of the plasma.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 반도체 장치의 고장 진단 정확도를 높여 고장에 즉각적으로 대처할 수 있는 반도체 장치의 고장 진단시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a failure diagnosis system and method for a semiconductor device capable of immediately responding to the failure by increasing the accuracy of failure diagnosis of the semiconductor device.
또한, 본 발명은 반도체 장치의 고장 원인을 실시간으로 감지 및 즉각적으로 진단하여 생산 효율을 높이기 위한 반도체 장치의 고장 진단시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a failure diagnosis system and method for a semiconductor device for improving production efficiency by detecting and immediately diagnosing the cause of failure of a semiconductor device in real time.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 장치의 고장 진단시스템은 반도체 장치의 각 부품에 대한 센서정보를 실시간으로 수집하는 센서정보 수집부와, 상기 수집된 센서 정보로부터 각 부품에 대한 감시 모델을 형성하여 예측 센서정보를 수집하고, 수집된 예측 센서정보의 고장믿음치를 출력하는 부품신호 감시부와, 상기 부품신호 감시부로부터 얻어진 고장 믿음치를 바탕으로 고장여부를 판단하는 고장판단부를 포함한다.In order to achieve the above object, the failure diagnosis system of a semiconductor device of the present invention is a sensor information collection unit for collecting the sensor information for each component of the semiconductor device in real time, and a monitoring model for each component from the collected sensor information And a component signal monitoring unit configured to collect the predicted sensor information, and output a failure belief value of the collected prediction sensor information, and a failure determination unit determining whether the failure is based on the failure belief value obtained from the component signal monitoring unit.
상기 감시 모델은 자기 부품의 센서정보를 입력 데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하는 자기상관 모델이고, 상기 자기상관 모델은 부품의 개수와 동일하게 형성될 수 있다.The monitoring model may be an autocorrelation model that outputs predicted sensor information of a magnetic component using sensor information of a magnetic component as input data, and the autocorrelation model may be formed to be equal to the number of components.
상기 감시 모델은 자기 부품의 센서정보 이외의 신호를 입력 데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하는 교차상관 모델일 수 있다.The monitoring model may be a cross-correlation model that outputs predictive sensor information of a magnetic component using signals other than the sensor information of the magnetic component as input data.
상기 감시 모델은 자기 부품의 센서정보와 자기 부품 이외의 센서정보를 입력 데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하는 자기-교차상관 모델일 수 있다.The monitoring model may be a self-cross-correlation model that outputs predicted sensor information of the magnetic component using sensor information of the magnetic component and sensor information other than the magnetic component as input data.
상기 감시 모델은 각 부품에 대한 통계적 모델 또는 통계적 시계열 모델일 수 있다.The surveillance model may be a statistical model or a statistical time series model for each component.
상기 부품신호 감시부는 CUSUM 제어차트에 의해 부품 센서정보를 누적하고, 누적된 부품 센서정보를 고장믿음 함수에 적용할 수 있다.The component signal monitoring unit may accumulate component sensor information by a CUSUM control chart and apply the accumulated component sensor information to a failure belief function.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 장치의 고장 진단방법은 반도체 장치의 각 부품에 대한 센서정보를 실시간으로 수집하는 단계와, 감시 모델을 형성하여 예측 센서정보를 수집하는 단계와, 상기 예측 센서정보로부터 고장 믿음치를 출력하는 단계와, 상기 출력된 고장 믿음치를 임계값과 비교하여 부품의 고장여부를 판단하는 단계를 포함한다.In addition, in order to achieve the above object, the fault diagnosis method of the semiconductor device of the present invention comprises the steps of collecting the sensor information for each component of the semiconductor device in real time, forming a monitoring model to collect the predicted sensor information and And outputting a failure belief value from the predicted sensor information, and determining whether the component is defective by comparing the output failure confidence value with a threshold value.
상기 감시 모델은 자기 부품의 센서정보를 입력데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하거나 자기 부품의 센서정보 이외의 신호를 입력 데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하거나 자기 부품의 센서정보와 자기 부품 이외의 신호를 입력 데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력할 수 있다.The monitoring model outputs predicted sensor information of the magnetic component using the sensor information of the magnetic component as input data, or outputs predicted sensor information of the magnetic component or signals of the magnetic component using signals other than the sensor information of the magnetic component as input data. And predictive sensor information of the magnetic component can be output using signals other than the magnetic component as input data.
상기 고장 믿음치는 예측 센서정보를 CUSUM 제어차트에 적용하여 누적한 후 고장믿음 함수에 적용하여 구해질 수 있다.The fault belief value may be obtained by applying the predicted sensor information to a CUSUM control chart and accumulating it, and then applying it to a fault belief function.
상기 반도체 장치의 각 부품에 대한 센서정보의 수집이 완료되면 임의의 시점에서의 전체 부품에 대한 센서 정보를 감시 모델을 사용하여 RMSE를 구하고, 구해진 RMSE로부터 고장을 판단할 수 있다.When the collection of sensor information for each component of the semiconductor device is completed, the RMSE may be obtained using the monitoring model of the sensor information of all components at an arbitrary time point, and failure may be determined from the obtained RMSE.
본 발명은 전산지능 시스템을 사용하여 실시간으로 반도체 장치의 구성을 이루는 각 부품의 고장을 진단 및 고장의 원인을 찾아냄으로써, 장비생산성, 공정 수율, 그리고 공정의 질을 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of improving equipment productivity, process yield, and process quality by diagnosing the failure of each component constituting the semiconductor device in real time and finding the cause of the failure by using a computer intelligent system.
또한, 본 발명은 공정을 마친 후에 고장 진단을 추가적으로 수행할 수 있어 반도체 장치의 고장 진단의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can additionally perform a fault diagnosis after finishing the process, thereby increasing the reliability of fault diagnosis of the semiconductor device.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 장치의 고장 진단시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 신경망의 구조를 나타낸 구조도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 감시 모델을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 고장 믿음기의 구조를 나타낸 도면.1 is a block diagram showing a failure diagnosis system of a semiconductor device according to the present invention.
2 is a structural diagram showing a structure of a neural network according to the present invention.
3 and 4 show a surveillance model according to the invention.
5 is a view showing the structure of the failure believer according to the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Like reference numerals refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 장치의 고장 진단시스템을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 신경망의 구조를 나타낸 구조도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 감시 모델을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 고장 믿음기의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a configuration diagram showing a failure diagnosis system of a semiconductor device according to the present invention, Figure 2 is a structural diagram showing a structure of a neural network according to the present invention, Figures 3 and 4 is a view showing a monitoring model according to the present invention 5 is a view showing the structure of the failure believer according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 장치의 고장 진단시스템은 반도체 장치의 각 부품에 대한 센서정보를 실시간으로 수집하는 센서정보 수집부(200)와, 상기 수집된 센서 정보로부터 각 부품에 대한 감시 모델을 형성하여 예측 센서정보를 수집하고, 수집된 예측된 센서정보의 고장 믿음치를 출력하는 부품신호 감시부 (300)와, 상기 부품신호 감시부(300)로부터 얻어진 고장 믿음치를 임계점과 비교하여 고장여부를 판단하는 고장판단부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a failure diagnosis system of a semiconductor device according to the present invention includes a sensor
상기 센서정보 수집부(200)는 반도체 장치 예컨대, 플라즈마 처리장치(100)를 구동하는 부품의 센서정보를 수집한다. 플라즈마 처리장치(100)는 통상 챔버 내에 분사된 반응 가스에 상하부 RF 전력 및 압력을 가함으로써 플라즈마를 발생시킬 수 있으며, 센서정보 수집부(200)는 플라즈마가 발생되어 기판이 처리되는 동안의 부품센서정보를 실시간으로 수집할 수 있다.The sensor
상기와 같이 센서정보 수집부(200)에 플라즈마 처리장치(100)를 구성하는 각 부품의 센서정보가 수집되면 부품신호 감시부(300)는 실시간으로 수집되는 센서정보를 감시하기 위해 감시 모델을 형성할 수 있다. 이러한 감시 모델로는 전산지능 모델인 신경망 또는 퍼지논리 모델이 사용될 수 있다. When the sensor information of each component constituting the
물론, 감시 모델로서 전산지능 모델 이외에도 통계 모델 또는 통계적인 시계열 방식인 Auto-Regressive 모델이나 Auto-Moving Average 모델을 적용할 수 있으며, 통계 모델을 사용할 경우 실제 센서정보에 대한 통계적인 양 예컨대, 평균과 표준편차로 구성할 수 있다.Of course, in addition to the computational intelligence model, as a monitoring model, a statistical model or an auto-regressive model or an auto-moving average model, which is a statistical time series method, may be applied. It can consist of standard deviations.
도 2에 도시된 바와 같이, 전산지능 모델로 사용되는 신경망(500)은 부품 센서정보를 학습 데이터(Training Data)과 테스트 데이터(Test Data)로 나누고 학습 데이터를 이용하여 부품 상태 패턴을 학습하고, 학습된 모델을 이용하여 부품의 고장 상태를 예측하는 시스템이다. As shown in FIG. 2, the
신경망(500)은 입력층(Input Layer, 520)과 은닉층(Hidden Later, 540) 및 출력층(Output Layer, 560)으로 구성되며, 입력과 출력 패턴간의 관계를 뉴런간의 웨이트 조정을 통해 학습된 관계를 이용하여 추후에 입력되는 패턴에 대해 출력을 예측하거나 가장 유사한 패턴 그룹을 찾는다. 입력층(520)의 뉴런수는 특징 벡터를 구성하는 모든 원소의 수와 일치되며 출력층(560) 뉴런의 수는 1개로 구성된다. 물론, 출력층(560)의 뉴런의 개수는 이에 한정되지 않으며, 2개 이상으로 구성될 수도 있다.The
상기와 같은 신경망을 이용할 경우 학습에 이용되는 학습 알고리즘은 일반화된 델타법칙(Generalized Delta Rule)이 사용될 수 있으며, 일반화된 델타법칙을 변형하여 최적화된 학습 알고리즘이 사용될 수도 있다.When using the neural network as described above, a generalized delta rule may be used as a learning algorithm used for learning, and an optimized learning algorithm may be used by modifying the generalized delta law.
j번째 부품의 센서정보 즉, Sj의 미래시간(t+k)에서의 정보를 동일 부품 센서정보의 현재 시간(t)과 과거정보(t-m)를 이용하여 예측할 수 있다. 현재와 과거 정보는 학습 패턴의 입력부, 미래 시간정보는 학습패턴의 출력부를 구성하게 되며 모델링하고자 하는 부품 센서정보의 수가 n일 경우 n개의 신경망을 필요로 한다. The sensor information of the j-th component, that is, information at a future time t + k of Sj may be predicted using the current time t and the past information t-m of the same component sensor information. The current and past information constitutes the input of the learning pattern, and the future time information constitutes the output of the learning pattern. When the number of component sensor information to be modeled is n, n neural networks are required.
이와 같이, 자기부품 센서정보를 입력 데이터로 하여 자기 부품 신호의 예측 센서정보를 출력하는 신경망 구조를 자기상관 모델(Auto-Correlated Model)이라 한다.In this way, the neural network structure for outputting the predictive sensor information of the magnetic component signal using the magnetic component sensor information as the input data is called an auto-correlation model.
이로 인해 부품신호 감시부(300)는 센서정보 수집부(200)로부터 실시간으로 수집되는 센서정보를 바탕으로 예측 정보를 수집할 수 있다.As a result, the component
상기에서는 자기상관 모델을 사용하여 부품의 상태를 감시하였지만, 다른 구조를 가지는 신경망을 사용하여 부품의 상태를 감시할 수 있다. 신경망의 입력층에 자기 부품 센서정보 이외의 신호를 입력 데이터로 하고, 이를 계산하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하는 신경망 구조인 교차상관 모델(Cross-correlated Model)을 사용할 수 있다.In the above, the state of the part is monitored using an autocorrelation model, but the state of the part can be monitored using a neural network having a different structure. A cross-correlated model, which is a neural network structure for outputting predictive sensor information of magnetic components by calculating signals and inputting signals other than magnetic component sensor information in the input layer of the neural network, may be used.
또한, 자기상관 모델과 교차상관 모델 이외에 신경망의 입력층에 자기 부품 센서정보와 자기 부품 이외의 센서정보를 입력 데이터로 하고, 이를 계산하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하는 신경망 구조인 자기-교차상관 모델(Auto-Cross Correlated Model)을 사용할 수도 있다.In addition to the autocorrelation model and the cross-correlation model, the magnetic layer sensor, which is a neural network structure that outputs the predictive sensor information of the magnetic component by calculating the magnetic component sensor information and the sensor information other than the magnetic component as input data in the input layer of the neural network. An auto-cross correlated model may also be used.
상기에서는 각각의 모델 중 어느 하나를 감시 모델로 형성하였지만, 이에 한정되지 않으며 다음과 같은 구조로 형성될 수 있다. In the above, although any one of each model is formed as a monitoring model, the present invention is not limited thereto and may have the following structure.
도 3에 도시된 바와 같이, 감시 모델(600)로서 자기상관 모델과 교차상관 모델 및 자기-교차상관 모델 모두를 사용하여 부품의 상태를 감시할 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 자기상관 모델과 교차상관 모델 및 자기-교차상관 모델 중 서로 조합되는 구성의 감시 모델을 사용할 수도 있음은 물론이다. As shown in FIG. 3, the autocorrelation model and both the cross-correlation model and the self-cross-correlation model can be used as the
또한, 신경망의 측정 효율을 높이기 위해 학습에 영향을 주는 인자인 학습 허용도, 은닉층의 뉴런수, 초기 웨이트의 크기, 뉴런 활성화 함수의 경사 등을 최적화할 수 있으며, 최적화하는 기법으로 유전자 알고리즘을 사용할 수 있다.In addition, in order to improve the measurement efficiency of neural networks, we can optimize the learning tolerance, the number of neurons in the hidden layer, the size of the initial weight, the slope of the neuron activation function, and so on. Can be.
상기와 같이, 예측 신호가 획득되면 부품신호 감시부(300)는 획득된 예측 신호로부터 고장 믿음치를 출력할 수 있다. 여기서, 고장 믿음치는 예측 센서정보를 CUSUM 제어차트에 적용하여 부품 센서 정보를 누적하고, 누적된 부품 센서 정보를 믿음 함수 (Belif Function)로 출력하여 구해질 수 있다.As described above, when the prediction signal is obtained, the component
CUSUM 제어차트는 수학식 1과 같이 정의될 수 있다. 여기서, h와 l은 변수의 변이가 증가하거나 감소될 때를 의미하며, 와 x는 정상 플라즈마에서 수집된 부품 센서정보의 통계적 평균치와 매 샘플링 순간에 수집되는 센서정보를 의미한다.The CUSUM control chart may be defined as in Equation 1. Where h and l mean when the variation of the variable increases or decreases, And x denote the statistical mean value of the component sensor information collected in the normal plasma and the sensor information collected at each sampling instant.
상기와 같이, CUSUM 제어차트에 의해 센서정보가 가공되면, 가공된 센서정보는 수학식 2에 도시된 고장 믿음함수에 적용될 수 있다.As described above, when the sensor information is processed by the CUSUM control chart, the processed sensor information may be applied to the failure belief function shown in Equation 2.
여기서, 와 는 고장믿음의 값을 조정하기 위한 제어변수들이며, 그 값은 부품 센서정보의 변화, 예컨대 통계적 표준편차를 참조하여 임의로 결정될 수 있다.here, Wow Are control variables for adjusting the value of the failure belief, and the value can be arbitrarily determined by referring to the change in the part sensor information, for example, the statistical standard deviation.
상기에서는 예측 센서정보를 CUSUM 제어차트에 적용한 후 고장 믿음함수에 적용하여 값을 출력하였지만(제1 고장믿음 발생기), CUSUM 제어차트를 거치지 않고 고장 믿음함수로부터 직접 출력값을 구할 수 있다(제2 고장믿음 발생기). 상기의 제 2 고장믿음 발생기에서 고장 믿음치를 발생할 때 수학식 2의 Sh/l은 감시모델로부터의 예측치와 평균치간의 차이의 절대값으로 대체될 수 있다. In the above, the predicted sensor information is applied to the CUSUM control chart and then applied to the failure belief function (first failure generator), but the output value can be directly obtained from the failure belief function without going through the CUSUM control chart (second failure). Faith generator). When the fault belief value is generated in the second fault belief generator, S h / l in Equation 2 may be replaced with an absolute value of the difference between the predicted value and the mean value from the monitoring model.
제1 고장믿음 발생기는 서서히 진행하는 고장을 탐지하는 데 효과적으며, 제 2고장믿음 발생기는 급격히 발생하는 고장을 탐지하는 데 효과적이다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 고장믿음 발생기(700)는 제1 고장믿음 발생기 및 제2고장믿음 발생기(720, 740)를 조합하여 구성하면 고장 진단 효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.The first failure faith generator is effective for detecting a progressive failure, and the second failure faith generator is effective for detecting a sudden failure. Therefore, as illustrated in FIG. 5, the
상기와 같이, 고장 믿음함수에 의해 계산된 출력값은 임의로 설정된 기준값 보다 큰지 여부에 따라 고장판단부 (400)에서 고장 판단을 수행할 수 있다. 예컨대, 고장 믿음함수에 의해 계산된 출력값이 0에서 1사이를 갖는다고 할 경우, 임의의 기준값은 0.5로 설정될 수 있으며, 출력값이 0.5 이상이면 고장이 발생한 것으로 간주할 수 있다. 물론, 임의의 기준값은 0.5 이외의 값으로 변경될 수 있다.As described above, the
상기와 같이, 본 발명에 따른 반도체 장치의 고장 진단시스템은 실시간으로 각 부품의 고장을 진단할 수 있으며, 고장의 원인을 확인하여 공정 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, the failure diagnosis system of the semiconductor device according to the present invention may diagnose failure of each component in real time, and may increase the process yield by checking the cause of the failure.
한편, 공정을 완료되어 각 부품에 대한 전체 센서정보의 수집이 완료되면 이를 부품신호부의 감시모델에 입력으로 인가하여 예측치를 출력하며, 출력치와 실제치와간의 에러를 RMSE(Root Mean Square Error)를 계산하여 고장을 판단할 수 있다. 상기 RMSE를 이용하여 진단하는 방식은 공정 중에 수집되는 전체 센서패턴에 대하여 적용하여 플라즈마를 감시하는 데에 적용할 수 있다. On the other hand, when the process is completed and the collection of the entire sensor information for each part is completed, it is applied to the monitoring model of the parts signal part as an input and outputs the predicted value, and the RMSE (Root Mean Square Error) The calculation can be used to determine the failure. Diagnosis using the RMSE may be applied to monitoring the plasma by applying the entire sensor pattern collected during the process.
이 경우 임의의 시간에서 수집되는 전체 부품 센서정보에 대한 감시 모델을 구성하고, 수집된 전체 센서정보를 감시 모델에 입력하여 예측치를 출력하며, 출력된 예측치와 실제치 간의 RMSE를 구한 후, 이 RMSE를 CUSUM 제어차트와 수학식 2의 고장믿음함수에 적용하여 고장믿음치를 계산하여, 계산된 고장믿음치를 바탕으로 고장진단한다. In this case, we construct a monitoring model for all parts sensor information collected at any time, input the collected sensor information into the monitoring model, output the prediction value, calculate the RMSE between the output prediction value and the actual value, and then calculate this RMSE. Calculate the fault belief value by applying it to the CUSUM control chart and the fault faith function of Equation 2 and diagnose the fault based on the calculated fault faith value.
RMSE의 정상 상태의 범위는 수학식 3에 의해 결정될 수 있으며, RMSEm과 RMSEs는 다수의 모델 RMSE 들의 평균과 표준편차를 의미한다. The range of steady state of RMSE can be determined by Equation 3, where RMSE m and RMSE s mean the mean and standard deviation of multiple model RMSEs.
또한, RMSE의 정상 상태의 범위는 수학식 4에 의해 스케일 변수를 추가하여 조정할 수 있으며, RMSEmin과 RMSEmax는 다수의 RMSE들 중에서 결정된 최소와 최대의 RMSE를 의미한다. 여기서, 스케일 변수는 실험을 통해 조정될 수 있다. 예컨대, RMSE 값의 0.01(1%)~0.1(10%) 값을 적용할 수 있다.In addition, the range of the steady state of the RMSE can be adjusted by adding a scale variable by Equation 4, and RMSE min and RMSE max mean the minimum and maximum RMSE determined among the plurality of RMSEs. Here, the scale variable can be adjusted through experiments. For example, 0.01 (1%) to 0.1 (10%) of the RMSE value may be applied.
상기와 같이, 본 발명에 따른 반도체 장치의 고장 진단시스템은 공정 후의 고장 진단을 더 추가할 수 있어 실시간 고장 정보와 공정을 마친 후의 고장 정보를 조합하여 사용하면 고장 진단의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.As described above, the failure diagnosis system of the semiconductor device according to the present invention can further add a failure diagnosis after the process, and when using a combination of real-time failure information and failure information after the process has the effect of increasing the reliability of the failure diagnosis. have.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art that the present invention can be variously modified and changed within the scope without departing from the spirit of the invention described in the claims below I can understand.
100: 반도체 장치 200: 센서정보 수집부
300: 부품신호 감시부 400: 고장 판단부
500: 전산지능 모델 600: 감시 모델100: semiconductor device 200: sensor information collection unit
300: component signal monitoring unit 400: failure determination unit
500: computational intelligence model 600: surveillance model
Claims (10)
상기 수집된 센서 정보로부터 각 부품에 대한 감시 모델을 형성하여 예측 센서정보를 수집하고, 수집된 예측 센서정보의 고장믿음치를 출력하는 부품신호 감시부; 및
상기 부품신호 감시부로부터 얻어진 고장 믿음치를 바탕으로 고장여부를 판단하는 고장판단부;
를 포함하는 반도체 장치의 고장 진단시스템.A sensor information collecting unit which collects sensor information about each component of the semiconductor device in real time;
A component signal monitor configured to form a monitoring model for each component from the collected sensor information, collect predictive sensor information, and output a failure belief value of the collected predictive sensor information; And
A failure determination unit determining whether a failure is based on a failure belief value obtained from the component signal monitoring unit;
Failure diagnosis system of a semiconductor device comprising a.
상기 감시 모델은 자기 부품의 센서정보를 입력 데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하는 자기상관 모델이고, 상기 자기상관 모델은 부품의 개수와 동일하게 형성되는 반도체 장치의 고장 진단시스템.The method according to claim 1,
The monitoring model is an autocorrelation model for outputting predictive sensor information of a magnetic component using sensor information of a magnetic component as input data, and the autocorrelation model is formed to be equal to the number of components.
상기 감시 모델은 자기 부품의 센서정보 이외의 신호를 입력 데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하는 교차상관 모델인 반도체 장치의 고장 진단시스템.The method according to claim 1,
And the monitoring model is a cross-correlation model for outputting predictive sensor information of a magnetic component using signals other than the sensor information of the magnetic component as input data.
상기 감시 모델은 자기 부품의 센서정보와 자기 부품 이외의 센서정보를 입력 데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하는 자기-교차상관 모델인 반도체 장치의 고장 진단시스템.The method according to claim 1,
And the monitoring model is a self-cross-correlation model for outputting predictive sensor information of the magnetic component using sensor information of the magnetic component and sensor information other than the magnetic component as input data.
상기 감시 모델은 각 부품에 대한 통계적 모델 또는 통계적 시계열 모델인 반도체 장치의 고장 진단시스템.The method according to claim 1,
Wherein the monitoring model is a statistical model or a statistical time series model for each component.
상기 부품신호 감시부는 CUSUM 제어차트에 의해 부품 센서정보를 누적하고, 누적된 부품 센서정보를 고장믿음 함수에 적용하는 반도체 장치의 고장 진단시스템.The method according to claim 1,
The component signal monitoring unit accumulates component sensor information by a CUSUM control chart, and applies the accumulated component sensor information to a failure belief function.
감시 모델을 형성하여 예측 센서정보를 수집하는 단계;
상기 예측 센서정보로부터 고장 믿음치를 출력하는 단계; 및
상기 출력된 고장 믿음치를 임계값과 비교하여 부품의 고장여부를 판단하는 단계;
를 포함하는 반도체 장치의 고장 진단방법.Collecting sensor information about each component of the semiconductor device in real time;
Forming a monitoring model to collect predicted sensor information;
Outputting a fault belief value from the predicted sensor information; And
Determining whether a component is broken by comparing the output failure faith value with a threshold value;
Failure diagnosis method of a semiconductor device comprising a.
상기 감시 모델은 자기 부품의 센서정보를 입력데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하거나 자기 부품의 센서정보 이외의 신호를 입력 데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하거나 자기 부품의 센서정보와 자기 부품 이외의 신호를 입력 데이터로 하여 자기 부품의 예측 센서정보를 출력하는 반도체 장치의 고장 진단방법.The method according to claim 7,
The monitoring model outputs predicted sensor information of the magnetic component using the sensor information of the magnetic component as input data, or outputs predicted sensor information of the magnetic component or signals of the magnetic component using signals other than the sensor information of the magnetic component as input data. And a method for diagnosing a failure of a semiconductor device that outputs predictive sensor information of a magnetic component using signals other than the magnetic component as input data.
상기 고장 믿음치는 예측 센서정보를 CUSUM 제어차트에 적용하여 누적한 후 고장믿음 함수에 적용하여 구해지는 반도체 장치의 고장 진단방법.The method according to claim 7,
The fault diagnosis method is a failure diagnosis method of a semiconductor device that is obtained by applying the accumulated sensor information to the CUSUM control chart and accumulates the failure confidence function.
상기 반도체 장치의 각 부품에 대한 센서정보의 수집이 완료되면 임의의 시점에서의 전체 부품에 대한 센서 정보를 감시 모델을 사용하여 RMSE를 구하고, 구해진 RMSE로부터 고장을 판단하는 반도체 장치의 고장 진단방법.The method according to claim 7,
A method for diagnosing a failure of a semiconductor device, when the collection of sensor information on each part of the semiconductor device is completed, the RMSE is obtained by using a monitoring model on the sensor information of all parts at an arbitrary time point, and the failure is determined from the obtained RMSE.
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