JP2000269108A

JP2000269108A - 半導体製造装置の管理システム

Info

Publication number: JP2000269108A
Application number: JP11068903A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tamaki; 誠玉木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-09-29
Also published as: US6629009B1; KR20010006807A; TW542980B

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体の製造工程ラインを安定して稼働させ
るとともに、突発的な不良の原因を解明する。【解決手段】半導体の製造工程ラインの各製造装置に
センサ１を設け、管理情報を常時収集する。判定器６に
て、収集された管理情報が時系列の測定値パターンとし
て、予め登録されている設定値パターンと比較される。
判定器６での比較の結果、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、指令発生器８が異常
の発生を提示するとともに、測定値パターンの設定値パ
ターンからの逸脱を解消するように、製造装置のシーケ
ンスの調整を指令する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶基板等の半導
体を製造する工程ラインにおける半導体製造装置の管理
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶基板等の半導体を製造する工程ライ
ンでは、工程管理および品質管理が良品率を向上させる
上で重要である。そのため、工程ラインで不良が発生し
た時には、原因解明に必要なデータを収集しなければな
らない。

【０００３】従来、半導体の製造工程ラインにおいて
は、複数工程ごとに検査工程を設け、不良を検知した場
合、その検査工程よりも上流にあるすべての工程を調査
解析して、不良を解決していた。具体的には、不良発生
までの工程の履歴である処理時間、処理装置、処理チャ
ンバ、装置警報等の記録、時間的に前後の基板の状況、
品質管理データ、装置管理データ、生産作業員への聞き
取り調査、メンテナンスによる目視確認などにより調査
していた。そして、調査結果に基づいて再現実験を行う
ことにより、不良の発生原因を解析していた。

【０００４】しかし、突発的に発生した不良の原因を解
明することは困難である。なぜならば、突発的な不良に
は再現性がなく、同じ条件で再現実験を行っても、不良
の再現する確率が小さいからである。

【０００５】そこで、従来の半導体の製造工程ラインに
おいては、突発的な不良に備えて、プラズマ目視確認、
信号確認、状況確認、ロボット動作確認、音響確認、イ
ベントリスト確認、処理後基板目視確認（成膜後確認）
などを行うために、技術者が製造装置を常時監視してい
る必要があった。そして、不良が発生した時には、製造
装置を調整するのか、製造装置を停止させて分解・メン
テナンスするのかを、技術者の経験に基づいて判断し、
突発的な不良の発生率を低下させていた。

【０００６】なお、本発明とは属する技術分野が異なる
が、次のような公開特許公報がある。

【０００７】公開特許公報「特開平６−８９２８５号公
報（公開日平成６年３月２９日）」には、スピンドルモ
ータの製造工程ラインにおいて、検査工程に不良項目に
応じた入力スイッチを設け、コンピュータネットワーク
にてリアルタイムに集計する工程管理システムが記載さ
れている。しかしながら、上記工程管理システムは、不
良項目に分類集計するだけであり、不良の発生原因およ
び発生工程を解明することができない。また、検査工程
まで製造品の不良判定ができないため、リアルタイム処
理には適用できない。

【０００８】公開特許公報「特開平７−１５２７８９号
公報（公開日平成７年６月１６日）」には、鉄鋼プラン
トの製造工程ラインにおいて、監視員の技量に頼ること
なく、製造装置の状態を異常時を想定した時系列パター
ンと比較し、時系列パターンが合致した時に設備異常を
報告するプラント解析設備診断システムが記載されてい
る。そして、上記プラント解析設備診断システムは、操
業ダウンに至る危険を予測し、予防保全を行うことがで
きる。しかし、上記プラント解析設備診断システムは、
操業ダウンを防ぐだけであり、正常動作の確認、正常品
質の維持管理、異常発生の原因解明を、監視員の技量お
よび試験運転からのデータに頼っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体製造装置の管理方法では、突発的な不良の発
生原因を解明することができないという問題を有してい
た。すなわち、従来、液晶基板等の半導体製造工程ライ
ンにおいては、連続的な制御信号を把握していなかった
ため、突発的な不良の原因を解明できなかった。また、
製造装置にて設定シーケンスと測定シーケンスとのシー
ケンス確認の照合を行っておらず、あるいは照合が不完
全であったため、品質のばらつきや突発不良が発生して
いた。そして、上述のように、技術者の経験に基づい
て、製造装置の調整あるいはメンテナンスにより、突発
的な不良の発生率を低下させていたが、発生率が低下し
た理由についても不明のままであった。

【００１０】従来、この問題に対しては、採用した手法
を用いて結果を調査して、結果論から手法の正当性を論
じてきた。すなわち、類似した過去の異常事象への対応
（経験）から手法を展開し、その結果が芳しくなけれ
ば、試行錯誤によって試験を行うことにより、対応して
いた。

【００１１】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、工程ラインを安定して稼
働させるとともに、突発的な不良の原因を解明すること
ができる半導体製造装置の管理システムを提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の半導体製造装
置の管理システムは、上記の課題を解決するために、半
導体の製造工程ラインに設けられた製造装置から管理情
報を常時収集するセンサと、該センサによって収集され
た管理情報を時系列の測定値パターンとして監視すると
ともに、該測定値パターンと該管理情報に応じて予め登
録されている設定値パターンとを比較する監視手段と、
該監視手段での比較の結果、該測定値パターンの該設定
値パターンからの逸脱が検出された場合、異常の発生を
提示する警報手段とを備えていることを特徴としてい
る。

【００１３】上記の構成により、半導体の製造工程ライ
ンにおいて、製造装置および製造状態を確認するため
に、温度、湿度、濃度、圧力、ガス流量、電力、シーケ
ンス電気信号、機械的電気的指示値などの管理情報を検
出するセンサを各製造装置に設けて、各種波形データを
常時計測する。

【００１４】そして、監視手段にて、得られた測定値パ
ターンの波形データと、管理情報に応じて予め登録され
ている設定値パターンの波形データとを比較する。具体
的には、制御開始時点を確認し、測定値パターンと設定
値パターンとを比較して、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、警報手段が該当する
管理項目を報告する。

【００１５】このように、上記半導体製造装置の管理シ
ステムでは、センサの測定値を時系列の波形データとし
て常時監視することから、突発的な不良に対して、発生
の確認、発生原因、発生時刻、他の要因との関係性、発
生確率、発生条件の分布などをデータに基づいて推測す
ることができる。よって、突発的な不良にも、原因を即
座に解明して対処することができる。

【００１６】例えば、製造装置に異常が発生した場合、
警報手段の出力に基づいて装置停止信号を製造装置へ出
力して、製造装置を停止することもできる。このとき、
センサデータのグラフとともに、異常の発生原因の候補
を確率の降順に作業員に提示することもできる。あわせ
て、調査方法や確認方法を作業員に提示することもでき
る。

【００１７】すなわち、上記半導体製造装置の管理シス
テムでは、製造装置を停止・変更するだけでなく、異常
の発生原因として高確率で推測される要因から順に確認
試験を行って、発生原因を解明することができる。ゆえ
に、突発的な不良への対処方法を効率的に選択すること
ができる。

【００１８】したがって、製造装置のセンサデータを用
いて、効率的に低コスト生産への解析手法を提示できる
ため、製造装置に原因を除去する調整・改良を施せば、
製造工程ラインの安定稼働が可能となり、高歩留まりを
達成できる。

【００１９】請求項２の半導体製造装置の管理システム
は、上記の課題を解決するために、請求項１の構成に加
えて、上記監視手段は、上記の測定値パターンと設定値
パターンとを、上記製造装置のある定常状態から次の定
常状態へ遷移する期間について比較することを特徴とし
ている。

【００２０】上記の構成により、請求項１の構成による
作用に加えて、製造装置のセンサ信号の測定値パターン
を、製造装置の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あるいは立ち下げの期間）
について比較する。

【００２１】これにより、同時刻に変化すべき二つの管
理項目が、実際には前後して変化している等の制御シー
ケンスのばらつきを捕らえることができる。

【００２２】請求項３の半導体製造装置の管理システム
は、上記の課題を解決するために、請求項１または２の
構成に加えて、上記監視手段の比較結果に基づいて、不
良の生じた製造不良品を上記製造工程ライン上で特定す
る製造不良品特定手段を備えていることを特徴としてい
る。

【００２３】上記の構成により、請求項１または２の構
成による作用に加えて、監視手段の比較結果に基づい
て、製造不良品特定手段によって製造工程ライン上にあ
る製造不良品をリアルタイムで特定し、除去することが
できる。

【００２４】よって、上記半導体製造装置の管理システ
ムは製造不良品を下流の工程に流さないため、従来のよ
うに、検査工程までは製造不良品にも通常の製造処理が
施されて、洗浄水、薬液、ガス、電力、圧縮空気などの
資源を浪費することを防止でき、生産コストを低減する
ことが可能となる。

【００２５】なお、このように、上記半導体製造装置の
管理システムでは、製造工程ライン上にある基板の枚葉
管理が行えるため、工場管理システムで枚葉ごとの品質
管理、装置管理、メンテナンス管理、不良解析管理等が
行える。

【００２６】請求項４の半導体製造装置の管理システム
は、上記の課題を解決するために、請求項１から３の何
れかの構成に加えて、上記監視手段の比較結果に基づい
て、上記測定値パターンの上記設定値パターンからの逸
脱を解消するように、上記製造装置のシーケンスの調整
を指令する指令発生手段を備えていることを特徴として
いる。

【００２７】上記の構成により、請求項１から３の何れ
かの構成による作用に加えて、監視手段の比較結果に基
づき、品質の安定を確保した上で、生産量を最大にする
ようにシーケンスタイミングを設定することができる。
そして、指令発生手段の指令に基づいて、製造装置のシ
ーケンスを最適な設定値に変更することにより、製造装
置によるばらつきを抑え、製品品質を向上させることが
できる。

【００２８】特に、信号波形の立ち上げから立ち下げま
でを管理してシーケンス設定を行うことにより、製造装
置の不安定要因であるシーケンスのばらつきを容易に検
出することができる。

【００２９】請求項５の半導体製造装置の管理システム
は、上記の課題を解決するために、請求項１から４の何
れかの構成に加えて、上記監視手段の比較結果に基づい
て、上記設定値パターンの不安定を検出するとともに、
不安定要因の候補を提示する不安定要因提示手段を備え
ていることを特徴としている。

【００３０】上記の構成により、請求項１から４の何れ
かの構成による作用に加えて、監視手段において、測定
値パターンと設定値パターンとを時系列のデータとして
比較した結果に基づき、不安定要因提示手段で製造条件
が設定値通りに安定しているのか、変動しているのかを
判定する。すなわち、不安定要因提示手段では、製造装
置の安定要因ならびに不安定要因を検出して、検出結果
から、異常の発生を予測をする。

【００３１】上記半導体製造装置の管理システムでは、
常時データを取り続けることで、製造装置の安定度、変
動度がデータにより確認できる。すなわち、どの要因が
安定で、どの要因が不安定なのかを識別して、不安定要
因を絞り込み、製造装置の調整、改造を行うことによっ
て、製造装置の安定した稼動を維持することが可能とな
る。

【００３２】なお、製造装置の制御状態が安定している
にもかかわらず、製品品質がばらつく場合には、センサ
を追加してモニタする要素を増やすことができる。

【００３３】請求項６の半導体製造装置の管理システム
は、上記の課題を解決するために、請求項１から５の何
れかの構成に加えて、上記監視手段の比較結果に基づい
て、上記測定値パターンの経時変化を検出して、上記製
造装置の劣化を予測し、該製造装置のメンテナンスの警
報を提示するメンテナンス警報提示手段を備えているこ
とを特徴としている。

【００３４】上記の構成により、請求項１から５の何れ
かの構成による作用に加えて、製造装置のセンサデータ
を監視して、製造前後ならびに製造中のプロセス状態を
監視し、メンテナンス警報提示手段にて製造装置および
部品の最適メンテナンス時期を予測することにより、メ
ンテナンス費用を低減して、低コスト化を図ることがで
きる。

【００３５】すなわち、上記半導体製造装置の管理シス
テムでは、効率的に常時センサデータを取り続け、比較
することにより、製造装置の経時変化による測定値の変
動を把握し、報告することができる。経時変化データに
基づいて、傾向変動、循環変動を確認することにより、
製造装置の部材の劣化を発見して、メンテナンス箇所や
時期を確定し、最適効率の周期でメンテナンスを行うよ
うに警告を発することができる。

【００３６】さらに、製造装置において自己試験を行
い、報告させることもできる。すなわち、所定の時点
（ある決められた時間、あるいは、決められた期間に決
められた回数分）に、製造装置の自己試験を行い、測定
データと経時変化データとを報告させて、メンテナンス
時期を予測して、警告することもできる。

【００３７】請求項７の半導体製造装置の管理システム
は、上記の課題を解決するために、請求項１から６の何
れかの構成に加えて、上記監視手段の比較結果に基づい
て、上記製造装置を含む上記製造工程ラインを制御する
製造工程ライン管理手段を備えていることを特徴として
いる。

【００３８】上記の構成により、請求項１から６の何れ
かの構成による作用に加えて、製造工程ライン管理手段
により、製造工程ラインに設けられた製造装置のセンサ
からのデータを管理し、製造工程ラインのプロセス状態
を監視し、不良発生時に、異常が発生した製造装置の停
止や他の製造装置との調整等を行って、製造工程ライン
の安定稼働を維持するように管理することができる。

【００３９】請求項８の半導体製造装置の管理システム
は、上記の課題を解決するために、請求項１から７の何
れかの構成に加えて、上記監視手段の比較結果に基づい
て、状態が安定してから次のシーケンスまでのシーケン
ス待ち時間を算出し、上記製造装置のシーケンスの調整
を指令する第２指令発生手段を備えていることを特徴と
している。

【００４０】上記の構成により、請求項１から７の何れ
かの構成による作用に加えて、第２指令発生手段によっ
て、監視手段で監視しているプロセス状態が安定してか
ら次のシーケンスまでの時間を冗長時間として測定し、
冗長時間を短縮するようにシーケンスを変更する指令を
発する。これにより、シーケンス間の冗長時間を短縮す
ることができる。ゆえに、上記半導体製造装置の管理シ
ステムでは、製造工程ラインの安定稼働を保証した上
で、高効率的な生産シーケンスに到達することが可能と
なるため、生産効率を向上させることができる。

【００４１】この点、従来は、理論的シーケンス短縮に
ついて検討を行い、実験データにより生産性向上を確認
しなければならなかった。これに対して、上記半導体製
造装置の管理システムでは、上記第２指令発生手段を備
えることにより、常時データを取り、安定状態のデータ
からシーケンス時間短縮の裏付けが得られることから、
生産性の向上に即座に対応することが可能となる。

【００４２】請求項９の半導体製造装置の管理システム
は、上記の課題を解決するために、請求項１から８の何
れかの構成に加えて、上記製造装置は、液晶基板製造工
程ラインにおける化学的気相成長法成膜装置であり、上
記センサとして高周波電力進行波センサと、ガス流量セ
ンサと、成膜室圧力センサとが設けられていることを特
徴としている。

【００４３】上記の構成により、請求項１から８の何れ
かの構成による作用に加えて、液晶基板製造工程ライン
における化学的気相成長法成膜装置を電気的制御波形信
号によってモニタする場合、立ち下げ時の波形データを
監視するには、センサとして高周波ＲＦ電力進行波セン
サ、ガス流量センサ、成膜室圧力センサを設けるだけで
十分である。

【００４４】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕本発明の一実施
の形態について図１から図９に基づいて説明すれば、以
下のとおりである。

【００４５】本実施の形態に係る半導体製造装置の管理
システムは、複数のセンサデータを単数もしくは複数の
モニタ装置にてデータを連続的に捕らえるモニタシステ
ムである。なお、以下では、複数の処理設備を接続して
一貫した処理を可能にしたインラインシステムである、
液晶基板の製造装置の管理システムを例として説明する
が、本発明は他の手法のシステムであっても適用可能で
ある。

【００４６】本実施の形態に係る半導体製造装置の管理
システムで行われる管理方法は、特に、製造装置等のセ
ンサデータを用いて、インラインモニタ技術から効率的
に低コスト生産への解析手法を提示する製造方法であ
り、品質管理・工程ライン運用・メンテナンス運用・装
置管理等のためのプロセス状態モニタ方法である。そし
て、上記半導体製造装置の管理システムで行われる管理
方法の概略は、以下のとおりである。

【００４７】製造装置にセンサを配設し、常時データ
を取り続ける。理論的には製造条件が同じであれば、同
じ品質の製品が製造されるはずである。そこで、不良の
発生原因である製造条件のばらつきが、製造装置の制御
のばらつきによるものであると推測して、製造装置およ
び製造条件を常時監視する。時系列のデータを比較する。製造条件が安定している
のか、変動しているのかを調査する。また、変動がラン
ダムか正規分布か、あるいは変動の特徴は何かを調査す
る。そして、調査結果から、異常の発生の予測をする。突発的な不良が発生した時、発生時の状況を調査して
変動した要素を検出する。製造装置の制御状態が安定しているにもかかわらず、
製品品質がばらつく時はセンサを追加してモニタする要
素を増やす。不良の発生原因が制御状態ではなく、製造装置内部
（例えば、成膜室内）の環境状態が変化したと考えられ
る場合、反応室内の状況をモニタする手法に切り替え
る。

【００４８】１．システム形態図４に示すように、本実施の形態に係る半導体製造装置
の管理システムは、製造工程データを管理するために、
ネットワークとして構成されている。

【００４９】上記半導体製造装置の管理システムは、製
造装置９と、モニタ装置１０と、通信切替機１２と、管
理計算機（製造工程ライン管理手段）１３と、データ記
録機１５と、管理計算予備機１４と、データ記録予備機
１６と、表示端末１７とが、ネットワークケーブル１１
によって、ネットワーク接続されている。

【００５０】なお、管理計算予備機１４およびデータ記
録予備機１６は、管理計算機１３およびデータ記録機１
５の予備であり、管理システムの安定稼働のために設置
することが望ましい。

【００５１】液晶基板の製造工程ラインに配される上記
製造装置９には、洗浄装置、スパッタ装置、ＣＶＤ（ch
emical vapor deposition ）装置、露光装置、ウェット
エッチング装置、ドライエッチング装置、電解メッキ装
置、陽極酸化装置、イオン注入装置、アニール装置、真
空蒸着装置などがある。

【００５２】ここで、製造装置群ＴＧｃの製造装置９は
集中管理方式の端末であり、各製造装置９が管理計算機
１３に直接ネットワーク接続されている。これに対し
て、製造装置群ＴＧｄの製造装置９は分散管理方式の端
末であり、各製造装置９はそれぞれモニタ装置１０に接
続され、モニタ装置１０を介して管理計算機１３にネッ
トワーク接続されている。

【００５３】このように、上記半導体製造装置の管理シ
ステムは、管轄下の製造装置９の製造工程データを、上
記管理計算機１３によって集中管理方式あるいは分散管
理方式により管理している。

【００５４】まず、集中管理方式について説明する。上
記の製造装置群ＴＧｃの製造装置９は、常時監視の管理
能力を持たない製造装置９の全データを管理計算機１３
に転送して、管理計算機１３において良品判定が管理さ
れる。そして、管理計算機１３が、データの保管、良品
判定結果の保管および判断を行い、現状表示、警告表
示、装置停止命令などを行う。

【００５５】すなわち、集中管理方式では、各製造装置
９のデータが、工場全体の製造工程を管理する集中管理
システム、あるいは工場内の複数ある工程の中の一つを
管理する集中管理システムヘ転送される。そして、集中
管理システム（管理計算機１３）では、データの整合性
を解析し、良品不良品の判断を行う。このように、集中
管理方式では、各製造装置９での良品判定を、製造装置
９を管理している工場システムにおいてリアルタイムに
管理することができる。

【００５６】これに対して、上記の製造装置群ＴＧｄの
製造装置９は、各製造装置９にそれぞれモニタ装置１０
を接続して、常時監視の管理能力を持たせることによ
り、各モニタ装置１０がそれぞれ製造装置９の良品判定
を行うとともに、現状表示、警告表示を行い、良品判定
の結果もしくは全データを管理計算機１３に転送する。
このとき、良品判定の結果だけを管理計算機１３へ転送
するのであれば、転送データの量が非常に少ないため、
管理システムは通信による負荷を低減できる。

【００５７】すなわち、分散管理方式では、良品不良品
の管理を分散的に処理し、判定結果を工場システムへ転
送する方式である。なお、工場システムの代わりに、生
産中のデータを管理モニタするシステムへ転送すること
もできる。

【００５８】このように、上記半導体製造装置の管理シ
ステムは、製造中のデータを常時集中管理もしくは常時
分散管理することによって、不良の発生した基板を特定
することができる。

【００５９】つづいて、上記モニタ装置１０の詳細な構
成について、図１から図３を用いて説明する。

【００６０】図１に示すように、本実施の形態に係る半
導体製造装置の管理システムは、モニタ装置１０Ａ（モ
ニタ装置１０）は、製造装置９に設けられたセンサ１と
インターフェイスケーブル２を介して接続されている。
上記モニタ装置１０Ａは、Ａ／Ｄ変換器（アナログ／デ
ィジタル変換器）３と、表示器４と、記録器５とを備え
て構成されている。なお、上記モニタ装置１０Ａは、簡
易型のモニタシステムである。

【００６１】上記Ａ／Ｄ変換器３は、センサ１からイン
ターフェイスケーブル２を介して入力されるデータ信号
であるアナログ信号をディジタル信号に変換する。上記
表示器４は、Ａ／Ｄ変換器３からのディジタル信号を波
形データに変換して表示するための、紙プロッタ、ＴＶ
モニタ、液晶モニタ等である。上記記録器５は、Ａ／Ｄ
変換器３からのディジタル信号を記録するための、メモ
リ、ハードディスク、紙プロッタ等である。

【００６２】図２に示すように、本実施の形態に係る半
導体製造装置の管理システムは、上記のモニタ装置１０
Ａの代わりに、モニタ装置１０Ｂを用いることもでき
る。なお、上記モニタ装置１０Ｂは、分散処理のため波
形比較に基づく判断機能を追加するとともに、ネットワ
ーク化のため通信機能を追加したモニタシステムであ
る。

【００６３】上記モニタ装置１０Ｂは、上記モニタ装置
１０Ａの構成に加えて、波形比較のための判定器（監視
手段）６および情報転送のための転送・通信器７を具備
している。ここで、製造装置９に設けられたセンサ１に
よって常時収集され、インターフェイスケーブル２を介
してモニタ装置１０Ｂに入力された管理情報のデータ
は、Ａ／Ｄ変換器３によりディジタル信号に変換され
る。このディジタル信号は、表示器４で表示され、記録
器５で記録されるとともに、時系列の測定値パターンと
して判定器６で設定値パターンと比較される。そして、
判定器６での比較の結果は、転送・通信器７から外部の
工場管理システムである管理計算機１３へ転送される。
つまり、管理計算機１３は、転送・通信器７から転送さ
れるセンサ１の測定データ（記録器５に記録されていた
測定データ）および判定器６での比較結果に基づいて、
製造装置９および製造工程ラインを管理・制御してい
る。

【００６４】図３に示すように、本実施の形態に係る半
導体製造装置の管理システムは、上記のモニタ装置１０
Ａあるいはモニタ装置１０Ｂの代わりに、モニタ装置１
０Ｃを用いることもできる。モニタ装置１０Ｃは、上記
モニタ装置１０Ｂの構成に加えて、製造装置９の停止を
指令する装置停止信号、あるいは製造装置９の検査を指
令する装置検査信号などを発生する指令発生器（警報手
段，製造不良品特定手段，指令発生手段，不安定要因提
示手段，メンテナンス警報提示手段，第２指令発生手
段）８を具備している。上記判定器６での比較の結果
は、転送・通信器７に加えて、指令発生器８へ転送され
る。そして、上記指令発生器８は、判定器６での比較結
果に基づいて、装置停止信号や装置検査信号を発生し
て、製造装置９へ出力する。

【００６５】なお、上記モニタ装置１０Ｃは、指令発生
器８から検査要求を発生することにより、製造装置９に
自己検査を行わせることができるモニタシステムであ
る。また、指令発生器８は、モニタ装置１０Ｃの通信機
能（転送・通信器７）によって代用することもできる。
さらに、集中管理方式の製造装置９（製造装置群ＴＧ
ｃ）では、モニタ装置１０Ｃの機能が、管理計算機１３
に具備されている。

【００６６】なお、以下では、モニタ装置１０Ａ，１０
Ｂ，１０Ｃを、モニタ装置１０と総称する。

【００６７】２．データ確認方法つぎに、本実施の形態
に係る半導体製造装置の管理システムによるデータ確認
方法について説明する。

【００６８】上記のモニタ装置１０では、データをグラ
フ化して重ねあわせることにより、波形のシーケンス、
安定性、経時変化のトレンドなどを確認することができ
る。すなわち、製造装置９はレシピ（処理手順・生産手
順）に基づいて制御されているが、波形のシーケンスが
レシピに合致した様子を示しているかを確認することが
できる。

【００６９】図５は、製造装置９のシーケンス制御を説
明するグラフである。図５に示すレシピの内容は、「第
０秒から工程が始まり、第１０秒にＮ₂ガスの流入を開
始して、第２０秒までに圧力を成膜圧力に安定させ、成
膜温度の安定を確認し、第３０秒に成膜ガスを流入し、
第３５秒にＲＦ（高周波）放電にてプラズマを発生さ
せ、成膜を開始する。」である。

【００７０】このとき、図５のグラフから、第１０秒に
Ｎ₂ガスの導入が開始されているか否か、第２０秒まで
に圧力が安定しているか否かを確認できる。具体的な判
断は、時間と順序とに基づいて行うことができる。

【００７１】また、波形の安定性とは、成膜工程（プラ
ズマ発生中）において、圧力（Ｓｐ）、Ｎ₂ガス流量
（Ｓｎ）、成膜ガス流量（Ｓｆ）、ＲＦ電力（Ｓｅ）、
成膜温度（Ｓｔ）の各デー夕が安定した値を維持してい
るか否かを意味している。

【００７２】３．管理情報の報告方法つぎに、本実施の形態に係る半導体製造装置の管理シス
テムによる管理情報の報告方法について説明する。

【００７３】管理情報は多様な目的に利用することがで
きる。したがって、管理情報の利用目的に応じて、報告
の内容および方法を選択することができる。

【００７４】〔１〕測定値が許容範囲を超えた場合に警
報を発する最も簡易な方法として、設定された許容範囲を超えた測
定値が観測された場合に警報を発することができる（図
６）。具体的には、管理要素を常時監視しておき、測定
値が許容範囲を超えたときに、発生時間、発生項目、測
定値などを報告する。ただし、測定値が許容範囲を超え
た原因を特定することはできない。

【００７５】なお、この方法は、従来より現場では最も
多用されている。ただし、従来の方法においては、測定
値を上限値・下限値の設定値と比較することにより、図
１６に示すような管理図を作成して報告していた。

【００７６】〔２〕理論的シーケンスの波形と比較し
て、逸脱項目を検出する理論的シーケンス波形を登録しておき、測定値の波形と
比較することができる。具体的には、制御開始時点を確
認し、理論的シーケンス波形と測定波形とを比較するこ
とにより、理論的シーケンス波形から逸脱する測定波
形、すなわち逸脱する項目を検出して報告する。

【００７７】例えば、ガス流入開始時間がゲートバルブ
開閉より３０秒後に設定されているにもかかわらず（図
７（ａ））、ガス流入がゲートバルブ開閉より４０秒後
に開始したのであれば（図７（ｂ））、ガス流量の波形
の逸脱を検出して報告することができる。同様に、ガス
流量を１００ｓｃｃｍ（standard cc/min ）に設定した
にもかかわらず（図８（ａ））、ガスが１秒間だけ１２
０ｓｃｃｍ流入したのであれば（図８（ｂ））、ガス流
量の波形の逸脱を検出して報告することができる。な
お、大気圧（１０１３ｈＰａ）、０℃（あるいは２５
℃）の一定温度で、１ｃｃの体積を１分間に流れる流量
を１ｓｃｃｍとする。

【００７８】〔３〕データの比較により経時変化を検出
する製造工程の状況は経時的に変化している。よって、その
変化を見つけ、メンテナンス時期を早期に割り出すた
め、現場では装置稼動状態での状況判断を重要視してい
る。

【００７９】そこで、従来の製造工程においては、ポン
プの排気音、排気速度、冷却水の色、プロペラファンの
回転状態、ガス供給圧力、排気部圧力、モータの駆動
音、振動状態、プラズマの発光状態などを人間の五感に
よって管理している。すなわち、メンテナンス時の成膜
室内部の反応生成物付着や部品の劣化状況、排気管内部
の生成物付着などを目視することにより、装置の状況を
推測して部品交換を行ってきた。もちろん、数値管理で
きる項目に関しては、生産要員による管理が行われてい
た。

【００８０】しかし、これらのデータだけでは、均一な
面内分布で、決められた膜質および膜厚に成膜すること
は困難である。なぜならば、薄膜成長速度が変化するか
らである。なお、薄膜成長速度が変化する理由は不明で
ある。

【００８１】この点、従来は、薄膜成長速度を測定して
製造装置にフィードバックし、反応時間を制御すること
で、膜厚を制御していた。そして、面内膜厚分布の変動
は重大な品質問題を引き起こすため、面内膜厚分布の変
動の前後についてデータを比較して、変動要因を推測
し、メンテナンス作業を繰り返すことが現実的な対応策
であった。

【００８２】そこで、上記の半導体製造装置の管理シス
テムでは、センサデータを比較することにより製造装置
９の経時変化による測定値の変動を把握し、報告するこ
とができる。例えば、ＲＦ電力が１０００Ｗに設定され
ているにもかかわらず（図９（ａ））、１週間ごとの測
定データが１０００Ｗ、１００５Ｗ、１０１０Ｗ、１０
１５Ｗ、１０２０Ｗと変化した場合には（図９
（ｂ））、データの経時変化が検出されるため、電力制
御器の異常、電力損失を発生している部品の発生、反応
室の状況変化などを異常原因として報告することができ
る。

【００８３】〔４〕製造装置において自己試験を行い、
報告させる上記〔３〕において説明した経時的変化の確認方法を発
展させることにより、製造装置９において自己試験を行
い、報告させることができる。具体的には、所定の時点
（ある決められた時間、あるいは、決められた期間に決
められた回数分）に、製造装置９の自己試験を行い、測
定データと経時変化データとを報告させて、メンテナン
ス時期を警告することができる。

【００８４】例えば、毎日１０時に、あるいは毎日０時
から８時の間に１回、製造装置９において自己試験を行
う。自己試験の対象は、到達真空度、排気速度、ガス放
出速度、ガス流量などである。そして、自己試験により
蓄積された時系列のデータに基づいて、製造装置９の経
時変化を検出することにより、製造装置９の診断を行
い、測定データの変動要因を確定する。すなわち、排気
速度が低下したならば、リーク箇所の発生、もしくはポ
ンプ排気能力の低下が原因として考えられるため、メン
テナンス箇所や時期を確定して、メンテナンスを行うよ
うに警告を発することができる。

【００８５】４．管理情報から生産管理への運用方法つぎに、本実施の形態に係る半導体製造装置の管理シス
テムによる管理情報から生産管理への運用方法について
説明する。

【００８６】上述のように得られた管理情報から、次の
５種類の生産管理を行うことができる。

【００８７】〔１〕不良品の管理を行う製造工程データの異常を検出することによって、製造不
良品を管理することができる。すなわち、上述したよう
に、上記半導体製造装置の管理システムは、製造中のデ
ータを常時集中管理（製造装置群ＴＧｃ）もしくは常時
分散管理（製造装置群ＴＧｄ）できるように構成されて
いる（図４）。これにより、不良の発生した基板を特定
することができる。

【００８８】〔２〕突発的な不良の発生原因を解明する製造装置９を常時監視することから、突発的な不良に対
して、発生の確認、発生原因、発生時刻、他の要因との
関係性、発生確率、発生条件の分布などをデータに基づ
いて推測することができる。ゆえに、突発的な不良の発
生原因として高確率で推測される要因から順に確認試験
を行って、発生原因を解明することができる。よって、
突発的な不良への対処方法を効率的に選択することがで
きる。

【００８９】〔３〕メンテナンス時期を予測する製造装置９を常時監視を続け、得られたデータに基づい
て、製造装置９の状態の経時的変化を管理計算機１３に
追跡させることにより、工場内の製造装置９のメンテナ
ンス時期を予測することができる。

【００９０】〔４〕不良発生が連続もしくは多発する場
合、製造装置を停止・変更する製造装置９を常時監視を続けて得られたデータに基づい
て、不良発生が連続もしくは多発していると判断された
場合、不良による損失を抑えるために、管理計算機１３
から製造装置９へ装置停止信号を出力して、製造装置９
を停止することができる。このとき、データグラフとと
もに不良発生原因の候補を確率の降順に作業員に提示す
ることができる。あわせて、調査方法や確認方法を作業
員に提示することもできる。

【００９１】このように、製造装置９を停止・変更する
だけでなく、確率により、不良発生原因を絞り込み、対
処方法とともに作業員に提示することができる。

【００９２】〔５〕冗長時間を短縮する生産中のデータに基づいて、プロセス状態が安定してか
ら次のシーケンスまでの時間を冗長時間として測定し、
製造装置９のシーケンス変更して冗長時間を短縮するよ
うに指令を発することによって、冗長時間を短縮するこ
とができる。よって、生産効率を向上させることが可能
となる。

【００９３】ここで、図１５を用いて、冗長時間の短縮
について、具体的に説明する。成膜室圧力はＮ₂ガスの
流入から最大８．８秒後に安定状態に達している。その
後、ＳｉＨ₄ガス流入までの約１０秒間は成膜室圧力が
安定状態を維持するため、この約１０秒間は冗長時間と
して短縮することができる。また、成膜室圧力はＳｉＨ
₄ガスの流入から最大２秒後に安定状態に達している。
その後、ＲＦパワー開始までの約２５秒間は成膜室圧力
が安定状態を維持するため、この約２５秒間は冗長時間
として短縮することができる。すなわち、図１５に示す
シーケンスは、Ｎ₂ガスの流入から８．８秒後にＳｉＨ
₄ガスの流入を行い、その２秒後にＲＦパワー開始を行
うことで、約２８秒間の冗長時間を短縮することができ
る。

【００９４】５．データから原因追求への推測方法と確
認方法つぎに、本実施の形態に係る半導体製造装置の管理シス
テムによる管理情報のデータから原因を追求する推測方
法および確認方法について説明する。

【００９５】〔１〕突発的に変化した要因を追求する方
法管理情報のデータから、設定されている制御量に対して
変化した量と、制御項目とが確認できる。例えば、圧力
１．２Ｔｏｒｒに設定した状態で、３秒間圧力が０．９
Ｔｏｒｒに減圧した場合には、特性変化の原因を０．９
Ｔｏｒｒ状態の性質を持つ反応物が生成されたためであ
ると推測できる。

【００９６】〔２〕経時変化から要因を追求する方法経時変化データに基づいて、傾向変動、循環変動を確認
することにより、使用部材の劣化を発見できる。例え
ば、電力変動からは、電力損失を起こす部品の劣化が推
測できる。

【００９７】〔３〕時間的順序のシーケンスを管理する
方法例えば、Ｎ₂ガスを流し始め、１００ｓｃｃｍにて安定
した後、ＲＦ電力を印加するよう設定されているにもか
かわらず、ＲＦ電力の印加開始時間が制御できず、Ｎ₂
ガスが流量安定へ向かう途中の５０ｓｃｃｍにてＲＦ電
力印加を行えば、Ｎ₂ガス流量が５０ｓｃｃｍから１０
０ｓｃｃｍの不安定状態で不良品を製造することにな
る。この原因は、制御する要因の時間的順序が重要とな
るため、突発的な不良より確認が困難であり、常時デー
タを蓄積しておく必要がある。

【００９８】以上より、本実施の形態に係る半導体製造
装置の管理システムでは、以下の点が可能となる。

【００９９】〔１〕製造装置が安定稼動しているか否か
が確認できる常時データを取り続けることで、製造装置９の安定度、
変動度がデータにより確認できる。すなわち、どの要因
が安定で、どの要因が不安定なのか識別し、不安定要因
の絞り込みとプロセス変更から装置改造を行い、製造工
程の安定稼動を維持することができる。

【０１００】〔２〕突発的な不良の原因を解明できる従来、突発的な不良の原因を十分に解明できず、生産優
先で生産工程に復帰させていた。理由は突発的な不良の
発生がランダムであり、また不良原因のデータが無い
か、有ってもイベント記録としてしか残っていないため
である。

【０１０１】これに対して、上記の半導体製造装置の管
理システムでは、波形データとして常時記録しておくこ
とにより、突発的な不良の原因も即座に解明して対処で
きる。よって、製造装置９に原因を除去した調整・改良
を施せば、高歩留まりを達成できる。

【０１０２】〔３〕生産コストを低下できる従来、良品と不良品との識別は、検査工程において行っ
ていた。すなわち、検査工程までは良品と不良品とが混
在した状態で製造工程が処理される。当然、その間に、
洗浄水、薬液、ガスが使用され、製造装置９を動作させ
るために、電力、圧縮空気が使用される。つまり、不良
品に対して、それらの資源を無駄に使用していた。

【０１０３】これに対して、上記の半導体製造装置の管
理システムでは、リアルタイムで不良が発生した基板を
特定し、除去することによって、不良品を次の工程に流
さないため、生産コストを低下できる。

【０１０４】〔４〕経時変化データからメンテナンス時
間を割り出し、最適効率の周期でメンテナンスを実施で
きる生産性を向上させ、コストダウンするためには、製造装
置９が直接生産に関与している時間を、稼働可能な合計
時間に近づける必要がある。

【０１０５】製造装置９が稼働可能な合計時間は次式で
表せる。合計時間＝生産時間＋待ち時間＋品質管理時間＋メンテ
ナンス時間＋トラブル対応時間例えば、２４時間稼動であれば、合計時間は次のように
なる。合計時間＝１４４０分

【０１０６】ここで、上記メンテナンス時間は、平均し
て１日に必要とする定期メンテナンス時間である。例え
ば、１週間に１回のメンテナンスを必要とし、１回につ
き１２時間必要とするのであれば、メンテナンス時間は
次のようになる。メンテナンス時間＝１２×６０÷７＝１０３分

【０１０７】上記トラブル対応時間は、品質の問題や製
造装置９の誤動作が発生した場合に、トラブルに対応す
るためのメンテナンスもしくは確認試験に費やされる時
間である。ここでは、トラブル対応時間を仮に次のよう
にする。トラブル対応時間＝２１０分

【０１０８】上記品質管理時間は製品の品質を管理する
ため、試験を行い、測定データに基づいて品質の管理の
ために費やされる時間である。例えば、３日に１回の頻
度で、３時間必要であれば、品質管理時間は次のように
なる。品質管理時間＝３×６０÷３＝６０分

【０１０９】上記待ち時間は、平均的な搬送ロス時間、
および非効率的な処理手順から発生する時間である。つ
まり、搬送ロス時間は生産する物が無い状態、搬入搬出
に時間を費やした状態、輸送する場所に空きが無いため
輸送できない状態の時間を意味し、搬送ロス時間の間は
製造装置９が待ち状態になる。また、処理時間に応じて
設定された計画的な部材の配送が、前工程のトラブル発
生によって狂った場合（生産品の流れをランダムにした
場合）にも発生する。例えば、１時間に１生産品を処理
する工程で、前工程がトラブル発生のため３時間停止し
た場合、それより下流の工程は３時間の待ち状態にな
る。また、３生産品が同時に搬入されても、２つの生産
品は待ち状態に入るため、生産効率が悪化する。ここで
は、待ち時間を仮に次のようにする。待ち時間＝６０分

【０１１０】以上より、製造装置９が直接生産に関与し
ている生産時間は、次のようになる。生産時間＝合計時間−待ち時間−品質管理時間 −メンテナンス時間−トラブル対応時間＝１４４０分−６０分−６０分−１０３分−２１０分＝１００７分

【０１１１】すなわち、この１００７分が製造装置９が
生産に直接寄与できる時間である。そして、生産時間の
１００７分を合計時間の１４４０分に近づけることが、
生産性向上となり、コストダウンになる。

【０１１２】ここで、上記待ち時間は、搬送問題および
工場運用システムの問題を解決することによって短縮で
きる。

【０１１３】上記品質管理時間は、現状では必要である
が、別の手法を用いたモニタシステムによれば解決でき
ることがわかっている。例えば、各工程後に検査工程を
入れ、全数枚棄検査を実施することが、最も簡単な解決
方法である。

【０１１４】上記メンテナンス時間は、製造装置９の改
良により短縮することができるが、メンテナンス自体は
必要である。現状では、試験運転もしくは生産運転にて
データを比較し、処理枚数、処理日数、処理電力等に基
づいて設定されている。この点、上記の半導体製造装置
の管理システムでは、効率的に常時データを取り続け、
最適なメンテナンス時期を状況に応じて、設定すること
により運用費用を低下させることができる。

【０１１５】上記トラブル対応時間は、解消が最も困難
であり、従来、非効率的な手法で解決しているため、生
産計画に重大な影響を与えている。その理由はトラブル
発生時の連続的なデータが無いためである。従来、再現
試験を行い、異常が発生しない場合は製造を再開してい
た。また、再現試験にて、異常が発生するが各センサデ
ータに異常を発見できない場合は、メンテナンスを繰り
返し行い、製造装置の動作が安定しており、品質検査の
結果に問題がなければ、製造を再開していた。すなわ
ち、従来は、トラブルの原因を解明しないまま、製造を
継続していた。この点、上記の半導体製造装置の管理シ
ステムでは、経時変化データからメンテナンス時間を割
り出し、最適効率の周期でメンテナンスを行うことがで
きる。

【０１１６】以上より、上記の半導体製造装置の管理シ
ステムでは、第一に、突発的な不良と劣化による不良と
の識別が可能となる。第二に、不良原因が解明できる。
第三に、トラブル対応時間が短縮できるため、生産効率
が向上する。

【０１１７】〔５〕生産中の枚葉管理が行える上記の半導体製造装置の管理システムでは、生産中の枚
葉管理が行えるため、工場管理システムで枚葉ごとの品
質管理、装置管理、メンテナンス管理、不良解析管理が
行える。

【０１１８】

【実施例】本発明に係る実施例として、本発明の半導体
製造装置の管理システムを液晶基板製造工程に適用した
例について、図１０から図１５に基づいて説明すれば、
以下のとおりである。

【０１１９】〔１〕管理システムの概要液晶基板製造工程における製造装置９および製造状況
を確認するために、温度、湿度、濃度、圧力、ガス流
量、電力、シーケンス電気信号、機械的電気的指示値な
どを検出するセンサを各製造装置９（図４）に設けて、
各種波形データを常時計測する。

【０１２０】具体的には、成膜室圧力測定用２個、ガス
流量測定用５個、ＲＦ電力測定用３個（進行波設定値、
進行波、反射波）、バルブ開閉検知用１個、合計１１個
のセンサを製造装置９に設けて観測を行った。

【０１２１】電気信号から波形データへの変換装置を
用いて、分解能１２ｂｉｔ、周期０．１秒でサンプリン
グを行った。なお、サンプリングの分解能は１２ｂｉｔ
〜１６ｂｉｔで行えるが、１２ｂｉｔ処理が能力的価格
的に最適である。

【０１２２】そして、データ処理の都合上、１２ｂｉｔ
のデータを１６ｂｉｔ（２ｂｙｔｅ）のレコードとして
扱うとすると、サンプリング周期０．１秒、データ数１
６である場合、１日のデータ量は、次のようになる。１日のデータ量＝２ｂｙｔｅ×１６データ／０．１秒×６０秒×６０分×２４時間＝２７ＭＢ

【０１２３】さらに、データの保存期間が２〜３ヶ月で
ある場合、記憶装置に必要な容量は、次のようになる。２７ＭＢ×６０日〜２７ＭＢ×９０日＝１．６２ＧＢ〜
２．４３ＧＢ

【０１２４】したがって、データ量は多ければ多いほど
よいが、実際上は、２ＧＢのデータ量を保存できる記憶
装置で十分である。

【０１２５】計測された各種波形データに基づいて、
波形データ同士の相互関係を調査し、総合管理を行う。
第１に、時間軸から見て、波形の前後関係（シーケン
ス）を検討する。第２に、数値軸から見て、波形の安定
値（変動値）を検討する。第３に、製造の繰り返しによ
る再現性を検討する。

【０１２６】よって、波形データの相互比較から最適な
設定値を選択できる。ここで、最適な設定値とは、シー
ケンスタイミングを品質が安定するように確保した上
で、生産量を最大にする設定値である。

【０１２７】〔２〕センサ信号波形のモニタ方法および
製造装置の管理方法ＴＦＴ（thin film transistor) 液晶基板製造工程にお
いて、真空系成膜装置（製造装置９）に配設したセンサ
１のセンサ信号を常時監視するために、電気信号を検出
し、電圧信号を監視量（成膜圧力、ＲＦ電力、ガス流量
等）に変換して、センサ信号波形にグラフ化した。そし
て、得られたセンサ信号波形をモニタし、信号波形の立
ち上げから立ち下げまでを管理する。

【０１２８】図１０および図１１に示すように、絶縁膜
および半導体膜の成膜過程を監視して、絶縁膜成膜過程
終了時点での制御シーケンスのばらつきを捕らえた。こ
こで、図１０および図１１における制御シーケンスのば
らつきとは、ＲＦ電力およびガス流量が同時刻に変化す
るように設定されているにもかかわらず、製造装置９の
制御系統が同時刻に変化するべき立ち下がり箇所におい
て、ガス流量の立ち下がり変化がＲＦ電力の立ち下がり
変化より早く生じていることをいう。

【０１２９】ここで、図１０では、ＲＦ電力が立ち下が
る時、ガス流量は完全に立ち下がっておらず、ガスが流
れている。これに対して、図１１では、ＲＦ電力が立ち
下がる時、ガス流量は完全に立ち下がっており、ガスが
ほとんど流れていない。よって、図１１では、図１０と
はガス流量、ガスの混合比が異なった状態で成膜される
ため、膜の上層に膜質の異なる膜が成膜されていること
がわかる。

【０１３０】そして、図１０および図１１に示されるよ
うな制御シーケンスのばらつきを解消するために、例え
ば、図１０の場合、ＲＦ電力の立ち下がり時間と、ガス
流量の立ち下がり時間のばらつきのデータとから、次の
ようにシーケンス設定時間を求めることができる。

【０１３１】すなわち、ＲＦ電力を遮断してから１．４
秒以上経過後に、ガス流量を遮断するシーケンスを組み
込めばよい。この点、生産タクトから考えれば、シーケ
ンスは最小の１．４秒に設定することになる。なお、シ
ーケンス設定の秒数は各製造装置９に固有であるため、
製造装置９ごとに測定を行い、決定する。

【０１３２】図１２は、上記のシーケンス変更を行う前
のＲＦ電力とガス流量との関係を示すグラフであり、ガ
ス流量の立ち下がりとＲＦ電力の立ち下がりとがばらつ
いていることが確認できる。

【０１３３】これに対して、図１３は、上記のシーケン
ス変更を行った後のＲＦ電力とガス流量との関係を示す
グラフであり、シーケンス変更によってＲＦ電力とガス
流量との関係が安定していることが確認できる。すなわ
ち、シーケンス変更によって製造装置９によるばらつき
を抑え、製品品質を向上させることができた。

【０１３４】このように、製造装置９のセンサ信号波形
をモニタし、信号波形の立ち上げから立ち下げまでを管
理してシーケンス設定を行うことにより、製造工程の不
安定要因であるシーケンスのばらつきを解消することが
できた。

【０１３５】〔３〕ＣＶＤ装置には、ＲＦ電力進行波セ
ンサ、ガス流量センサ、成膜室圧力センサを配設する液
晶基板製造工程において、ＣＶＤ（chemical vapor dep
osition ）装置を電気的制御波形信号によって監視する
場合、立ち下げ時の波形データを監視するには、ＲＦ電
力進行波センサ、ガス流量センサ、成膜室圧力センサを
設けるだけでよい。

【０１３６】これにより、ＣＶＤ装置のセンサ信号をモ
ニタし、信号の波形データの立ち下がり時を確認した。
そして、ＲＦ電力、ガス流量、成膜圧力に基づいて、絶
縁膜成膜の立ち下がり時のシーケンスのばらつきが確認
できた。

【０１３７】上述したように、シーケンス変更を行う前
には、ガス流量の立ち下がりとＲＦ電力の立ち下がりと
がばらついていることが確認された（図１２）。これに
対して、シーケンス変更を行った後には、ＲＦ電力とガ
ス流量との関係が安定していることが確認された（図１
３）。すなわち、シーケンス変更によって製造装置９に
よるばらつきを抑え、製品品質を向上させることができ
た。

【０１３８】このように、液晶基板製造工程において、
ＣＶＤ装置を電気的制御波形信号によって監視する場
合、立ち下げ時の波形データを監視するには、ＲＦ電力
進行波センサ、ガス流量センサ、成膜室圧力センサを設
けるだけで十分であり、製造装置９のセンサ信号波形を
モニタし、信号波形の立ち上げから立ち下げまでを管理
してシーケンス設定を行うことにより、製造工程の不安
定要因であるシーケンスのばらつきを解消することがで
きた。

【０１３９】〔４〕プロセス状態モニタリングＣＶＤ装置プロセス状態モニタリング状況本発明の半導体製造装置の管理システムは、ＣＶＤ装置
におけるゲート絶縁層（ＧＩ（gate insulator）層）お
よび真性半導体層（ｉ層；intrinsic semiconductor ）
の成膜室のプロセス状態モニタとして好適である。すな
わち、膜質等に影響を与えるＲＦ電力、成膜圧力、各ガ
ス流量の過渡的変化、定常時の安定性・制御タイミング
ばらつき等を継続してデータ蓄積し、プロセス制御状態
の安定性を確認しながら制御タイミングを最適化する解
析ツールとして有効である。なお、ゲート絶縁層とは、
ゲートを絶縁するために形成される層である。また、真
性半導体層とは、キャリアにより、電流のＯＮ／ＯＦＦ
制御に使われる半導体層である。

【０１４０】図１４に、ゲート絶縁層・真性半導体層成
膜時のＲＦ電力、成膜圧力、ＳｉＨ₄ ガス流量変化モニ
タの例を示す。

【０１４１】ゲート絶縁層・真性半導体層成膜開始時
のＮ₂ガス導入から、ＲＦ電力ＯＮまでの安定性解析図１５に示すように、Ｎ₂ガスが供給されてから設定圧
力に安定するまでの時間、すなわち、Ｎ₂ガス供給によ
り成膜室圧力が急激に変動した時間および自動圧力制御
（ＡＰＣ）により設定圧力に安定するまでの時間の合計
は７．５秒であった。なお、この時間の最大値は８．８
秒であった。

【０１４２】また、ＳｉＨ₄ガスが流れ始めた時点で生
じた成膜室圧力の変動が安定状態に復帰するまでの時間
は１．８秒であった。なお、この時間の最大値は２秒で
あった。

【０１４３】ここで、本実施例では、上記の各シーケン
スの状態安定までの時間の最大値（最大時間）を、１６
個のデータに基づいて決定した。しかし、上記最大時間
の決定方法はこれに限定されず、適宜選択することがで
きる。例えば、分析するデータの個数を１６個の他、５
０個、１００個、あるいは１日のデータ数、数カ月間の
データ数とすることができる。

【０１４４】そして、上記の測定結果に基づいて過渡応
答を検討する。すなわち、安定性や時間短縮の観点か
ら、制御方法や応答関数を検討して、例えば、フィード
バックの関数の次数や係数を調整することができる。こ
れにより、過渡応答においても生産時間を短縮すること
ができるため、生産効率をより向上させることが可能と
なる。

【０１４５】図１５に示すとおり、ＣＶＤ装置につい
て、成膜開始時のプロセスガス供給量安定化のタイミン
グとＲＦ電力ＯＮのタイミングとを解析すると、実際の
ＳｉＨ₄ ガス導入後の安定化時間を成膜室圧力の変動時
間とみなせば、ゲート絶縁層・真性半導体層成膜時のＮ
₂・ＳｉＨ₄ガス供給安定後、ＲＦ電力をＯＮできてい
ることが確認できた。

【０１４６】ゲート絶縁層・真性半導体層成膜時のプ
ロセス状態モニタデータゲート絶縁層・真性半導体層成膜開始時のＲＦ電力、Ｓ
ｉＨ₄ ガス流量ＯＦＦの制御タイミングのばらつきが確
認されたため、ＲＦ電力ＯＦＦ後、ＳｉＨ₄ ガスを安定
して停止させるシーケンスによる効果を確認できた。

【０１４７】なお、上記の実施の形態および実施例は、
本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲内
で種々の変更が可能である。

【０１４８】

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体製造装置
の管理システムは、上記の課題を解決するために、半導
体の製造工程ラインに設けられた製造装置から管理情報
を常時収集するセンサと、該センサによって収集された
管理情報を時系列の測定値パターンとして監視するとと
もに、該測定値パターンと該管理情報に応じて予め登録
されている設定値パターンとを比較する監視手段と、該
監視手段での比較の結果、該測定値パターンの該設定値
パターンからの逸脱が検出された場合、異常の発生を提
示する警報手段とを備えている構成である。

【０１４９】それゆえ、上記半導体製造装置の管理シス
テムでは、センサの測定値を時系列の波形データとして
常時監視することから、突発的な不良に対して、発生の
確認、発生原因、発生時刻、他の要因との関係性、発生
確率、発生条件の分布などをデータに基づいて推測する
ことができる。よって、突発的な不良にも、原因を即座
に解明して対処することができる。

【０１５０】したがって、製造装置のセンサデータを用
いて、効率的に低コスト生産への解析手法を提示するこ
とができる。よって、製造装置に原因を除去する調整・
改良を施せば、製造工程ラインの安定稼働が可能とな
り、高歩留まりを達成できるという効果を奏する。

【０１５１】すなわち、本発明の半導体製造装置の管理
システムによれば、製造工程ラインがインラインモニタ
技術を用いてプロセス状態データに基づき管理されるた
め、製造される半導体デバイスの品質管理として、突発
的に生じた不良ならびにその発生原因を解明することが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図４に示す半導体製造装置の管理システムに設
けられるモニタ装置の構成の概略を示すブロック図であ
る。

【図２】図４に示す半導体製造装置の管理システムに設
けられる他のモニタ装置の構成の概略を示すブロック図
である。

【図３】図４に示す半導体製造装置の管理システムに設
けられるさらに他のモニタ装置の構成の概略を示すブロ
ック図である。

【図４】本発明の一実施の形態に係る半導体製造装置の
管理システムの構成の概略を示すブロック図である。

【図５】図４に示す半導体製造装置の管理システムで行
われるシーケンス制御の説明図である。

【図６】図４に示す半導体製造装置の管理システムで行
われる常時監視の上限下限設定値による管理の説明図で
ある。

【図７】図４に示す半導体製造装置の管理システムで行
われるシーケンス管理の説明図であって、図７（ａ）は
理論的シーケンス波形であり、図７（ｂ）は測定値波形
である。

【図８】図４に示す半導体製造装置の管理システムで行
われるシーケンス管理の説明図であって、図８（ａ）は
理論的シーケンス波形であり、図８（ｂ）は測定値波形
である。

【図９】図４に示す半導体製造装置の管理システムで行
われる経時変化データに基づく管理の説明図であって、
図９（ａ）は設定値であり、図９（ｂ）は測定値であ
る。

【図１０】図４に示す半導体製造装置の管理システムを
液晶基板の製造工程ラインに適用した一実施例の説明図
であって、真空系成膜装置における絶縁膜および半導体
膜の成膜過程の測定値を示すグラフである。

【図１１】図４に示す半導体製造装置の管理システムを
液晶基板の製造工程ラインに適用した一実施例の説明図
であって、真空系成膜装置における絶縁膜および半導体
膜の成膜過程の測定値を示すグラフである。

【図１２】図４に示す半導体製造装置の管理システムを
液晶基板の製造工程ラインに適用した一実施例の説明図
であり、真空系成膜装置における絶縁膜および半導体膜
の成膜過程のシーケンス変更前のＲＦ電流とガス流量と
の関係を示すグラフである。

【図１３】図４に示す半導体製造装置の管理システムを
液晶基板の製造工程ラインに適用した一実施例の説明図
であって、真空系成膜装置における絶縁膜および半導体
膜の成膜過程のシーケンス変更後のＲＦ電流とガス流量
との関係を示すグラフである。

【図１４】図４に示す半導体製造装置の管理システムを
液晶基板の製造工程ラインに適用した他の実施例の説明
図であって、ＣＶＤ装置によるゲート絶縁層・真性半導
体層成膜時のＲＦ電力・圧力・ＳｉＨ₄ガス流量の測定
値を示すグラフである。

【図１５】図４に示す半導体製造装置の管理システムを
液晶基板の製造工程ラインに適用した他の実施例の説明
図であって、ＣＶＤ装置によるゲート絶縁層・真性半導
体層成膜開始時のＮ₂ガス導入からＲＦ電力ＯＮまでの
安定性解析を示すグラフである。

【図１６】従来の技術に係る半導体製造装置の管理シス
テムで行われる上限下限設定値による管理の説明図であ
る。

【符号の説明】

１センサ６判定器（監視手段）８指令発生器（警報手段，製造不良品特定手段，指
令発生手段，不安定要因提示手段，メンテナンス警報提
示手段，第２指令発生手段）９製造装置１３管理計算機（製造工程ライン管理手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体の製造工程ラインに設けられた製造
装置から管理情報を常時収集するセンサと、該センサによって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するとともに、該測定値パターンと
該管理情報に応じて予め登録されている設定値パターン
とを比較する監視手段と、該監視手段での比較の結果、該測定値パターンの該設定
値パターンからの逸脱が検出された場合、異常の発生を
提示する警報手段とを備えていることを特徴とする半導
体製造装置の管理システム。
【請求項２】上記監視手段は、上記の測定値パターンと
設定値パターンとを、上記製造装置のある定常状態から
次の定常状態へ遷移する期間について比較することを特
徴とする請求項１記載の半導体製造装置の管理システ
ム。
【請求項３】上記監視手段の比較結果に基づいて、不良
の生じた製造不良品を上記製造工程ライン上で特定する
製造不良品特定手段を備えていることを特徴とする請求
項１または２記載の半導体製造装置の管理システム。
【請求項４】上記監視手段の比較結果に基づいて、上記
測定値パターンの上記設定値パターンからの逸脱を解消
するように、上記製造装置のシーケンスの調整を指令す
る指令発生手段を備えていることを特徴とする請求項１
から３の何れかに記載の半導体製造装置の管理システ
ム。
【請求項５】上記監視手段の比較結果に基づいて、上記
設定値パターンの不安定を検出するとともに、不安定要
因の候補を提示する不安定要因提示手段を備えているこ
とを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の半導体
製造装置の管理システム。
【請求項６】上記監視手段の比較結果に基づいて、上記
測定値パターンの経時変化を検出して、上記製造装置の
劣化を予測し、該製造装置のメンテナンスの警報を提示
するメンテナンス警報提示手段を備えていることを特徴
とする請求項１から５の何れかに記載の半導体製造装置
の管理システム。
【請求項７】上記監視手段の比較結果に基づいて、上記
製造装置を含む上記製造工程ラインを制御する製造工程
ライン管理手段を備えていることを特徴とする請求項１
から６の何れかに記載の半導体製造装置の管理システ
ム。
【請求項８】上記監視手段の比較結果に基づいて、状態
が安定してから次のシーケンスまでのシーケンス待ち時
間を算出し、上記製造装置のシーケンスの調整を指令す
る第２指令発生手段を備えていることを特徴とする請求
項１から７の何れかに記載の半導体製造装置の管理シス
テム。
【請求項９】上記製造装置は、液晶基板製造工程ライン
における化学的気相成長法成膜装置であり、上記センサ
として高周波電力進行波センサと、ガス流量センサと、
成膜室圧力センサとが設けられていることを特徴とする
請求項１から８の何れかに記載の半導体製造装置の管理
システム。