JP2010093047A - 処理装置の管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体製造工程で用いられる複数の処理装置を統括管理するための管理システムを、設定値パターンの入力を簡素化しつつデータ量を少なくできるようにして使い勝手のよいものとする。
【解決手段】 各処理装置１に設けたセンサ６を介して取得した管理情報の取得波形データＡＷと、取得しようする管理情報に対応して予め記憶された設定波形データＳＷとを比較し、所定の閾値を超えて設定波形データから取得波形データが逸脱すると、異常検知と判断する。設定波形データの全てが初期状態から定常状態に向う上昇波形データｕｗと定常状態たる安定波形データｎｗとに区分され、この区分された上昇波形データ及び安定波形データ毎に、取得波形データとの比較による異常検知の判断を行うことで、レシピに関係なく設定波形データを集約管理する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、所定の処理を行う複数の処理装置にて行われる各プロセスを統括管理するための処理装置の管理システムに関する。

半導体製造工程においては、シリコンウエハ等の一枚の処理基板に対して、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等による成膜処理、イオン注入処理、熱処理やエッチング処理などの各種の処理を経て所望のデバイス構造を有する製品が作製される。このように一枚の処理基板に対して各種の処理を施す間、これらの処理が適切に行われているか、つまり、処理装置毎にその作動状況を管理することが製品歩留りを向上させる上で重要となる。

従来、このような製品管理を行う処理装置の管理システムとして、半導体の製造工程ラインに設けられた各種の処理装置から予め決められた管理情報を連続して収集するセンサを備え、このセンサにより収集された管理情報を時系列の測定値パターンとして監視し、例えば、上記処理装置にてある定常状態から次の定常状態へ遷移する期間（信号波形の立ち上げまたは立ち下げの期間）において、管理情報に応じた測定値パターンと、予め登録されている設定値パターンとを比較し、比較の結果、測定値パターンの設定値パターンからの逸脱が検出された場合、異常検知するものが例えば特許文献１で知られている。

上記特許文献１記載のものでは、各処理装置での作動手順等（レシピ）に応じた処理条件が同一であれば、略同等の品質を持った製品が作製でき、不良の発生原因である処理条件のばらつきが、各処理装置の作動のばらつきに相当するとして、センサを介して、処理条件の内容たる管理情報を連続取得し、この取得したデータをグラフ化し、処理装置の作動手順等であるレシピに基づき予め作成された設定値パターンの波形データと重ね合わせることにより、安定性や経時変化のトレンド等を確認する。

然し、上記特許文献１記載のものでは、１つのレシピに応じた１つの管理情報について、異常検知のための１つの設定値パターンとその閾値とを個々に設定していく必要がある。このため、複数の処理工程における全レシピについて、このように設定値パターンを作成する作業、具体的には登録手段へのデータ入力作業を行うのでは、その作業が面倒であり、しかも、レシピ毎の登録では、当初に登録させておくデータ量が多大となり、結果として、使い勝手が悪いという問題がある。このような問題は処理工程が増加するに従い一層顕著になる。
特開２０００−２６９１０８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、設定値パターンの入力を簡素化しつつデータ量を少なくできるようにした使い勝手のよい処理装置の管理システムを提供することをその課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、所定の処理を行う複数の処理装置にて行われる各処理を統括管理するための処理装置の管理システムであって、各処理装置に設けたセンサを介して取得した管理情報の取得波形データと、取得しようする管理情報に対応して予め記憶された設定波形データとを比較し、所定の閾値を超えて設定波形データから取得波形データが逸脱すると、異常検知と判断するようにしたものにおいて、前記設定波形データの全てが初期状態から定常状態に向う上昇波形データと定常状態たる安定波形データとに区分され、この区分された上昇波形データ及び安定波形データ毎に、取得波形データとの比較による異常検知の判断を行うことを特徴とする。

本発明によれば、１枚の基板に対して各種の処理を施して所望の製品を作製する場合、各処理装置のレシピに応じて、基板加熱冷却温度、基板ステージやターゲットに投入される電力や真空度等の管理情報を連続して取得すると、これらの情報は、通常、処理時間に対して、初期状態から定常状態に向い、そして、定常状態で略一定に保持され、次に、定常状態から初期状態等の処理終了状態へ向うように変化する波形パターンを描くこととなる。

そこで、本発明においては、各処理装置のレシピにそれぞれ応じた設定波形データを少なくとも上昇波形データと安定波形データとに区分し、この区分された上昇波形データ及び安定波形データ毎に取得波形データとの比較による異常検知を判断することで、レシピの数に関係なく、２個の波形データのみで各処理装置での異常検知を集約管理できる。結果として、個々のレシピに応じて設定波形データや閾値を設定して管理するものと比較してデータ量を少なくできる。

また、本発明においては、前記設定波形データに、定常状態から処理終了状態へ向う下降波形データを更に含むものであれば、処理開始から終了までの一連の処理を３つに区分して集約管理できる。

さらに、前記上昇波形データ、安定波形データ及び下降波形データ毎に、所定の基準値とこの基準値からプロセス上許容し得る変化量が予め設定でき、取得しようとする管理情報に応じて基準値及び変化量を入力すると、異常と判断する閾値が設定されるようにしておけば、設定波形データを登録するための作業、つまり、異常検知の条件を入力する作業が簡素化できてよい。

この場合、前記変化量を基準値に対する変化割合で設定できるようにしておけば、その入力が一層容易になってよい。

以下、図面を参照して、半導体製造工程にて所望のデバイス構造を得るための複数の処理装置１を統括管理するものを例に本発明の実施の形態の管理システムを説明する。処理装置１としては、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等による成膜処理、イオン注入処理、熱処理やエッチング処理などを行うものが挙げられる。

図１に示すように、管理システムは、各処理装置１の図示省略のコントローラと通信自在である公知のマイクロコンピュータからなる制御手段２と、処理装置１の作動状況や設定値入力等の際に所定の情報などを表示する表示手段３と、メモリやハードディスクからなり、後述のように処理の異常検知を行うための設定波形データが予め登録されている登録手段４とを備える。また、登録手段４には、パーソナルコンピュータ等の入力手段Ｐを用いて各処理装置１の制御内容たる処理装置の作動手順が予めプログラム登録されており、制御手段２に処理装置１作動の実行信号が入力されると、各処理装置２に設けた図示省略のコントローラを介して上記プログラムに基づいて各処理装置１の作動をシーケンス制御するようになっている。

また、制御手段２には、インターフェイスケーブル５を介して各処理装置１に設けた各種のセンサ６が接続され、各処理装置１にて所定の処理を実施している間、当該センサ６を通して当該処理が適切に行われているかを判断するために、各処理装置１の作動手順等たるレシピに応じて所定の管理情報が連続して取得される。そして、この取得された情報が適宜アナログ／デジタル変換された後、制御手段２に入力されて取得波形データとされる（図２参照）。

センサ６としては、熱電対、液体または気体の流量計や電圧または電流計が挙げられる。なお、センサ６から管理情報を取得する場合、制御手段２に直接ネットワーク接続するようにしてもよい。

また、レシピとは、例えばＣＶＤ装置における基板加熱を例に説明すれば、ヒータ作動による加熱開始直後から、成膜時の基板の設定温度までの到達時間（昇温速度）、設定温度での処理時間や設定温度から処理終了までの冷却時間（降温速度）である。そして、このような場合における管理情報は、熱電対で取得された基板の温度であり、当該熱電対がセンサ６となる。他方、例えばスパッタリング装置におけるターゲットへの電力投入を例に説明すれば、ＤＣ電源作動によるターゲットの電圧印加開始から、設定電圧までの到達時間、設定電圧での処理時間（成膜時間）である。このような場合における管理情報は、スパッタ電源からの出力に設けられた電圧計で取得された電圧であり、当該電圧計がセンサ６となる。

ここで、図２に示すように、各処理装置１のレシピに応じて、上記のように基板加熱冷却、基板ステージやターゲットに印加する電力だけなく、ガス導入の制御や真空度等の管理情報を連続して取得すると、これら取得した取得波形データＡＷ（図２中実線で示すもの）は、通常、処理時間に対して初期状態から定常状態に向い、そして、定常状態で略一定に保持され、次に、定常状態から初期状態等の処理終了状態へ向うように変化する波形パターンを描くこととなる。

そこで、異常検知の判断のために登録手段１に設定される設定波形データＳＷをレシピ毎に上昇波形データｕｗ、安定波形データｎｗ及び下降波形データｄｗにそれぞれ区分し（図２中点線で示すもの）、レシピを問わず、これら区分した上昇波形データｕｗ、安定波形データｎｗ及び下降波形データｄｗ毎に管理情報たる処理状況を登録、管理することとした。

登録手段４への設定波形データＳＷの入力に際しては、図３に示すように、登録手段４に予め登録された設定値入力フォームＦを表示手段３に表示させながら入力手段Ｐを介して行い得る。この入力フォームＦにおいては、上昇波形データｕｗ、安定波形データｎｗ及び下降波形データｄｗ毎に、レシピに対応した基準値と、この基準値から処理上許容し得る変化量が予め設定できるようになっている。ここで、基準値とは、上記ＣＶＤ装置やスパッタリング装置の例では、基板の設定温度や設定電圧をいう。また、変化量は、基準値に対する変化割合（％）で設定できるようになっている。

そして、上記基準値及び変化量を入力すると、異常検知を判断する閾値が設定される。即ち、図２中の安定波形データｎｗを例に説明すると、入力フォームＦにおいて設定温度（図示例では５００℃）及び処理時間及び上記変化量の上限及び下限の変化割合をそれぞれ入力すると（図示例では±５％）、制御手段２により演算処理され、処理上許容し得る閾値が算出される（上限５２５℃、下限４７５℃）。この状態で入力フォームＦ上で図示省略の確定コマンドを入力すると、変化量が設定される。これにより、安定波形データｎｗと共に、当該処理時間における上限、下限の閾値が登録手段４に登録される。この場合、図２中、一点鎖線で示す仮想の閾値ラインを表示手段３に表示させるようにしてもよい。なお、特に図示しないが、処理時間は、センサ６から出力された実測温度が所定温度に到達後や基板加熱を開始し、所定時間経過後からカウントする等、任意に設定できるようにすればよい。

上記においては、安定波形データｎｗを例に説明したが、上昇波形データｕｗや下降波形データｄｗに対しても同様の手順で登録手段４に登録できる。この場合、上昇波形データｕｗや下降波形データｄｗは、センサ６で取得する値が処理時間に対して連続変化することから、これらの登録に際しては、図４に示すように、例えば、処理開始からある処理時間（基準点）において設定温度からの温度差を基準値とし、この基準値から処理上許容し得る変化量を設定して、その上限、下限の閾値を設定することができる。また、単位時間当たりの変化量（図示例では、５℃／ｍｉｎ）を基準値として設定してもよい。

次に、レシピとして真空チャンバ内に配置されたステージ上に保持された基板を当該ステージに内蔵されたヒータを介して５００℃まで加熱する場合を例に本実施の形態の管理システムの作動を説明する。

先ず、入力手段Ｐを介して設定波形データを入力する。この入力に際しては、上述のように、上昇波形データｕｗ、安定波形データｎｗ及び下降波形データｄｗ毎に基準値及び変化量を決定して登録手段４に登録する。これにより、図２に示すように設定波形パターンが作成される。

次に、当該レシピに応じたヒータの作動実行信号が制御手段２に入力されると、登録手段４に登録されたプログラムに沿ってヒータが作動する。このとき、センサ６たる熱電対より基板温度が連続して測定され、制御手段２に入力される。そして、制御手段２にて、センサ６により取得された取得波形データが設定波形データと比較され、設定された閾値を超えると、異常検知と判断される。

このように本実施の形態においては、各処理装置１のレシピにそれぞれ応じた設定波形データＳＷを上昇波形データｕｗと、安定波形データｎｗ及び下降波形データｄｗとに区分し、区分された波形データ毎に取得波形データとの比較による異常検知を判断することで、レシピの数に関係なく、２個の波形データのみで各処理装置１での異常検知を集約管理できる。結果として、各レシピに応じて個別の設定波形データや閾値を設定して管理するものと比較してデータ量を少なくできる。

また、取得しようとする管理情報に応じて基準値及び変化量を入力すると、異常と判断する閾値が設定されるため、入力手段Ｐを介して設定波形データを登録手段４に登録するための作業を簡素化できる。さらに、下降波形データを更に含む構成を採用したことで、処理開始から終了までの一連の処理を集約管理でき、特に、例えば、基板加熱停止後（所定の処理終了後）に、真空計にて処理装置内の圧力を管理すれば、真空ポンプの排気能力の経時変化を知ることもできる。

なお、本実施の形態では、処理装置１のレシピから設定波形データＳＷが上昇波形データｕｗと、安定波形データｎｗ及び下降波形データｄｗとに変化するものを例に説明したが、例えば、基板を加熱する場合に、設定温度より低い温度で所定時間だけ保持するように処理がある。このような場合には、設定温度より低い温度で保持する範囲を別の安定波形データと見做し、設定波形データを入力できるようにしておけばよい。

本発明の処理装置の管理システムの構成を模式的に説明する図。 本発明の管理システムを用いた異常検知を説明する図。 設定波形データの入力画面を説明する図。 設定波形データの設定を具体的に説明する図。

符号の説明

１ 処理装置
２ 制御手段
４ 登録手段
６ センサ
ＡＷ 取得波形データ
ＳＷ 設定波形データ
ｕｗ 上昇波形データ
ｎｗ 安定波形データ
ｄｗ 下降波形データ
Ｆ 入力フォーム

Claims (4)

1. 所定の処理を行う複数の処理装置にて行われる各処理を統括管理するための処理装置の管理システムであって、
   各処理装置に設けたセンサを介して取得した管理情報の取得波形データと、取得しようする管理情報に対応して予め記憶された設定波形データとを比較し、所定の閾値を超えて設定波形データから取得波形データが逸脱すると、異常検知と判断するようにしたものにおいて、
   前記設定波形データの全てが初期状態から定常状態に向う上昇波形データと定常状態たる安定波形データとに区分され、この区分された上昇波形データ及び安定波形データ毎に、取得波形データとの比較による異常検知の判断を行うことを特徴とする処理装置の管理システム。
2. 前記設定波形データに、定常状態から処理終了状態へ向う下降波形データを更に含むことを特徴とする請求項１記載の処理装置の管理システム。
3. 前記上昇波形データ、安定波形データ及び下降波形データ毎に、所定の基準値とこの基準値からプロセス上許容し得る変化量が予め設定でき、取得しようとする管理情報に応じて基準値及び変化量を入力すると、異常検知を判断する閾値が設定されるようにしたことを特徴とする請求項２記載の処理装置の管理システム。
4. 前記変化量を基準値に対する変化割合で設定することを特徴とする請求項３記載の処理装置の管理システム。

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