KR20210102170A - Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process - Google Patents

Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process Download PDF

Info

Publication number
KR20210102170A
KR20210102170A KR1020210106700A KR20210106700A KR20210102170A KR 20210102170 A KR20210102170 A KR 20210102170A KR 1020210106700 A KR1020210106700 A KR 1020210106700A KR 20210106700 A KR20210106700 A KR 20210106700A KR 20210102170 A KR20210102170 A KR 20210102170A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
residual data
data
denoise
time
series data
Prior art date
Application number
KR1020210106700A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102362159B1 (en
Inventor
김창욱
장재연
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020210106700A priority Critical patent/KR102362159B1/en
Publication of KR20210102170A publication Critical patent/KR20210102170A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102362159B1 publication Critical patent/KR102362159B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0275Fault isolation and identification, e.g. classify fault; estimate cause or root of failure
    • G05B23/0281Quantitative, e.g. mathematical distance; Clustering; Neural networks; Statistical analysis
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0221Preprocessing measurements, e.g. data collection rate adjustment; Standardization of measurements; Time series or signal analysis, e.g. frequency analysis or wavelets; Trustworthiness of measurements; Indexes therefor; Measurements using easily measured parameters to estimate parameters difficult to measure; Virtual sensor creation; De-noising; Sensor fusion; Unconventional preprocessing inherently present in specific fault detection methods like PCA-based methods
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0243Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model
    • G05B23/0254Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults model based detection method, e.g. first-principles knowledge model based on a quantitative model, e.g. mathematical relationships between inputs and outputs; functions: observer, Kalman filter, residual calculation, Neural Networks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

Provided, in the present embodiments, is a device that detects and sorts a fault that allows residual data to be generated by removing the data restored through a restoration model from the collected time series data, generates denoise residual data by removing a sensor noise from the residual data, and allows a time of occurrence of an abnormal pattern that causes defects and a shape of the abnormal pattern to be visualized in a product manufacturing process by analyzing the denoise residual data to classify the fault. Therefore, the present invention is capable of having an effect of being able to visualize the occurrence time of the abnormal pattern causing the defect and the shape of the abnormal pattern.

Description

반도체 제조 공정에서 고장 검출 및 불량 원인 진단을 위한 방법 {Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process}Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process

본 발명이 속하는 기술 분야는 고장 검출 및 분류 방법에 관한 것이다. The technical field to which the present invention pertains relates to a failure detection and classification method.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information for the present embodiment and does not constitute the prior art.

반도체 공정에서 고장 검출 및 분류(Fault Detection and Classification, FDC)는 기계학습이나 데이터 마이닝 기법을 이용해 각 웨이퍼의 공정 상황을 반영하는 센서 데이터 스트림을 기반으로 공정 결과를 판단하는 모델을 수립한다.In the semiconductor process, Fault Detection and Classification (FDC) uses machine learning or data mining techniques to establish a model for judging process results based on a sensor data stream that reflects the process status of each wafer.

정확한 고장 검출 및 분류 모델을 수립하는 것은 웨이퍼(Wafer) 제조 공정 중 발생하는 고장을 조기에 발견하여 불량 제품이 후속 공정으로 유출되는 것을 방지하고, 공정에 대한 지속적인 모니터링을 통해 수율 향상에 기여할 수 있다. Establishing an accurate failure detection and classification model can prevent defects that occur during the wafer manufacturing process from leaking to subsequent processes by early detection, and can contribute to improving yield through continuous monitoring of the process. .

기존의 고장 검출 및 분류 모델은 트레이스 데이터에서 소수의 특징들을 추출하여 분류에 사용함으로써 패턴 정보가 손실되거나, 특징 추출 과정에서 반도체 공정의 특성을 고려하지 않아 정상 트레이스 데이터와 이상 트레이스 데이터의 특징이 유사하게 형성되는 오류가 있다.The existing failure detection and classification model extracts a small number of features from the trace data and uses them for classification, so pattern information is lost, or the characteristics of the semiconductor process are not considered in the feature extraction process, so the characteristics of normal trace data and abnormal trace data are similar. There are errors that are formed.

이상적인 반도체 공정 설비 상태에서는 웨이퍼마다 트레이스 패턴이 거의 동일하다. 설비의 노후와 및 챔버의 오염이 진행되면 트레이스는 웨이퍼 간의 변동이 발생하여 정상 웨이퍼가 비정상 웨이퍼로 인식될 수 있다.In an ideal semiconductor processing facility, the trace pattern for each wafer is almost identical. When equipment deteriorates and chamber contamination progresses, traces may vary between wafers, so that a normal wafer may be recognized as an abnormal wafer.

한국등록특허공보 제10-0679721호 (2007.01.31.)Korean Patent Publication No. 10-0679721 (Jan. 31, 2007) 한국등록특허공보 제10-1744194호 (2017.05.31.)Korean Patent Publication No. 10-1744194 (2017.05.31.)

본 발명의 실시예들은 공정 드리프트(Drift)와 쉬프트(Shift)로 인한 웨이퍼 간의 변동 및 센서 측정 과정에서 발생한 센서 노이즈를 고려하여 트레이스 데이터를 처리함으로써, 반도체 공정에서 불량의 원인이 되는 이상 패턴의 발생 시점 및 이상 패턴의 형태를 시각화하는 데 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention process trace data in consideration of fluctuations between wafers due to process drift and shift and sensor noise generated during sensor measurement, thereby generating abnormal patterns that cause defects in semiconductor processes Its main purpose is to visualize the morphology of time points and anomalies.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified in the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 고장 검출 및 분류 장치에 의한 고장 검출 및 분류 방법에 있어서, 제조 공정에서 공정 파라미터 별로 제품을 센싱한 시계열 데이터를 수집하는 단계, 상기 수집한 시계열 데이터에서 복원 모델을 통해 복원한 데이터를 제거하여 잔차 데이터를 생성하는 단계, 상기 잔차 데이터에서 센서 노이즈를 제거하여 디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 단계, 및 상기 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류하는 단계를 포함하는 고장 검출 및 분류 방법을 제공한다.According to one aspect of this embodiment, in the failure detection and classification method by the failure detection and classification device, collecting time series data sensing products for each process parameter in the manufacturing process, the collected time series data through a restoration model Failure detection comprising the steps of generating residual data by removing the restored data, generating denoise residual data by removing sensor noise from the residual data, and classifying a failure by analyzing the denoise residual data and classification methods.

본 실시예의 다른 측면에 의하면, 하나 이상의 프로세서 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하는 고장 검출 및 분류 장치에 있어서, 상기 프로세서는 제조 공정에서 공정 파라미터 별로 제품을 센싱한 시계열 데이터를 수집하고, 상기 프로세서는 상기 수집한 시계열 데이터에서 복원 모델을 통해 복원한 데이터를 제거하여 잔차 데이터를 생성하고, 상기 프로세서는 상기 잔차 데이터에서 센서 노이즈를 제거하여 디노이즈 잔차 데이터를 생성하고, 상기 프로세서는 상기 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 장치를 제공한다.According to another aspect of this embodiment, in the failure detection and classification apparatus including one or more processors and a memory for storing one or more programs executed by the one or more processors, the processor senses a product for each process parameter in a manufacturing process Collects one time series data, the processor removes data restored through a reconstruction model from the collected time series data to generate residual data, and the processor removes sensor noise from the residual data to generate denoise residual data and, the processor analyzes the denoise residual data to provide a failure detection and classification apparatus, characterized in that the failure is classified.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 수집한 시계열 데이터에서 복원 모델을 통해 복원한 데이터를 제거하여 잔차 데이터를 생성하고, 잔차 데이터에서 센서 노이즈를 제거하여 디노이즈 잔차 데이터를 생성하고, 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류함으로써, 제품 제작 공정에서 불량의 원인이 되는 이상 패턴의 발생 시점 및 이상 패턴의 형태를 시각화할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, residual data is generated by removing data restored through a restoration model from the collected time series data, and sensor noise is removed from the residual data to generate denoise residual data, , by analyzing the denoise residual data to classify failures, it is possible to visualize the time of occurrence of an abnormal pattern that causes defects in the product manufacturing process and the shape of the abnormal pattern.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if it is an effect not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their potential effects are treated as if they were described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치를 예시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치의 복원 모델을 예시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치가 생성한 잔차 데이터를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치가 잔차 데이터에서 임계치를 설정하는 동작을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 방법을 예시한 흐름도이다.
도 7 및 도 8는 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 모의실험 결과를 도시한 것이다.
1 is a block diagram illustrating an apparatus for detecting and classifying a failure according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a restoration model of a failure detection and classification apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are diagrams illustrating residual data generated by an apparatus for detecting and classifying a failure according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an operation of setting a threshold value in residual data by an apparatus for detecting and classifying a failure according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a failure detection and classification method according to another embodiment of the present invention.
7 and 8 show simulation results performed according to embodiments of the present invention.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, in the description of the present invention, if it is determined that the subject matter of the present invention may be unnecessarily obscured as it is obvious to those skilled in the art with respect to related known functions, the detailed description thereof will be omitted, and some embodiments of the present invention will be described. It will be described in detail with reference to exemplary drawings.

웨이퍼 가공을 위해 챔버 내로 투입되는 공정 파라미터를 실시간으로 모니터링하는 센서가 설치되어 있어, 웨이퍼 가공이 완료되면 공정 파라미터 별로 트레이스 데이터가 생성된다. 고장 검출 및 분류 장치는 트레이스 데이터를 분석하여 고장을 검출한다.For wafer processing, a sensor that monitors process parameters input into the chamber in real time is installed, and when wafer processing is completed, trace data is generated for each process parameter. The fault detection and classification device analyzes trace data to detect a fault.

기존 방식은 트레이스 데이터에 웨이퍼 간 변동 및 센서 노이즈가 혼재된 상황을 고려하지 않는 반면에, 본 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치는 웨이퍼 간 변동을 고려하여 고장을 정확하게 진단할 수 있다.Whereas the existing method does not consider a situation in which inter-wafer fluctuations and sensor noise are mixed in trace data, the failure detection and classification apparatus according to the present embodiment can accurately diagnose a failure in consideration of inter-wafer fluctuations.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치를 예시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for detecting and classifying a failure according to an embodiment of the present invention.

고장 검출 및 분류 장치(110)는 적어도 하나의 프로세서(120), 컴퓨터 판독 가능한 저장매체(130) 및 통신 버스(170)를 포함한다. The fault detection and classification device 110 includes at least one processor 120 , a computer readable storage medium 130 , and a communication bus 170 .

프로세서(120)는 고장 검출 및 분류 장치(110)로 동작하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 프로세서(120)는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(120)에 의해 실행되는 경우 고장 검출 및 분류 장치(110)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.The processor 120 may control to operate as the failure detection and classification device 110 . For example, the processor 120 may execute one or more programs stored in the computer-readable storage medium 130 . The one or more programs may include one or more computer-executable instructions, which when executed by the processor 120 cause the failure detection and classification apparatus 110 to perform operations in accordance with the exemplary embodiment. can be configured.

컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)에 저장된 프로그램(140)은 프로세서(120)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(130)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 고장 검출 및 분류 장치(110)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.Computer-readable storage medium 130 is configured to store computer-executable instructions or program code, program data, and/or other suitable form of information. The program 140 stored in the computer-readable storage medium 130 includes a set of instructions executable by the processor 120 . In one embodiment, computer-readable storage medium 130 includes memory (volatile memory, such as random access memory, non-volatile memory, or a suitable combination thereof), one or more magnetic disk storage devices, optical disk storage devices, flash It may be memory devices, other types of storage media accessed by the failure detection and classification apparatus 110 and capable of storing desired information, or a suitable combination thereof.

통신 버스(170)는 프로세서(120), 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체(140)를 포함하여 고장 검출 및 분류 장치(110)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.Communication bus 170 interconnects various other components of fault detection and classification device 110, including processor 120 and computer readable storage medium 140 .

고장 검출 및 분류 장치(110)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(미도시)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(150) 및 하나 이상의 통신 인터페이스(160)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(150) 및 통신 인터페이스(160)는 통신 버스(170)에 연결된다. 입출력 장치(미도시)는 입출력 인터페이스(150)를 통해 고장 검출 및 분류 장치(110)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다.The fault detection and classification device 110 may also include one or more input/output interfaces 150 and one or more communication interfaces 160 that provide interfaces for one or more input/output devices (not shown). The input/output interface 150 and the communication interface 160 are connected to the communication bus 170 . The input/output device (not shown) may be connected to other components of the failure detection and classification device 110 through the input/output interface 150 .

고장 검출 및 분류 장치(110)는 공정 드리프트(Drift)와 쉬프트(Shift)로 인한 웨이퍼 간의 변동 및 센서 측정 과정에서 발생한 센서 노이즈를 고려하여 트레이스 데이터를 처리한다. 고장 검출 및 분류 장치(110)는 시계열 데이터에서 복원 모델을 통해 복원한 데이터를 제거하여 잔차 데이터를 생성하고, 잔차 데이터에서 센서 노이즈를 제거하여 디노이즈 잔차 데이터를 생성하고, 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류함으로써, 제품 제작 공정에서 불량의 원인이 되는 이상 패턴의 발생 시점 및 이상 패턴의 형태를 시각화할 수 있다.The failure detection and classification device 110 is Trace data is processed in consideration of fluctuations between wafers due to process drift and shift and sensor noise generated during sensor measurement. The failure detection and classification device 110 generates residual data by removing data restored through a restoration model from time series data, removes sensor noise from the residual data to generate denoise residual data, and analyzes denoise residual data By classifying the failures by doing so, it is possible to visualize the time of occurrence of an abnormal pattern that causes defects in the product manufacturing process and the shape of the abnormal pattern.

프로세서(120)는 제조 공정에서 공정 파라미터 별로 제품을 센싱한 시계열 데이터를 수집한다. 프로세서(120)는 수집한 시계열 데이터에서 복원 모델을 통해 복원한 데이터를 제거하여 잔차 데이터를 생성한다. 프로세서(120)는 잔차 데이터에서 센서 노이즈를 제거하여 디노이즈 잔차 데이터를 생성한다. 프로세서(120)는 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류한다.The processor 120 collects time series data of sensing products for each process parameter in the manufacturing process. The processor 120 generates residual data by removing data restored through a restoration model from the collected time series data. The processor 120 generates denoise residual data by removing sensor noise from the residual data. The processor 120 classifies the failure by analyzing the denoise residual data.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치의 복원 모델을 예시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a restoration model of a failure detection and classification apparatus according to an embodiment of the present invention.

복원 모델은 복수의 레이어가 연결된 인공 신경망(Artificial Neural Network)이며, 입력 레이어에 노이즈(Noise)를 추가하고, 은닉 레이어의 뉴런 수를 입력 레이어보다 작게 설정해서 차원을 축소하고, 은닉 레이어의 정보가 출력 레이어에 맵핑될 때 입력 레이어와 동일 차원으로 복원된다. The reconstruction model is an artificial neural network with multiple layers connected, adding noise to the input layer, setting the number of neurons in the hidden layer to be smaller than the input layer to reduce the dimension, and the information in the hidden layer is When mapped to the output layer, it is restored to the same dimension as the input layer.

복원 모델은 인코더와 디코더로 구성된 디노이징 오토인코더(Denoising Auto Encoder, DAE)로, 노이즈가 추가된 입력 레이어가 은닉 레이어에 맵핑되어, 원본 입력을 복원하도록 네트워크를 학습시킨다. 은닉 레이어에 맵핑된 후 출력 레이어에 맵핑되면서 입력을 복원한다. 오토인코더는 입력 레이어와 출력 레이어 사이에 비선형 특징 추출을 위한 하나 이상의 은닉 레이어로 구성된 피드 포워드 신경 회로망(Feed Forward Neural Network)으로 입력 데이터를 출력에서 복원하기 위한 특징을 원본 입력 차원보다 감소된 차원에서 학습한다.The reconstruction model is a denoising auto-encoder (DAE) composed of an encoder and a decoder. The input layer with added noise is mapped to the hidden layer, and the network is trained to reconstruct the original input. After being mapped to the hidden layer, the input is restored while being mapped to the output layer. Autoencoder is a Feed Forward Neural Network consisting of one or more hidden layers for nonlinear feature extraction between the input layer and the output layer. learn

입력 데이터 X가 확률적(stochastic) 맵핑

Figure pat00001
에 의해 부분적으로 노이즈가 첨가된
Figure pat00002
로 변형된다. 도 2를 참조하면 x3과 x5에 노이즈가 첨가되었다.The input data X is a stochastic mapping
Figure pat00001
Partially noise added by
Figure pat00002
is transformed into Referring to FIG. 2 , noise is added to x 3 and x 5 .

노이즈가 첨가된 입력이 은닉 표현

Figure pat00003
로 맵핑된다. W는 입력 레이어와 은닉 레이어 간의 가중치 매트릭스이고, b는 대응하는 바이어스 벡터이고, h는 설정된 활성화 함수이다.A hidden representation of the noise added input
Figure pat00003
is mapped to W is the weight matrix between the input layer and the hidden layer, b is the corresponding bias vector, and h is the set activation function.

은닉 표현 Y가 복원 데이터

Figure pat00004
로 맵핑된다. W'는 입력과 은닉 간의 가중치 매트릭스이고, b'는 대응하는 바이어스 벡터이다.The hidden expression Y is the restored data
Figure pat00004
is mapped to W' is the weight matrix between the input and the hidden, and b' is the corresponding bias vector.

입력 데이터

Figure pat00005
에 대한 손실함수
Figure pat00006
를 계산하고, 전체 훈련 데이터 세트의 평균 손실이 최소가 되도록 확률적 경사 하강(Stochastic gradient descent, SGD)을 통해 학습 파라미터 세트
Figure pat00007
를 학습하여 최적의 학습 파라미터 세트를 산출한다. 학습 파라미터 세트를 산출하는 공식은 수학식 1과 같이 표현된다.input data
Figure pat00005
loss function for
Figure pat00006
, and set the training parameters through stochastic gradient descent (SGD) so that the average loss of the entire training data set is minimal.
Figure pat00007
to calculate an optimal set of learning parameters. The formula for calculating the learning parameter set is expressed as Equation (1).

Figure pat00008
Figure pat00008

이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 고장 검출 및 분류 장치가 잔차 데이터를 생성하는 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation in which the failure detection and classification apparatus generates residual data will be described with reference to FIGS. 3 and 4 .

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치가 생성한 잔차 데이터를 예시한 도면이다.3 and 4 are diagrams illustrating residual data generated by an apparatus for detecting and classifying a failure according to an embodiment of the present invention.

고장 검출 및 분류 장치가 잔차 데이터를 생성하는 단계는 제품 간의 변동 및 센서 노이즈를 포함하는 정상 제품에 대한 시계열 데이터 집합을 복원 모델을 통해 학습한다. 복원 모델은 센서 노이즈가 제거된 시계열 데이터를 복원한다. In the step of generating residual data by the failure detection and classification device, a time series data set for a normal product including variation between products and sensor noise is learned through a restoration model. The restoration model restores time series data from which sensor noise has been removed.

고장 검출 및 분류 장치가 정상 제품에 대한 시계열 데이터에서 복원한 시계열 데이터를 차감하여, 제품 간의 변동이 제거된 센서 노이즈와 이상 패턴을 갖는 시계열 데이터를 추출한다.By subtracting the time-series data restored by the failure detection and classification device from the time-series data for a normal product, sensor noise from which variations between products are removed and time-series data having an abnormal pattern are extracted.

제품 제작 공정에서 l번째 웨이퍼의 가공 중에 센서가 측정한 M 공정 파라미터의 다변량분포(Multivariate) 가공전 트레이스 데이터(Raw Trace Data)를

Figure pat00009
라고 하고, 공정 파라미터
Figure pat00010
의 트레이스는
Figure pat00011
이고, T는 공정 주기이다.Multivariate pre-processing trace data of M process parameters measured by the sensor during processing of the l-th wafer in the product manufacturing process
Figure pat00009
, and the process parameters
Figure pat00010
the trace of
Figure pat00011
, and T is the process cycle.

공정 파라미터 m과 l번째 제품에 대한 시계열 데이터 집합은 수학식 2와 같이 표현된다. 제품을 웨이퍼로 가정한다. 제품 간의 변동은 웨이퍼 간의 변동(Wafer-to-Wafer, W2W)일 수 있다.The time series data set for the process parameter m and the l-th product is expressed as Equation (2). Assume the product is a wafer. The product-to-product variation may be a wafer-to-wafer (W2W) variation.

Figure pat00012
Figure pat00012

이상적인 트레이스

Figure pat00013
, 제품 간의 변동
Figure pat00014
, 센서 노이즈
Figure pat00015
, 이상 패턴
Figure pat00016
으로 구성된다. 웨이퍼 l이 정상이면 이상 패턴이 발생하지 않기 때문에 Plm은 제로 벡터이다.ideal trace
Figure pat00013
, variation between products
Figure pat00014
, sensor noise
Figure pat00015
, the abnormal pattern
Figure pat00016
is composed of If wafer l is normal, P lm is a zero vector because no abnormal pattern occurs.

본 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치는 이상적인 시계열 데이터와 제품 간의 변동 정보가 제거된 잔차 데이터를 생성한다. The failure detection and classification apparatus according to the present embodiment generates residual data from which variation information between ideal time series data and products is removed.

정상 제품의 시계열 데이터로 구성된 DAE 훈련 데이터 세트를 이용해 각 공정 파라미터 m마다 개별적으로 복원 모델을 학습한다. DAE 훈련 데이터 세트는 제품 간의 변동과 센서 노이즈가 포함된 정상 데이터를 포함한다.Using the DAE training dataset consisting of time-series data of normal products, the reconstruction model is trained individually for each process parameter m. The DAE training data set contains normal data with product-to-product variation and sensor noise.

복원된 시계열 데이터는

Figure pat00017
으로 정의될 수 있다. 잔차 데이터는
Figure pat00018
로 정의될 수 있다.The restored time series data is
Figure pat00017
can be defined as the residual data
Figure pat00018
can be defined as

도 3의 (a)는 가공전 시계열 데이터이고, 도 3의 (b)는 복원된 시계열 데이터이고, 도 3의 (c)는 잔차 데이터이다. Figure 3 (a) is the time-series data before processing, Figure 3 (b) is the restored time-series data, Figure 3 (c) is the residual data.

도 3의 (b)의 복원된 시계열 데이터를 참조하면, 복원 모델을 통해 센서 노이즈와 이상 패턴이 제거되고 이상적인 시계열 데이터와 제품 간의 변동은 복원할 수 있다. 도 3의 (c)의 잔차 데이터는 센서 노이즈와 이상 패턴을 보여준다.Referring to the restored time series data of FIG. 3B , sensor noise and abnormal patterns are removed through the restoration model, and variations between the ideal time series data and the product can be restored. The residual data in (c) of FIG. 3 shows sensor noise and anomaly patterns.

도 4의 (a)는 실제 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정의 파라미터별 가공전 데이터이고, 도 4의 (b)는 복원된 데이터이다. 약 150 번째 센싱에서 발생한 갑작스런 변화와 250 번째 센싱에서 발생한 미소교란이 잔차 데이터에 포함되어 있음을 알 수 있다. 즉, 복원 모델이 제품 간의 변동과 이상적인 시계열 데이터만을 복원하여, 잔차 데이터에 센서 노이즈와 이상 패턴만 남는다.Figure 4 (a) is the data before processing for each parameter of the actual CVD (Chemical Vapor Deposition) process, Figure 4 (b) is the restored data. It can be seen that the abrupt change that occurred at the 150th sensing and the micro-perturbation that occurred at the 250th sensing are included in the residual data. That is, the restoration model restores only the variation between products and the ideal time series data, leaving only sensor noise and abnormal patterns in the residual data.

이하에서는 도 5를 참조하여 고장 검출 및 분류 장치가 디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation in which the failure detection and classification apparatus generates denoise residual data will be described with reference to FIG. 5 .

고장 검출 및 분류 장치가 디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 단계는, 잔차 데이터의 크기를 기준으로 제1 노이즈 임계치를 설정하고, 제1 노이즈 임계치를 이용하여 센서 노이즈를 제거한다.The generating of the denoise residual data by the failure detection and classification apparatus includes setting a first noise threshold based on the size of the residual data and removing sensor noise using the first noise threshold.

제1 노이즈 임계치는 잔차 데이터에서 시점 별로 산출된 통계적 대표값 및 교차 검증을 통해 통계적 대표값을 변경하는 조정 파라미터로 표현되며, 조정 파라미터는 제1 노이즈 임계치를 초과한 누적 횟수의 비율을 제1 유의수준과 비교한 결과에 따라 설정된다.The first noise threshold is expressed as a statistical representative value calculated for each time point from the residual data and an adjustment parameter that changes the statistical representative value through cross-validation. It is set according to the result of comparison with the level.

고장 검출 및 분류 장치가 디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 단계는, 잔차 데이터의 지속 시간을 기준으로 제2 노이즈 임계치를 설정하고, 제2 노이즈 임계치를 이용하여 이상 패턴을 검출한다.In the step of generating the denoise residual data by the failure detection and classification apparatus, a second noise threshold is set based on a duration of the residual data, and an abnormal pattern is detected using the second noise threshold.

제2 노이즈 임계치는 잔차 데이터에서 제1 노이즈 임계치를 하나 이상 연속적으로 넘어가는 구간을 검색하고, 넘어가는 구간의 길이를 산출하고 히스토그램으로 변환한 후 제2 유의수준에 대응하는 값으로 설정된다. The second noise threshold is set to a value corresponding to the second significance level after searching for a section in the residual data that successively exceeds the first noise threshold by one or more, calculating the length of the section crossing, and converting it into a histogram.

고장 검출 및 분류 장치가 디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 단계는, 제2 노이즈 임계치보다 작은 값을 갖는 잔차 데이터를 제로로 설정한다.In the step of generating the denoise residual data by the failure detection and classification apparatus, the residual data having a value smaller than the second noise threshold is set to zero.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치가 잔차 데이터에서 임계치를 설정하는 동작을 예시한 도면이다.5 is a diagram illustrating an operation of setting a threshold value in residual data by the failure detection and classification apparatus according to an embodiment of the present invention.

고장 검출 및 분류 장치는 우선 잔차 데이터에서 시점 별로 제1 노이즈 임계치를 설정하며, 잔차 데이터의 크기가 제1 노이즈 임계치보다 작으면 센서 노이즈로 간주한다. 이상 패턴의 최소 유지기간 기준인 제2 노이즈 임계치를 설정하여 잔차 데이터의 크기가 제1 노이즈 임계치를 넘더라도 제2 노이즈 임계치 이상의 기간 동안 지속되지 못하면 노이즈로 간주한다. 그렇지 않으면 이상 패턴이 발생한 것으로 판단한다.The failure detection and classification apparatus first sets a first noise threshold for each time point in the residual data, and if the size of the residual data is smaller than the first noise threshold, it is regarded as sensor noise. Even if the size of the residual data exceeds the first noise threshold by setting a second noise threshold, which is a reference for the minimum maintenance period of the abnormal pattern, if the size of the residual data does not continue for a period equal to or greater than the second noise threshold, it is regarded as noise. Otherwise, it is determined that an abnormal pattern has occurred.

잔차 데이터로부터 각 시점 t별로 표본평균

Figure pat00019
과 표준편차
Figure pat00020
를 구하고 제1 노이즈 임계치
Figure pat00021
를 설정한다. k는 제1 노이즈 임계치의 크기를 조절하는 조정 파라미터이고, 교차검증을 이용하여 결정된다.Sample mean for each time point t from the residual data
Figure pat00019
and standard deviation
Figure pat00020
to find the first noise threshold
Figure pat00021
to set k is an adjustment parameter for adjusting the magnitude of the first noise threshold, and is determined using cross-validation.

교차검증(Cross Validation)은 데이터 세트를 h 개의 서로소 서브세트로 분할한 후 (h-1) 서브세트를 모델 훈련에 사용하고 나머지 1개의 서브세트를 모델 검증에 사용한다. 실험을 h번 반복한 후 제1 노이즈 임계치를 누적 횟수의 비율을 구한 후 제1 유의수준 ε과 비교한다. 비율이 ε과 같거나 초과할 때까지 k를 조금씩 증가시켜 교차검증을 수행한다. 제1 노이즈 임계치를 초과한 잔차 데이터 횟수 비율이 ε을 초과하는 최소의 k를 선택한다. Cross Validation divides the data set into h disjoint subsets, and then uses the (h-1) subset for model training and the remaining 1 subset for model validation. After repeating the experiment h times, the first noise threshold is compared with the first significance level ε after obtaining the ratio of the cumulative number of times. Cross-validation is performed by gradually increasing k until the ratio equals or exceeds ε. The minimum k in which the ratio of the number of times of residual data exceeding the first noise threshold exceeds ε is selected.

제1 유의수준 ε는 노이즈가 진실임에도 노이즈가 아니라고 잘못 판단하는 비율로 가설 검정에서의 유형 I 에러에 해당한다. 제1 유의수준이 0.01이라면 1% 정도의 크기가 큰 노이즈는 피크와 같은 이상 패턴으로 오인하는 것을 허용하다는 의미이다.The first significance level ε corresponds to the type I error in the hypothesis test as the ratio of falsely determining that noise is not noise even though it is true. If the first significance level is 0.01, it means that noise as large as 1% can be mistaken for an anomaly pattern such as a peak.

본 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 장치는 제1 유의수준을 이용하여 통계적으로 노이즈를 제거하더라도 노이즈가 맞지만 노이즈가 아니라고 잘못 판단하는 위험요소가 존재하는 문제를 해결하기 위해서, 잔차 데이터에서 노이즈가 아니라고 판단된 잔차 데이터의 지속 시간(Run Length)을 계산하여 다시 한번 더 노이즈를 판단한다. The failure detection and classification apparatus according to the present embodiment removes noise statistically using the first significance level, but in order to solve the problem that there is a risk factor of erroneously determining that noise is correct but not noise, the residual data is not noise. The noise is determined once again by calculating the run length of the determined residual data.

정상 웨이퍼에 비해 고장 웨이퍼의 발생 비율이 극히 적은 반도체 공정의 특성상 임계치 훈련 데이터 세트는 대부분 정상 웨이퍼 데이터로부터 생성된다. 임계치 훈련 세트의 잔차 데이터에서 일부 이상 패턴일 가능성이 있는 잔차 데이터를 제외하고, 제1 노이즈 임계치보다 큰 잔차 데이터의 지속 시간은 확률적으로 매우 작을 것이므로 이러한 잔차 데이터를 모두 제거할 필요가 있다.Due to the nature of the semiconductor process, where the occurrence rate of failed wafers is extremely low compared to normal wafers, the threshold training data set is mostly generated from normal wafer data. In the residual data of the threshold training set, except for the residual data that is likely to be some anomaly pattern, the duration of the residual data larger than the first noise threshold is likely to be very small, so it is necessary to remove all of these residual data.

고장 검출 및 분류 장치는 잔차 데이터마다 제1 노이즈 임계치를 하나 이상 연속적으로 넘어가는 잔차 데이터 구간을 모두 찾고 구간의 길이에 해당하는 지속 시간을 계산한다. 모든 잔차 데이터에서 찾은 지속 시간에 대한 히스토그램을 작성한 뒤 제2 유의 수준 δ에 대응되는 제2 노이즈 임계치를 찾는다. 그 후 잔차 데이터에서 제2 노이즈 임계치보다 작은 지속 시간을 갖는 구간의 잔차 데이터를 모두 노이즈로 간주하여 제로(zero)로 변경한다.The failure detection and classification apparatus finds all residual data sections that successively exceed one or more first noise thresholds for each residual data, and calculates a duration corresponding to the length of the sections. After constructing a histogram of the duration found in all residual data, a second noise threshold corresponding to the second significance level δ is found. Thereafter, all residual data of a section having a duration smaller than the second noise threshold in the residual data is regarded as noise and changed to zero.

제1 노이즈 임계치(Noise Control Limit, NCL)와 제2 노이즈 임계치(Run Length Limit, RLL)를 이용해서 새로운 웨이퍼 l의 디노이즈 잔차 데이터(DRT)를 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다.A process of generating denoise residual data (DRT) of a new wafer 1 using a first noise control limit (NCL) and a second noise threshold (run length limit, RLL) will be described below.

먼저 공정 파라미터 m (m=1, ... ,M)별로 수집된 시계열 데이터 Xlm을 학습된 복원 모델(DAE)에 입력하여 복원된 시계열 데이터를 출력하고, 잔차 데이터

Figure pat00022
를 생성한다. First, the time series data X lm collected for each process parameter m (m=1, ... ,M) is input to the trained restoration model (DAE) to output the restored time series data, and residual data
Figure pat00022
create

잔차 데이터가 제1 노이즈 임계치 NCLm를 초과하는 모든 구간을 찾고, 이 구간들의 지속 시간 집합 LSlm과 시점 집합 ISlm을 생성한다.All sections in which the residual data exceed the first noise threshold NCL m are found, and a duration set LS lm and a time point set IS lm of these sections are generated.

Figure pat00023
Figure pat00023

Figure pat00024
Figure pat00024

RLlmτ은 τ번째 구간의 지속 시간, TIlmτ은 τ번째 구간의 시점 집합 그리고 NAlm은 RTlm이 NCLm을 초과하는 총 구간의 수이다. 도 5의 RTl9의 첫 번째 구간의 시점 TIl91={106,107, ... ,137} 그리고 RLl91=32 이다.RL lmτ is the duration of the τ-th interval, TI lmτ is the set of time points in the τ-th interval, and NA lm is the total number of intervals in which RT lm exceeds NCL m . Figure 5 of the RT of the first time interval of l9 TI l91 = {106,107, ... , 137} , and the RL l91 = 32.

RTlm이 NCLm이하인 모든 지점과, RTlm이 NCLm을 초과하는 구간들 중 지속 시간 RLlmτ가 제2 노이즈 임계치 RLLm 미만인 구간의 TIlmτ에 대해서는 잔차 데이터를 모두 zero로 치환하여 디노이즈 잔차 데이터 DRTlm를 생성한다.By RT lm is substituted with NCL m or less all the branches and, RT lm is zero all the residual data for the duration RL lmτ of the interval exceeding the NCL m to TI lmτ of the second noise threshold RLL m is less than interval di noise residual Generate data DRT lm.

고장 검출 및 분류 장치는 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류한다.The failure detection and classification device classifies the failure by analyzing the denoise residual data.

고장 검출 및 분류 장치가 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류하는 단계는, 정상 제품의 데이터 간의 거리보다 이상 제품의 데이터 및 정상 제품의 데이터 간의 거리가 큰 것을 전제로 하는 거리 기반의 분류 모델을 통해 고장을 분류한다. 분류 모델은 디노이즈 잔차 데이터 간의 거리를 이용하여 고장을 분류한다.The step of the failure detection and classification device analyzing the denoise residual data to classify the failure is a distance-based classification model that assumes that the distance between the data of the abnormal product and the data of the normal product is greater than the distance between the data of the normal product. categorize failures. The classification model classifies the failures using the distance between the denoise residual data.

고장 검출 및 분류 장치는 디노이즈 잔차 데이터를 분류 모델에 입력하고 상기 분류 모델은 점수를 출력하고, 제3 유의수준에 따라 상기 출력된 점수를 분류한다. 제3 유의수준은 제품 간의 변동 및 센서 노이즈를 포함하는 정상 제품에 대한 시계열 데이터 집합을 이용하여 설정한다.The failure detection and classification device inputs denoise residual data to a classification model, the classification model outputs a score, and classifies the output score according to a third significance level. The third significance level is established using a time series data set for normal products including product-to-product variation and sensor noise.

단일 클래스 kNN(k-Nearest Neighbor) 알고리즘을 이용해 DRT 정보를 고장 검출 및 분류 인덱스(FDC-Index)로 요약하여 제작된 웨이퍼의 불량 여부를 판단한다. 단일 클래스 kNN 알고리즘은 이상 감지를 위한 거리 기반 분류 방법으로, 고장 웨이퍼 데이터와 정상 웨이퍼 데이터 사이의 거리는 정상 웨이퍼 데이터 간의 거리에 비해 훨씬 클 것이라는 가정을 기반으로 한다. kNN 알고리즘의 입력으로 M개의 공정 파라미터의 디노이즈 잔차 데이터를 연결한 데이터를 사용한다. 웨이퍼 l의 결합한 디노이즈 잔차 데이터 DRT를 DRTl=[DRTl11, ... ,DRTl1T, ... ,DRTlM1, ... ,DRTlMT]라고 정의하면, 웨이퍼 l의 고장 검출 및 분류 인덱스는 수학식 5와 같이 표현된다.Using a single-class k-Nearest Neighbor (kNN) algorithm, the DRT information is summarized as a failure detection and classification index (FDC-Index) to determine whether the manufactured wafer is defective. The single-class kNN algorithm is a distance-based classification method for anomaly detection, based on the assumption that the distance between failed wafer data and healthy wafer data will be much larger than the distance between normal wafer data. As the input of the kNN algorithm, data obtained by concatenating denoise residual data of M process parameters is used. If we define the combined denoise residual data DRT of wafer l as DRT l =[DRT l11 , ... ,DRT l1T , ... ,DRT lM1 , ... ,DRT lMT ], then the failure detection and classification index of wafer l is expressed as in Equation 5.

Figure pat00025
Figure pat00025

k는 이웃의 개수이고, n(l,j)는 웨이퍼 l에서 j번째 가장 가까운 이웃을 의미한다. FDC-Indexl은 DAE 훈련 데이터 세트에 있는 정상 웨이퍼 데이터 중에서 웨이퍼 l과 가장 가까운 k개 이웃들과의 유클리드 거리 자승의 합이다. 웨이퍼 l의 FDC-Indexl 점수가 클수록 정상 데이터의 디노이즈 잔차 데이터(DRT)와 차이가 있으므로, 해당 웨이퍼는 불량일 가능성이 높아진다.k is the number of neighbors, and n(l,j) means the j-th nearest neighbor in wafer l. FDC-Index l is the sum of squares of Euclidean distances between wafer l and its k nearest neighbors among the normal wafer data in the DAE training data set. As the FDC-Index l score of wafer l is larger, it is different from the denoise residual data (DRT) of normal data, so that the possibility that the wafer is defective increases.

웨이퍼 l의 불량 여부를 결정하기 위한 FDC-Index의 상한은 DAE 훈련 데이터 세트를 가지고 설정한다. DAE 훈련 데이터 세트의 웨이퍼마다 FDC-Index 값을 계산하고, 계산한 결과를 근거로 제3 유의수준 α를 만족하는 인덱스 임계치 FDC-Indexα를 설정한다. 웨이퍼 l의 가공전 시계열 데이터를 수집하면, 공정 파라미터 별로 디노이즈 잔차 데이터(DRT)를 생성하고 DRTl를 kNN 알고리즘에 입력하여 FDC-Index 점수를 구한다. 만약 FDC-Indexl≤FDC-Indexα 이면 웨이퍼 l은 정상으로, 그렇지 않다면 고장으로 분류한다.The upper limit of FDC-Index for determining whether wafer l is defective is set with the DAE training data set. An FDC-Index value is calculated for each wafer in the DAE training data set, and an index threshold FDC-Index α that satisfies the third significance level α is set based on the calculated result. When the time series data before processing of wafer l is collected, denoise residual data (DRT) is generated for each process parameter and DRT l is input into the kNN algorithm to obtain the FDC-Index score. If FDC-Index lFDC-Index α, wafer l is classified as normal, otherwise it is classified as defective.

FDC-Index를 통해 분류한 결과 웨이퍼 l이 고장이라고 판정된 경우, DRT 정보를 이용하여 고장 원인 진단을 진행한다. 디노이즈 잔차 데이터는 이상 패턴으로 구성된다. 디노이즈 잔차 데이터는 일부 제거되지 않은 노이즈를 포함할 수 있다. 디노이즈 잔차 데이터가 0보다 큰 구간은 이상 패턴이 발생한 구간일 가능성이 높다. If wafer l is determined to be defective as a result of classification through FDC-Index, the cause of the failure is diagnosed using DRT information. The denoise residual data is composed of an anomaly pattern. The denoise residual data may include some non-removed noise. A section in which the denoise residual data is greater than 0 is highly likely to be a section in which an abnormal pattern occurs.

각 공정 파라미터 별로 디노이즈 잔차 데이터를 확인하여 디노이즈 잔차 데이터가 0보다 큰 모든 구간을 찾아낸 후 디노이즈 잔차 데이터의 크기와 패턴을 확인한다. 확인 결과 디노이즈 잔차 데이터의 크기가 크고 오래 지속되는 구간들은 이상 패턴이 발생한 것으로 판단하고, 디노이즈 잔차 데이터가 작고 짧은 기간 동안만 유지된 구간들에 대해서는 웨이퍼 l의 가공전 시계열 데이터와 DAE 훈련 데이터 세트의 가공전 시계열 데이터를 시간적으로 비교하여 패턴에 차이가 있는지 확인한다. 만일 가공전 시계열 데이터 패턴에서 차이를 발견되면 해당 구간은 이상 패턴이 발생한 것으로 판단한다. After checking the denoise residual data for each process parameter to find all sections in which the denoise residual data is greater than 0, the size and pattern of the denoise residual data are checked. As a result of the confirmation, it is determined that an abnormal pattern has occurred in the sections where the size of the denoise residual data is large and long-lasting, and for the sections where the denoise residual data is small and maintained only for a short period, the time series data before processing of wafer l and the DAE training data By temporally comparing the pre-processing time series data of the set, check whether there is a difference in the pattern. If a difference is found in the pre-processing time series data pattern, it is determined that an abnormal pattern has occurred in the corresponding section.

이상 패턴이 확정된 구간의 디노이즈 잔차 데이터는 공정 파라미터의 이상 발생 시점 및 이상 패턴의 형태를 알려줄 수 있다. The denoise residual data of the section in which the abnormal pattern is determined may inform the time of occurrence of the abnormality of the process parameter and the shape of the abnormal pattern.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고장 검출 및 분류 방법을 예시한 흐름도이다. 고장 검출 및 분류 방법은 고장 검출 및 분류 장치에 의하여 수행될 수 있다. 6 is a flowchart illustrating a failure detection and classification method according to another embodiment of the present invention. The failure detection and classification method may be performed by a failure detection and classification device.

단계 S210에서 프로세서는 제조 공정에서 공정 파라미터 별로 제품을 센싱한 시계열 데이터를 수집한다.In step S210, the processor collects time series data of sensing products for each process parameter in the manufacturing process.

단계 S220에서 프로세서는 수집한 시계열 데이터에서 복원 모델을 통해 복원한 데이터를 제거하여 잔차 데이터를 생성한다. 복원 모델은 복수의 레이어가 연결된 네트워크이며, 입력 레이어에 노이즈(noise)를 추가하고, 은닉 레이어의 뉴런 수를 상기 입력 레이어보다 작게 설정해서 차원을 축소하고, 차원이 축소된 은닉 레이어가 입력 레이어와 동일 차원의 출력 레이어에 맵핑되어 원본 입력이 복원된다. 복원 모델은 원본 입력을 복원하도록 네트워크를 학습시키는 디노이징 오토인코더일 수 있다.In step S220, the processor removes the data restored through the restoration model from the collected time series data to generate residual data. The reconstruction model is a network in which a plurality of layers are connected, adding noise to the input layer, setting the number of neurons in the hidden layer smaller than the input layer to reduce the dimension, and the reduced dimensionality of the hidden layer is the input layer and the input layer. The original input is restored by mapping to the output layer of the same dimension. The reconstruction model may be a denoising autoencoder that trains the network to reconstruct the original input.

잔차 데이터를 생성하는 단계(S220)는 제품 간의 변동 및 센서 노이즈를 포함하는 정상 제품에 대한 시계열 데이터 집합을 상기 복원 모델을 통해 학습하고, 복원 모델은 센서 노이즈가 제거된 시계열 데이터를 복원하고, 정상 제품에 대한 시계열 데이터에서 복원한 시계열 데이터를 차감하여, 제품 간의 변동이 제거된 센서 노이즈와 이상 패턴을 갖는 시계열 데이터를 추출한다.In the step of generating residual data (S220), a time series data set for a normal product including variation between products and sensor noise is learned through the restoration model, and the restoration model restores time series data from which sensor noise has been removed, and is normal By subtracting the restored time-series data from the time-series data for products, time-series data with sensor noise and abnormal patterns from which variations between products are removed are extracted.

단계 S230에서 프로세서는 잔차 데이터에서 센서 노이즈를 제거하여 디노이즈 잔차 데이터를 생성한다. In step S230, the processor removes sensor noise from the residual data to generate denoise residual data.

디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 단계(S230)는 잔차 데이터의 크기를 기준으로 제1 노이즈 임계치를 설정하고, 제1 노이즈 임계치를 이용하여 센서 노이즈를 제거한다. 제1 노이즈 임계치는 잔차 데이터에서 시점 별로 산출된 통계적 대표값 및 교차 검증을 통해 통계적 대표값을 변경하는 조정 파라미터로 표현되며, 조정 파라미터는 제1 노이즈 임계치를 초과한 누적 횟수의 비율을 제1 유의수준과 비교한 결과에 따라 설정된다.In generating the denoise residual data ( S230 ), a first noise threshold is set based on the size of the residual data, and sensor noise is removed using the first noise threshold. The first noise threshold is expressed as a statistical representative value calculated for each time point from the residual data and an adjustment parameter that changes the statistical representative value through cross-validation. It is set according to the result of comparison with the level.

디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 단계(S230)는 잔차 데이터의 지속 시간을 기준으로 제2 노이즈 임계치를 설정하고, 제2 노이즈 임계치를 이용하여 이상 패턴을 검출한다. 제2 노이즈 임계치는 잔차 데이터에서 제1 노이즈 임계치를 하나 이상 연속적으로 넘어가는 구간을 검색하고, 넘어가는 구간의 길이를 산출하고 히스토그램으로 변환한 후 제2 유의수준에 대응하는 값으로 설정된다. In the step of generating the denoise residual data ( S230 ), a second noise threshold is set based on the duration of the residual data, and an abnormal pattern is detected using the second noise threshold. The second noise threshold is set to a value corresponding to the second significance level after searching for a section in the residual data that successively exceeds the first noise threshold by one or more, calculating the length of the section crossing, and converting it into a histogram.

디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 단계(S230)는 제2 노이즈 임계치보다 작은 값을 갖는 잔차 데이터를 제로로 설정한다.In the step of generating the denoise residual data ( S230 ), residual data having a value smaller than the second noise threshold is set to zero.

단계 S240에서 프로세서는 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류한다.In step S240, the processor classifies the failure by analyzing the denoise residual data.

디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류하는 단계(S240)는 정상 제품의 데이터 간의 거리보다 이상 제품의 데이터 및 정상 제품의 데이터 간의 거리가 큰 것을 전제로 하는 거리 기반의 분류 모델을 통해 고장을 분류한다. 분류 모델은 디노이즈 잔차 데이터 간의 거리를 이용하여 고장을 분류한다. 디노이즈 잔차 데이터를 분류 모델에 입력하고 분류 모델은 점수를 출력하고, 제3 유의수준에 따라 상기 출력된 점수를 분류한다. 제3 유의수준은 제품 간의 변동 및 센서 노이즈를 포함하는 정상 제품에 대한 시계열 데이터 집합을 이용하여 설정된다.In the step of classifying the failure by analyzing the denoise residual data (S240), the failure is classified through a distance-based classification model on the premise that the distance between the data of the abnormal product and the data of the normal product is greater than the distance between the data of the normal product. do. The classification model classifies the failures using the distance between the denoise residual data. The denoise residual data is input to a classification model, and the classification model outputs a score, and classifies the output score according to a third significance level. A third significance level is established using a time-series data set for normal products including product-to-product variation and sensor noise.

단계 S250에서 프로세서는 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류하는 단계 이후에, 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장의 원인을 진단한다.In step S250, after analyzing the denoise residual data to classify the failure, the processor analyzes the denoise residual data to diagnose the cause of the failure.

고장의 원인을 진단하는 단계(S250)는 공정 파라미터 별로 상기 디노이즈 잔차 데이터가 0보다 큰 구간을 검색하고, 디노이즈 잔차 데이터의 크기 및 패턴을 기반으로 센싱한 시계열 데이터와 시간적으로 비교하여 이상 패턴의 발생 여부를 판단하고, 이상 패턴의 발생 시점을 출력한다.The step of diagnosing the cause of the failure (S250) is to search for a section in which the denoise residual data is greater than 0 for each process parameter, and compare it with time-series data sensed based on the size and pattern of the denoise residual data in time for an abnormal pattern is determined, and the occurrence time of the abnormal pattern is output.

고장의 원인을 진단하는 단계(S250)는 고장에 대해서 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장의 원인이 되는 공정 파라미터, 이상 패턴의 발생 시점, 및 이상 패턴의 형태를 출력한다.In the step of diagnosing the cause of the failure ( S250 ), the denoise residual data for the failure is analyzed to output the process parameter causing the failure, the occurrence time of the abnormal pattern, and the type of the abnormal pattern.

도 7 및 도 8는 본 발명의 실시예들에 따라 수행된 모의실험 결과를 도시한 것이다. 도 7은 식각 공정의 데이터에 대한 진단 결과이다.7 and 8 show simulation results performed according to embodiments of the present invention. 7 is a diagnosis result for data of an etching process.

도 7의 (a)는 공정 파라미터 중에서 BCI3 flow에 대한 디노이즈 잔차 데이터이고, 도 7의 (b)는 공정 파라미터 중에서 BCI3 flow에 대한 가공전 시계열 데이터이다.7 (a) is denoise residual data for BCI 3 flow among process parameters, and FIG. 7 (b) is pre-processing time series data for BCI 3 flow among process parameters.

고장 웨이퍼 12의 총 웨이퍼 가공시간 동안 디노이즈 잔차 데이터가 크게 형성되어 있다. 디노이즈 잔차 데이터를 통해 가공전 시계열 데이터에 뚜렷하고 지속적인 이상 패턴이 발생했음을 진단할 수 있다. Denoise residual data during the total wafer processing time of the failed wafer 12 is large. Through the denoise residual data, it can be diagnosed that a clear and persistent abnormal pattern occurred in the pre-processing time series data.

도 7의 (c)는 공정 파라미터 중에서 압력에 대한 디노이즈 잔차 데이터이고, 도 7의 (d)는 공정 파라미터 중에서 압력에 대한 가공전 시계열 데이터이다. FIG. 7(c) is denoise residual data for pressure among process parameters, and FIG. 7(d) is pre-processing time series data for pressure among process parameters.

0초~ 6초, 53초 ~ 55초 기간에 고장 웨이퍼 4, 7, 13 및 18의 디노이즈 잔차 데이터가 크게 증가했다가 감소한다. 두 기간에 높은 압력 변동이 발생했음을 진단할 수 있다.The denoise residual data of failed wafers 4, 7, 13, and 18 significantly increased and then decreased in the periods 0 to 6 seconds and 53 seconds to 55 seconds. It can be diagnosed that high pressure fluctuations occurred in both periods.

도 7의 (e)는 공정 파라미터 중에서 RF 파워에 대한 디노이즈 잔차 데이터이고, 도 7의 (f)는 공정 파라미터 중에서 RF 파워에 대한 가공전 시계열 데이터이다.7(e) is denoise residual data for RF power among process parameters, and FIG. 7(f) is pre-processing time series data for RF power among process parameters.

고장 웨이퍼 4, 13 및 17 가공 중에 이상 변동이 발생했을 것으로 진단 결과가 나왔다. 고장 웨이퍼 4 및 13은 49초 ~ 54초 기간에 갑작스럽게 떨어졌다가 올라가는 피크 형태의 이상 변동이 발생했음을 확인할 수 있다.Diagnosis results showed that abnormal fluctuations occurred during the processing of faulty wafers 4, 13, and 17. It can be seen that the faulty wafers 4 and 13 had an anomalous fluctuation in the form of a peak that suddenly dropped and rose in a period of 49 seconds to 54 seconds.

고장 웨이퍼 17은 22초 ~ 24초, 62초 ~ 66초 기간에 피크가 발생했을 것으로 추정된다. 도 7의 (f)의 두 원은 고장 웨이퍼 17 가공 중에 이상 변동이 발생했을 것으로 추정된 기간의 가공전 시계열 데이터를 보여주는데, 첫 번째 기간에는 고장 웨이퍼 17의 시계열 데이터와 정상 시계열 데이터가 큰 차이를 보이지 않아 잘못된 경고인 것으로 판단되고, 두 번째 기간에는 아래 방향으로 피크가 발생했음을 파악할 수 있다.Failed wafer 17 is estimated to have peaked in 22 s to 24 s and 62 s to 66 s periods. The two circles in (f) of FIG. 7 show pre-processing time-series data for a period in which abnormal fluctuations occurred during processing of the failed wafer 17. In the first period, the time-series data of the failed wafer 17 and the normal time-series data show a large difference. Since it is not visible, it is judged to be a false warning, and it can be understood that a downward peak occurred in the second period.

도 8은 CVD 공정의 데이터에 대한 진단 결과이다.8 is a diagnosis result for data of a CVD process.

도 8의 (a)는 이상 패턴이 발생한 고장 웨이퍼 3 및 7의 디노이즈 잔차 데이터이다. 고장 웨이퍼 3은 226초 ~ 264초 구간에서, 고장 웨이퍼 7은 246초 ~ 264초 구간에서 디노이즈 잔차 데이터가 0을 초과한 것으로 나타난다. 도 8의 (b)의 가공전 시계열 데이터를 DAE 훈련 웨이퍼의 가공전 시계열 데이터와 비교한 결과 고장 웨이퍼 3 가공 중에는 작은 변화가 발생했고, 고장 웨이퍼 7 가공 중에는 파라미터 값이 일정하게 유지되어야 하는 구간에서 갑작스런 변화가 발생했음을 파악할 수 있다. 센서의 파라미터 관측 주기가 0.2초인 것을 고려하면 고장 웨이퍼 3과 7의 가공이 시작된지 각각 45.2초와 49.2초 후에 이상 패턴이 발생했음을 파악할 수 있다.8A is denoise residual data of failed wafers 3 and 7 in which an abnormal pattern occurred. Denoise residual data is shown to exceed 0 for defective wafer 3 in the interval of 226 seconds to 264 seconds, and defective wafer 7 in the interval of 246 seconds to 264 seconds. As a result of comparing the pre-processing time series data of FIG. 8 (b) with the pre-processing time series data of the DAE training wafer, a small change occurred during the processing of the defective wafer 3, and in the section where the parameter value should be maintained constant during the processing of the defective wafer 7 It can be seen that a sudden change has occurred. Considering that the parameter observation period of the sensor is 0.2 seconds, it can be understood that the abnormal pattern occurred 45.2 seconds and 49.2 seconds after the start of processing of defective wafers 3 and 7, respectively.

도 8의 (c)는 이상 패턴이 발생한 정상 웨이퍼 29 및 고장 웨이퍼 2의 디노이즈 잔차 데이터이다. 도 8의 (d)의 가공전 시계열 데이터를 분석한 결과, 정상 웨이퍼 29의 디노이즈 잔차 데이터가 0을 초과한 구간에서 정상 웨이퍼 29의 가공전 시계열 데이터와 DAE 훈련 웨이퍼의 가공전 시계열 데이터와 패턴 차이는 볼 수 없고, 고장 웨이퍼 2는 346초 ~ 396초 구간에 해당하는 69.2초 ~ 79.2초까지 심각한 진동이 발생했음을 파악할 수 있다. 디노이즈 잔차 데이터의 출력이 오분류되더라도 가공전 시계열 데이터를 추가로 비교하여 분류 결과를 정정할 수 있다.8C is denoise residual data of the normal wafer 29 and the failed wafer 2 in which the abnormal pattern occurred. As a result of analyzing the pre-processing time-series data of FIG. 8(d), the pre-processing time-series data of the normal wafer 29 and the pre-processing time-series data and patterns of the DAE training wafer in the section where the denoise residual data of the normal wafer 29 exceeds 0 There is no difference, and it can be seen that the faulty wafer 2 experienced severe vibration from 69.2 seconds to 79.2 seconds, which corresponds to a period of 346 seconds to 396 seconds. Even if the output of the denoise residual data is misclassified, the classification result can be corrected by additionally comparing the time series data before processing.

도 8의 (e)는 이상 패턴이 발생한 고장 웨이퍼 3, 4, 5, 및 6의 디노이즈 잔차 데이터이다. 도 8의 (f)의 가공전 시계열 데이터를 분석한 결과, 45.2초 ~ 52.8초 구간에서 피크 형태의 이상 패턴이 발생한 것을 확인할 수 있다.FIG. 8E is denoise residual data of failed wafers 3, 4, 5, and 6 in which an abnormal pattern occurred. As a result of analyzing the time-series data before processing in (f) of FIG. 8, it can be confirmed that an abnormal pattern in the form of a peak occurred in the interval of 45.2 seconds to 52.8 seconds.

고장 검출 및 분류 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.The failure detection and classification apparatus may be implemented in a logic circuit by hardware, firmware, software, or a combination thereof, and may be implemented using a general-purpose or special-purpose computer. The device may be implemented using a hardwired device, a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like. In addition, the device may be implemented as a system on chip (SoC) including one or more processors and controllers.

고장 검출 및 분류 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스 또는 서버에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스 또는 서버는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.The failure detection and classification apparatus may be mounted in the form of software, hardware, or a combination thereof on a computing device or server provided with hardware elements. A computing device or server is all or part of a communication device such as a communication modem for performing communication with various devices or a wired/wireless communication network, a memory for storing data for executing a program, and a microprocessor for executing operations and commands by executing the program It can mean a variety of devices, including

도 6에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 6에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.Although it is described that each process is sequentially executed in FIG. 6, this is only an exemplary description, and those skilled in the art change the order described in FIG. 6 within the scope not departing from the essential characteristics of the embodiment of the present invention. Alternatively, various modifications and variations may be applied by executing one or more processes in parallel or adding other processes.

본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.The operations according to the present embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be performed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. Computer-readable media refers to any medium that participates in providing instructions to a processor for execution. Computer-readable media may include program instructions, data files, data structures, or a combination thereof. For example, there may be a magnetic medium, an optical recording medium, a memory, and the like. A computer program may be distributed over a networked computer system so that computer readable code is stored and executed in a distributed manner. Functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily inferred by programmers in the technical field to which the present embodiment pertains.

본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for explaining the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.

Claims (16)

고장 검출 및 분류 장치에 의한 고장 검출 및 분류 방법에 있어서,
제조 공정에서 공정 파라미터 별로 제품을 센싱한 시계열 데이터를 수집하는 단계;
상기 수집한 시계열 데이터에서 복원 모델을 통해 복원한 데이터를 제거하여 잔차 데이터를 생성하는 단계;
상기 잔차 데이터의 크기를 기준으로 제1 노이즈 임계치를 설정하고 상기 제1 노이즈 임계치를 이용하여 센서 노이즈를 제거하여 디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 이상 패턴의 발생 시점 및 이상 패턴의 형태를 실시간으로 모니터링하고 시각화하는 단계
를 포함하는 고장 검출 및 분류 방법.
A failure detection and classification method by a failure detection and classification device, the method comprising:
collecting time series data of sensing products for each process parameter in the manufacturing process;
generating residual data by removing data restored through a restoration model from the collected time series data;
generating denoise residual data by setting a first noise threshold based on the size of the residual data and removing sensor noise using the first noise threshold; and
Analyze the denoise residual data to monitor and visualize the occurrence time of the abnormal pattern and the shape of the abnormal pattern in real time
A fault detection and classification method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 복원 모델은 복수의 레이어가 연결된 네트워크이며, 입력 레이어에 노이즈(noise)를 추가하고, 은닉 레이어의 뉴런 수를 상기 입력 레이어보다 작게 설정해서 차원을 축소하고, 상기 차원이 축소된 은닉 레이어가 상기 입력 레이어와 동일 차원의 출력 레이어에 맵핑되어, 원본 입력을 복원하도록 네트워크를 학습시키는 오토인코더인 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 방법.
According to claim 1,
The reconstruction model is a network in which a plurality of layers are connected, adding noise to the input layer, setting the number of neurons in the hidden layer to be smaller than the input layer to reduce the dimension, and the dimensionally reduced hidden layer is the A fault detection and classification method, characterized in that it is an autoencoder that is mapped to an output layer of the same dimension as the input layer, and trains the network to restore the original input.
제1항에 있어서,
상기 잔차 데이터를 생성하는 단계는
드리프트(Drift)로 인한 제품 간의 변동 및 센서 노이즈를 포함하는 정상 제품에 대한 시계열 데이터 집합을 상기 복원 모델을 통해 학습하고, 상기 복원 모델은 상기 센서 노이즈가 제거된 시계열 데이터를 복원하고, 상기 정상 제품에 대한 시계열 데이터에서 상기 복원한 시계열 데이터를 차감하여, 상기 제품 간의 변동이 제거된 센서 노이즈와 이상 패턴을 갖는 시계열 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 방법.
According to claim 1,
The step of generating the residual data is
A time series data set for a normal product including variations between products and sensor noise due to drift is learned through the restoration model, and the restoration model restores the time series data from which the sensor noise is removed, and the normal product A failure detection and classification method, characterized in that by subtracting the restored time-series data from the time-series data for
제1항에 있어서,
상기 잔차 데이터를 생성하는 단계는
쉬프트(Shift)로 인한 제품 간의 변동 및 센서 노이즈를 포함하는 정상 제품에 대한 시계열 데이터 집합을 상기 복원 모델을 통해 학습하고, 상기 복원 모델은 상기 센서 노이즈가 제거된 시계열 데이터를 복원하고, 상기 정상 제품에 대한 시계열 데이터에서 상기 복원한 시계열 데이터를 차감하여, 상기 제품 간의 변동이 제거된 센서 노이즈와 이상 패턴을 갖는 시계열 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 방법.
According to claim 1,
The step of generating the residual data is
A time series data set for a normal product including variation between products and sensor noise due to shift is learned through the restoration model, and the restoration model restores the time series data from which the sensor noise is removed, and the normal product A failure detection and classification method, characterized in that by subtracting the restored time-series data from the time-series data for
제1항에 있어서,
상기 제1 노이즈 임계치는 상기 잔차 데이터에서 시점 별로 산출된 통계적 대표값 및 교차 검증을 통해 상기 통계적 대표값을 변경하는 조정 파라미터로 표현되며, 상기 조정 파라미터는 상기 제1 노이즈 임계치를 초과한 누적 횟수의 비율을 제1 유의수준과 비교한 결과에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 방법.
According to claim 1,
The first noise threshold is expressed as a statistical representative value calculated for each time point from the residual data and an adjustment parameter for changing the statistical representative value through cross-validation, and the adjustment parameter is the number of accumulated times exceeding the first noise threshold. A failure detection and classification method, characterized in that the ratio is set according to a result of comparing it with the first significance level.
제1항에 있어서,
상기 디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 단계는,
상기 잔차 데이터의 지속 시간을 기준으로 제2 노이즈 임계치를 설정하고, 상기 제2 노이즈 임계치를 이용하여 이상 패턴을 검출하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 방법.
According to claim 1,
The generating of the denoise residual data includes:
A second noise threshold is set based on the duration of the residual data, and an abnormal pattern is detected using the second noise threshold.
제6항에 있어서,
상기 제2 노이즈 임계치는 상기 잔차 데이터에서 상기 제1 노이즈 임계치를 하나 이상 연속적으로 넘어가는 구간을 검색하고, 상기 넘어가는 구간의 길이를 산출하고 히스토그램으로 변환한 후 제2 유의수준에 대응하는 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 방법.
7. The method of claim 6,
The second noise threshold is a value corresponding to the second significance level after searching for a section in the residual data that continuously exceeds the first noise threshold by one or more, calculating the length of the crossing section, and converting it into a histogram Failure detection and classification method, characterized in that set.
제6항에 있어서,
상기 디노이즈 잔차 데이터를 생성하는 단계는,
상기 제2 노이즈 임계치보다 작은 값을 갖는 상기 잔차 데이터를 제로로 설정하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 방법.
7. The method of claim 6,
The generating of the denoise residual data includes:
and setting the residual data having a value smaller than the second noise threshold to zero.
제1항에 있어서,
상기 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류하는 단계는,
상기 디노이즈 잔차 데이터 간의 거리 기반의 분류 모델을 통해 고장을 분류하며, 상기 디노이즈 잔차 데이터를 상기 분류 모델에 입력하고 상기 분류 모델은 점수를 출력하고, 제3 유의수준에 따라 상기 출력된 점수를 분류하며,
상기 제3 유의수준은 제품 간의 변동 및 센서 노이즈를 포함하는 정상 제품에 대한 시계열 데이터 집합을 이용하여 설정하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 방법.
According to claim 1,
The step of classifying the failure by analyzing the denoise residual data includes:
The failure is classified through a classification model based on the distance between the denoise residual data, the denoise residual data is input to the classification model, the classification model outputs a score, and the output score is calculated according to a third significance level. classify,
The third significance level is a failure detection and classification method, characterized in that it is set using a time series data set for a normal product including fluctuations between products and sensor noise.
제1항에 있어서,
상기 이상 패턴의 발생 시점 및 이상 패턴의 형태를 실시간으로 모니터링하고 시각화하는 단계는, 상기 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장을 분류하는 단계 및 상기 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 상기 고장의 원인을 진단하는 단계를 포함하며,
상기 공정 파라미터 별로 상기 디노이즈 잔차 데이터가 0보다 큰 구간을 검색하고, 상기 디노이즈 잔차 데이터의 크기 및 패턴을 기반으로 상기 센싱한 시계열 데이터와 시간적으로 비교하여 상기 이상 패턴의 발생 여부를 판단하고, 상기 이상 패턴의 발생 시점을 출력하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 방법.
According to claim 1,
The step of monitoring and visualizing the occurrence time of the abnormal pattern and the shape of the abnormal pattern in real time includes the steps of classifying a failure by analyzing the denoise residual data and diagnosing the cause of the failure by analyzing the denoise residual data comprising steps,
Searching for a section in which the denoise residual data is greater than 0 for each process parameter and comparing it with the sensed time series data based on the size and pattern of the denoise residual data in time to determine whether the abnormal pattern occurs, Failure detection and classification method, characterized in that outputting the occurrence time of the abnormal pattern.
제10항에 있어서,
상기 이상 패턴의 발생 시점 및 이상 패턴의 형태를 실시간으로 모니터링하고 시각화하는 단계는,
상기 고장에 대해서 상기 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 고장의 원인이 되는 공정 파라미터, 상기 이상 패턴의 발생 시점, 및 상기 이상 패턴의 형태를 출력하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 방법.
11. The method of claim 10,
The step of monitoring and visualizing the occurrence time of the abnormal pattern and the shape of the abnormal pattern in real time,
A failure detection and classification method, characterized in that by analyzing the denoise residual data for the failure, a process parameter causing the failure, a time of occurrence of the abnormal pattern, and a shape of the abnormal pattern are output.
하나 이상의 프로세서 및 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하는 고장 검출 및 분류 장치에 있어서,
상기 프로세서는 제조 공정에서 공정 파라미터 별로 제품을 센싱한 시계열 데이터를 수집하고,
상기 프로세서는 상기 수집한 시계열 데이터에서 복원 모델을 통해 복원한 데이터를 제거하여 잔차 데이터를 생성하고,
상기 프로세서는 상기 잔차 데이터의 크기를 기준으로 제1 노이즈 임계치를 설정하고 상기 제1 노이즈 임계치를 이용하여 센서 노이즈를 제거하여 디노이즈 잔차 데이터를 생성하고,
상기 프로세서는 디노이즈 잔차 데이터를 분석하여 이상 패턴의 발생 시점 및 이상 패턴의 형태를 실시간으로 모니터링하고 시각화하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 장치.
A failure detection and classification device comprising one or more processors and a memory storing one or more programs executed by the one or more processors,
The processor collects time series data sensing products for each process parameter in the manufacturing process,
The processor generates residual data by removing data restored through a restoration model from the collected time series data,
The processor sets a first noise threshold based on the size of the residual data and removes sensor noise using the first noise threshold to generate denoise residual data,
The processor analyzes the denoise residual data to monitor and visualize the occurrence time of the abnormal pattern and the shape of the abnormal pattern in real time.
제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
드리프트(Drift)와 쉬프트(Shift)로 인한 제품 간의 변동 및 센서 노이즈를 포함하는 정상 제품에 대한 시계열 데이터 집합을 상기 복원 모델을 통해 학습하고, 상기 복원 모델은 상기 센서 노이즈가 제거된 시계열 데이터를 복원하고, 상기 정상 제품에 대한 시계열 데이터에서 상기 복원한 시계열 데이터를 차감하여, 상기 제품 간의 변동이 제거된 센서 노이즈와 이상 패턴을 갖는 시계열 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 장치.
13. The method of claim 12,
The processor is
A time series data set for a normal product including fluctuations between products due to drift and shift and sensor noise is learned through the restoration model, and the restoration model restores time series data from which the sensor noise is removed. and subtracting the restored time-series data from the time-series data for the normal product, and extracting time-series data having sensor noise and abnormal patterns from which variations between the products are removed.
제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 잔차 데이터의 지속 시간을 기준으로 제2 노이즈 임계치를 설정하고, 상기 제2 노이즈 임계치를 이용하여 이상 패턴을 검출하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 장치.
13. The method of claim 12,
The processor is
and setting a second noise threshold based on the duration of the residual data, and detecting an abnormal pattern using the second noise threshold.
제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 디노이즈 잔차 데이터 간의 거리 기반의 분류 모델을 통해 고장을 분류하며, 상기 디노이즈 잔차 데이터를 상기 분류 모델에 입력하고 상기 분류 모델은 점수를 출력하고, 제3 유의수준에 따라 상기 출력된 점수를 분류하며,
상기 제3 유의수준은 제품 간의 변동 및 센서 노이즈를 포함하는 정상 제품에 대한 시계열 데이터 집합을 이용하여 설정하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 장치.
13. The method of claim 12,
The processor is
The failure is classified through a classification model based on the distance between the denoise residual data, the denoise residual data is input to the classification model, the classification model outputs a score, and the output score is calculated according to a third significance level. classify,
The third significance level is a failure detection and classification device, characterized in that it is set using a time series data set for a normal product including fluctuations between products and sensor noise.
제12항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 공정 파라미터 별로 상기 디노이즈 잔차 데이터가 0보다 큰 구간을 검색하고, 상기 디노이즈 잔차 데이터의 크기 및 패턴을 기반으로 상기 센싱한 시계열 데이터와 시간적으로 비교하여 이상 패턴의 발생 여부를 판단하고, 상기 이상 패턴의 발생 시점을 출력하는 것을 특징으로 하는 고장 검출 및 분류 장치.
13. The method of claim 12,
The processor is
Searching for a section in which the denoise residual data is greater than 0 for each process parameter, and comparing it temporally with the sensed time series data based on the size and pattern of the denoise residual data, determine whether an abnormal pattern occurs, and A failure detection and classification device, characterized in that outputting the occurrence time of the abnormal pattern.
KR1020210106700A 2019-08-09 2021-08-12 Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process KR102362159B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210106700A KR102362159B1 (en) 2019-08-09 2021-08-12 Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190097255A KR102291964B1 (en) 2019-08-09 2019-08-09 Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process
KR1020210106700A KR102362159B1 (en) 2019-08-09 2021-08-12 Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190097255A Division KR102291964B1 (en) 2019-08-09 2019-08-09 Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210102170A true KR20210102170A (en) 2021-08-19
KR102362159B1 KR102362159B1 (en) 2022-02-14

Family

ID=74731585

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190097255A KR102291964B1 (en) 2019-08-09 2019-08-09 Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process
KR1020210106700A KR102362159B1 (en) 2019-08-09 2021-08-12 Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190097255A KR102291964B1 (en) 2019-08-09 2019-08-09 Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR102291964B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102547605B1 (en) * 2022-10-21 2023-06-26 가온플랫폼 주식회사 Method for calculating dynamic threshold value
KR102665637B1 (en) * 2023-10-19 2024-05-20 주식회사 에이아이비즈 Method, apparatus and program for detecting anomalies in process equipment by integrating multiple anomaly detection techniques

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102367597B1 (en) * 2021-03-23 2022-02-25 주식회사 에이아이비즈 AI based Manufacturing quality inspection system
KR102546071B1 (en) * 2021-05-18 2023-06-22 세메스 주식회사 Substrate treating apparatus and data change determination method
CN113807441B (en) * 2021-09-17 2023-10-27 长鑫存储技术有限公司 Abnormal sensor monitoring method and device in semiconductor structure preparation
KR20240076915A (en) * 2022-11-24 2024-05-31 세종대학교산학협력단 Anomaly detection method and apparatus for manufacturing process
CN116413395B (en) * 2023-06-08 2023-08-25 山东瑞程数据科技有限公司 Intelligent detection method for environmental abnormality

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100679721B1 (en) 2005-11-01 2007-02-06 (주)아이세미콘 The statistic analysis of fault detection and classification in semiconductor manufacturing
JP2016045861A (en) * 2014-08-26 2016-04-04 株式会社豊田中央研究所 Abnormality diagnosis device and program
KR101744194B1 (en) 2016-08-19 2017-06-09 인하대학교 산학협력단 Method and Apparatus for Classification and prediction of Automatic Checking Fail For Wafer using Euclidean Distance in Semiconductor FAB Manufacturing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100679721B1 (en) 2005-11-01 2007-02-06 (주)아이세미콘 The statistic analysis of fault detection and classification in semiconductor manufacturing
JP2016045861A (en) * 2014-08-26 2016-04-04 株式会社豊田中央研究所 Abnormality diagnosis device and program
KR101744194B1 (en) 2016-08-19 2017-06-09 인하대학교 산학협력단 Method and Apparatus for Classification and prediction of Automatic Checking Fail For Wafer using Euclidean Distance in Semiconductor FAB Manufacturing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Deep Learning Model for Robust Wafer Fault Monitoring with Sensor Measurement Noise, IEEE, 2017.02.01. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102547605B1 (en) * 2022-10-21 2023-06-26 가온플랫폼 주식회사 Method for calculating dynamic threshold value
KR102665637B1 (en) * 2023-10-19 2024-05-20 주식회사 에이아이비즈 Method, apparatus and program for detecting anomalies in process equipment by integrating multiple anomaly detection techniques

Also Published As

Publication number Publication date
KR102362159B1 (en) 2022-02-14
KR20210017651A (en) 2021-02-17
KR102291964B1 (en) 2021-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102291964B1 (en) Method for Fault Detection and Fault Diagnosis in Semiconductor Manufacturing Process
CN109186813B (en) Temperature sensor self-checking device and method
KR101955305B1 (en) Gas turbine sensor failure detection utilizing a sparse coding methodology
KR101491196B1 (en) Fuzzy classification approach to fault pattern matching
JP5735499B2 (en) Method and apparatus for automatically detecting and classifying fault conditions during substrate processing
KR101554216B1 (en) Method and apparatus thereof for verifying bad patterns in sensor-measured time series data
CN107561997B (en) A kind of power equipment state monitoring method based on big data decision tree
KR102501883B1 (en) System and method for fault classification of equipment based on machine learning
KR102501884B1 (en) System and method for fault diagnosis of equipment based on machine learning
CN112487356A (en) Structural health monitoring data enhancement method
KR102079359B1 (en) Process Monitoring Device and Method using RTC method with improved SAX method
CN113657454B (en) Nuclear power rotating machinery state monitoring method based on autoregressive BiGRU
CN112416662A (en) Multi-time series data anomaly detection method and device
CN118174788B (en) Fault detection method, device and equipment of optical fiber wiring cabinet and storage medium
Ceschini et al. A Comprehensive Approach for Detection, Classification and Integrated Diagnostics of Gas Turbine Sensors (DCIDS)
CN111913463B (en) State monitoring method for chemical volume control system of nuclear power plant
KR102486463B1 (en) Method and Apparatus for Real Time Fault Detection Using Time series data According to Degradation
CN115615578A (en) Fault diagnosis method for flash furnace body temperature sensor
KR102182678B1 (en) Method and appratus for predicting fault pattern using multi-classifier based on feature selection method in semiconductor manufacturing process
Ceschini et al. A comprehensive approach for detection, classification and integrated diagnostics of gas turbine sensors (DCIDS)
Cofre-Martel et al. Defining degradation states for diagnosis classification models in real systems based on monitoring data
Al-Dahidi et al. Ensemble clustering for fault diagnosis in industrial plants
CN113779790B (en) Fault monitoring method, device and medium based on self-encoder error reconstruction
KR102564668B1 (en) Apparatus and method for managing solution by integration using sensor data of solar and semiconductor equipment
CN118094264B (en) Intelligent power capacitor partial discharge detection method and system

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant