制造过程变化控制装置及其制造过程变化控制方法

摘要

一种在制造过程控制系统中以来自制造过程的信息为基础的制造过程变化控制装置,具有一个用于记录多个执行制造过程变化控制的变化项,判断所需的信息和判断方法的装置;一个信息提取和记录装置,用于从制造过程中提取在上述记录装置中存储的每一变化项的每一个变化点的前后所需的信息和记录所述所需信息;一个统计学比较判断装置,其对由所述信息提取和记录装置在每一个变化项的所述变化点的前后所提取的信息执行统计比较判断;和一个输出装置,输出所述比较判断装置的比较判断结果。

说明书

本发明涉及一种制造过程变化控制装置及其制造过程变化控制方法，特别是涉及一种适于在用于半导体器件制造过程的制造控制系统中使用的制造过程改变控制装置及其制造过程变化控制方法。

过去，工厂中的制造过程的控制通常利用控制图表和类似的方法以实时的方式进行，快速对为受控过程收集的在任何倾向中发现的原因做出确定是必要的。

然而，在其中多次使用同一设备的具有许多过程和制造过程的工厂中，诸如在一个半导体工厂中，对制造过程的干扰因素以一种复杂的方式相互影响，以致于存在许多这样的情况，即在发现基本原因的过程中花掉了大量时间。

特别是对于那些作为设备维护(其以相应于制造异步的执行)变化的项，要想对制造过程中每个变化项具有的影响进行控制是极其困难的。

鉴于上述情况，在诸如半导体工厂的许多制造工厂中，已致力于使制造过程和管理制造过程的系统自动化，这不仅是为了改进质量和可靠性的目的，而且也是为了提高制造设备的利用率和降低制造成本。

例如，在控制一产品质量的情况下，必须对整个制造过程进行控制。

特别是对于半导体制造工厂，由于大量和复杂的制造过程，每次和每个过程的质量的观测需要大量的时间，这限制了由人工进行控制。

此外，由于各过程之间的复杂关系，仅通过管理每个单独的过程发现制造数据中的干扰或非正常原因是困难的，这种方法必然变成一种不合适的方法。

鉴于这种情况，人们一直试图建造一个能够自动控制的制造工厂，并能改进整个制造过程。例如，日本未审专利申请(KOKAI)No。8-202775中公开了一个有关过程控制系统的例子，其目的在于在半导体制造工厂中实现质量控制的自动化，该过程控制系统是一个制造过程质量控制系统。

在该统中，对于由一过程数据收集装置对其中之一和相同控制单元收集的每个制造数据，通过一个收集数据检查装置将其与根据产品技术要求建立的相应控制值和控制上限和控制下限进行比较。通过比较，确定各个值是否落在一设定范围内，如果超过该范围，发出告警，从而把反常情况通知给操作人员。

与此同时，利用取样计算平均值和离中趋势。对收集数据中的这些趋向进行检查，有效数据被用作更严格控制范围的自动复位的基础，由此执行严格的质量控制以便使产品质量维持在一个高水平，以上所述被作为实现一般过程控制系统和质量的严格控制的方法之一。

在以上描述的制造过程质量异常控制系统中，对于每个过程的自动的技术规范判断基本上仅是就由刚刚执行的制造过程导致的结果的好或坏的质量做出判断，以至即使发出了告警，它也仅是通知在一制造过程中已发生了某种异常，也就是说，某一过程超过了一控制限制，而不能提供在制造过程中位置的通知或者产生异常的原因。

因而，虽然有可能利用这种告警停止生产和使异常产品的发生降到最小，但需要时间有效地发现异常的原因，在此期间，因为制造过程被停止，所以在生产中造成很大损失。

上述问题出现的原因是由于与异常原因有关的信息被忽视了。

总的来说，上述异常的原因是多种多样的，可以想象它们包括突然发生的设备问题，人为差错，诸如条件的不适当设定和不适当的维护，以及大量原材料之间的差异或所买材料质量的变化。

在上述情况中，虽然利用一般的控制系统不可能避免设备突然发生问题，但是总应存在与其他问题相关的某些信息，过去的制造过程质量控制系统不能通知异常原因的原因是对所述信息的关系绝对不与考虑。

鉴于上述情况，做出了本发明。其目的之一是提供一种制造过程变化控制装置，和一种制造过程变化控制方法，当在一制造过程出现一变化点时，对在该变化点之前的信息与变化点之后的相同信息每个变化项执行一统计比较判断，由此提供一种对制造数据中的异常原因的直接和快速的获取，并能够进行快速的校正。

为了实现上述目的，本发明提供一种如下所述的制造过程变化控制装置和制造过程变化控制方法。

特别地，根据本发明的一种制造过程变化控制装置是在一制造过程控制系统中提供的装置，其根据来自制造过程的信息执行制造过程变化控制，该装置具有一个记录装置，其记录多个用于执行制造过程变化控制的变化项，判断所需的信息和判断方法；一个信息提取/存储装置，其从制造过程中提取在上述记录装置中存储的每一变化项的每一个变化点的前后所需的信息和存储该信息；一个比较判断装置，其对由上述信息提取/存储装置在每一变化项的每一个变化点的前后提取的信息执行统计比较判断；和一个输出装置，输出比较判断装置的比较判断结果。

在本发明的一种制造过程变化控制装置中，输出装置具有一个用于显示比较判断装置的结果的显示装置和一个告警发生装置，当比较判断装置的结果说明超过一规定值时告警发生装置发出告警。上述两装置也可同时告警。

在本发明的一种制造过程变化控制装置中，比较判断装置对在每一变化项的变化点的前后信息中的显著差异进行检查。

在本发明的一种制造过程变化控制装置中，过程控制系统被提供有一个过程序列控制装置，一个过程条件控制装置，一个过程规范控制装置，一个设备控制装置，一个产品历史控制装置，一个设备历史控制装置，和一个过程质量控制装置。

另一方面，本发明的制造过程变化控制方法是一种是以来自制造过程的信息为基础的制造过程变化控制方法，即对用于要执行制造过程变化控制的变化项，判断所需的信息，和判断方法进行记录，在所述变化点前后从来自制造过程的各变化项的每一项的信息进行提取和存储，相应于每个提取的变化项的变化点前后的信息做出统计比较判断，和输出该比较判断的结果。

在根据本发明的一种制造过程变化控制装置中，在整个制造过程中，记录装置记录用于执行制造过程变化控制的变化项，比较判断所需的信息，和比较方法，信息提取/存储装置提取和存储记录装置中的在每个变化项的变化点前后从制造过程中获取的所需信息。

对于在每个变化项的每个变化点前后所提取的信息，由比较判断装置进行统计比较判断。

最后，输出装置输出比较判断装置的比较判断结果。

通过这些比较判断结果，操作人员就是否采取与变化点相应的措施做出判断，由此能够快速行动和改进制造过程。

此外，为了能够清楚地建立变化点是否是制造过程的一种改进或是一种恶化，对影响制造过程的因素进行分析而有效地收集数据是可能的。

显著差异检测最好被作为一种执行上述统计比较判断的方法。所需要的是一种执行所述显著差异检测的方法，其被存储在上述记录装置中。

如果在输出装置中提供有一个显示装置和一个告警装置或二者，有可能在比较判断结果指示已超过一规定值的情况下通过发布一个告警信号提供一种用于比较判断结果的立即显示，这样能够提供一种异常发生的快速通知。

在根据本发明的一种制造过程变化控制方法中，对用于执行制造过程变化控制的变化项，判断所需的信息和判断方法进行记录，从制造过程之前和其后的信息中提取每个记录项的变化点前后所需的信息并存储，对每个被提取变化项的变化点的前后信息执行统计比较，和将该比较判断的结果输出，由此能够相应制造过程采取快速行动和改进措施。

此外，对影响制造过程的因素进行分析而有效地收集数据是可能的，这样，通过一变化点能够对过程的影响进行清楚的标识。

另外，在本发明中，对所述制造过程变化控制方法做了进一步说明，该方法包括下列步骤：记录多个用于执行每一制造过程变化控制的变化项，判断所需的信息和判断方法；从制造过程中提取在存储的每一变化项的每一个变化点的前后所需的信息和存储该信息；对在每个变化项的每个变化点前后所提取的信息执行统计比较判断，和输出比较判断的结果。

并且，对每个赋予执行的过程操作预定建立了多个变化项，以便执行制造过程变化控制。

此外，该制造过程变化控制方法其进一步特征在于当至少制造过程的制造条件之一已被变化时，分别从存储装置中提取与涉及所述情况变化和该变化点前后的一变化项有关的多个预定信息取样，和把在变化点之前获得的包括提取的信息取样的一个信息组与在变化点之后获得的包括提取的信息取样的另一信息组进行比较。

注意，在本发明中，具有多个制造过程中出现的变化项。例如，对于制造一个半导体基底，该变化项例如包括所使用材料的变化，过滤器的变化，气体流速或类似的变化，每个变化项与要赋予变化的这种制造过程的一部分或多个部分的一些过程条件有着一种特定关系。

一般的说，当所述条件已被变化时，这种变化也会对大量其他因素产生影响。影响产品特性的过程条件有时会被大大地变化。

因而，产品的特性应该从多个观察点观察，以便检查产品的特性如何被变化以及什么是使被变化了的产品特性恢复到预定特性的好方法。

因此，在本发明中，例如，当一过滤器被变化时，将对多个变化项进行监视，诸如气体流速，压力，气体的浓度，对产品的特性等等预先建立。

因此，当过滤器应被交换时，例如，将对上述的变化项进行选择，并从上述记录装置中提取与其有关的信息。

附图说明

图1是表示一制造控制系统的框图，该系统提供有一个根据本发明的实施例的制造过程变化控制装置。

图2是表示根据本发明的一制造过程控制装置的实施例的详细结构的框图。

图3是表示根据本发明的一变化控制装置的实施例的一个变化控制方法的例子的流图。

图4是一个过程数据对时间变化的曲线图，它示出了根据本发明的一个变化控制装置的实施例中一检测方法的例子。

下面参考相应的附图对本发明的一种制造过程变化控制装置及制造过程变化控制方法的一个实施例进行描述。

图1是表示一制造控制系统的框图，该系统提供根据本发明的制造过程变化控制装置的实施例。

在该附图中，参考数字1表示一个制造控制系统，其由以下装置构成：过程序列控制装置2，过程条件控制装置3，过程规范控制装置4，设备控制装置5，产品历史控制装置6，设备历史控制装置7，过程质量控制装置8，和变化控制装置9。上述控制装置2至9均具有能彼此旁路它们之间数据的能力。

在开始一个制造过程之前，操作人员在控制装置2至9中记录所需的信息。

过程序列控制装置2对每个制造过程的过程序列进行控制，过程条件控制装置3对每个产品的每个过程的各种条件进行控制。

过程规范控制装置4对每个制造过程的受控过程的规范值进行控制，对在制造过程中收集的数据是否处在技术规范内进行评估，如果其是在技术规范内，则继续批量产品的制造。

然而，如果技术规范已被超过，则过程规范控制装置4停止批量产品的制造。设备控制装置5对涉及制造的每个单独设备进行控制，和对每个单独设备的操作信息以及在线收集数据的格式化进行控制。

产品历史控制装置6执行每个制造过程和每次批量产品的生产信息的记录控制。

设备历史控制装置7执行从每个设备记录的每类每个单独设备的操作信息的记录控制。

过程质量控制装置8执行由产品历史控制装置6和设备历史控制装置7收集的各种数据的收集和分层，根据一规定的质量控制方法对数据执行统计处理，如果处理结果是在控制规范内，则继续批量产品的制造。

然而，如果该处理结果是在控制规范之外，过程质量控制装置8判断在生产中已出现异常，并发布告警信号。

图2是表示变化控制装置9的详细结构的框图，该装置从由产品历史控制装置6和设备历史控制装置7收集的各种数据中执行所需数据的提取，和执行变化控制。

变化控制装置9由变化控制目标记录装置(记录装置)10，相关记录提取装置(信息提取/记录装置)11，比较判断装置12，和判断结果输出装置(输出装置)13构成。所述输出装置13具有一个显示装置13a和一个蜂鸣器(告警发生装置)13b。

变化控制目标记录装置10记录多个用于执行制造过程变化控制的变化项，判断所需的信息和判断方法，和记录例如过程序列维护记录，材料批量变化记录，其他变化记录，以及变化控制方法或类似记录，根据各种制造参数的维护记录确定所需的项，变化日期和时间，比较的过程数据名，检测方法，检测数量，检测时间和对每个被存储项检测所需的其他信息。

相关记录提取装置(信息提取/记录装置)11从产品历史控制装置6和设备历史控制装置7收集由变化控制目标记录装置10规定的数据(所需信息)。

比较判断装置12执行变化点前后的各种信息的统计比较判断，该信息由相关记录提取装置11提取，根据由变化控制目标记录装置10规定的检测方法执行显著差异检测，在判断到显著差异的情况下，向比较结果输出装置13发送一个告警信号作为检测的结果。

在判断结果输出装置13处，被发送的告警和检测结果被输出到显示装置13a，并且由蜂鸣器13b产生告警声音，由此做出检测结果的通知。

然而，如果显著差异检测的结果为没有显著差异，该检测结果仅被发送到判断结果输出装置13，判断结果输出装置13输出该检测结果到显示装置13a。

图3是表示根据变化控制装置9的变化控制方法的一个例子的流图。

与制造工厂中制造过程异步执行的所有生产活动(诸如制造条件和设备维护中变化)，被认为变化控制所需的变化点被记录在变化控制目标记录装置10。

被记录的内容是诸如变化点名称，变化点日期和时间，比较过程数据名称，检测方法，检测次数，和检测时间周期等各项。

注意，在本发明该实施例中使用的比较过程数据名称是指与产品特征信息、压力信息、气体流速信息或与相应于制造过程中某一变化项相关的类似信息，例如过滤器改变或类似的信息。

相关记录提取装置11从产品记录控制装置6和设备记录控制装置7中提取和记录在变化控制目标记录装置10中记录的变化点日期和时间前后的预定检测次数或预定检测时间周期的比较过程数据，无论哪一个在先。

此时，对所提取数据是否为比较过程数据进行判断，如果它是比较过程数据，该数据被记录，但如果它不是比较过程数据，则放弃该提取的数据。

随后，对数据量是否达到判断质量做出判断。

如果数据的判断质量还没有达到，收集更多的比较过程数据，但如果数据量已经达到，流程进到下一步骤。

另一方面，不是把所述信息取样校正到预定量，而是可以在已通过一预定检查时间之后执行比较判断。    

比较判断装置12根据记录在变化控制目标记录装置10中的一检测方法在变化点日期和时间前后执行一统计显著差异检测。

如果存在一显著差异，变化点名称和检测结果被送到判断结果输出装置13，但如果不存在一显著差异，该变化点名称被从将被处理的变化表中删去。

判断结果输出装置13向显示装置13a输出检测结果的内容和告警信号，并使蜂鸣器13b产生告警声音。

通过显示装置13a和蜂鸣器13b，通知操作人员在变化点日期和时间前后存在一种显著差异，并能够调查该显著差异原因，和使用该信息用于对生产进行改进。

图4是表示过程数据对时间变化的曲线，用于对变化控制装置9中的一检测方法的例子进行说明。

在该图中，参考数字21表示过程条件变化之前一变化项的随时间变化的数据，22表示在过程条件变化之后同一变化项的随时间变化的数据，Xi是变化前的平均值，Xf是变化后的平均值，而ΔX是变化前的平均值Xi和变化后的平均值Xf的差。

比较判断装置12对在变化日期和时间前后的数据执行统计处理，相应的比较过程数据由变化控制目标记录装置10规定。

作为一个例子，考虑一个利用平均值差的比较。计算变化前的时变数据21的平均值Xi与变化后的时变数据22的平均值Xf之间的差ΔX。

如果差ΔX大于X0，X0是一个由变化控制目标记录装置10规定的检测方法的值，则判断存在一个显著差异，于是一个告警信号被输出到判断结果输出装置13。

不使用本例中的平均值而使用其他检测方法也是可以的。

在该本发明的实施例中，对变化项预先生成一个项目表，相应于该项目的制造过程数据被自动地收集，并执行一个自动检测以确定是否存在一个变化前后的差异。

通过这样做，在作为检测结果判断到一显著差异的情况下，发布一个告警信号以通知在制造过程中已存在着一个变化，与此同时有可能直接指示该变化的原因，由此缩短需要完成改进的时间。

如上所述，根据本发明的制造过程变化控制装置，因为向一变化控制装置提供有以下装置：一个记录记录装置，用于记录执行制造过程变化控制的变化项、判断所需的信息、和判断方法；一个信息提取/存储装置，其从制造过程中提取在上述记录装置中存储的每一变化项的每一个变化点的前后所需的信息和存储该信息；一个比较判断装置，其对由上述信息提取/存储装置在每一变化项的每一个变化点的前后提取的信息执行统计比较判断；和一个输出装置，输出比较判断装置的比较判断结果，因此能够快速行动和对相应的制造过程进行改进。

因为有可能清楚地确定变化点是对制造过程的一种改进还是使其恶化，所以有可能为分析影响制造过程的因素有效地收集信息。

此外，如果在输出装置中提供一个显示装置或告警装置或两者同时提供，则立即知道比较判断结果是可能的。在比较结果表示一条件处在技术规范之外的情况下，告警信号被产生，有可能迅速了解异常情况的出现。

根据本发明的制造过程变化控制方法，因为对用于要执行制造过程变化控制的变化项，判断所需的信息，和判断方法进行记录，在被存储的每一项的变化点前后从制造过程提取所需的信息，对在每一项的变化点前后提取的信息执行统计比较判断，和将该比较判断的结果输出，有可能快速校正和改进制造过程。此外，由于在制造过程中变化点的影响能被清楚的识别，所以有可能为分析影响制造过程的因素有效地收集信息。