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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen einen industriellen Prozess und
betrifft insbesondere diverse Verfahren und Systeme zur Prioritätszuweisung
von Material, um Ausnahmebedingungen zurückzusetzen.
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Hintergrund
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Nach
dem vollständigen
Studium der vorliegenden Anmeldung erkennt der Fachmann, dass die
vorliegende Erfindung viele Anwendungsmöglichkeiten auf eine Vielzahl
industrieller Bereiche besitzt, die die Herstellung einer Vielzahl
unterschiedlicher Arten von Bauelementen oder Werkstücken betreffen.
Beispielsweise wird der Hintergrund der Anmeldung im Zusammenhang
mit diversen Problemen erläutert,
die bei der Herstellung integrierter Schaltungsbauelemente auftreten.
Jedoch soll die vorliegende Erfindung nicht auf eine Anwendung lediglich
innerhalb der Halbleiterfertigungsindustrie beschränkt gesehen
werden.
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Es
gibt ein beständiges
Bestreben in der Halbleiterindustrie, die Qualität, Zuverlässigkeit und den Durchsatz
bei integrierten Schaltungsbauelementen, beispielsweise Mikroprozessoren,
Speicherbauelementen und dergleichen zu erhöhen. Dieses Bestreben wird
durch die Nachfrage von Konsumenten nach Computern und elektronischen
Geräten
mit höherer
Qualität
bestärkt,
die zuverlässiger
arbeiten. Diese Forderungen haben zu einer ständigen Verbesserung bei der
Herstellung von Halbleiterbauelementen, beispielsweise Transistoren,
sowie bei der Herstellung integrierter Schaltungsbauelementen, in
denen derartige Transistoren eingebaut sind, geführt. Des weiteren führt eine
Verringerung der Defekte bei der Herstellung der Komponenten eines
typischen Transistors auch zu einer Absenkung der Gesamtkosten pro
Transistor sowie zu einer Senkung der Kosten integrierter Schaltungsbauelemente,
in denen derartige Transistoren eingesetzt sind.
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Im
Allgemeinen wird eine Vielzahl an Prozessschritten an einem Los
bzw. einer Charge aus Scheiben unter Anwendung einer Vielzahl von
Prozessanlagen durchgeführt,
wozu Photolithographieeinzelbildbelichter, Ätzanlagen, Abscheideanlagen,
Polieranlagen, Prozessan lagen zum thermischen Ausheizen, Implantationsanlagen,
und dergleichen gehören.
Die Technologien, auf denen die Halbleiterprozessanlagen beruhen,
haben in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erfahren, was zu
einer deutlichen Verbesserung führte.
Trotz der Fortschritte auf diesem Bereich treten in vielen der Prozessanlagen,
die aktuell auf dem Markt verfügbar
sind, jedoch gewisse Probleme auf. Insbesondere mangelt es derartigen
Anlagen häufig
an fortschrittlichen Prozessdatenüberwachungsmöglichkeiten,
etwa der Möglichkeit,
historische parametrische Daten in einem anwenderfreundlichen Format
bereitzustellen, sowie eine Ereignisaufzeichnung, eine graphische
Echtzeitdarstellung aktueller Prozessparameter und der Prozessparameter über den
gesamten Durchlauf, Fernzugriff, d. h. vor Ort und weltweit, Überwachungsmöglichkeiten,
und dergleichen zu ermöglichen.
Diese Mängel
können zur
einer nicht optimalen Steuerung kritischer Prozessparameter, etwa
Durchsatz, Genauigkeit, Stabilität
und Wiederholbarkeit, Prozesstemperaturen, mechanische Anlagenparameter,
und dergleichen führen.
Diese Variabilität
zeigt sich als Abweichungen innerhalb einzelner Durchläufe, Unterschiede
zwischen einzelnen Prozessdurchläufen
und Unterschieden von Anlage zu Anlage, die zu Abweichungen in Produktqualität und Leistungsverhalten
führen,
wohingegen ein ideales Überwachungs-
und Diagnosesystem für
derartige Anlagen ein Mittel zum Überwachen dieser Variabilität sowie
Mittel bereitstellen würde,
um die Steuerung kritischer Parameter zu optimieren.
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Eine
Technik zur Verbesserung des Ablaufs in einer Halbleiterverarbeitungslinie
beinhaltet die Verwendung eines fabrikumspannenden Steuerungssystems,
um in automatischer Weise die Funktion der diversen Prozessanlagen
zu steuern. Die Prozessanlagen kommunizieren mit einer Fertigungsplattform
oder einem Netzwerk aus Prozessmodulen. Jede Prozessanlage ist im
Allgemeinen mit einer Anlagenschnittstelle verbunden. Die Anlagenschnittstelle
ist mit einer Maschinenschnittstelle verbunden, die eine Kommunikation
zwischen der Prozessanlage und der Fertigungsplattform ermöglicht.
Die Maschinenschnittstelle kann im Allgemeinen ein Teil eines fortschrittlichen
Prozesssteuerungs-(APC)Systems sein. Das APC-System initiiert auf der
Grundlage eines Prozessmodells ein Steuerungsskript, das ein Softwareprogramm
sein kann, das automatisch die beim Ausführen eines Fertigungsprozesses
erforderlichen Daten abruft. Häufig
durchlaufen Halbleiterbauelemente viele Fertigungsanlagen während der
vielen Prozesse, wodurch Daten erzeugt werden, die die Qualität der verarbeiteten
Halbleiterbauelemente betreffen.
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Während des
Fertigungsprozesses können
diverse Ereignisse auftreten, die das Leistungsverhalten der gerade
hergestellten Bauelemente beeinflussen. D. h., Variationen in den
Fertigungsprozessschritten führen
zu Schwankungen des Bauteilleistungsverhaltens. Faktoren, etwa kritische
Abmessungen von Strukturelementen, Dotierstoffpegel, Kontaktwiderstand,
Teilchenkontamination, etc., können
alle möglicherweise
das Endverhalten des Bauelements beeinflussen. Diverse Anlagen in
der Prozesslinie werden entsprechend den Verhaltensmodellen gesteuert,
um Prozessschwankungen zu reduzieren. Zu üblicherweise gesteuerten Anlagen
gehören
Photolithographieeinzelbelichter, Polieranlagen, Ätzanlagen
und Abscheideanlagen. Der Bearbeitung vorgeordnete und/oder nachgeordnete
Messdaten werden den Prozesssteuerungen für die Anlagen zugeführt. Es
werden Prozessrezeptparameter, etwa Prozesszeit durch die Prozesssteuerungen
auf der Grundlage des Verhaltensmodells und der Messinformation
berechnet, um Ergebnisse nach der Bearbeitung zu erreichen, die
möglichst
nahe an einem Sollwert liegen. Die Verringerung der Schwankungen
auf diese Weise führt
zu einem erhöhten
Durchsatz, geringeren Kosten, einem besseren Leistungsverhalten,
etc., wodurch insgesamt zu einer erhöhten Rentabilität beigetragen
wird.
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In
aktuellen Fertigungsumgebungen werden eine Vielzahl automatischer
Prozesssteuerungsanwendungen eingesetzt, um die Aktivitäten beim
Fertigungsprozess zu steuern. Wenn jedoch eine automatisierte Prozesssteuerung
eingerichtet wird, ist es nicht unüblich, auch diverse firmeninterne
Regeln einzurichten, um die Risiken einzuschränken, die mit der Einrichtung
der fortschrittlichen Prozesssteuerungsanwendungen verknüpft sind.
Beispielsweise kann eine firmenspezifische Regel angewendet werden,
die einen speziellen Ablauf bei der Initialisierung einer Steuerung
erfordert, d. h. einer Initialisierungsausnahmebedingung, oder die die
Menge an Produkten begrenzt, die ohne das Erhalten von rückgekoppelten
Messinformationen verarbeitet werden können, was als eine Risikoausnahmebedingung
bezeichnet wird.
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Im
Allgemeinen kann eine Ausnahmebedingung als eine Bedingung verstanden
werden, die das Bearbeiten von Produktscheiben in der Fertigungsstätte stören würde. Beispielsweise
kann das Auftreten einer Ausnahmebedingung so verstanden werden,
dass ein Werkstück
eine zugeordnete Menge aus „Material" besitzt, d. h. zusätzliche
Werkstücke,
die nicht bearbeitet werden können,
bis das anfängliche
Werkstück
nicht erfolgreich bearbeitet ist. Es kann viele andere Arten an
Ausnahmebedingungen in der Fertigungsstätte zu einer gewissen Zeit
geben. Beispielsweise kann ein neues Prozessrezept mit einer speziellen
Betriebsweise eingerichtet werden. Da jedoch das Prozessrezept neu
ist, gibt es keine historischen Messdaten, die mit Bauelementen
verknüpft
sind, die unter Anwendung des neuen Rezepts hergestellt wurden.
Somit kann in einem Beispiel eine firmeninterne Regel so eingestellt
werden, dass eine Anfangscharge aus Scheiben unter Anwendung des
neuen Rezepts bearbeitet wird, aber zusätzliche Chargen an Scheiben
nicht bearbeitet werden, bis nicht die Messdaten genommen und für diese
Anfangscharge analysiert sind. Kurz gesagt, dieser Fertigungsprozess
kann angehalten werden, bis das Sammeln und Analysieren der Messdaten,
die mit dieser Anfangscharge in Beziehung stehen, abgeschlossen
ist. Jede der diversen Ausnahmebedingungen besitzt das Potential,
den Fertigungsprozess zu unterbrechen, indem verhindert wird, dass
weiteres Material verarbeitet wird. Im Allgemeinen können normale
Produktionsaktivitäten
nicht fortgesetzt werden, bis ein gewisses Material die Ausnahmebedingung
aufheben kann.
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Um
einen effizienten Ablauf von Fertigungsvorgängen zu erreichen, wurden Verfahren
entwickelt, um das Bearbeiten von Material zur Behebung derartiger
Ausnahmebedingungen vorrangig bzw. mit Priorität auszuführen. In einigen Fällen werden
unterschiedlichen Ausnahmearten spezielle Prioritäten zugewiesen,
d. h. Initialisierung, Risiko, etc. Beispielsweise erhält das Verarbeiten
von Materialien, beispielsweise von einer Charge aus Scheiben, das
eine Initialisierungsausnahmebedingung behebt, eine höhere Priorität im Vergleich zu
einer Charge, die eine Risikoausnahmebedingung aufheben kann. Jedoch
ist ein derartiger Ablauf zur Behebung von Ausnahmebedingungen durch
die Art der Ausnahmebedingung unter Umständen nicht die effizienteste
Möglichkeit
im Hinblick auf den Gesamtablauf in der Fertigungsstätte.
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Die
vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eines oder mehrere der zuvor
genannten Probleme zu lösen oder
zumindest in ihrer Wirkung zu reduzieren.
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Überblick über die
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich im Allgemeinen an diverse Verfahren
und Systeme zur Prioritätszuweisung
von Material, um Ausnahmebedingungen aufzuheben. Die vorliegende
Erfindung kann in Anlagen eingesetzt werden, die eine Vielzahl von
Operationen ausführen,
beispielsweise Prozessoperationen, Messoperationen, etc. In einer
anschauli chen Ausführungsform
umfasst das Verfahren: das Bereitstellen mehrerer Werkstücke, wobei
jedes Werkstück
mit einer zugeordneten Materialmenge verknüpft ist, die nicht bearbeitet
werden kann, bis das Werkstück
nicht bearbeitet ist, und Bestimmen einer Priorität für das Bearbeiten jedes
der mehreren Werkstücke
auf der Grundlage zumindest der zugeordneten Materialmenge, die
nicht bearbeitet werden kann. Die vorliegende Erfindung kann auf
eine beliebige Art an Werkstücken,
beispielsweise mehreren Scheiben oder Scheibenchargen angewendet
werden.
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In
einer weiteren anschaulichen Ausführungsform umfasst das Verfahren
das Bereitstellen mehrerer Werkstücke, und für jedes Werkstück das Erkennen
einer Materialmenge, die nicht bearbeitet werden kann, bis das Werkstück mindestens
einer Messoperation unterzogen wird, und Bestimmen einer Priorität zum Bearbeiten
jedes der mehreren Werkstücke
auf der Grundlage zumindest der Materialmenge, die nicht bearbeitet werden
kann.
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In
einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform umfasst das Verfahren
das Bereitstellen mehrerer Scheibenchargen, und für jede der
Scheibenchargen das Bestimmen einer Materialmenge, die nicht bearbeitet
werden kann, bis die Scheibencharge mindestens einem Messvorgang
unterzogen wird, und Bestimmen einer Priorität zum Bearbeiten jeder der
mehreren Scheibenchargen auf der Grundlage der bestimmten Materialmenge,
die nicht bearbeitet werden kann.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann durch das Studium der folgenden Beschreibung im Zusammenhang
mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen gleiche
Bezugszeichen gleiche Elemente angeben, und in denen:
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1 eine
vereinfachte Blockansicht eines Fertigungssystems gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
vereinfachte Blockansicht einer detaillierteren Darstellung eines
Fehlererkennungssystems gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist; und
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3 ein
vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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Obwohl
die Erfindung diversen Modifizierungen und alternativen Formen unterliegen
kann, sind dennoch spezielle Ausführungsformen beispielhaft in
den Zeichnungen gezeigt und hierin detailliert beschrieben. Es sollte
jedoch beachtet werden, dass die Beschreibung spezieller Ausführungsformen
hierin nicht beabsichtigt ist, um die Erfindung auf die speziellen
offenbarten Formen einzuschränken,
sondern die Erfindung soll vielmehr alle Modifizierungen, Äquivalente
und Alternativen abdecken, die innerhalb des Grundgedankens und Schutzbereichs
der Erfindung, wie sie durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist, liegen.
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Art bzw. Arten der zum
Ausführen
der Erfindung
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Im
Folgenden werden anschauliche Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben. Der Einfachheit halber sind nicht alle Merkmale einer
tatsächlichen
Implementierung in dieser Beschreibung aufgeführt. Es soll jedoch beachtet
werden, dass bei der Entwicklung einer derartigen tatsächlichen
Ausführungsform
zahlreiche implementationsspezifische Entscheidungen getroffen werden
müssen,
um die speziellen Ziele der Entwickler zu erreichen, etwa die Verträglichkeit
mit systembezogenen und geschäftsabhängigen Rahmenbedingungen, die
sich von Implementierung zu Implementierung ändern können. Es ist jedoch zu beachten,
dass ein derartiger Entwicklungsaufwand komplex und zeitaufwendig
sein kann, aber dennoch eine Routinemaßnahme für den Fachmann im Besitze der
vorliegenden Offenbarung darstellt.
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Die
vorliegende Erfindung wird nunmehr mit Bezug zu den begleitenden
Zeichnungen beschrieben. Diverse Strukturen, Systeme und Bauelemente
werden nur schematisch zum Zwecke der Erläuterung in den Zeichnungen
dargestellt, um damit nicht die vorliegende Erfindung durch Details
zu verdunkeln, die dem Fachmann gut bekannt sind. Dennoch werden
die begleitenden Zeichnungen hierin verwendet, um anschauliche Beispiele
der vorliegenden Erfindung zu beschreiben und zu erläutern. Die
Ausdrücke
und Phrasen, wie sie hierin verwendet werden, sollten so verstanden
und interpretiert werden, dass sie eine Bedeutung entsprechend dem
Verständnis
dieser Begriffe und Phrasen erlangen, wie dies dem Fachmann vertraut
ist. Es ist keine spezielle Definition eines Begriffs oder einer
Phra se beabsichtigt, d. h. eine Definition, die sich von der üblichen und
allgemeinen Bedeutung, wie sie vom Fachmann verstanden wird, unterscheidet,
wenn der Begriff oder die Phrase hierin durchgehend verwendet wird.
Wenn ein Begriff oder eine Phrase eine spezielle Bedeutung besitzen
soll, d. h. eine Bedeutung, die sich von der Fachsprache unterscheidet,
wird eine derartige spezielle Definition explizit in der Beschreibung
in einer definierenden Weise dargestellt, die direkt und eindeutig
die spezielle Definition für
den Begriff oder die Phrase angibt.
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1 zeigt
eine vereinfachte Blockansicht eines anschaulichen Fertigungssystems 10.
In der dargestellten Ausführungsform
ist das Fertigungssystem 10 ausgebildet, Halbleiterbauelemente
herzustellen. Obwohl die Erfindung so beschrieben ist, dass sie
in einer Halbleiterfertigungsstätte
eingerichtet werden kann, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und
kann auf andere Fertigungsumgebungen angewendet werden. Die hierin
beschriebenen Techniken können
auf eine Vielzahl von Werkstücken
oder Bearbeitungsprodukten angewendet werden, wozu, ohne einschränkend zu
sein, gehören:
Mikroprozessoren, Speicherbauelemente, digitale Signalprozessoren,
anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC's), oder andere Bauelemente.
Die Verfahren können
auch auf Werkstücke
oder Verarbeitungsprodukte angewendet werden, die keine Halbleiterbauelemente
sind.
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Ein
Netzwerk 20 verbindet diverse Komponenten des Fertigungssystems 10,
wodurch der Austausch von Informationen möglich ist. Das anschauliche
Fertigungssystem 10 umfasst mehrere Anlagen 30 bis 80. Jede
der Anlagen 30 bis 80 ist mit einem Computer (nicht
gezeigt) zur Verbindung mit dem Netzwerk 10 gekoppelt.
Die Anlagen 30 bis 80 sind in Gruppen von gleichen
Anlagen eingeteilt, wie dies durch die angefügten Buchstaben bezeichnet
ist. Beispielsweise repräsentiert
die Gruppe aus Anlagen 30A bis 30C Anlagen einer gewissen
Art, etwa eine chemisch-mechanische Einebnungsanlage. Eine spezielle
Scheibe oder eine Charge bzw. ein Los aus Scheiben durchläuft die
Anlagen 30 bis 80 während der Fertigung, wobei
jede der Anlage 30 bis 80 eine spezielle Funktion
in dem Prozessablauf ausführt.
Zu beispielhaften Prozessanlagen für eine Halbleiterfertigungsstätte gehören Messanlagen,
Photolithographieeinzelbelichter, Ätzanlagen, Abscheideanlagen, Polieranlagen,
Anlagen für
eine schnelle thermische Behandlung, Implantationsanlagen, etc.
Die Anlagen 30 bis 80 sind lediglich der Anschaulichkeit
halber in einer entsprechend aneinandergereihten Unterteilung dargestellt.
In einer tatsächlichen
Implantierung können
die Anlagen 30 bis 80 in einer beliebigen physikalischen Reihenfolge
oder Gruppierung angeordnet sein. Ferner sollen die Verbindungen
zwischen den Anlagen in einer speziellen Gruppe Verbindungen mit
dem Netzwerk 20 anstatt Verbindungen zwischen den einzelnen
Anlagen 30 bis 80 repräsentieren.
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Eine
Fertigungsausführungssystems-(MES)Server-
oder Rechnereinheit bzw. Steuerung 90 führt die Operationen auf höherer Ebene
in dem Fertigungssystem 10 durch. Der MES-Server-Rechner 90 überwacht den
Status der diversen Einheiten in dem Fertigungssystem 10 (d.
h. Lose bzw. Chargen, Anlagen 30 bis 80) und steuert
den Ablauf der Bearbeitungsprodukte (beispielsweise Chargen aus
Halbleiterscheiben) während des
Prozessablaufs. Ein Datenbankrechner bzw. Server 100 ist
vorgesehen, um mit dem Status der diversen Einheiten und Fertigungsprodukten
in dem Prozessablauf in Beziehung stehende Daten zu speichern. Der
Datenbankrechner 100 speichert Information in einem oder
mehreren Datenspeichern 110. Die Daten können prozessvorgeordnete
und prozessnachgeschaltete Messdaten, Anlagenzustände, Chargenprioritäten, Prozessrezepte,
etc. enthalten. Die Steuerung 90 kann ferner Prozessrezepte
zu einer oder mehreren der in 1 gezeigten
Anlagen zuführen.
Selbstverständlich
muss die Steuerung 90 nicht alle diese Funktionen ausführen. Ferner
können
die für
die Steuerung 90 beschriebenen Funktionen auch von einem
oder mehreren Computern ausgeführt
werden, die über
das System 10 verteilt sind.
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Teile
der Erfindung und der entsprechenden detaillierten Beschreibung
werden in Begriffen aus Software oder Algorithmen und symbolischen
Darstellungen von Operationen an Datenbits innerhalb eines Computerspeichers
präsentiert.
Diese Beschreibungen und Darstellungen sind diejenigen, die vom
Fachmann verwendet werden, um in effizienter Weise den Inhalt seiner
Arbeit anderen Fachleuten zu vermitteln. Ein Algorithmus ist in
der hierin verwendeten Bedeutung und wie dies auch allgemein so
verstanden wird, als eine selbstkonsistente Sequenz aus Schritten
aufzufassen, die zu einem gewünschten
Ergebnis führen.
Die Schritte erfordern das physikalische Beeinflussen bzw. Manipulieren
von physikalischen Größen. Üblicherweise, ohne
dass dies erforderlich ist, nehmen diese Größen die Form optischer, elektrischer
oder magnetischer Signale an, die gespeichert, übertragen, kombiniert, verglichen
und anderweitig manipuliert werden können. Es hat sich ggf. als
günstig
erwiesen, insbesondere aus Gründen
für die
allgemeine Anwendung, diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole,
Zeichen, Terme, Zahlen, und dergleichen zu bezeichnen.
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Es
sollte jedoch beachtet werden, dass alle diese und ähnliche
Begriffe den geeigneten physikalischen Größen zugeordnet sind und lediglich
bequeme Namen repräsentieren,
die diesen Größen zugeordnet
sind. Sofern dies nicht speziell anders dargestellt ist, oder dies
nicht aus der Erläuterung
hervorgeht, bezeichnen Begriffe, wie „Verarbeiten" oder „Berechnen" oder „Ausrechnen" oder „Bestimmen" oder „Anzeigen" oder dergleichen
die Aktion und Prozesse eines Computersystems oder einer ähnlichen
Rechnereinrichtung, die Daten, die als physikalische, elektronische
Größen innerhalb
der Register und Speicher des Computersystems repräsentiert
sind, in andere Daten umwandelt oder diese manipuliert, die in ähnlicher
Weise als physikalische Größen innerhalb
der Register und Speicher des Computersystems oder anderen ähnlichen
Informationsspeichern, Übertragungs-
oder Anzeigegeräten
dargestellt sind.
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Das
Fertigungssystem 10 umfasst ferner eine Ausnahmesteuerungs-(EC)Einheit 12,
die in einer beispielhaften in einer Arbeitsrechnerstation 150 ausgeführt wird.
Wie nachfolgend ausführlicher
erläutert
ist, kann die EC-Einheit 12 beim Beheben diverser Ausnahmebedingungen
eingesetzt werden, die innerhalb des Fertigungssystems 10 auftreten
können.
Die EC-Einheit 12, wie sie hierin beschrieben ist, kann
in dem hierin beschriebenen Falle eingesetzt werden, um Ausnahmebedingungen
für eine
beliebige Art von Anlagen aufzuheben, die verwendet werden, um eine
gewisse Art an Operationen auszuführen. Beispielsweise kann die EC-Einheit 12 in
der hierin beschriebenen Weise mit einer Vielzahl unterschiedlicher
Messanlagen und mit einer Vielzahl unterschiedlicher Prozessanlagen,
beispielsweise Ätzanlagen,
Abscheideanlagen, CMP-Anlagen, etc. verwendet werden. Somit sollte
die vorliegende Erfindung nicht als dahingehend eingeschränkt gesehen werden,
dass diese nur mit einer speziellen Art an Anlage zu verwenden ist,
sofern derartige Einschränkungen nicht
explizit in den angefügten
Patentansprüchen
dargelegt sind.
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Die
EC-Einheit 12 kann mit der Steuerung 90 und/oder
mit einer oder mehreren Prozesssteuerungen 145, die den
einzelnen Anlagen 30 bis 80 für Zwecke zugeordnet sind, die
nachfolgend beschrieben sind, in Verbindung treten. Die speziellen
Steuerungsmodelle, die von den Prozesssteuerungen 145 eingesetzt
werden, hängen
von der Art der zu steuernden Anlage 30 bis 80 ab.
Die Steuerungsmodelle können
empirisch unter Anwendung bekannter linearer oder nicht linearer
Techniken entwickelt werden. Die Steuerungsmodelle können relativ
einfache auf Gleichung beruhende Modelle (beispielsweise linear,
exponentiell, gewichteter Mittelwert, etc.) sein oder können komplexere
Modelle sein, etwa ein neu ronales Netzwerkmodell, ein Modell mit Hauptkomponentenanalyse
(PCA), ein Modell der partiellen kleinsten Quadrate mit Projektion
auf latente Strukturen (PLS). Die spezielle Implementierung der
Steuerungsmodelle kann von den ausgewählten Modelltechniken und den
zu steuernden Prozess abhängen.
Die Auswahl und die Entwicklung der speziellen Steuerungsmodelle
liegt im Rahmen des fachmännischen
Handelns und daher werden die Steuerungsmodelle hierin nicht detaillierter
beschrieben, um die vorliegende Erfindung klarer darzustellen.
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Eine
beispielhafte Informationsaustausch- und Prozesssteuerungsplattform,
die zur Verwendung in dem Fertigungssystem 10 geeignet
ist, ist eine fortschrittliche Prozesssteuerungs-(APC)Plattform,
wie sie unter Anwendung des Katalyst-Systems, wie es vormals von
KLA-Tencor, Inc. angeboten wurde, eingerichtet werden kann. Das
Katalyst-System verwendet Systemtechnologien, die mit „internationalen
Halbleiteranlagen- und Materialienstandards (SEMI) und computerintegrierten
Fertigungs-(CIM)Plattformen" verträglich sind
und auf der fortschrittlichen Prozesssteuerungs-(APC)Plattform beruhen.
CIM (SEMI E81-0699-
vorläufige
Spezifizierungen für
die CIM-Plattform-Architektur und APC (SEMI E93-0999- vorläufige Spezifizierung für CIM-Plattform
für fortschrittliche
Prozesssteuerungskomponenten) Spezifikationen sind öffentlich
von SEMI erhältlich,
das seinen Hauptsitz in Mountain View, CA hat.
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Die
Verarbeitung und die Datenspeicherfunktionen sind unter den unterschiedlichen
Rechnern oder Arbeitsstationen in 1 aufgeteilt,
um eine generelle Unabhängigkeit
und zentrale Informationsspeicherung zu ermöglichen. Selbstverständlich kann
eine unterschiedliche Anzahl an Rechnern und eine andere Anordnung
angewendet werden, ohne von dem Grundgedanken und Schutzbereich
der vorliegendenden Erfindung abzuweichen.
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2 ist
eine detailliertere vereinfachte Blockansicht eines Fertigungssystems 10 gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt ist, ist die EC-Einheit 12 funktionsmäßig mit
mehreren Anlagen 14 verbunden. In der anschaulichen Ausführungsform
sind schematisch vier derartige Anlagen 14-1, 14-2, 14-3 und 14-n dargestellt.
Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf eine beliebige derartige
Anzahl an Anlagen angewendet werden. Wie zuvor dargelegt ist, können die
Anlagen 14 beliebige Anlagen aus einer Vielzahl an Messanlagen
oder Prozessanlagen darstellen. In einigen Ausführungsformen umfasst jede der
Anlagen 14 ferner eine lokale Steuerung 13.
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Wie
zuvor angegeben ist, können
die Anlagen 14 aus einer Vielzahl unterschiedlicher Arten
aus Anlagen aufgebaut sein, die bei der Bearbeitung von Werkstücken und/oder
bei der Ausführung
von Messoperationen eingesetzt werden können. Im Zusammenhang mit der
Halbleiterbearbeitung können
die Anlagen 14 Prozessanlagen, etwa eine Abscheideanlage,
eine Anlage für
ein thermisches Aufwachsen, eine Ätzanlage, ein Ofen, eine Prozesskammer
für schnelles
thermisches Ausheizen, eine Photolithographieanlage, eine chemischmechanische
Polieranlage, etc. sein. In dem anschaulichen Beispiel, in welchem
die Anlage 14 Messanlagen sind, können die Anlagen 14 Messanlagen
sein, die ausgebildet sind, eine Schichtdicke und/oder optische
Schichteigenschaften und/oder ein Oberflächenprofil und/oder kritische
Abmessungen, etc. zu messen. Daher sollte die vorliegende Erfindung
nicht auf eine spezielle Art einer Anlage oder auf die Art der Operation, die
die Anlage ausführt,
eingeschränkt
gesehen werden.
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Die
EC-Einheit 12 kann für
das Ausführen
diverser Aktionen eingesetzt werden, um Ausnahmebedingungen aufzuheben.
Wie zuvor dargestellt ist, kann eine Ausnahmebedingung als eine
Bedingung verstanden werden, die die normalen Fertigungsabläufe stört, beispielsweise
die Bearbeitung von Produktionsscheiben in einer Halbleiterfertigungsstätte. D.
h., es können
Situationen auftreten, in der ein Werkstück, beispielsweise eine Charge
aus Scheiben, mit positivem Erfolg bearbeitet werden muss, bevor
andere Werkstücke,
z. B. Chargen aus Scheiben, bearbeitet werden dürfen. In einem gewissen Sinne
kann ein gewisses Werkstück
mit einer zugeordneten Menge aus Material, d. h. zusätzlichen
Werkstücke,
verknüpft
bzw. in Beziehung stehen, die nicht bearbeitet werden können, bis
das spezielle Werkstück
erfolgreich bearbeitet wurde. Das erfolgreiche Bearbeiten des speziellen
Werkstücks
zur Aufhebung der Ausnahmebedingung kann das Ausführen einer oder
mehrerer Messoperationen an dem speziellen Werkstück beinhalten.
In diesem Falle wird dem speziellen Werkstück eine hohe Priorität für die erforderliche
Messoperation zugeordnet. In anderen Fällen wird einer derartigen
Charge eine höhere
Priorität
bei anderen Prozessoperationen eingeräumt, die zu der gewünschten Messoperation
führen.
Wenn beispielsweise ein neuer Ätzprozess
in einer Ätzanlage
eingerichtet wird, wird der ausgewählten Charge eine hohe Priorität bei einem
nachfolgenden Photolackentfernungsvorgang (Veraschen) und bei einem
nachfolgenden chemischen Reinigungsprozess eingeräumt, so
dass die ausgewählte Charge
dem gewünschten
Messvorgang so schnell wie möglich
unterzogen werden kann.
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Als
Beispiel sei im Zusammenhang mit einer Halbleiterfertigungsstätte angeführt, dass
eine derartige Ausnahmebedingung die Art einer Ausnahmebedingung
sein kann, die bei der Initialisierung eines neuen Bearbeitungspfades
auftritt. Eine derartige Ausnahmebedingung bei einem neuen Bearbeitungspfad
kann im Zusammenhang mit dem Auswählen einer neuen Gruppe oder
einer Kombination aus Prozessanlagen auftreten, die mehrere Prozessoperationen
an einer Charge aus Scheiben ausführen sollen. Beispielsweise
sind eine Photolithographieanlage, eine Ätzanlage und eine chemische
Reinigungsanlage eine anschauliche Kombination aus Anlagen. Da die
ausgewählte
Kombination aus Anlagen neu ist, gibt es wenig oder keine historischen Messdaten,
die bewertet werden können,
um die Effizienz in der Vergangenheit einer derartigen Anlagenkombination
zu bestimmen. In diesem Falle kann eine Anfangscharge mit dem ausgewählten Anlagensatz
bearbeitet werden. Danach wird eine Ausnahmebedingung erzeugt, so
dass keine weiteren Scheibenchargen in dem ausgewählten Anlagensatz
bearbeitet werden, bis Messdaten für die Anfangscharge erhalten
wurden und analysiert sind.
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Ein
weiteres Beispiel einer Ausnahmebedingung beinhaltet eine Initialisierung
eines sogenannten abgelaufenen oder alten Verarbeitungspfades. Als
ein Beispiel sei genannt, dass diese Situation auftreten kann, wenn
eine Anlagenkombination zur Bearbeitung von Scheiben ausgewählt ist,
aber die ausgewählte
Anlagenkombination eine lange Zeit nicht eingesetzt wurde. In dieser
Situation sind unter Umständen
sehr wenig verwertbare historische Daten hinsichtlich des Leistungsverhaltens
der ausgewählten
Anlagenkombination verfügbar.
In diesem Falle werden, wie bei der Ausnahmesituation bei der Initialisierung
eines neuen Verarbeitungspfades, weitere Lose aus Material durch
die ausgewählte
Gruppe an Anlagen nicht ausgeführt,
bis Messdaten gesammelt und für
die Anfangslcharge analysiert sind.
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Ein
weiteres Beispiel ist eine sogenannte Risikoausnahme. Dieses Konzept
beinhaltet das Erstellen einer Grenze, wie viele Scheibenchargen
durch einen vorgegebenen Satz aus Anlagen bearbeitet werden können oder
einem Prozessvorgang darin unterzogen werden dürfen, ohne dass auf eine Messwerterückkopplung hinsichtlich
einer oder mehrerer Chargen gewartet wird, die in den betrachteten
Anlagensatz bearbeitet wurden. In einigen Fällen kann ein Voreinstellungswert
für die
Risikoausnahmebedingung erzeugt werden. D. h., unabhängig von
anderen Faktoren wird eine betriebsinterne Regel so eingerichtet,
dass nicht mehr als eine vorgegebene Anzahl an Werkstücken, beispielsweise
10 Chargen aus Scheiben, in einem vorgegebenen Prozess bearbeitet
werden, ohne dass Messdaten genommen und analysiert werden, die
mit dem speziellen Prozessablauf oder der Anlage in Beziehung stehen.
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In
einer anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die EC-Einheit
12 eingesetzt,
um Ausnahmebedingungen aufzuheben auf der Grundlage u. a. der Menge
an Material, die auf Grund der Ausnahmebedingung nicht bearbeitet
werden kann, d. h. der Materialmenge bzw. Produktmenge, die auf Grund
der Ausnahmebedingung von der Bearbeitung abgehalten wird. D. h.,
es kann eine Prioritätszuweisung für jedes
aus mehreren Werkstücken
festgelegt werden, zumindest teilweise, auf Grund der Menge des
Materials, das nicht bearbeitet werden kann, bis jedes der mehreren
Werkstücke
erfolgreich bearbeitet ist. In einer weiteren Ausführungsform
wird erfindungsgemäß ein numerischer
Gewichtungswert den diversen Ausnahmeklassen zugewiesen. Gemäß einer
speziellen Ausführungsform
wird die Priorität
bearbeiteter Werkstücke
zum Zwecke des Aufhebens von Außenbedingungen
gemäß dem folgenden
Algorithmus bestimmt:
wobei
P
i die Priorität der Charge „i" ist, j eine Ausnahmeklasse
(beispielsweise Initialisierung oder Risiko) repräsentiert, ϖ
i einen numerischen Gewichtungswert repräsentiert,
der einer speziellen Ausnahmeklasse zugewiesen ist, und Q
i die Menge an Material repräsentiert,
die für
die Bearbeitung angehalten wird oder auf Grund der Ausnahme j nicht
verarbeitet werden kann. Wenn eine Charge nicht verwendet werden
kann, um eine Ausnahmebedingung aufzuheben, dann ist die Menge (Q
i) an Material, die mit dieser Charge verknüpft ist,
gleich Null.
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Der
numerische Gewichtungswert (ϖi)
der den diversen Klassen an Ausnahmebedingungen zugewiesen ist,
kann enthalten sein, da der Einfluss auf die Fertigungsaktivitäten für die diversen
Klassen aus Ausnahmebedingungen unterschiedlich sein kann. Der numerische
Wert (ϖi) kann ein beliebiger Wert
sein. Beispielsweise kann die Notwendigkeit, eine erste Art an Ausnahmebedingungen
aufzuheben, beispielsweise eine Initialisierungsausnahmebedingung,
größer sein
als für
eine zweite Art an Ausnahmebedingungen, beispielsweise eine Risikoausnahmebedingung,
selbst wenn die Menge an Material, die nicht bearbeitet werden kann,
für die
erste und die zweite Art der Bedingungen gleich ist. Im Zusammenhang
mit der Herstellung eines neuen Produkts kann einer Charge aus Scheiben
ein sehr hoher numerischer Gewichtungswert zugewiesen werden, so
dass das neue Produkt hergestellt und dem Endabnehmer zum Testen
und zur Überprüfung zugestellt
werden kann. In einem derartigen Falle wird der Charge aus Scheiben,
aus der das neue Produkt hergestellt wird, Vorrang im Vergleich
zu einer anderen Ausnahmebedingung eingeräumt, die die Produktion für eine größere Menge
an Material aufhält,
beispielsweise eine größere Anzahl
an Chargen.
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Es
sollte ferner beachtet werden, dass eine einzelne Klasse aus Ausnahmebedingungen
mehreren unterschiedlichen automatisierten Prozesssteuerungsalgorithmen
entsprechen kann. Wenn beispielsweise zwei Bedingungen gleichzeitig
in der Lithographieoperation durchgeführt werden, beispielsweise Überlagerungs-
und Belichtungssteuerung, kann eine einzelne Charge die Ausnahmebedingung,
beispielsweise eine Initialisierungsbedingung, für beide Steuerungen aufheben.
In dieser Situation wird das Material, das entsprechend den beiden
Steuerungen nicht bearbeitet werden kann, in den Term Qj mit
enthalten sein. Der obige Algorithmus (Gleichung 1) weist Chargen
eine höhere
Priorität
zu, die (1) ermöglichen,
mehr Material im Arbeitsfluss (WIP) zu halten und (2) mehrere Ausnahmebedingungen
aufheben können.
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In
einer alternativen Ausführungsform
wird in der Priorität
für diverse
Chargen der Anteil oder der Prozentsatz an Material berücksichtigt,
der auf Grund der Ausnahmeklasse nicht bearbeitet werden kann, anstelle der
Materialmenge, die auf Grund der Ausnahmeklasse nicht bearbeitet
werden. Beispielsweise kann die Priorität zum Aufheben von Ausnahmebedingungen
gemäß dem folgenden
Algorithmus erstellt werden:
wobei die Tenne wie zuvor
definiert sind und F
j der Anteil an verfügbaren Material
ist, der auf Grund der Ausnahmeklasse j nicht bearbeitet werden
kann.
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Dieser
alternative Algorithmus kann in Situationen günstig sein, in denen zwei Ausnahmebedingungen gleichzeitig
auftreten, die zwei unterschiedliche wartende zu verarbeitende Materialien
(WIP) betreffen. Beispielsweise kann eine erste WIP-Warteschlange
eine geringe Anzahl an Chargen (beispielsweise 5) aufweisen, wobei
eine geringe Anzahl an Chargen (beispielsweise 3) durch eine Ausnahmebedingung
betroffen ist. Jedoch repräsentieren
die Chargen in der ersten WIP-Warteschlange, die auf Grund der Ausnahmebedingung nicht
bearbeitet werden kann, einen sehr hohen Anteil der gesamten ersten
WIP-Warteschlange
(beispielsweise 3/5 oder 60%). Im Gegensatz dazu kann eine zweite
WIP-Abfolge eine
große
Anzahl an Chargen (beispielsweise 20) in der Warteschlange aufweisen
und eine relativ geringe Anzahl an Chargen (beispielsweise 10),
die auf Grund der Ausnahmebedingungen nicht bearbeitet werden können. Jedoch
ist der Prozentsatz an Chargen in der zweiten WIP-Reihe, die von
der Ausnahmebedingung betroffen wird, kleiner (beispielsweise 10/20
oder 50%) als der Prozentsatz aus Chargen, die in der ersten WIP-Reihe (beispielsweise
60%) betroffen sind. In einem anschaulichen Beispiel kann es daher
vorteilhaft sein, den Chargen Vorrang einzuräumen, die die kleinere Gesamtwarteschlange
betreffen, beispielsweise die erste WIP-Warteschlange, um damit
einen Materialstrom durch die kleinere WIP-Warteschlange aufrecht
zu erhalten. In beiden Versionen der Algorithmen werden Chargen
mit höheren
Prioritätswerten
höhere
Prioritäten
in den auszugebenden Warteschlangen gegeben.
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich im Allgemeinen an diverse Verfahren
und Systeme zur Prioritätszuweisung
von Material, um Ausnahmebedingungen aufzuheben. Die vorliegende
Erfindung kann im Zusammenhang mit einer beliebigen Art an Anlagen,
beispielsweise Prozessanlagen, Messanlagen, etc. angewendet werden.
Ein anschauliches Verfahren ist in dem Flussdiagramm in 3 gezeigt.
Wie darin dargestellt ist, umfasst in einer anschaulichen Ausführungsform
das Verfahren das Bereitstellen mehrerer Werkstücke, wobei jedes der Werkstücke mit
einer zugeordneten Menge an Material verknüpft ist, die nicht bearbeitet
werden kann, bis das Werkstück
nicht bearbeitet ist, wie dies im Block 50 angegeben ist,
und das Verfahren umfasst das Bestimmen einer Priorität zur Bearbeitung
jedes der mehreren Werkstücke
auf der Grundlage zumindest der zugeordneten Materialmenge, die
nicht bearbeitet werden kann, wie dies im Block 52 gezeigt
ist. In weiteren Ausführungsformen
umfasst das Verfahren das Bearbeiten mehrerer Werkstücke gemäß der festgelegten
Priorität.
In noch weiteren anschaulichen Ausführungsformen umfasst das Ver fahren
das Bearbeiten weiterer Werkstücke.
Die Werkstücke
können
eine beliebige Art an Werkstücken
sein, beispielsweise einzelne Scheiben oder Chargen aus Scheiben,
etc.
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In
einer weiteren anschaulichen Ausführungsform umfasst das Verfahren
das Bereitstellen mehrerer Werkstücke, und für jedes der Werkstücke das
Bestimmen einer Materialmenge, die nicht bearbeitet werden kann,
bis das Werkstück
mindestens einem Messprozess unterzogen wird, und das Bestimmen
einer Priorität zur
Bearbeitung jedes der mehreren Werkstücke auf der Grundlage zumindest
Materialmenge, die nicht bearbeitet werden kann.
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In
einer noch anderen anschaulichen Ausführungsform umfasst das Verfahren
das Bereitstellen mehrerer Scheibenchargen und für jede der Scheibenchargen
das Bestimmen einer Materialmenge, die nicht bearbeitet werden kann,
bis die Scheibencharge mindestens einem Messprozess unterzogen ist,
und das Bestimmen einer Priorität
zum Bearbeiten jeder der mehreren Scheibenchargen auf der Grundlage
der bestimmten Materialmenge, die nicht bearbeitet werden kann.
In weiteren Ausführungsformen
umfasst das Verfahren das Durchführen
des Messvorganges an der betrachteten Charge und danach das Bearbeiten
weiterer Scheibenchargen. In noch weiteren Ausführungsformen wird die Priorität für die Bearbeitung
der Werkstücke
oder Chargen bestimmt, indem die höchste Bearbeitungspriorität den Werkstücken oder
Chargen zugeordnet wird, die die relativ größere Materialmenge besitzen,
die nicht bearbeitet werden kann.
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Die
speziellen offenbarten Ausführungsformen
sind lediglich anschaulicher Natur, da die Erfindung auf unterschiedliche
aber äquivalente
Weisen modifiziert und praktiziert werden kann, wie dies dem Fachmann
im Besitze der vorliegenden Erfindung klar ist. Beispielsweise können die
Prozessschritte, wie sie zuvor dargelegt sind, in einer anderen
Reihenfolge ausgeführt
werden. Ferner sind keine Einschränkungen hinsichtlich der Details
des Aufbaus oder der hierin gezeigten Gestalt beabsichtigt, sofern
diese nicht in den nachfolgenden Patentansprüchen beschrieben sind. Es ist
daher klar, dass die speziellen offenbarten Ausführungsformen geändert und
modifiziert werden können,
und dass alle derartigen Änderungen
als innerhalb des Schutzbereichs und des Grundgedankens der Erfindung
liegend betrachtet werden. Daher wird der angestrebte Schutzbereich in
den nachfolgenden Patentansprüchen
festgelegt.
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Zusammenfassung
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich im Allgemeinen an diverse Verfahren
und Systeme (10) zur Prioritätszuweisung von Material zur
Aufhebung von Ausnahmebedingungen. In einer anschaulichen Ausführungsform
umfasst das Verfahren das Bereitstellen mehrerer Werkstücke, wobei
jedes Werkstück
eine zugeordnete Menge an Material besitzt, die nicht bearbeitet
werden kann, bis die Werkstücke
bearbeitet sind, und Bestimmen einer Priorität für das Bearbeiten jedes der
mehreren Werkstücke
auf der Grundlage zumindest der zugeordneten Menge an Material,
die nicht bearbeitet werden kann.
