JPH1031511A - 異常変動予測方法及び異常変動予測装置 - Google Patents
異常変動予測方法及び異常変動予測装置Info
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- JPH1031511A JPH1031511A JP18478796A JP18478796A JPH1031511A JP H1031511 A JPH1031511 A JP H1031511A JP 18478796 A JP18478796 A JP 18478796A JP 18478796 A JP18478796 A JP 18478796A JP H1031511 A JPH1031511 A JP H1031511A
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Abstract
際に比較対象の変動パターンを用いることなく、近い未
来に監視対象の状態が大きく変化することを予測できる
ようにする。 【解決手段】 本装置は、監視対象の状態を観測する測
定器11と、測定器11が収集した測定値を記録する外
部記憶装置12と、監視対象の状態が大きく変化するこ
とを予測する解析装置13と、予測結果を表示する表示
手段14とを備えている。解析装置13は、時間ととも
に変動する測定値の時系列データを作成する時系列デー
タ作成手段13aと、時系列データに対して離散フーリ
エ変換を行ない、周波数成分を算出する周波数成分算出
手段13bと、監視対象の状態が大きく変化する兆候と
して現われる周波数成分の特徴的な変化を検出する異常
変動検出手段13cとを有している。
Description
に測定対象とするデータの値が急激に変動することを予
測できる異常変動予測方法及び異常変動予測装置に関す
る。
に変動するかを予測する方法において、その変動を近似
直線を用いて表わせないほど複雑であり、且つ、変動の
要因が判明していない場合は、測定時の変動と類似した
過去の変動を用いて、近い未来も類似した過去の変動と
同じ値になると推測する予測方法が有効である。
08−016209「予測制御方法及びその装置」があ
る。
置を図面を参照しながら概要を説明する。
ック図である。図7に示すように、半導体製造装置10
0は制御対象であり、測定器101は半導体製造装置1
00の状態等を示すパラメータを測定する。パターン抽
出手段102はパラメータ値を外部記憶装置106に記
録すると共に変動しているパラメータ値の変化率等を抽
出する。類似度算出手段103は現在測定しているパラ
メータ値の変動が過去の変動と比べてどのくらい類似し
ているかを算出する。評価手段104は類似度と測定値
及び予測値の差とを比較して、予測値を求めるために使
用したデータが適切であるかを判断し、不適当なデータ
を外部記憶装置106に記録する。また、現在測定して
いるパラメータの変動と類似した過去のデータとから半
導体製造装置100の状態を予測する。制御器105は
評価手段104の予測結果に基づいて半導体製造装置1
00を制御する。
過去に測定したパラメータの変動パターンを蓄積し、蓄
積している変動パターンの中から、測定中のパラメータ
の変動と類似しているものを抽出し、該測定中のパラメ
ータが、近い未来に、抽出した変動パターンが示すとお
りに変動すると予測し、その予測結果を用いて半導体製
造装置100を制御する。
来の予測制御装置は、過去に測定したデータの変動パタ
ーンが少ない場合は、測定中のデータが示す変動と類似
しない場合が多いため、近い未来の変動を予測できない
という問題を有していた。従って、比較対象の変動パタ
ーンが十分に得られない環境下では、比較対象の変動パ
ターンが少ない場合でも予測できる方法、又は比較対象
の変動パターンを必要としない予測方法が必要となる。
する場合は、監視対象の状態が大きく変化して問題が発
生することを未然に防ぐことが重要であり、小さな変化
を予測しても問題を未然に防止する効果は極めて小さ
い。
未来における監視対象の状態を予測する際に比較対象の
変動パターンを用いることなく、近い未来に監視対象の
状態が大きく変化することを予測できるようにすること
を目的とする。
解決手段は、測定対象とするデータの値が大きく変化す
ることを予測する異常変動予測方法を対象とし、測定値
が時間とともに変化する時系列データにおける変動周期
の周波数成分を算出する周波数成分算出工程と、前記周
波数成分の変化量を検出し、検出した周波数成分の変化
量である検出変化量があらかじめ設定した変化量である
許容変化量の範囲内であるか否かを判断し、前記検出変
化量が前記許容変化量の範囲内にないときには、前記測
定値が大きく変動する兆候であると判定する異常変動検
出工程とを備えている構成とするものである。
もに変化する時系列データにおける変動周期の周波数成
分を算出した後、周波数成分の変化量を検出し、検出変
化量が許容変化量の範囲内であるか否かを判断し、検出
変化量が許容変化量の範囲内にないときには、測定値が
大きく変動する兆候であると判定するため、比較対象と
する変動パターンを用いる必要がない。
記周波数成分算出工程は、前記時系列データをフーリエ
変換することにより導出された複素数の実部及び虚部の
値よりなる前記周波数成分を算出する工程を含む構成を
付加するものである。
記異常変動検出工程は、前記複素数の実部の平均値及び
虚部の平均値を用いて前記周波数成分の変化量を検出す
る工程を含む構成を付加するものである。
記異常変動検出工程は、前記複素数の実部の平均値と虚
部の平均値とにより表わされる2次元の座標系を導入
し、前記許容変化量の範囲を前記座標系における長円形
の円周及び内部よりなる領域として表わす工程を含み、
前記長円形の長軸は、前記複素数の実部及び虚部の各平
均値から算出された近似直線に平行であり、前記長軸か
ら垂直方向への前記長円形の円周までの距離は、前記長
軸に垂直な方向に対して前記複素数の実部及び虚部の各
平均値が示す位置の分散値に依存する構成を付加するも
のである。
変動予測装置を、測定値が時間とともに変化する時系列
データをフーリエ変換することにより導出された複素数
の実部及び虚部の値を用いて前記時系列データにおける
変動周期の周波数成分を算出する周波数成分算出手段
と、前記複素数の実部の平均値及び虚部の平均値を用い
て前記周波数成分の変化量を検出し、検出した周波数成
分の変化量である検出変化量があらかじめ設定した変化
量である許容変化量の範囲内であるか否かを判断し、前
記検出変化量が前記許容変化量の範囲内にないときに
は、測定値が大きく変動する兆候であると判定する異常
変動検出手段とを備え、前記異常変動検出手段におい
て、前記複素数の実部の平均値と虚部の平均値とにより
表わされる2次元の座標系を導入され、前記許容変化量
の範囲を前記座標系における長円形の円周及び内部より
なる領域として表わされると共に、前記長円形の長軸
は、前記複素数の実部及び虚部の各平均値から算出され
た近似直線に平行であり、前記長軸から垂直方向への前
記長円形の円周までの距離は、前記長軸に垂直な方向に
対して前記複素数の実部及び虚部の各平均値が示す位置
の分散値に依存する構成とするものである。
もに変化する時系列データをフーリエ変換することによ
り導出された複素数の実部及び虚部の値を用いて前記時
系列データにおける変動周期の周波数成分を算出した
後、複素数の実部の平均値及び虚部の平均値を用いて周
波数成分の変化量を検出し、検出変化量が許容変化量の
範囲内であるか否かを判断し、検出変化量が許容変化量
の範囲内にないときには、測定値が大きく変動する兆候
であると判定するため、比較対象とする変動パターンを
用いる必要がない。
対象のデータの値が大きく変化することを予測するプロ
グラム製品を対象とし、以下の手順を実現するプログラ
ム記録媒体を含む:測定値が時間とともに変化する時系
列データをフーリエ変換することにより導出された複素
数の実部及び虚部の値を用いて前記時系列データにおけ
る変動周期の周波数成分を算出する周波数成分算出手段
と、前記複素数の実部の平均値及び虚部の平均値を用い
て前記周波数成分の変化量を検出し、検出した周波数成
分の変化量である検出変化量があらかじめ設定した変化
量である許容変化量の範囲内であるか否かを判断し、前
記検出変化量が前記許容変化量の範囲内にないときに
は、測定値が大きく変動する兆候であると判定する異常
変動検出手段とを備え、前記異常変動検出手段におい
て、前記複素数の実部の平均値と虚部の平均値とにより
表わされる2次元の座標系を導入され、前記許容変化量
の範囲を前記座標系における長円形の円周及び内部より
なる領域として表わすと共に、前記長円形の長軸は、前
記複素数の実部及び虚部の各平均値から算出された近似
直線に平行であり、前記長軸から垂直方向への前記長円
形の円周までの距離は、前記長軸に垂直な方向に対して
前記複素数の実部及び虚部の各平均値が示す位置の分散
値に依存する構成とするものである。
動予測方法及びその装置を図面を参照しながら説明す
る。本実施形態において、CVD(Chemical
Vapor Deposition)装置内に発生する
ダスト等の異物の個数(以下、異物数と記す。)の異常
増加に関する予測を一例として挙げる。
予測方法を用いた異常変動予測装置を示す機能ブロック
図である。図1に示すように、本装置は、CVD装置1
0において製造中のウェハの表面に付着した異物数を検
出する測定器11と、異物数等を蓄積する外部記憶装置
12と、異物数が急激に増加することを予測するための
異物数の変動を解析する解析装置13と、解析装置13
が出力する予測結果を表示する表示手段14とを備え、
解析装置13は、異物数の時間的変動を示す時系列デー
タを作成する時系列データ作成手段13aと、時系列デ
ータが示す変動の周波数成分を算出する周波数成分算出
手段13bと、異物数が大きく増加する兆候として周波
数成分の特徴的な変化を検出する異常変動検出手段13
cとを有している。
測装置の動作を図面を参照しながら説明する。図1に示
すように、時系列データ作成手段13aは、測定器11
から新たな測定値を抽出する度に、抽出された測定値を
含めた時系列データを作成し、周波数成分算出手段13
b及び異常変動検出手段13cは、時系列データ作成手
段13aが作成した時系列データを用いて近い未来に測
定値が大きく変動するか否かを予測する。
示すように、時系列データ作成手段13aは、測定器1
1から異物数を抽出する度に、異物数と測定時の累積処
理ウェハ枚数とを対にした2次元の配列からなる時系列
データを作成する。20は異物数を格納する異物数格納
フィールドであり、21は累積処理ウェハ枚数を格納す
る累積処理ウェハ枚数格納フィールドである。
る。時系列データ作成手段13aは、時系列データを作
成する度に、時系列データを外部記憶装置12に格納し
ており、測定器11から新たに測定された異物数を収集
すると、その異物数と測定時の累積処理ウェハ枚数とを
対にしたデータを外部記憶装置12から抽出した時系列
データの最後に追加している。
した異物数を測定し時系列データ作成手段13aにより
作成された時系列データを表わすトレンドグラフであっ
て、累積処理ウェハ枚数に対する異物数の変動を表わし
ており、グラフの横軸は累積処理ウェハ枚数、縦軸はウ
ェハの表面に付着した異物数を表わしている。
置10で処理したウェハの枚数を、CVD装置10内を
掃除して内壁に付着している異物を取り除いた時点から
数えた値であり、CVD装置10内を掃除するたびに累
積処理ウェハ枚数は0に戻る。関数fτ(t)は、累積
処理ウェハ枚数tに対する異物数を示した非連続な関数
であり、累積処理ウェハ枚数が0枚からτ枚における異
物数の変動を示している。すなわち、図3(a)に示す
関数fτ(t)は累積処理ウェハ枚数t=0からt=t
a までに測定した異物数の変動を、図3(b)に示す関
数fτ(t)は累積処理ウェハ枚数t=tb までに測定
した異物数の変動を、図3(c)に示す関数fτ(t)
は累積処理ウェハ枚数t=tc までに測定した異物数の
変動を、図4(a)に示す関数fτ(t)は累積処理ウ
ェハ枚数t=td までに測定した異物数の変動を、図4
(b)に示す関数fτ(t)は累積処理ウェハ枚数t=
te までに測定した異物数の変動をそれぞれ表わしてい
る。
列データが作成される度に、その時系列データが示す異
物数の変動の周波数成分を算出する。すなわち、[数
1]に示すように、時系列データに対応した関数fτ
(t)に対して離散フーリエ変換を行なう。
ーリエ積分関数、mは高調波の番号、xτ(m)はm高
調波の実部、yτ(m)は第m高調波の虚部、ωは周波
数、Tはサンプリング周期、ω0 は1/T、mとkは0
以上のシーケンス番号を表わす。第m高調波の周波数は
mω0 である。また、xτ(m)とyτ(m)とは、次
の関係を有する周波数成分であって、{xτ(m)2 +
yτ(m)2 }1/2 は第m高調波のスペクトル強度を表
わすと共に、tan-1{yτ(m)/xτ(m)}は第
m高調波の位相を表わす。
きに、サンプリングデータが不足している場合は、離散
的な実データの間を最小自乗法を用いて補間した数値を
用いる。
成分算出手段13bにより求められた全高調波の実部及
び虚部の平均値を外部記憶装置12に記録する。ただ
し、CVD装置10内の掃除が行なわれ、累積処理ウェ
ハ枚数が前回よりも少なくなった場合(例えば0枚)
は、外部記憶装置12に蓄積してきた実部及び虚部の平
均値を削除した後、周波数成分算出手段13bにより求
められた全高調波の実部及び虚部の平均値を外部記憶装
置12にそのまま記録する。
積してきた実部及び虚部の平均値を用いて異物数が異常
に増加する兆候を検出し、検出した場合には表示手段1
4に近い未来に異物数が異常に増加する旨を表示する。
の変化において、異物数が異常に増加する兆候を示す特
徴的な変化を図3、図4及び図5を用いて説明する。
増加に伴って変化する実部及び虚部の平均値を示す散布
図である。散布図の横軸は実部の平均値を示し、縦軸は
虚部の平均値を示す。各プロットは、異物数を測定する
度に作成した時系列データから[数1]を用いて算出さ
れた実部及び虚部の平均値を示す。また、累積処理ウェ
ハ枚数の昇順に各プロットを曲線でトレースしており、
プロットに添えて記述されているτ=ta ,・・・,t
e は、図3及び図4に示すτ=ta 、tb 、tc 、td
、te のときの時系列データから算出された値のプロ
ットであることを表わしている。
すると次のことが分かる。
域において、異物数は大きな変動を示しておらず、τ<
td の領域に対応する図5のプロットの軌跡は長円形の
ような軌道を描く曲線である。しかし、異物数が大きく
増加する図4(b)に示すτ≧td の領域に対応した図
5のプロットは、長円形が占める領域になく、該領域か
ら外れた値となる。
形のような領域を許容変化量として設定し、この許容変
化量を示す領域から最初に外れたデータを検出すること
により、異物数が大きく増加することを予測することが
可能になる。
のような領域から最初に外れたデータを検出する方法を
図6を用いて説明する。図6は長円形の領域から外れた
プロットを検出するために用いる長円形30を図5に追
加した散布図である。長円形30は、該長円形30の大
きさ、位置又は向きが実部及び虚部にそれぞれ新しい平
均値が算出される度に変化する。長円形30の長軸は、
実部と虚部との平均値から算出した近似直線に平行であ
り、長軸から垂直方向に位置する長円形30の円周まで
の距離は、長軸に垂直な方向に対するプロットの分散に
依存する。
手段13bがτ=td のプロットが示す値を求めた後
に、異常変動検出手段13cが用いる長円形である。
最新のτに対応したプロットが長円形30が占める領域
から外れているか否かを調べ、該長円形30が占める許
容変化領域から大きく外れるプロットを検出したとき
に、近い未来に異物数が大きく増加すると予測する。
と、異物数が変動する周波数成分を離散フーリエ変換を
用いて算出し、異物数が大きく増加する兆候を示す周波
数成分の変化を検出することにより、異物数の異常な増
加を予測することができる。
手段13cは異物数が異常に増加する兆候を示すデータ
を検出するために長円形30を用いたが、長円形30の
代わりに、あらかじめ設定した値以上にプロットが密集
している領域を用いて、その領域外に最初に現われるτ
に対応するプロットを検出してもよい。
いて発生する異物数を予測する場合を説明したが、CV
D装置10以外の洗浄装置、スパッタ装置等における異
物数であってもよく、異物数以外のエッチングレートな
どであっても予測することができる。また、半導体製造
に関わるデータ以外に、周期的な変動を示す多くの要因
が重なり合って観測されるデータに対しても、データ値
が急激に大きくなることを予測することができる。
過去に測定した多くの変動パターンが存在しない場合で
も、測定値が大きく変動することを正確に予測すること
ができる。
求項1の異常変動予測方法の効果が得られる上に、周波
数成分算出工程において、時系列データをフーリエ変換
することにより導出された複素数の実部及び虚部よりな
る周波数成分を算出するため、時系列データの周波数成
分を確実に算出することができる。
求項2の異常変動予測方法の効果が得られる上に、異常
変動検出工程において、複素数の実部の平均値及び虚部
の平均値を用いて周波数成分の変化量を検出するため、
時系列データが示す変動周期に関わる周波数成分の変化
から測定値が大きく変化する兆候を確実に検出すること
ができる。
求項3の異常変動予測方法の効果が得られる上に、異常
変動検出工程は、複素数の実部の平均値と虚部の平均値
とにより表わされる2次元の座標系を導入し、許容変化
量の範囲を座標系における長円形の円周及び内部よりな
る領域として表わす工程を含み、長円形の長軸は、複素
数の実部及び虚部の各平均値から算出された近似直線に
平行であり、長軸から垂直方向への長円形の円周までの
距離は、長軸に垂直な方向に対して複素数の実部及び虚
部の各平均値が示す位置の分散値に依存するため、時系
列データが示す変動周期に関わる周波数成分の変化から
測定値が大きく変化する兆候をより一層確実に検出する
ことができる。
去に測定した多くの変動パターンが存在しない場合で
も、測定値が大きく変動することを正確に予測すること
ができる。
に時系列データをフーリエ変換することにより導出され
た複素数の実部及び虚部の値を用いるため、時系列デー
タの周波数成分を確実に算出することができる。
部の平均値と虚部の平均値とにより表わされる2次元の
座標系を導入され、許容変化量の範囲を座標系における
長円形の円周及び内部よりなる領域として表わされ、長
円形の長軸は、複素数の実部及び虚部の各平均値から算
出された近似直線に平行であり、長軸から垂直方向への
長円形の円周までの距離は、長軸に垂直な方向に対して
複素数の実部及び虚部の各平均値が示す位置の分散値に
依存するため、時系列データが示す変動周期に関わる周
波数成分の変化から測定値が大きく変化する兆候を確実
に検出することができる。
列データをフーリエ変換することにより導出された複素
数の実部及び虚部の値を用いる周波数成分算出手段と、
複素数の実部の平均値及び虚部の平均値を用いて周波数
成分の変化量を検出し、検出した周波数成分の変化量で
ある検出変化量があらかじめ設定した変化量である許容
変化量の範囲内であるか否かを判断し、検出変化量が許
容変化量の範囲内にないときには、前記測定値が大きく
変動する兆候であると判定する異常変動検出手段とを有
する異常変動予測手段が記載されているため、過去に測
定した多くの変動パターンが存在しない場合でも、測定
値が大きく変動することを正確に予測することができ
る。
用いた異常変動予測装置を示す機能ブロック図である。
おける時系列データのデータフォーマットを示す図であ
る。
常変動予測方法における時系列データを表わすトレンド
グラフである。
常変動予測方法における時系列データを表わすトレンド
グラフである。
おける周波数成分の累積処理ウェハ枚数の増加に伴って
変化する実部及び虚部の平均値を示す散布図である。
おける周波数成分の累積処理ウェハ枚数の増加に伴って
変化する実部及び虚部の平均値を示す散布図であって、
異常の兆候が現われる周波数成分の特徴的な変化を検出
する方法を示した図である。
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 測定対象とするデータの値が大きく変化
することを予測する異常変動予測方法であって、 測定値が時間とともに変化する時系列データにおける変
動周期の周波数成分を算出する周波数成分算出工程と、 前記周波数成分の変化量を検出し、検出した周波数成分
の変化量である検出変化量があらかじめ設定した変化量
である許容変化量の範囲内であるか否かを判断し、前記
検出変化量が前記許容変化量の範囲内にないときには、
測定値が大きく変動する兆候であると判定する異常変動
検出工程とを備えていることを特徴とする異常変動予測
方法。 - 【請求項2】 前記周波数成分算出工程は、前記時系列
データをフーリエ変換することにより導出された複素数
の実部及び虚部の値よりなる前記周波数成分を算出する
工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の異常変動
予測方法。 - 【請求項3】 前記異常変動検出工程は、前記複素数の
実部の平均値及び虚部の平均値を用いて前記周波数成分
の変化量を検出する工程を含むことを特徴とする請求項
2に記載の異常変動予測方法。 - 【請求項4】 前記異常変動検出工程は、前記複素数の
実部の平均値と虚部の平均値とにより表わされる2次元
の座標系を導入し、前記許容変化量の範囲を前記座標系
における長円形の円周及び内部よりなる領域として表わ
す工程を含み、 前記長円形の長軸は、前記複素数の実部及び虚部の各平
均値から算出された近似直線に平行であり、 前記長軸から垂直方向への前記長円形の円周までの距離
は、前記長軸に垂直な方向に対して前記複素数の実部及
び虚部の各平均値が示す位置の分散値に依存することを
特徴とする請求項3に記載の異常変動予測方法。 - 【請求項5】 測定値が時間とともに変化する時系列デ
ータをフーリエ変換することにより導出された複素数の
実部及び虚部の値を用いて前記時系列データにおける変
動周期の周波数成分を算出する周波数成分算出手段と、 前記複素数の実部の平均値及び虚部の平均値を用いて前
記周波数成分の変化量を検出し、検出した周波数成分の
変化量である検出変化量があらかじめ設定した変化量で
ある許容変化量の範囲内であるか否かを判断し、前記検
出変化量が前記許容変化量の範囲内にないときには、測
定値が大きく変動する兆候であると判定する異常変動検
出手段とを備え、 前記異常変動検出手段において、前記複素数の実部の平
均値と虚部の平均値とにより表わされる2次元の座標系
を導入され、前記許容変化量の範囲を前記座標系におけ
る長円形の円周及び内部よりなる領域として表わされる
と共に、 前記長円形の長軸は、前記複素数の実部及び虚部の各平
均値から算出された近似直線に平行であり、 前記長軸から垂直方向への前記長円形の円周までの距離
は、前記長軸に垂直な方向に対して前記複素数の実部及
び虚部の各平均値が示す位置の分散値に依存することを
特徴とする異常変動予測装置。 - 【請求項6】 測定対象のデータの値が大きく変化する
ことを予測するプログラム製品であって、以下の手順を
実現するプログラム記録媒体を含む:測定値が時間とと
もに変化する時系列データをフーリエ変換することによ
り導出された複素数の実部及び虚部の値を用いて前記時
系列データにおける変動周期の周波数成分を算出する周
波数成分算出手段と、 前記複素数の実部の平均値及び虚部の平均値を用いて前
記周波数成分の変化量を検出し、検出した周波数成分の
変化量である検出変化量があらかじめ設定した変化量で
ある許容変化量の範囲内であるか否かを判断し、前記検
出変化量が前記許容変化量の範囲内にないときには、測
定値が大きく変動する兆候であると判定する異常変動検
出手段とを備え、 前記異常変動検出手段において、前記複素数の実部の平
均値と虚部の平均値とにより表わされる2次元の座標系
を導入され、前記許容変化量の範囲を前記座標系におけ
る長円形の円周及び内部よりなる領域として表わすと共
に、 前記長円形の長軸は、前記複素数の実部及び虚部の各平
均値から算出された近似直線に平行であり、 前記長軸から垂直方向への前記長円形の円周までの距離
は、前記長軸に垂直な方向に対して前記複素数の実部及
び虚部の各平均値が示す位置の分散値に依存することを
特徴とする異常変動予測手段を記載したプログラム製
品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18478796A JP3628812B2 (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 異常変動予測方法及び異常変動予測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18478796A JP3628812B2 (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 異常変動予測方法及び異常変動予測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1031511A true JPH1031511A (ja) | 1998-02-03 |
| JP3628812B2 JP3628812B2 (ja) | 2005-03-16 |
Family
ID=16159292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18478796A Expired - Fee Related JP3628812B2 (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 異常変動予測方法及び異常変動予測装置 |
Country Status (1)
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