(57)【要約】【課題】  複数のプロセス装置が実行したプロセスに起因して発生する異常を分析することができるプロセス異常分析装置を提供すること【解決手段】  複数のプロセス装置ごとのプロセスデータを格納する複数のプロセスデータ記憶部２１と、各プロセスデータ記憶部に格納された各種のプロセスデータからプロセス特徴量を算出するプロセスデータ編集部２２と、プロセスデータ編集部が算出した各プロセス装置ごとのプロセス特徴量を格納する複数のプロセス特徴量データ記憶部２３と、その複数のプロセス特徴量データ記憶部にアクセスし同一のウエハについてのプロセス特徴量を抽出すると共に統合するプロセス特徴量統合部３０と、そのプロセス特徴量統合部３０で統合された統合プロセス特徴量データに基づいて異常の有無を判定する異常判定部２４とを備えた。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の製造装置からなる製造システムにおいて、プロセス実行時に得られるプロセスデータに基づいてプロセスの異常を単位対象品毎に検出するプロセス異常分析装置であって、
前記複数の製造装置のプロセスデータから算出された製造装置ごとのプロセス特徴量データを統合し、統合プロセス特徴量データを生成するプロセス特徴量統合手段と、
統合プロセス特徴量データから異常分析を行なうための異常分析ルールを記憶する異常分析ルールデータ記憶手段と、
前記異常分析ルールにより、前記統合プロセス特徴量データから異常分析する異常判定手段と、
前記異常判定手段により異常と判定された場合に、異常通知情報を出力する手段と、を備えたことを特徴とするプロセス異常分析装置。
【請求項２】
複数の製造装置のプロセス実行時に得られる各製造装置のプロセスデータを収集し、その得られた時系列のプロセスデータを記憶するプロセスデータ記憶手段と、
そのプロセスデータ記憶手段に格納された各製造装置のプロセスデータから各製造装置のプロセス特徴量データを算出するプロセスデータ編集手段と、を備え、
前記プロセス統合手段の統合対象のプロセス特徴量データは、前記プロセスデータ編集手段が求めた各製造装置のプロセス特徴量データを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス異常分析装置。
【請求項３】
他のプロセス異常分析装置が保持するプロセス特徴量データを取得し、その取得したプロセス特徴量データを利用して前記プロセス統合手段が統合処理を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス異常分析装置。
【請求項４】
複数の製造装置からなる製造システムにおいて、プロセス実行時に得られるプロセスデータに基づいてプロセスの異常を単位対象品毎に検出するプロセス異常分析システムであって、
プロセス実行時に得られるプロセスデータに基づいてプロセスの異常を単位対象品毎に検出するプロセス異常分析装置を複数備え、
その複数のプロセス異常分析装置のうちの少なくとも１つは請求項３に記載のプロセス常分析装置であることを特徴とするプロセス異常分析システム。
【請求項５】
コンピュータを、
前記複数の製造装置のプロセスデータから算出された製造装置ごとのプロセス特徴量データを統合し、統合プロセス特徴量データを生成するプロセス特徴量統合手段、
統合プロセス特徴量データから異常分析を行なうための異常分析ルールを記憶する異常分析ルールデータ記憶手段、
前記異常分析ルールにより、前記統合プロセス特徴量データから異常分析する異常判定手段、
前記異常判定手段により異常と判定された場合に、異常通知情報を出力する手段、として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プロセスの状態に関連し処理される対象品の異常を分析するプロセス異常分析装置およびプロセス異常分析システム並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体・液晶パネルをはじめとする各種の製品の製造プロセスは、製品の製造歩留まりを改善し、或いは歩留まりが良好な状態を維持するために、適切に管理されなければならない。
【０００３】
半導体デバイスは、１００工程以上も有する半導体プロセスを経て製造され、また、複数の複雑な半導体製造装置を用いて製造される。そのため、各製造装置（プロセス装置）の状態を示すパラメータと各製造装置を用いて製造された半導体デバイスの特性との関係が明確には求められていないものが多数ある。一方、半導体プロセスは、製造された半導体デバイスの歩留まりが良くなるように、常に各工程を厳密に管理しなければならないという要求もある。
【０００４】
係る問題を解決するため、特許文献１に開示されたモデル化装置では、プロセス実行時に発生する多岐にわたるプロセスデータを一定周期で収集し、得られた時系列のプロセスデータからプロセス特徴量を抽出する。そして、同一の製品についてのプロセス特徴量データと検査データとを結合し、その結合したデータをデータマイニングにより解析し、半導体製造プロセスにおけるプロセス特徴量と結果データの相関関係のモデルを作成する。このモデルにより、プロセス特徴量がどのような条件になったときに異常が発生するかを予測でき、さらに、異常発生箇所・原因を推測することもできる。
【特許文献１】特開２００４−１８６４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された発明では、１つのプロセス装置内で実行されるプロセスに起因する異常を予測したり、異常原因を推測することができるが、製品の製造に関与した複数のプロセス装置で実行した各プロセスが相互に作用して生じる異常を予測することができなかった。
【０００６】
この発明は、複数の製造装置（プロセス装置）が実行したプロセスに起因して発生する異常を分析することができるプロセス異常分析装置およびプロセス異常分析システム並びにプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によるプロセス異常分析装置は、複数の製造装置からなる製造システムにおいて、プロセス実行時に得られるプロセスデータに基づいてプロセスの異常を単位対象品毎に検出するプロセス異常分析装置であって、複数の製造装置のプロセスデータから算出された製造装置ごとのプロセス特徴量データを統合し、統合プロセス特徴量データを生成するプロセス特徴量統合手段と、統合プロセス特徴量データから異常分析を行なうための異常分析ルールを記憶する異常分析ルールデータ記憶手段と、異常分析ルールにより、前記統合プロセス特徴量データから異常分析する異常判定手段と、異常判定手段により異常と判定された場合に、異常通知情報を出力する手段と、を備える。
【０００８】
複数の製造装置のプロセス実行時に得られる各製造装置のプロセスデータを収集し、その得られた時系列のプロセスデータを記憶するプロセスデータ記憶手段と、そのプロセスデータ記憶手段に格納された各製造装置のプロセスデータから各製造装置のプロセス特徴量データを算出するプロセスデータ編集手段と、を備え、前記プロセス統合手段の統合対象のプロセス特徴量データは、前記プロセスデータ編集手段が求めた各製造装置のプロセス特徴量データを含むようにできる。
【０００９】
また、他のプロセス異常分析装置が保持するプロセス特徴量データを取得し、その取得したプロセス特徴量データを利用して前記プロセス統合手段が統合処理を行なうように構成できる。
【００１０】
本発明に係る異常分析システムは、複数の製造装置からなる製造システムにおいて、プロセス実行時に得られるプロセスデータに基づいてプロセスの異常を単位対象品毎に検出するプロセス異常分析システムであって、プロセス実行時に得られるプロセスデータに基づいてプロセスの異常を単位対象品毎に検出するプロセス異常分析装置を複数備える。そして、その複数のプロセス異常分析装置のうちの少なくとも１つの装置は、他のプロセス異常分析装置が保持するプロセス特徴量データを取得し、その取得したプロセス特徴量データを利用してプロセス統合手段が統合処理を行なう機能を備えるものとする。
【００１１】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、前記複数の製造装置のプロセスデータから算出された製造装置ごとのプロセス特徴量データを統合し、統合プロセス特徴量データを生成するプロセス特徴量統合手段、統合プロセス特徴量データから異常分析を行なうための異常分析ルールを記憶する異常分析ルールデータ記憶手段、異常分析ルールにより、前記統合プロセス特徴量データから異常分析する異常判定手段、前記異常判定手段により異常と判定された場合に、異常通知情報を出力する手段、として機能させるものである。
【００１２】
ここで、「プロセス」は、製造プロセスを含む。製造プロセスによって製造される対象品には、半導体，ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ：液晶，ＰＤＰ，ＥＬ，ＦＥＤなどを用いるディスプレイ）が含まれる。「単位対象品」は、1枚の半導体ウエハ、1枚のガラス基板のような通常の計数単位で把握される対象品でもよいし、これらの製品の１ロットのような製品のグループ単位で把握される対象品でもよいし、大判のガラス基板上に設定された領域のような製品の部分を単位とする対象品でもよい。異常通知情報の出力は、表示装置に出力したり、メール送信等により通知したり、記憶装置に保存するなど各種の処理を含む。
【００１３】
異常の分析は、異常の有無を判定したり、異常の原因を特定したりするものを含む。異常の原因は、具体的な箇所を特定する場合と、異常箇所の可能性の高い異常要因を特定するものを含む。異常要因分析は、当該異常に対して、どのプロセス特徴量がどのくらい影響を与えているかを示す寄与率を求め、その寄与率の高いものを異常要因とするようにした。
【００１４】
異常分析は、例えば、ＰＬＳ法によりにより得られた、下記に示す回帰式で求められるｙの値が閾値以上の場合に異常発生と判定し、
ｙ＝ｂ０＋ｂ１＊ｘ１＋ｂ２＊ｘ２＋……＋ｂ（ｎ−１）＊ｘ（ｎ−１）＋ｂｎ＊ｘｎ
但し、ｘ１，ｘ２，……，ｘｎは、変数：プロセス特徴量
ｂ０，ｂ１，ｂ２，……，ｂｎは係数
（ｂ１，ｂ２，……，ｂｎは、各変数の重み度）
異常要因分析の寄与率は、下記に示す平均値と実測値の差分に係数を乗算した値とすることができる。
【００１５】
ｂ１（ｘ１−Ｘ１），ｂ２（ｘ２−Ｘ２），・・・・，ｂｎ（ｘｎ−Ｘｎ）
但し、Ｘ１，Ｘ２，……Ｘｎは、各変数のそれぞれの平均値
もちろん、異常の有無の判定並びに異常要因分析は、他のアルゴリズムを用いても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、複数の製造装置のプロセスデータから算出された製造装置ごとのプロセス特徴量データを統合した統合プロセス特徴量データに基づいて異常分析を行なうため、複数の製造装置（プロセス装置）が実行したプロセスに起因して発生する異常を分析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態であるプロセス異常分析装置を含む製造システムを示す。この製造システムは、複数のプロセス装置１，プロセス異常分析装置２０及び異常表示装置２を含む。これらの装置は、生産管理情報よりも詳細なプロセス関連情報を高速にやりとりするための装置用ネットワークであるＥＥＳ（Equipment Engineering System）ネットワーク３によって相互に接続されている。図示は省略されているが、ＥＥＳネットワーク３には、プロセス装置１より前の段階、及びプロセス装置１より後の段階で用いられる他のプロセス装置や検査装置も接続されている。さらに、このシステムは、ＭＥＳ（Manufacturing Execution System）を含む生産管理システム４及びこの生産管理システム４と接続された生産管理情報を伝送するＭＥＳ系ネットワーク５を含んでいる。ＥＥＳネットワーク３とＭＥＳ系ネットワーク５とは、ルータ６を介して接続されている。ＭＥＳ系ネットワーク５上に存在する生産管理システム４は、ルータ６を経由して、ＥＥＳネットワーク３上の各装置にアクセスすることができる。
【００１８】
この製造システムは、例えば、半導体や液晶パネルを製造するもので、プロセス装置１が半導体等を製造するためのプロセス（ウエハに対する成膜処理等）を実行する。半導体製造プロセスや液晶パネル製造システムにおいては、処理対象のウエハやガラス基板（以下、「ウエハ」）は、カセット１０内に所定枚数セットされ、カセット単位で移動されるとともに、プロセス装置１で所定の処理が行なわれる。１つの製品を製造する場合、複数のプロセス装置１においてそれぞれ所定の処理が実行される。その場合、プロセス装置間の移動も、カセット単位で行なわれる。カセット１０に実装された所定枚数のウエハが同一のロットとなる。
【００１９】
この実施形態の半導体製造システムでは、個々のウエハごとに管理する必要から、各ウエハごとに製品ＩＤが付与される。この製品ＩＤは、例えばロットＩＤと、そのロット内の識別番号を結合することにより、設定できる。すなわち、仮にロットＩＤが「０４０８２５１」で、ロット内にセット可能な枚数が１桁とすると、ロット内の２番目のガラス基板（ロット内の識別番号は「２」）の製品ＩＤは、下一桁にロット内の識別番号を付加した「０４０８２５１２」と設定することができる。
【００２０】
もちろん、タグ１０ａに、ロットＩＤに替えて、或いはロットＩＤとともに収納された全てのウエハについての製品ＩＤを記録しておき、プロセス装置１（プロセスデータ収集装置１２）は、タグ１０ａに格納された全ての製品ＩＤを取得するようにしてもよい。また、カセット１０にセットするウエハが１枚の場合には、タグ１０ａに記録したＩＤが、そのまま製品ＩＤとして使用できる。なお、ロット単位で解析をする場合には、製品ＩＤの取得や、ロットＩＤに基づく製品ＩＤの作成は不要である。
【００２１】
カセット１０には、ＲＦ−ＩＤ（radio frequency identification）タグ１０ａが取り付けられている。タグ１０ａは、プロセス装置１に連結されたＲＦ−ＩＤリードライトヘッド１１との間で電磁結合をし、非接触で任意のデータを読み書きされるものであり、データキャリアとも呼ばれる。タグ１０ａには、ロットＩＤ（製品ＩＤの基となるロットＩＤ或いは製品ＩＤ自体）と、前段装置の出庫時刻等の情報が格納される。
【００２２】
プロセス装置１は、ＭＥＳ系ネットワーク５からルータ６経由で生産管理システム４から送られてきたレシピＩＤを取得する。プロセス装置１は、レシピＩＤと実際に行なうプロセスとの対応テーブルなどを持っており、取得したレシピＩＤに応じたプロセスを実行する。複数のプロセス装置１は、それぞれの装置を識別するための装置ＩＤが設定されている。
【００２３】
複数のプロセス装置１は、プロセスデータ収集装置１２に接続されている。このプロセスデータ収集装置１２は、ＥＥＳネットワーク３に接続されている。プロセスデータ収集装置１２は、各プロセス装置１においてプロセスが実行されている期間中或いは待機中に、プロセス装置１の状態に関連する情報であるプロセスデータを時系列に収集する。プロセスデータは、例えば、プロセス装置１の動作時の電圧，電流や、あるプロセスを実行するプロセス装置１を出庫してから次のプロセスを実行するプロセス装置１に投入されるまでの滞留時間などがある。また、プロセス装置１がプラズマチャンバーを備え、ウエハに対して成膜処理をする装置の場合、そのプラズマチャンバー内の圧力や、プラズマチャンバーに供給するガス流量や、ウエハ温度やプラズマ光量等がある。プロセス装置１は、これらのプロセスデータを検出するための検出装置を備え、その検出装置の出力が、プロセスデータ収集装置１２に与えられる。
【００２４】
プロセスデータ収集装置１２は、ＲＦ−ＩＤリードライトヘッド１１を介してタグ１０ａから読み取った前段装置の出庫時刻と現在ウエハがセットされているプロセス装置１への投入時刻とを収集する。これらの出庫時刻と投入時刻の差をとることにより、前段装置からの滞留時間を算出することができる。また、ＲＦ−ＩＤリードライトヘッド１１は、必要に応じてプロセス装置１からウエハを出庫する際に出庫時刻等をタグ１０ａへ書き込む。
【００２５】
プロセスデータ収集装置１２は、通信機能を備えている。プロセスデータ収集装置１２は、プロセス装置１において発生したあらゆるプロセスデータを収集し、収集したプロセスデータに製品ＩＤと装置ＩＤとを対応付けてＥＥＳ系ネットワーク３に出力する。収集するデータの種類は、上記のものに限るものではなく、さらに多くの情報を取得することも妨げない。
【００２６】
プロセス異常分析装置２０は、ハードウェアの観点からは一般的なパーソナル・コンピュータであり、Windows（登録商標）などのオペレーティング・システム上で稼動するアプリケーション・プログラムによって、本装置の各機能が実現されている。
【００２７】
図２は、プロセス異常分析装置２０の内部構成を示している。プロセス異常分析装置２０は、プロセスデータ収集装置１２から送られてきた各プロセス装置ごとのプロセスデータを格納する複数のプロセスデータ記憶部２１と、各プロセスデータ記憶部２１に格納された各種のプロセスデータからプロセス特徴量を算出するプロセスデータ編集部２２と、プロセスデータ編集部２２が算出した各プロセス装置ごとのプロセス特徴量を格納する複数のプロセス特徴量データ記憶部２３と、その複数のプロセス特徴量データ記憶部２３にアクセスし同一のウエハについてのプロセス特徴量を抽出すると共に統合するプロセス特徴量統合部３０と、そのプロセス特徴量統合部３０で統合された統合プロセス特徴量データを格納する統合データ記憶部３１と、統合データ記憶部３１に格納された統合プロセス特徴量データに基づいて異常の有無を判定する異常判定部２４と、異常判定部２４で異常と判定されたウエハについてのプロセスデータを記憶する異常プロセスデータ記憶部２７と、異常判定部２４で異常と判定された異常要因を記憶する異常要因データ記憶部２８と、異常判定部２４で判定処理を行なう際に使用する異常分析ルールを記憶する異常分析ルールデータ記憶部２６と、その異常分析ルールデータ記憶部２６にアクセスして異常分析ルールの追加・変更を行なう異常分析ルール編集部２５と、を備えている。
【００２８】
各記憶部は、プロセス異常分析装置２０の外部の記憶装置（データベース２０ａ）に設定してもよいし、内部記憶装置に設けてもよい。プロセスデータ記憶部２１のように同種の記憶部が複数存在する場合、物理的に１つの記憶装置を用いるのを妨げない。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、プロセスデータ記憶部２１に格納されるプロセスデータは、製品ＩＤと装置ＩＤとに関連付けられる。プロセスデータは、プロセスデータ収集装置１２が収集した各種のプロセスデータに加え、そのプロセスデータを収集した日時情報（日付＋時刻）も含む。各プロセス装置用のプロセスデータ記憶部２１には、製品ＩＤごとに、日時情報に従って時系列にプロセスデータが格納される。
【００３０】
プロセスデータ記憶部２１は、リングバッファ等の一時記憶手段から構成され、プロセス終了後の所定のタイミングでプロセスデータを削除（新たなプロセスデータを上書き）するようにしている。
【００３１】
プロセスデータ編集部２２は、プロセスデータ記憶部２１に格納された時系列のプロセスデータを呼び出し、枚葉毎のプロセス特徴量を算出する。プロセス特徴量は、例えば、同一の製品ＩＤについてのプロセスデータのピーク値，総和，平均値等のプロセスデータの値から算出するものに限らず、プロセスデータの値が設定された閾値を超えている時間等の各種のものがある。
【００３２】
プロセスデータ編集部２２は、生産管理システム４から出力されるレシピＩＤを製品ＩＤ並びに装置ＩＤとともに取得する。レシピは、予め決められたプロセス装置に対する命令や設定、パラメータのセットで、処理対象や工程、装置の違いにより複数持ち、生産管理システム４で管理される。それぞれのレシピには、レシピＩＤが付与される。各プロセス装置１で処理されるウエハに対するレシピは、装置ＩＤと製品ＩＤとレシピＩＤとにより特定される。
【００３３】
プロセスデータ編集部２２は、図３（ｂ）に示す製品ＩＤと装置ＩＤとレシピＩＤとのセットを以下に示す手順で取得する。まず、プロセスデータ編集部２２は、生産管理システム（ＭＥＳ）４にアクセスし、分析対象のウエハの製品ＩＤと、プロセス装置１を特定する装置ＩＤをキーにし、対応するレシピＩＤを検索する。次いで、プロセスデータ編集部２２は、その検索したレシピＩＤを生産管理システム４から直接、或いは、プロセスデータ収集装置１２経由で取得する。プロセスデータ収集装置１２経由で取得する場合、プロセスデータ収集装置１２は、進行中のプロセスのレシピＩＤを生産管理システム（ＭＥＳ）４から取得し、プロセス装置１の装置ＩＤとプロセスデータとを併せてプロセス異常分析装置２０へ渡すようにしてもよい。
【００３４】
プロセスデータ編集部２２は、製品ＩＤと装置ＩＤをキーにして、算出したプロセス特徴量データと、取得したレシピＩＤとを結合し、その結合したデータを対応する装置ＩＤ用のプロセス特徴量データ記憶部２３に格納する。よって、プロセス特徴量データ記憶部２３のデータ構造は、図３（ｃ）に示すようになる。
【００３５】
プロセス特徴量統合部３０は、プロセス特徴量データベース２３にアクセスし、あらかじめ定義されたプロセス特徴量統合定義データに従い、製品ＩＤが共通のプロセス特徴量を抽出し、それらを統合する。この統合された統合プロセス特徴量データは、図４に示すように、製品ＩＤと、そのウエハの製造に関与したプロセス装置の装置ＩＤと、そのプロセス装置から生成されたプロセス特徴量データとを関連づけたデータ構造となる。この統合プロセス特徴量データは、統合データ記憶部３１に格納される。また、プロセス特徴量統合部３０の実行時に、処理対象のウエハについての全てのプロセス特徴量が生成されているとは限らない。そこで、プロセス特徴量統合部３０は、抽出したプロセス特徴量データの製品ＩＤに該当する統合プロセス特徴量データが統合データ記憶部３２にすでに登録されているか否かを判断し、未登録の場合には統合した統合プロセス特徴量データを新規のデータとして登録し、すでに登録済みの場合には、その登録された統合プロセス特徴量データを読み出すとともに、プロセス特徴量データの装置ＩＤとプロセス特徴量とを結合する。
【００３６】
プロセス特徴量統合定義データは、プロセス特徴量統合定義データ記憶部３２に登録されている。このプロセス特徴量統合定義データは、具体的に統合する製品ＩＤと装置ＩＤとの組み合わせについて記述したものでも良いし、上述した一般的なルール、すなわち、「製品ＩＤが同じものを統合し、統合データ記憶部３２に未登録の場合には新規に登録し、登録済みの場合には既存の統合プロセス特徴量データに結合する」でもよい。
【００３７】
異常分析ルール編集部２５は、モデル化装置１４や人手による解析によって得られたモデルを取得し、異常分析ルールを定義し、異常分析ルールデータ記憶部２６に格納する。モデル化装置１４は、例えば特開２００４−１８６４４５号公報に開示されたデータマイニングを利用したモデル化装置等を用いることができる。ここでデータマイニングとは、大規模なデータベースからルールやパターンを抽出する手法であり、その具体的な手法としては、決定木分析と呼ばれる手法及び回帰木分析と呼ばれる手法等が知られている。
【００３８】
さらに異常分析ルール編集部２５は、異常分析ルールに対応する異常通知情報も登録する。これにより、異常分析ルールデータ記憶部２６のデータ構造は、図５に示すように、各プロセス装置の装置ＩＤと、各プロセス装置のレシピＩＤと、異常分析ルールと、異常通知情報と、を関連付けたテーブル構造となる。
【００３９】
異常通知情報は、異常分析ルールに基づいて判定された結果を表示する異常表示装置２や、判定結果を通知する通知先等の出力先を特定する情報と、具体的な通知内容がある。通知先は、例えば、担当者のメールアドレスなどである。異常表示装置２と通知先の両方を登録しても良いし、一方のみを登録しても良い。出力先を複数設けた場合、例えば、判定により求められる異常の度合いや異常箇所などで分類し、分類に応じて振り分けることができる。異常表示装置，通知先、通知内容は、ひとつの分類に対し、複数指定することができる。異常分析ルールは、線形回帰，決定木，マハラノビスの距離，主成分分析，移動主成分分析，ＤＩＳＳＩＭなどの手法を使用することができる。
【００４０】
図６は、異常分析ルールデータ記憶部２６に格納されるデータ（レシピＩＤ，装置ＩＤ，異常分析ルール，異常通知情報）の具体例を示している。図示するように、異常分析ルールは、プロセス特徴量に基づいて演算処理する異常判定式と、その異常判定式により求めた値（ｙ）が異常を生じているか否かを決定する判定条件と、を備えている。
【００４１】
この異常分析ルールは、プロセス特徴量から異常検出や異常要因分析を行なうためのルールである。異常検出は、異常の有無を判断するものである。図６に示す例では、上の２つの異常分析ルールが、装置Ａ，装置Ｂの組み合わせについての異常検出をするためのルールである。これらのルールでは、異常箇所も具体的に特定できる。一番下の異常分析ルールは、装置Ｄ，装置Ｅ，装置Ｆの組み合わせについての異常検出を行なうためのルールである。但し、この異常分析ルールでは、複数の異常要因から総合的に判断しているので、異常個所を特定することはできない。
【００４２】
異常要因分析は、異常要因データを求めるものである。異常要因データは、プロセスデータまたはその特徴量を示す名称と寄与率データを含む。寄与率データは、その異常に対して、どのプロセスデータやその特徴量がどのくらい影響を与えているかを表わすデータである。寄与率データの数値が大きいほど当該異常に対する影響度合いが大きい、すなわち当該異常をもたらした原因の可能性が高いと言える。異常要因分析により算出される寄与率データの値の上位Ｎ個（例えば、５個）までの寄与率データを含む異常要因データを抽出する。作業員は、抽出された異常要因データに基づき、異常が検出されたときの対処時に、どのプロセスデータをチェックすればよいかがわかる。
【００４３】
本実施形態では、異常要因データを決定するための寄与率を、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ）法により得られた回帰式より求めるようにした。このＰＬＳ法により得られる回帰式を下記に示す。
ｙ＝ｂ０＋ｂ１＊ｘ１＋ｂ２＊ｘ２＋……＋ｂ（ｎ−１）＊ｘ（ｎ−１）＋ｂｎ＊ｘｎ
上記の式において、ｘ１，ｘ２，……ｘｎが、それぞれプロセス特徴量であり、ｂ０，ｂ１，ｂ２，……ｂｎは、係数である。ｂ１，ｂ２，……ｂｎは、各プロセス特徴量の重み度である。上記の回帰式により求めたｙの値がしきい値を越えた場合に異常と判定される。このＰＬＳ法を用いた異常検知は、例えば、特開２００４−３４９４１９の段落［００８０］−［００９３］等に開示されている。
【００４４】
本実施形態では、このＰＬＳ法を利用して各プロセス特徴量の寄与率を求めるようにした。まず、各変数（ｘ１，ｘ２，……ｘｎ）がいずれも平均値を示すときのＰＬＳ予測値をＹとする。そして、実際に取得したプロセス特徴量を各変数に代入して求めたｙとの差であるｙ−Ｙの大きさに各項がどれだけ寄与したかを評価する。つまり、各変数の平均値をＸ１，Ｘ２，……Ｘｎとすると、上記の式の各項の値は、下記のようになる。
ｂ１（ｘ１−Ｘ１）、ｂ２（ｘ２−Ｘ２）、・・・・、ｂｎ（ｘｎ−Ｘｎ）
このように、平均値と実測値の差分に、さらに係数を乗算した値を求めた各項の値を、各プロセス特徴量の寄与率データとした。
【００４５】
この寄与率を用いた要因分析は、図６におけるレシピＩＤ＝４００１が該当する。このレシピＩＤ＝４００１の異常分析ルールでは、具体的な異常箇所までは特定できないものの、複数の異常要因をリストアップすることができる。Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＦｌｏｗＲａｔｅ，Ｐｒｅｓｓｕｒｅは、はそれぞれプロセスデータである温度、ガス流量、ガス圧から求めたプロセス特徴量である。
【００４６】
本実施形態では、複数のプロセス装置のプロセス特徴量が統合された統合プロセス特徴量データに基づいて異常判定を行なうため、要因分析を行なった結果、異常を生じているおそれが高いプロセス装置を特定したり、そのプロセス装置のどのプロセス特徴量が問題であるかを特定することができる。
【００４７】
異常分析ルール編集部２５の具体的な処理機能は、図７に示すフローチャートを実行するようになっている。まず、異常分析ルール編集部２５は、新規作成か更新処理かを判断する（Ｓ１１）。この判断は、例えば異常分析ルール編集部２５が、プロセス異常分析装置２０を構成するパソコンの表示装置に、「新規作成」ボタンと「更新処理」ボタンとを含む入力画面を表示させ、どちらのボタンが選択されかを認識することで行なう。
【００４８】
新規作成の場合、異常分析ルール編集部２５は、各プロセス装置の装置ＩＤと、各プロセス装置のレシピＩＤと、異常分析ルールと、異常通知情報と、を関連付ける（Ｓ１２）。具体的には、異常分析ルール編集部２５がモデル化装置１４から与えられる装置ＩＤと、レシピＩＤと、モデルと、異常通知情報とを取得することで、関連づけが行なえる。異常分析ルールは、モデルから特定される。モデル作成装置１４から与えられる異常通知情報に未登録の項目が存在する場合、異常分析ルール編集部２５は、取得した情報を表示装置に表示する。この表示装置に表示する表示形態は、例えば、図６に示すような表形式とし、未登録の項目を空欄にする。ユーザは、プロセス異常分析装置２０を構成するパソコンの入力装置を操作し、未登録の項目について入力する。異常分析ルール編集部２５は、その入力された情報とモデル化装置１４から取得した情報を関連づける。この未登録の項目は、例えば、異常通知先や、異常情報を表示する異常表示装置を特定するための情報など、ユーザ側で設定可能なものである。もちろん、モデル化装置１４が、異常通知情報の全ての項目を作成しても良い。モデル化装置１４で作成されたモデル等は、異常分析ルール編集部２５に対してオンラインで与えられるようにしても良いし、そのモデル等をオペレータが入力するといったオフラインで与えるようにしても良い。
【００４９】
異常分析ルール編集部２５は、処理ステップＳ１２を実行して関連づけたデータを新規ルールデータとして異常分析ルールデータ記憶部２６に保存し、新規作成処理を終了する（Ｓ１３）。
【００５０】
更新処理の場合、処理ステップＳ１１の分岐判断がＮｏとなるので、異常分析ルール編集部２５は、異常分析ルールデータ記憶部２６にアクセスし、既存のルールデータを読み出す（Ｓ１４）。この読み出しは、編集対象のレシピＩＤ等がわかっている場合には、そのレシピＩＤ等をキーにして検索し、該当するルールデータを読み出すことができるし、全てのデータを読み出すこともできる。全てのルールデータを読み出した場合、異常分析ルール編集部２５は、例えば、図６に示すような表形式で表示装置に出力する。
【００５１】
次いで、異常分析ルール編集部２５は、読み出したルールデータの修正（追加、変更、削除）を行ない（Ｓ１５）、修正したルールデータを異常分析ルールデータ記憶部２６に保存し（Ｓ１６）、更新処理を終了する。
【００５２】
異常判定部２４は、異常分析部２４ａと、異常プロセスデータ保存部２４ｂと、異常表示部２４ｃと、異常通知部２４ｄと、異常要因保存部２４ｅと、を備えている。異常分析部２４ａは、異常分析ルールデータ記憶部２６に格納された異常分析ルールを用い、プロセス特徴量データ記憶部２３から読み出したプロセス特徴量に従って異常判定を行なう。この異常分析部２４ａで実行される異常判定は、異常の有無と、異常要因分析の両方である。
【００５３】
異常プロセスデータ保存部２４ｂは、異常分析部２４ａで異常が検出された場合に、その異常と判定されたウエハについてのプロセスデータをプロセスデータ記憶部２１から読み出すとともに、異常プロセスデータとして異常プロセスデータ記憶部２５に保存する。このとき、異常判定結果（ｙの値）を関連づけて登録しても良い。
【００５４】
異常表示部２４ｃは、異常判定部２４ａで異常が検出された場合に、指定された異常表示装置に対して異常メッセージを出力する。出力する異常メッセージは、異常分析ルールデータ記憶部２６に格納されている。また、異常要因分析を行なった場合、寄与率等の詳細データも併せて出力する。
【００５５】
異常通知部２４ｄは、異常分析部２４ａで異常が検出された場合に、指定された異常通知先に対して指定された方法で異常メッセージを出力する。一例としては、異常通知部２４ｄは、指定されたアドレスに対してメール送信をする。出力する異常メッセージは、異常分析ルールデータ記憶部２６に格納されている。また、異常要因分析を行なった場合、寄与率等の詳細データも併せて出力する。
【００５６】
異常要因保存部２４ｅは、異常分析部２４ａにおける異常判定の結果、寄与率などの異常要因情報が存在する場合に、その情報を異常要因データとして異常要因データ記憶部２８に保存する。
【００５７】
この異常判定部２４の具体的な処理機能は、図８に示すフローチャートのようになっている。まず、異常分析部２４ａは、統合データ記憶部３１にアクセスし、１つの製品ＩＤをキーにして１枚葉分の統合プロセス特徴量データを抽出し、そのレシピ情報を取得する（Ｓ１）。
【００５８】
異常分析部２４ａは、異常分析ルールデータ記憶部２６にアクセスし、取得したレシピＩＤと装置ＩＤに対応する異常分析ルールを取得する（Ｓ２）。異常分析部２４ａは、取得した異常分析ルールの異常判定式に統合プロセス特徴量データを代入し、ｙの値を算出する（Ｓ３）。
【００５９】
異常分析部２４ａは、その判定条件に基づいて異常の有無を判断する（Ｓ４）。例えば、レシピＩＤ＝１００１の場合、判定条件が４つ存在するため、処理ステップＳ３を実行して異常判定式からｙの値を算出したならば、そのｙの値が、どの判定条件に合致するかを順番にチェックする。また、レシピＩＤ＝４００１の場合は、主成分分析を行ない、ｙの値が判定条件の０．８以上になった場合、併せて各異常要因データに含まれる寄与率データを確認し、寄与率データの値が上位Ｎ個分に該当する異常要因データを抽出する。Ｎの値は、任意に設定でき、例えば５個とすることができるし、全ての異常要因データを抽出する（Ｎ＝ｎ）ようにしても良い。
【００６０】
異常が検出された場合（Ｓ４でＹｅｓ）、判定条件に対応する異常通知情報に従って異常を通知する（Ｓ５）。具体的には、異常表示部２４ｃは、予め設定された異常表示装置２に対してメッセージを出力し、異常通知部２４ｄは、予め設定された異常通知先にメール送信等により通知する。通知する内容は、異常分析ルールデータ記憶部２６に格納された異常表示情報と、レシピＩＤに加え、発生日時情報や異常通知ＩＤを付加する。
【００６１】
異常表示部２４ｃから出力された異常通知に基づいて異常表示装置２の表示装置に表示される表示例としては、図９に示すようにテーブル形式とすることができる。図９では、複数の異常通知を一覧表示した例を示しているが、実際には、異常表示部２４ｃからリアルタイムで異常通知が送られてくるため、送られてきた情報を順次一覧に追加して表示することになる。もちろん、異常表示装置２が、送られてきた異常通知情報等を記憶装置に格納し、後で一覧表示することもできる。また、図示省略するが、異常表示部２４ｃや異常通知部２４ｄが出力する内容を、プロセス異常分析装置２０に設けたデータベースに格納し、管理するようにしても良い。
【００６２】
また、図９に示すように、異常表示部２４ｃが出力する情報の中には、異常要因の有無の情報も備えており、図９中、異常通知ＩＤ＝２００４１１２４００１のように、要因情報が有る場合、要因変数と寄与率も併せて出力する。よって、異常表示装置２は、取得した要因変数と寄与率に基づき、例えば図１０に示すように、上位ｎ個（この例では５個）のデータを棒グラフで表示する。これにより、ユーザは、どの要因変数、すなわち、どのプロセス装置のプロセス特徴量が異常発生の原因になっている可能性が高いかを、一目で理解することができる。もちろん、この要因変数と寄与率の表示形態は、棒グラフに限ることはなく、円グラフその他のグラフで表示したり、図１１に示すように、表形式でテキスト表示するようにしてもよく、各種の表示形態を採ることができる。
【００６３】
さらに、異常プロセスデータ保存部２４ｂは、異常と判定された製品ＩＤをキーにプロセスデータ記憶部２１にアクセスし、該当するプロセスデータを取得するとともに、異常プロセスデータとして異常プロセスデータ保存部２７に格納する（Ｓ６）。
【００６４】
この異常プロセスデータ記憶部２７に格納された異常プロセスデータは、モデル化装置１４に読み出され、そこにおいて解析され、新たなモデルを生成したり、既存のモデルを修正するための情報に利用される。また、係る解析は、モデル化装置１４による自動的に行なうものに限らず、人間が解析して新たなモデルを作成することもできる。これら再解析によって作成されたモデルは、異常分析ルール編集部２５を介して異常分析ルールデータ記憶部２６に格納され、それ以後の異常判定に利用される。
【００６５】
このようにすると、異常と判定されたウエハについてのプロセスデータを異常プロセスデータとして異常プロセスデータ記憶部２７に記憶保持することができるため、データ量が膨大なプロセスデータの生データのうち異常時のもののみを保存することができ、ハードディスクなどの物理記憶装置の容量を節約することができる。
【００６６】
処理ステップＳ６を実行後、異常要因情報がある場合に異常要因保存部２４ｅが異常要因データを異常要因データ記憶部２８に保存する処理を実行する（Ｓ７）。異常要因データ記憶部２８に保存される異常要因データのデータ構造は、図１２に示すようになっている。図示するように、異常通知ＩＤと、発生日と、発生時刻と、異常を発生した装置ＩＤと、レシピＩＤと、製品ＩＤと、異常レベルと、異常コードと、メッセージと、要因変数，寄与率と、を関連付けたテーブルからなる。装置ＩＤ，レシピＩＤ，製品ＩＤ，異常レベル，異常コード，メッセージは、異常分析ルールデータ記憶部に格納された異常通知情報から生成され、発生日と発生時刻は、装置が持つ内部時計に基づいて生成され、異常通知ＩＤは、異常分析部２４ａが発生日と、その発生日における３桁のレコード番号とを結合することで生成する。図示の例では、２００４年１１月２４日の１番目に発生された異常通知を意味する。要因変数，寄与率は、異常分析部２４ａで算出された各要因変数の寄与率のうち、上位Ｎ個（Ｎ＝ｎを含む）を抽出し、要因変数とセットで異常要因データ記憶部２８に登録される。この異常要因データ記憶部２８に格納された異常要因データは、異常表示装置２や、モデル化装置１４等の外部の装置から検索することができる。
【００６７】
異常分析部２４ａは、異常分析ルールに含まれる全ての判定式の評価が完了したか判断する（Ｓ８）。完了していなければ（Ｓ８でＮＯ）、次の判定式を取得し（Ｓ９）、すべての判定式による判定が完了するまで処理ステップＳ３以降を繰り返す。
【００６８】
上述した実施形態では、１つのプロセスデータ収集装置１２が複数のプロセス装置のプロセスデータを収集するようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、各プロセス装置にそれぞれプロセスデータ収集装置を接続し、１つのプロセスデータ収集装置が１つのプロセス装置のプロセスデータを収集するようにしても良い。この場合に、プロセスデータ収集装置は、プロセス装置に内蔵しても良いし、外付けとしても良い。
【００６９】
異常表示装置２の設置位置は、ＥＥＳネットワーク３に限ることはなく、ＭＥＳ系ネットワーク５や、さらに外部のネットワークに接続してもよい。異常表示装置２とプロセス異常分析装置２０とが、同一のパソコンにより構成されても良い。
【００７０】
図１３は、本発明の第２の実施形態を示している。本実施形態では、プロセス異常分析装置を複数個設定している。この例では、２つのプロセス装置１（Ａ，Ｂ）のプロセスデータを第１プロセス異常分析装置２０′に与え、他の２つのプロセス装置１（Ｃ，Ｄ）のプロセスデータを第２プロセス異常分析装置２０″に与える。さらに、本実施形態では、第１プロセス異常分析装置２０′で作成したプロセス特徴量データを、第２プロセス異常分析装置２０″に渡し、第２プロセス異常分析装置２０″のプロセス特徴量データ記憶部２３に格納するようにしている。なお、図１３は、プロセスデータ収集装置の図示を省略している。
【００７１】
これにより、第１プロセス異常分析装置２０′は、プロセス装置Ａとプロセス装置Ｂの２つのプロセス装置から収集したプロセスデータからそれぞれのプロセス特徴量データを生成し、各プロセス特徴量データに基づいて統合プロセス特徴量データを生成する。そして、第１プロセス異常分析装置２０′は、その生成した統合プロセス特徴量データに基づいて異常分析を行なう。第１プロセス異常分析装置２０′は、生成したプロセス装置Ａとプロセス装置Ｂについてのプロセス特徴量データを第２プロセス異常分析装置２０″に送る。
【００７２】
第２プロセス異常分析装置２０″は、第１プロセス異常分析装置２０′から取得したプロセス装置Ａとプロセス装置Ｂについてのプロセス特徴量データをプロセス特徴量データ記憶部２３に格納する。第２プロセス異常分析装置２０″は、プロセス装置Ｃとプロセス装置Ｄの２つのプロセス装置から収集したプロセスデータからそれぞれのプロセス特徴量データを生成し、プロセス特徴量データ記憶部２３に格納する。第２プロセス異常分析装置２０′のプロセス特徴量統合部３０は、４つのプロセス装置についてのプロセス特徴量データに基づいて統合プロセス特徴量データを生成する。これにより、第２プロセス異常分析装置２０″は、４つのプロセス装置のプロセス特徴量データを統合した統合プロセス特徴量データに基づいて異常分析を行なうことができる。プロセス装置Ａとプロセス装置Ｂについてのプロセス特徴量データは、第１プロセス異常分析装置２０′で生成したものを利用するため、当該プロセス特徴量データを第２プロセス異常分析装置２０″で再度生成する必要が無く、負荷が軽減する。
【００７３】
図１４は、本実施形態に用いられるプロセス異常分析装置２０′，２０″の内部構造を示すブロック図である。図に示すように、プロセス異常分析装置２０′，２０″は、別のプロセス異常分析装置２０から送られてきたプロセス特徴量データを、プロセス特徴量データ記憶部２３に格納する。また、プロセス異常分析装置２０′，２０″は、所定のプロセス装置のプロセス特徴量データをプロセス特徴量データ記憶部２３から読み出すと共に、他のプロセス異常分析装置２０に出力するプロセス特徴量データ出力部３３を備えている。このプロセス特徴量データ出力部３３は、自己が保有するプロセス特徴量データのうち、どのプロセス装置についてのデータをどのプロセス異常分析装置へ送るかの情報を持ち、その情報に基づいて出力処理を実行する。
【００７４】
また、本実施形態では、他のプロセス異常分析装置が生成したプロセス特徴量データを一旦自己のプロセス特徴量データ記憶部に格納するようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、たとえば、プロセス特徴量データ統合部３１が、他のプロセス異常分析装置のプロセス特徴量データ記憶部にアクセスし、そこに格納された必要なプロセス特徴量データを読み出し、自己が持つプロセス特徴量データと統合するようにしても良い。
【００７５】
別のプロセス異常分析装置が生成したプロセス特徴量データを利用することにより、１または複数のプロセス異常分析装置をプロセス装置に内蔵させることもできる。すなわち、例えばプロセス装置に第１プロセス異常分析装置２０′を内蔵させるとともに、ＥＥＳネットワーク３に第２プロセス異常分析装置２０″を接続する。第１プロセス異常分析装置２０′は、実装されたプロセス装置からのプロセスデータに基づき異常判定を行なうとともに、当該プロセス装置のプロセス特徴量データを第２プロセス異常分析装置２０″に与える。第２プロセス異常分析装置２０″は、取得したプロセス特徴量データと、ＥＥＳネットワーク３を介して取得したプロセス装置のプロセスデータから生成したプロセス特徴量データと、を統合し、得られた統合プロセス特徴量データに基づいて異常判定を行なう。もちろん、プロセス装置に内蔵された第１プロセス異常分析装置２０′が、別のプロセス異常分析装置からプロセス特徴量データを取得し、異常判定を行なうようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施形態であるプロセス異常分析装置を含む製造システムの一例を示す図である。
【図２】プロセス異常分析装置の内部構造の一例を示す図である。
【図３】プロセス異常分析装置が処理する各種データのデータ構造の一例を示す図である。
【図４】統合プロセス特徴量データのデータ構造の一例を示す図である。
【図５】異常分析ルールデータ記憶部に格納されるルールデータのデータ構造の一例を示す図である。
【図６】異常分析ルールデータ記憶部に格納されるルールデータの具体例を示す図である。
【図７】異常分析ルール編集部の機能を説明するフローチャートである。
【図８】異常判定部の機能を説明するフローチャートである。
【図９】異常表示装置に表示される情報の一例を示す図である。
【図１０】異常表示装置に表示される情報の一例を示す図である。
【図１１】異常表示装置に表示される情報の一例を示す図である。
【図１２】異常表示装置に表示される情報の一例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態であるプロセス異常分析装置を含む製造システムの一例を示す図である。
【図１４】プロセス異常分析装置の内部構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
２０  プロセス異常分析装置
２１  プロセスデータ記憶部
２２  プロセスデータ編集部
２３  プロセス特徴量データ記憶部
２４  異常判定部
２４ａ  異常分析部
２４ｂ  異常プロセスデータ保存部
２４ｃ  異常表示部
２４ｄ  異常通知部
２４ｅ  異常要因保存部
２５  異常分析ルール編集部
２６  異常分析ルールデータ記憶部
２７  異常プロセスデータ記憶部
２８  異常要因データ記憶部
３０  プロセス特徴量統合部
３１  統合データ記憶部
３２  プロセス特徴量統合定義データ記憶部
３３  プロセス特徴量データ出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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