JP3355849B2

JP3355849B2 - 製造プロセス品質異常処置システムおよび品質管理値更新方法

Info

Publication number: JP3355849B2
Application number: JP2749595A
Authority: JP
Inventors: 康成伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1995-01-23
Publication date: 2002-12-09
Anticipated expiration: 2017-12-09
Also published as: JPH08202775A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工程能力測定により品
質管理を実施している半導体製造等の製造プロセス品質
異常処置システムに関し、その品質管理値更新方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造工場を始め、多くの製
造工場では、製品の品質や稼働効率を向上させるため、
自動化を目指している。その際に、当然ながら製品の品
質を管理するために全ての製造工程に関して管理を必要
とする。特に半導体製造工場では工程数が多く、個々の
工程の品質管理を見通すことは時間がかかるばかりでな
く、他工程との関連性などを考慮しなければならないな
ど、人的努力で実施するには限界がある。

【０００３】それで自動的に品質が管理できるように製
造工場は構築されるが、自動化を目指す半導体製造工場
における工程管理システムに関するものとして、例え
ば、特開平4-316156号公報があり、これは製造ロットの
進捗管理をリアルタイムに監視し、負荷の一時集中を避
けるとともに、実績データを保全してトラブル処理を簡
単に行えるようにする、実績データ保全に関する技術を
開示しており、一般的な工程管理システムの構成を示し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記開
示技術は、各プロセスデータ・移動情報等を収集し、そ
のデータを元にトラブル対応を人に促しているのみであ
る。半導体製造工場の場合、とりわけ条件の厳しい車載
用半導体を製造する場合、厳格に品質保証を実施しなけ
ればならないので、収集すべきデータ、また保証すべき
プロセスデータが膨大なものとなる。従って見落としも
十分起こり得るため、つまり、異常発生は、発生してか
ら初めて認識されることから、その際にどのような経過
を辿って異常となったかが分析され、それに対応する対
策が実施され、解決していく。このようなことが、全て
の工程のあらゆるチェックポイントにおいて考慮してお
かねばならないことから、人手による管理は限界があ
る。

【０００５】これに対して、ロット進行管理において、
異常が発生した該当ロットを自動で異常停止させる仕組
みは従来より利用されているが、しかし従来技術では、
異常が発生したのちのトラブル対策処理に対する情報提
供に止まるか、予め決められた管理値内に収まっている
かをチェックするに止まっている。

【０００６】従って本発明の目的は、プロセスデータに
異常が発生する際、直ちに対応がとれ、かつ予めトラブ
ル発生を予防する処置がとれる製造プロセス品質異常処
置システムおよびその品質管理値更新方法を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明の構成は、製造工場で、工場管理システムの下
に、工程管理装置、原単位管理装置、アラーム装置、お
よびロット自動停止装置、および収集データチェック装
置を含み、プロセスデータを管理する管理値、および管
理上限値、管理下限値で決まる管理幅を、過去の実績を
基に前記管理値を更新すると共に該管理幅を狭めて自動
更新する管理値自動更新装置と、あるロットが前記管理
幅を外れた場合および管理値に対して所定の傾向を有す
る場合に、該当ロットの流動に対するアラームを発生さ
せる手段、もしくは該ロットの流動を停止させる手段と
を備えていることである。

【０００８】本発明はまた、品質管理値の更新方法とし
て、製造工場の工場管理システムの下で、プロセスデー
タ収集装置によって収集された一群の連続したデータ
が、収集データチェック装置で、初期に設定した、管理
上限値、管理下限値で決まる管理幅、または初期に設定
した管理値に対して特定の条件を満たすか否かを判定
し、前記条件が成立つ場合に、管理値自動更新装置によ
って管理を厳しくする側のみに自動更新させ、該当ロッ
トのデータが前記管理幅を外れた場合に、該当ロットの
流動に対してアラームを発生させ、該ロットの流動をロ
ット自動停止装置で停止させる、という特徴ある構成と
なっていることを特徴とする。

【０００９】その関連する発明の構成は上記構成に加え
て、あるロットのある測定データに関して、前記管理値
自動更新装置が、連続した一群のデータから平均値およ
びバラツキを算出して、該平均値が前記管理幅以内の場
合に新しい管理値として置き換え、さらにバラツキの所
定倍値を前記管理上限値、前記管理下限値と比較して、
前記管理幅以内であれば、該バラツキの所定倍値を新し
い管理上限値、新しい管理下限値として置き換える、と
なっていることである。

【００１０】

【作用】製造工程の全ての工程において、必要とされる
データがプロセスデータ収集装置で集められ、収集され
た各プロセスデータは収集データチェック装置によっ
て、製品仕様（スペック）値から決められた管理値、お
よび管理上限値、管理下限値と比較され、管理幅内に収
まっているか判定される。と同時にサンプリングによっ
て平均値、バラツキを算出して、これら収集データの動
向を調べて、その求めた値に応じて厳しい側に管理幅を
自動的に再設定する。収集データがより厳しく設定され
て更新されていく管理幅のもとで、管理幅を越えたり所
定の条件から外れる場合、アラームを発したり、ロット
を自動停止させる。

【００１１】

【発明の効果】製造工場において、工程数が多く、人的
に品質管理が難しい程度の規模になったとしても、製品
仕様を上回る管理値で自動化工場が稼働され、その管理
値は実績データに合わせて厳しくされるので、全ての工
程に渡って、より品質向上が実現する。また、予めアラ
ームを受けることで異常が発生する前に対策を施すこと
ができるため、見落としで異常が発生するのを未然に防
ぐことができ、無駄なロットを発生させてしまうことも
ない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は、本発明の半導体プロセス品質異常処置
システムの全体構成ブロック図で、自動化半導体製造工
場管理システム１００は、本発明の上位システムであっ
て、この上位システムの中に組み込まれているものであ
る。自動化半導体製造工場管理システム１００は、図１
に示すように、工程管理２、流動制御装置群３、履歴管
理４、アラーム管理５、原単位管理（基礎データ管理）
６、および生産管理７、スケジューラ８、設備管理９等
から成り、原単位管理（基礎データ管理）６は、広範囲
な自動化半導体製造工場管理システム１００すべてに係
わる基礎データの登録・保全を実施するもので、管理値
登録装置１０やプロセス登録装置１１などから構成され
る。

【００１３】図２は本発明の特徴部分を示すブロック構
成図で、工程管理装置２は、プロセスデータ収集装置１
２と収集データ格納装置１３と収集データチェック装置
１４等からなる。また管理値登録装置１０は、管理値自
動変更装置１５および管理値登録格納装置１６から構成
される。プロセスデータ収集装置１２は、各設備で現在
流動している設備から、様々なデータを収集する。収集
データ格納装置１３は、履歴管理４と一部連動して、収
集したプロセスデータを、プロセスごとに過去数十件
分、保持しておく。なお収集するデータの形式は、プロ
セスデータごとに定義されて異なっている。

【００１４】また管理値登録装置１０の管理値自動変更
装置１５は、収集データチェック装置のチェック結果に
基づいて管理限度値を更新させる。ただし条件によって
は更新されない。そして更新された管理値は管理値登録
装置に保持され、原単位管理６の下で各ロットを監視す
ることに使われる。

【００１５】そして、自動化工場内で各ロットは流動制
御装置３の各装置類の制御を受けて、起動されたり、搬
送されたりする。この制御の内、収集データチェック装
置１４によって管理値を越える異常が発生したと判定さ
れると、ロット自動停止装置１９が駆動されて、システ
ムの管理者に対して各種のアラームを発生してロットア
ウトの危険性等を知らせて調整を促したり、緊急性のあ
る場合は該当するロットを自動停止したりする。

【００１６】図３は管理値自動更新を示す概念図であ
る。折れ線グラフの収集プロセスデータ３１は、プロセ
ス個別に、もしくは装置の仕様により、生データであっ
たり、ロット平均値(lotｘ）であったりMaxMin値であっ
たりする。それらの収集データのうち、例えば過去２５
点から平均値およびバラツキを算出し（計算式は後述す
る）、例えば以下の〜に示す条件で、管理値(CL)、
管理上限値(UCL) 、管理下限値(LCL) を決定し、新たな
管理限界値として自動更新させる。

【００１７】管理値の初期値(CLo) は原単位でマニュ
アルで定義される。収集プロセスデータが、連続25点、管理限界値（管理
幅）内に入ればその25点のデータから、平均値ｘ、バラ
ツキ（標準偏差）σ、を算出する。

【数１】ＵＣＬ＝ｘ＋３σ

【数２】ＣＬ＝ｘ

【数３】ＬＣＬ＝ｘ − ３σ

【００１８】この25点のカウントは、管理限界値を変
更した次のロットから開始し、収集データが管理限界値
を外れない限り続行する。収集データが25点以下の間に
管理限界値から外れた場合は、ロット自動停止装置１９
へ指示を出し、カウントをリセットして次のデータから
カウントを再開する。算出した管理上限値(UCL) 、管理下限値(LCL) のいず
れか一方でも、算出前の各管理限界値より外れている場
合は、管理限界値の自動更新は実施せず、更新前の値の
ままとし、アラーム管理５に通知する。

【００１９】測定データが上記〜の条件を満たして
いる間は、管理値(CL)が変化したとしても、当初の管理
限界値を越えてしまうことはなく、平均値によって得ら
れた管理値(CL)を中心として管理幅ができる限りの限界
まで狭くなる（ある値で収束する）。その結果、実績に
合わせて管理限界値は狭められることになり、より優れ
た管理値を実現して品質の維持をはかることができ、さ
らに、管理値の変化の程度から前もって異常が発生しそ
うな気配を予測でき、異常が発生することを未然に防ぐ
ことができる。なお、この管理値(CL)は製品仕様（スペ
ック、規格値）の中心値と一致するとは限らない。しか
し製品スペックを初期値とすることがほとんどであるの
で、管理値(CL)は必ずスペック内にある。逆に目標であ
るスペック中心値と収集データによる管理値(CL)と比較
することで、製造ラインの特性、特徴を知ることができ
る。また当然、規格値（仕様値）を外れる場合も、管理
値外れ同様もしくはより厳しくアラーム、ロット自動停
止の処置が取られる。

【００２０】収集データの管理値を外れたロットは、ロ
ット自動停止装置１９へメッセージを送り、該当ロット
を自動停止させてラインから外して、その後の流動を禁
止させる。このロットを再流動させる場合は、責任者の
指示で実施する。なお、管理限界値は自動更新により管
理幅が狭められるのみとしてある。これは、自動的に管
理幅を緩めることは品質を低下させることになるからで
ある。従って、管理幅を緩めることは自動的には実施せ
ず、緩めたい場合にはやはり責任者の指示で管理値登録
装置１０にて必要に応じて強制定義させる。

【００２１】例えば、収集データが図３の破線の折れ線
３１’に示すようにドリフトして、管理値から外れるデ
ータがはいってくるようになると(A点）、狭められた管
理限界値を越えることになって、上述の条件を満たさな
くなるので、そのロットは自動的に停止される。その異
常とされるデータ値は、図３の初期の段階における管理
限界値は十分クリアしている値であるが、破線の折れ線
３１’の動きから推定されるように、仮に従来の管理限
界値でチェックしていた場合（３２’の破線）には、さ
らに大きく外れた値をとって異常となり(B点）、何も処
置せずにしておくと全くスペックを外れて、そのロット
を無駄にさせることになってしまう。

【００２２】そこで本発明のように、スペックを十分上
回る厳しい管理幅でデータをチェックしておき、それを
外れるような場合が生じることで、大きな異常が発生す
ることを防ぐことができる。この厳しい管理幅は、最初
からは実現できない。なぜならスペック自体がもともと
製品製造の際のばらつきを考慮しなければならなず、余
裕のない厳しいスペック幅しかないことが多いからであ
る。それでスペック以上に予め狭い管理幅を設定してお
くことは、自動化された半導体製造工場では停止される
ロットが多発してしまい、稼働効率を下げることにな
る。しかし実際に製造された製品においては、その管理
幅のいずれかの範囲に現れることがあり、従って本発明
のように、収集データという実績から管理幅を狭めてい
くことで、実際的な効果のある厳しい管理幅が実現で
き、かつ異常を未然に防いでロスを少なくできる。

【００２３】そして、図３から見て取れるように、収集
データの傾向が、折れ線３１のＣの領域においてドリフ
トの傾向をハッキリ示していることから、この時点でこ
の収集データをモニタしていれば、予め対応をとること
ができるが、自動化状態では常時、目視検査を行うこと
は効率的ではないため、本発明のように、管理値を自動
更新して、図３のＡ点というもともとのスペック内の限
界点で管理装置である収集データチェック装置１４が認
識できるようにすることで、異常発生を未然に防ぎ、そ
の対応をとることができる。

【００２４】異常発生を予め防止するために、収集プロ
セスデータの傾向を把握するための仕組みを説明する。
図４は、異常発生を予め防止するために収集プロセスデ
ータの傾向を把握するための説明図である。図３を用い
て説明したように管理値を狭めた状態で収集したデータ
が管理値を越えないかどうかをチェックし（条件(1))、
そしてさらに以下に示すような条件(2) 〜(6) のいずれ
かが満たされると、収集データチェック装置１４はアラ
ーム管理５に通知して、アラームを発生し、責任者等に
対しアクションを促す。図４中の括弧の数字で示される
折れ線は以下の条件の番号が当てはまる場合の例であ
る。

【００２５】(1) 収集されたデータが管理限界値を外れ
た場合。 (2) 収集データの平均値の25点から算出した新たな管理
限界値が、現在使用している管理限界値(UCL,LCL) を外
れた場合。 (3) 収集データの平均値が、管理値(CL)の上下いずれか
の一方側に７点連続して現れた場合。 (4) 収集データの平均値が、管理値(CL)の一方側に、 (a) 連続する11点中、少なくとも10点 (b) 連続する14点中、少なくとも12点 (c) 連続する17点中、少なくとも14点 (d) 連続する20点中、少なくとも16点多く現れた場合（連続して一方側に現れなくても良
い）。 (5) 収集デーたの平均値が、７点連続して上昇または下
降のいずれかを示した場合。 (6) 収集データの平均値が、ＣＬ±２σより大きく、か
つＣＬ±３σ以下の場合で、 (e) 連続する 3点中、少なくとも 2点 (f) 連続する 7点中、少なくとも 3点 (g) 連続する10点中、少なくとも 4点という条件が成立する場合。

【００２６】判断基準となる管理値は、先の自動更新に
より設定された値であり、実績を基に管理値を設定する
ため、人の恣意が入らない。それで流れているロットの
平均値とそのドリフトの傾向、および管理限界値の程度
など、管理値を中心とした傾向を把握することができ
る。なお、ここで示した条件は一例に過ぎないので、製
品仕様に合わせてアラームを出す条件を様々に変形させ
ても、アラームの出す時点を変化させるのみであり、効
果としては同様である。

【００２７】収集データから平均値Ｘ_Mおよびバラツキ
σを求める式は、収集データの種類によって、平均値や
バラツキの取りかたを得られるデータから相加平均の式
と標準偏差の式を用いて算出する。得られる収集データ
としては、例えば、(a) 生データ、(b) １ロットの平均
値(lotｘ）、(c) 各ロットにおける最大値・最小値、
(d) ロット平均値・ロット最大・最小値、(e) ロット平
均値とロット間のバラツキ、などが挙げられる。なお平
均値Ｘ_M、バラツキ（標準偏差）σは、通常の統計処理
で利用される標準偏差を求める式であり、数４式、数５
式に示すとおりである。バラツキσの算出は、平均値Ｘ
_Mを求めて、その値を用いて計算する。

【数４】Ｘ_ij：データ値Ｐ_j：データ個数

【数５】Ｘ_M：平均値

【００２８】上記のデータ値Ｘ_ijに、各収集データのデ
ータ値を当てはめて、平均値、バラツキを算出する。プ
ロセスデータ収集装置１２は、当然ながら現在得ている
データに対する識別をつけておき、数式を用いて平均値
とバラツキを求める。

【００２９】これらのデータ処理は、プロセスデータ収
集装置１２に属するコンピュータで実施される。収集デ
ータの種類は、上記に限ったものではなく、必要なデー
タを収集し、その属性に合った算式を用いて、平均値や
バラツキを求め、管理値を自動更新させることに利用す
る。

【００３０】以上のような管理値、管理限界値の更新方
法を用いて、より品質を向上させる品質管理が実現で
き、また、異常が発生する前に予めアラームを発するこ
とができるため、無駄なロットを作ることなく、製造工
場の稼働率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体プロセス品質異常処置システムの全体構
成ブロック図。

【図２】図１の内、本発明の特徴部分を示すブロック構
成図。

【図３】管理値自動更新を示す概念図。

【図４】収集プロセスデータの傾向を把握するための説
明図。

【符号の説明】

１００半導体製造工場管理システム２工程管理装置３流動制御装置４履歴管理５アラーム管理６原単位管理（基礎データ管理）１０管理値登録装置１１プロセス登録装置１４収集データチェック装置１５管理値自動更新装置１９ロット自動停止装置３１収集プロセスデータ３２管理上限値(UCL) ３３管理値(CL) ３４管理下限値(LCL)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/418 B23Q 41/08 H01L 21/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】製造工場で、工場管理システムの下に、工
程管理装置、原単位管理装置、アラーム装置、およびロ
ット自動停止装置、および収集データチェック装置を含
み、プロセスデータを管理する管理値、および管理上限値、
管理下限値で決まる管理幅を、過去の実績を基に前記管
理値を更新すると共に該管理幅を狭めて自動更新する管
理値自動更新装置と、あるロットが前記管理幅を外れた場合および管理値に対
して所定の傾向を有する場合に、該当ロットの流動に対
するアラームを発生させる手段、もしくは該ロットの流
動を停止させる手段とを備えていることを特徴とする製
造プロセス品質異常処置システム。
【請求項２】製造工場の工場管理システムの下で、プロセスデータ収集装置によって収集された一群の連続
したデータが、収集データチェック装置で、初期に設定
した、管理上限値、管理下限値で決まる管理幅、または
初期に設定した管理値に対して特定の条件を満たすか否
かを判定し、前記条件が成立つ場合に、管理値自動更新装置によって
管理を厳しくする側のみに自動更新させ、該当ロットのデータが前記管理幅を外れた場合に、該当
ロットの流動に対してアラームを発生させ、該ロットの
流動をロット自動停止装置で停止させることを特徴とす
る品質管理値更新方法。
【請求項３】あるロットのある測定データに関して、前
記管理値自動更新装置が、連続した一群のデータから平
均値およびバラツキを算出して、該平均値が前記管理幅
以内の場合に新しい管理値として置き換え、さらにバラツキの所定倍値を前記管理上限値、前記管理
下限値と比較して、前記管理幅以内であれば、該バラツ
キの所定倍値を新しい管理上限値、新しい管理下限値と
して置き換えることを特徴とする請求項２記載の品質管
理値更新方法。