DE60127257T2 - Integrierte elektronische hardware für waferbehandlungs-steuerung und -diagnose - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Plasmabehandlung von Halbleitereinrichtungen bzw. -bauelementen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Integration von Sensoren und Hardware-Steuerungen, die in einer Halbleiterherstellungsanlage verwendet werden, insbesondere in einem Plasmaätzsystem.
  • Stand der Technik
  • Zahlreiche Formen der Behandlung mit ionisierten Gasen, beispielsweise Plasma-Ätzen/Abscheidung und reaktive(s) Ionenätzen/-abscheidung, sind von zunehmender Bedeutung, insbesondere auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleitereinrichtungen bzw. -bauelementen. Von besonderem Interesse sind Einrichtungen, die in dem Ätzprozess verwendet werden. Die 1 stellt ein herkömmliches induktiv gekoppeltes Plasmaätzsystem 100 dar, das bei der Behandlung und Herstellung von Halbleitereinrichtungen verwendet werden kann. Ein induktiv gekoppeltes Plasmabehandlungssystem 100 umfasst einen Plasmareaktor 102 mit einer darin vorgesehenen Plasmakammer 104. Ein mit einem Transformator gekoppelter Spannungscontroller (Transformer Coupled Power Controller; TCP) 106 und ein Vorspannungscontroller 108 steuern jeweils eine TCP-Spannungsversorgung 110 und eine Vorspannungsversorgung 112, die das Plasma beeinflussen, das innerhalb der Plasmakammer 104 erzeugt wird.
  • Der TCP-Spannungscontroller 106 gibt einen Sollwert für die TCP-Spannungsversorgung 110 vor, so dass ein Hochfrequenzsignal (RF), das mit Hilfe eines TCP-Abstimmungsnetzwerks 114 abgestimmt werden kann, an eine TCP-Spule 116 abgegeben werden kann, die sich nahe der Plasmakammer 104 befindet. Ein für Hochfrequenzstrahlung transparentes Fenster 118 ist typischerweise vorgesehen, um die TCP-Spule 116 von der Plasmakammer 104 zu trennen, wobei gleichzeitig Energie von der TCP-Spule 116 zu der Plasmakammer 104 gelangen kann.
  • Der Vorspannungscontroller 108 stellt einen Sollwert für die Vorspannungsversorgung 112 ein, so dass ein Hochfrequenzsignal, das mit Hilfe eines Vorspannungs-Abstimmungsnetzwerks 120 abgestimmt werden kann, an eine Elektrode 122 abgegeben werden kann, die sich innerhalb des Plasmareaktors 104 befindet und oberhalb der Elektrode 122 eine Gleichspannungs-Vorspannung (DC) erzeugt, die ausgelegt ist, um ein Substrat 124 aufzunehmen bzw. zu empfangen, beispielsweise einen Halbleiterwafer, das gerade behandelt wird.
  • Ein Gasversorgungsmechanismus 126, beispielsweise ein Pendel-Steuerventil, versorgt den Innenraum des Plasmareaktors 104 typischerweise mit der geeigneten Chemie, die für den Herstellungsprozess erforderlich ist. Ein Gasauslassmechanismus 128 beseitigt Teilchen aus dem Innenraum der Plasmakammer 104 und hält einen bestimmten Druck innerhalb der Plasmakammer 104 aufrecht. Eine Drucksteuereinrichtung 130 steuert sowohl den Gasversorgungsmechanismus 126 als auch den Gasauslassmechanismus 128.
  • Eine Temperatursteuereinrichtung 134 steuert die Temperatur der Plasmakammer 104 auf einen ausgewählten Temperatur-Sollwert unter Verwendung von Heizeinrichtungen, beispielsweise Heizpatronen, die um die Plasmakammer 104 herum angeordnet sind.
  • In der Plasmakammer 104 wird ein Ätzen des Substrats dadurch erreicht, dass das Substrat 104 unter Vakuum ionisierten Gasgemischen (Plasma) ausgesetzt wird. Der Ätzprozess beginnt, wenn die Gase in die Plasmakammer 104 eingeleitet werden. Die Hochfrequenzleistung, die von der TCP-Spule 116 abgegeben wird und mit Hilfe des TCP-Abstimmungsnetzwerks 110 eingestellt wird, ionisiert die Gase. Die Hochfrequenzleistung, die von der Elektrode 122 abgegeben wird und mit Hilfe des Vorspannungsabstimmungsnetzwerks 120 eingestellt wird, induziert auf dem Substrat 124 eine DC-Vorspannung, um die Richtung und Energie des Ionenbombardements des Substrats 124 zu kontrollieren. Während des Ätzprozesses reagiert das Plasma chemisch mit der Oberfläche des Substrats 124, um Material zu entfernen, das nicht von einer Fotolackmaske abgedeckt ist.
  • Primäre Parameter, beispielsweise die Einstellwerte des Plasmareaktors, sind bei der Plasmabehandlung von grundlegender Bedeutung. Der Wert der tatsächlichen TCP- Spannung, der Vorspannung, des Gasdrucks, der Gastemperatur und der Gasströmungsrate innerhalb der Plasmakammer 104 beeinflussen die Prozessbedingungen erheblich. Eine erhebliche Schwankung der tatsächlich in die Plasmakammer 104 abgegebenen Leistung kann unerwartet den erwarteten Wert von anderen variablen Prozessparametern verändern, beispielsweise die Teilchendichte von neutralen und ionisierten Teilchen, die Temperatur und Ätzrate.
  • Bei bestehenden Plasmaätzsystemen werden jedoch die primären Parameter mit Hilfe von separaten unabhängigen Steuereinrichtungen gesteuert, die miteinander nicht unmittelbar und nicht in Echtzeit kommunizieren. Die 2 stellt ein herkömmliches Plasmaätz-Steuerungshardwaresystem dar. Eine TCP-Abstimmung 200 umfasst eine TCP-Steuereinrichtung 202. Eine Vorspannungsabstimmung 204 umfasst eine Vorspannungs-Steuereinrichtung 206. Ein Drucksteuerventil 208 umfasst eine Druck-Steuereinrichtung 210. Ein optisches Emissionsspektrometer (OES) oder Interferometer (INTRF) 212 umfasst eine OES- oder INTRF-Steuereinrichtung 214. Ein VME-Leiterplatinenrahmen 216 steht über serielle Verbindungen 218 mit unabhängigen Steuereinrichtungen 202, 206, 210 und 214 in einer Datenverbindung. Somit werden die Reaktoreinstellwerte mit Hilfe von unabhängigen Steuereinrichtungen getrennt voneinander gesteuert, und zwar mit einer vergleichsweise langsamen Datenübertragungsverbindung zwischen einander.
  • In Plasmaätzsystemen kann eine Veränderung von einem der Parameter die anderen Parameter beeinflussen. Beispielsweise führen chemische Reaktionen in der Kammer während eines Prozesses dazu, dass die Plasmaimpedanz variiert, was die Leistungsabgabe, Temperatur und den Druck beeinflusst. Somit müssen von einer Bedienperson in aufwendiger Weise diskrete Bedienungsschritte entwickelt werden, um diese Effekte wirkungsvoll zu entkoppeln. Dies beschränkt das Betriebsfenster des Prozesses und verlängert die Prozessdauer, was das gesamte Potential des Plasmaätzsystems beeinflusst. Außerdem sind der Erste-Wafer-Effekt (die Behandlung eines ersten Wafers innerhalb desselben Plasmareaktors führt zu Veränderungen in dem Plasmareaktor, welche die nachfolgenden Prozesse beeinflussen) und die stets vorhandene Prozessdrift über die Zeit (Plasmareaktoren, die über einen Zeitraum verwendet werden, verlieren aufgrund der länger andauernden Verwendung ihre Genauigkeit) ebenfalls Hinweise darauf, dass die Steuerung der Einstellwerte des Reaktors nicht alleine das steuern, was innerhalb der Kammer und auf dem Wafer abläuft.
  • Deshalb besteht ein Bedürfnis nach einem Verfahren und einer Einrichtung, womit sämtliche Steuerungsvorgänge bei einer offenen Architektur zentralisiert werden können, was eine Datenübermittlung zwischen den verschiedenen Steuereinrichtungen in Echtzeit erlaubt. Eine solche Einrichtung würde es einer Bedienperson ermöglichen, die Stabilität und Wiederholbarkeit des Ätzprozesses signifikant zu verbessern und schließlich die Parameter zu steuern, die unmittelbar für den Prozess relevant sind, um so schließlich die Merkmale des Wafers zu kontrollieren.
  • US-A-5 666 381 offenbart ein Datenübermittlungssystem zur Verwendung in einer Halbleiterbauelement-Herstellungsanlage. Dieses umfasst eine Haupt-CPU und eine hauptseitige Datenübermittlungseinheit, die jeweils mit einem Hauptbus und mehreren Daten übertragenden Folge-Logikmodulen verbunden sind, die mit einer entsprechenden Anzahl von empfangenden Folge-Logikmodulen gepaart sind. Die hauptseitige Datenübermittlungseinheit umfasst ein Daten übermittelndes Master-Logikmodul und ein empfangendes Master-Logikmodul, die Information an die empfangenden Folge-Logikmodule und die Daten übermittelnden Folge-Logikmodule senden bzw. von diesen empfangen. Das Datenübermittlungssystem ermöglicht eine Datenübermittlung zwischen den verschiedenen Elementen der Halbleiterbauelement-Herstellungsanlage. Die Datenübermittlungssignale laufen sämtliche durch die Haupt-CPU.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine zentrale Steuereinrichtung zur Verwendung in einer Halbleiterherstellungsanlage nach Anspruch 1 bereitgestellt.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Mehrzahl von Sensoren und einer Mehrzahl von Steuerungshardware zur Verwendung in einer Halbleiterherstellungsanlage nach Anspruch 6 bereitgestellt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein System-Blockdiagramm, das ein herkömmliches Plasmaätzsystem darstellt.
  • 2 ist ein System-Blockdiagramm, das eine herkömmliche Steuerungshardwareumgebung in einem Plasmaätzsystem darstellt.
  • 3 ist ein System-Blockdiagramm, das einen zentralen Hardwarecontroller eines Ätzsystems gemäß einem bestimmten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 4 ist ein System-Blockdiagramm, das eine Leiterplatine gemäß einem bestimmten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Ausführliche Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Der Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, dass die nachfolgende Beschreibung der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft erfolgt und diese in keinster Weise beschränkt. Andere Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden sich dem Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres aufdrängen, wenn dieser Zugang zu dieser Offenbarung erhält.
  • Eine Halbleiterherstellungsanlage, beispielsweise ein Plasmaätzsystem, verwendet ein Computersystem, um den Transport des Wafers, eine Gasströmungsrate, eine Waferbehandlung und eine Waferreinigung zu überwachen und zu steuern.
  • Ein Hardwaresteuerungssystem, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, ist in der 3 gezeigt. Dieses umfasst eine zentrale Steuereinrichtung 300, die zumindest eine zentrale Prozessoreinheitskarte (CPU) 304, zumindest eine Leiterplatine 306, beispielsweise eine VIOP-Karte, sowie eine optionale Datenübertragungskarte 308 umfasst. Sämtliche Karten sind in einen Bus eingesteckt, beispielsweise in einen VME-Bus 310, und zwar innerhalb eines Platinenaufnahmerahmens 312. Die Datenübermittlungskarte 308 wirkt mit anderen Komponenten des Plasmaätzsystems zusammen, beispielsweise mit einer Nutzerschnittstelle. Mehrere I/O-Mikrocontroller sind auf eine Leiterplatine 306 montiert. Die I/O-Mikrocontroller kommunizieren mit verschiedenen externen Steuerungshardwarekomponenten und -sensoren, beispielsweise einer TCP-Abstimmung 314, einer Vorspannungsabstimmung 316, einem Druck-Steuerventil 318 und einem OES- oder INTRF-Sensor 320. Insbesondere steuert der sich auf der Leiterplatine 306 befindende TCP-Mikrocontroller 322 eine externe TCP-Abstimmung 314. Zwei Vorspannungs-Mikrocontroller 324, die sich auf der Leiterplatine 306 befinden, steuern eine externe Vorspannungsabstimmung 316. Ein Druck-Mikrocontroller 326, der sich auf der Leiterplatine 306 befindet, steuert ein externes Druck-Steuerventil 318. Ein OES- oder INTRF-Controller 328, der sich auf der Leiterplatine 306 befindet, steuert einen externen OES- oder INTRF-Sensor 320.
  • Mikrocontroller 322, 324, 326, 328 können in unabhängige Schrittmotor-Controller eingebaut sein, die mit externen Antrieben kommunizieren, das heißt mit einem TCP-Kondensatorantrieb, einem Vorspannabstimmungs-Kondensatorantrieb oder einem Pendelventil-Antrieb. Die zentrale Steuereinrichtung kann auch eine eingebaute Schnittstelle für ein OES, beispielsweise ein Ocean Optics S2000 Spektrometer, oder sowohl für ein OES als auch für ein INTRF umfassen, beispielsweise ein Ocean Optics SD2000.
  • In einer Reaktionskammer wird eine Waferätzung dadurch erreicht, dass die Wafer ionisierten Gasgemischen (Plasma) unter Vakuumbedingungen ausgesetzt werden. Ätzvorschriften bestehen aus einer Serie von Schritten, die Gasströmungsraten, den Kammerdruck, die Hochfrequenzleistung, einen Spaltabstand, die Kammertemperatur und den Druck eines rückseitig kühlenden Heliums steuern. Diese Werte sind in ein Computersystem einprogrammiert. Eine Bedienperson wählt die gewünschte Vorschrift vor dem Starten des Ätzprozesses aus. Die CPU 304 arbeitet den Vorschriftenalgorithmus dadurch ab, dass eine Hochsprachen-I/O und Steueralgorithmen ausgeführt werden und diese mit Mikrocontrollern 322, 324, 326, 328 über den VME-Bus 320 kommuniziert. Die Mikrocontroller 322, 324, 326, 328 führen dann Basis-VO- und Niedersprachen-Steuerfunktionen aus und stellen integrierte Schnittstellen für Sensoren und die Steuerungshardware 314, 316, 318, 320 bereit. Deshalb kommuniziert die CPU 304 über den VME-Bus 310 mit Mikrocontrollern 322, 324, 326, 328, um Steuerungsfunktionen von verschiedenen Untersystemen des Plasmaätzsystems auszuführen oder zu ermöglichen, beispielsweise die TCP-Spannung, Vorspannung, Gasdruck und OES- oder INTRF-Sensoren.
  • Die 4 stellt ein gegenwärtig bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Leiterplatine 306 (3) dar. Eine I/O-Prozessor-Leiterplatine 400 kann eine zu einem 24-bit-Adressen- und 16-bit-Daten-VME-Bus kompatible Karte aufweisen, die einen Adressblock von 64kB in einem VME-Speicherbereich einnimmt. Ein Bus 402 kommuniziert mit den Schrittmotor-Steuerschnittstellen 404, mit der digitalen Eingabe-(DI) und digitalen Ausgabe-(DO)-VME-Schnittstelle 406 und mit Dualportspeichern (DPM; Dual Port Memories) 408.
  • Die Schrittmotor-Steuerschnittstellen 404 können zwei Achsen für eine TCP-Abstimmung 314 (TCP-Kondensator eins 410 und TCP-Kondensator zwei 412), zwei Achsen für eine Vorspannungsabstimmung 316 (Vorspannungskondensator eins 414 und Vorspannungskondensator zwei 416), eine Achse für ein Druck-Steuerventil 318 (Pendelventil 418) und eine Ersatzachse 420 aufweisen. Die Schrittmotor-Steuerschnittstellen senden Befehle an Mikrocontroller 422, welche die Achse steuern. Datenübertragungsgeschwindigkeiten können vier Bits für eine Schrittrate und ein Bit für eine Richtung mit mehreren Ratentabellen aufweisen. Ein Firmware-Mikrocontroller wird eine Beschleunigung/Verlangsamung zwischen den Schrittratenänderungen automatisch realisieren.
  • Die DI- und DO-VME-Schnittstelle 406 bildet DI und DO 424 in einen VME-Speicherbereich ab. Bei DI kann es sich um eine 24-Volt-Quelle handeln, weil eine Quellenspannung von den Sensoren angefordert wird. Bei DO kann es sich um eine 24-Volt-Quelle handeln, mit einer Rückleseeigenschaft (read back).
  • DPM 408 kommuniziert mit einem Mikrocontroller 426 und einer OES- und/oder INTRF-VME-Schnittstelle 428. Analoge Eingaben (AI) und analoge Ausgaben (AO) 430 werden unmittelbar auf einen VME-Speicherbereich unter Verwendung des DPM 408 abgebildet. Eine AI 430 wird unter Verwendung eines Wandlers ADC 430 gewandelt, der von einem Mikrocontroller 426 gesteuert wird. Der DAC 430, der von dem Mikrocontroller 426 gesteuert wird, wandelt digitale Signale in AO 430. Der VIOP 400 kann 32 AI und 12 AO aufweisen. Die AI kann eine Auflösung von 12 Bit in einem Bereich zwischen –10 Volt bis +10 Volt aufweisen, insbesondere mit einer Genauigkeit von 0,1 %, die durch eine von einem Host ausgelöste Selbstkalibrierung garantiert wird. Die AO kann eine Auflösung von 12 Bit mit einer Genauigkeit von 0,1 % in dem Bereich zwischen 0 bis 10 Volt mit einer Rücklesefähigkeit für Selbsttestzwecke aufweisen.
  • VIOP 300 kann ebenfalls eine VME-Schnittstelle 428 für ein OES und/oder INTRF 432 aufweisen, wo Steuerungsdaten und Daten allgemein auf einen VME-Speicherbereich abgebildet werden. Ein OES kann ein Ocean Optics S2000 sein. Ein OES und INTRF kann ein Ocean Optics SD2000 sein. Die Spektrumdaten können eine Breite von 12 Bit aufweisen, bei gleichzeitiger Erfassung eines OES- und/oder INTRF-Spektrums. Die Aufsummierung der Spektren kann mit Hilfe eines Controllers 428 ausgeführt werden, beispielsweise eines PLD-basierten Controllers, mit einer Integrationsschrittweite, die von 4 mS bis 250 mS in einer Sequenz 1, 1.4, 2, 2.8....
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht deshalb die Aufteilung von Steuerungsfunktionen für ein optimales Betriebsverhalten. Dies erleichtert eine enge Kopplung von zeitkritischen Schleifen bzw. Kreisläufen, während zugleich eine „lokale" Steuerung von nicht-zeitkritischen Untersystemen ermöglicht ist. Solch eine integrierte Schnittstelle reduziert die Kosten der Anlage durch Maximierung der Verwendung von Ressourcen und Reduzierung von Redundanzen in der Hardware und Software. Eine solche offene Architektur ermöglicht auch, dass Controller in Echtzeit koordiniert werden, was den Prozess stabil und einheitlich macht.
  • Die 5 ist ein Flussdiagramm, das die Interaktion zwischen einer Softwareanwendung und Sensoren und Steuerungshardware darstellt. Im Block 500, einer Anwendungssoftware, die auf einer CPU-Karte, beispielsweise einer CPU-Karte 304. lokalisiert ist, kann eine Bedienperson Eingabeparameter eingeben, die erforderlich sind, um ein gewünschtes Oberflächenprofil auf einem Wafer in einem Plasmaätz- und Abscheidungsreaktor zu erzeugen. Die Anwendungssoftware wirkt mit Antriebseinrichtungen bzw. Treibern in dem Block 502 zusammen. Die Treiber stellen Niedersprachen-Treiberprogrammroutinen dar, welche die Anwendungssoftware in dem Block 500 mit den Steuerungssensoren und der Steuerungshardware im Block 504 verknüpfen. Der Leiterplatine 306 (3) ist eine bestimmte Abbildungsadresse für jeden Sensor und jede Steuerungshardware zugeordnet. Beispielsweise ist der VME-Speicherbereich FAC2000h-FAC21FFFh einer VIOP-Status/Steuerung und einer DI/DO zugeordnet. Die Treiber können Hochsprachenbefehle der Anwendungssoftware für den bestimmten Sensor oder die bestimmte Steuerungshardware unter Referenzierung auf die entsprechenden Speicherabbildungsadressen ausführen.
  • Ein Verfahren zum Steuern der Sensoren und Steuerungshardware zur Verwendung in einer Halbleiterherstellungsanlage ist in einem Flussdiagramm gemäß der 6 dargestellt. In einem ersten Block 600 wird eine Anwendungssoftware, die einer Bedienperson ermöglicht, eine Verfahrensvorschrift auszuwählen, die die bestimmten Parameter enthält, um ein gewünschtes Oberflächenprofil in einem Plasmaätz- und Abscheidungssystem zu erzeugen, auf eine CPU-Karte geladen, beispielsweise eine CPU-Karte 304 (3). In dem Block 602 wird die CPU-Karte in einen Bus eingesteckt bzw. an diesen gekoppelt, beispielsweise einen VME-Bus 310. In dem Block 604 werden die Sensoren und Steuerungshardware, beispielsweise die TCP-Abstimmung 314, die Vorspannungsabstimmung 316, das Druck-Steuerventil 318 und OES/Interferometer 320, mit Mikrocontrollern verknüpft. In dem Block 606 werden elektrische Controller, beispielsweise Mikrocontroller 322, 324, 326 und 328, die auf einer einzelnen Leiterplatine angeordnet sind, beispielsweise der VIOP-Karte 306, aktiviert. Die einzelne Leiterplatine wird dann in den Bus im Block 608 eingesteckt bzw. mit diesem verknüpft. Eine Bedienperson steuert die Sensoren und Steuerungshardware in dem Block 610 über die Anwendungssoftware, die auf die CPU-Karte geladen wurde. Mit einer solchen zentralen Anordnung der Controller auf einer einzigen Platine wird eine enge Kopplung einer Mehrzahl von zeitkritischen Schleifen bzw. Kreisläufen ermöglicht, wobei zugleich eine lokale Steuerung einer Mehrzahl von nicht-zeitkritischen Untersystemen möglich ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen des in der 6 dargestellten Verfahrens können der Block 600 bis 608 in einer beliebigen anderen Reihenfolge angeordnet sein.
  • Weil die Mikrocontroller auf der einzelnen Leiterplatine in Echtzeit kommunizieren, können diese kritische Informationen über den Status der Plasma-Waferprozessierung austauschen, so dass die CPU den gesamten Vorgang steuern kann. Eine solche Plasma-Waferprozessierung wird von der CPU zentral gesteuert, die Hochsprachenbefehle an die Mikrocontroller und Schnittstellen auf der einzelnen Leiterplatine sendet. Diese Befehle werden dann von den Mikrocontrollern ausgeführt, die sich auf „einfache" Tätigkeiten fokussieren. Eine solche Architektur ermöglicht, dass die Regelkreise von jedem Controller miteinander Daten austauschen. Wegen der hohen Anzahl von voneinander abhängigen Parametern und Variablen, die einen Plasmaätz- und Abscheidungsprozess beinflussen, ermöglicht die makroskopische „gleichzeitige" Steuerung von Parametern, wie beispielsweise TCP, Vorspannung oder Druck, einer Bedienperson, dass diese die Genauigkeit, Stabilität und Wiederholbarkeit des Ätz- und Abscheidungsprozesses erheblich verbessern kann.
  • Wenngleich Ausführungsbeispiele und Anwendungen dieser Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, wird dem Fachmann auf diesem Gebiet, der Zugang zu dieser Offenbarung hat, ersichtlich sein, dass viele weitere Modifikationen als vorstehend ausgeführt, möglich sind, ohne von den hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Konzepten abzuweichen. Beispielsweise ist der Grad der Integration der verschiedenen Regelschleifen auf die integrierte I/O-Karte skalierbar, was von der speziellen Anwendung abhängig ist, die angestrebt wird. Beispielsweise kann das OES mit seiner Niedersprachen-Firmware extrahiert und mit einer CPU-Karte als „portables" optisches Emissionsspektrometer kombiniert werden. Diese neue Steuereinrichtung kann im Stand der Technik zur Verbesserung ihrer derzeit bestehenden Möglichkeiten verwendet werden.
  • Auch für sehr komplizierte Halbleiterherstellungsanlagen können mehrere dieser „zentralen" Steuerungseinrichtungen dazu verwendet werden, um die Steuerung eines Zerfalls, von Kabelbäumen und einer Speicherzuordnung zu optimieren.

Claims (8)

  1. Zentrale Steuerungseinrichtung (300) zur Verwendung in einer Halbleiterherstellungsanlage, mit: einem Bus (310); zumindest einer zentralen Verarbeitungseinheit-Karte (304), wobei die zentrale Verarbeitungseinheit-Karte in den Bus (310) eingesteckt ist und zumindest einen Eingabe-/Ausgabe-Steuerungsalgorithmus in einer höheren Programmiersprache ausführt; zumindest einer Leiterplatine (306), wobei die Leiterplatine in den Bus (310) eingesteckt ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatine (306) eine Mehrzahl von elektrischen Steuerungseinrichtungen (422) umfasst, die in einer Architektur angeordnet sind, die es erlaubt, dass die geschlossenen Kreise von jeder Steuerungseinrichtung (422) miteinander Daten austauschen; und die Steuerungseinrichtungen (422) ausgelegt sind, um für eine Mehrzahl von Sensoren und eine Mehrzahl von Steuerungshardware (314, 316, 318, 320) der Halbleiterherstellungsanlage eine integrierte Schnittstelle zur Verfügung zu stellen, um so die enge Kopplung einer Mehrzahl von zeitkritischen Kreisen bzw. Schleifen zu erleichtern und dabei eine lokale Steuerung einer Mehrzahl von nicht-zeitkritischen Untersystemen zu ermöglichen.
  2. Zentrale Steuerungseinrichtung (300) nach Anspruch 1, bei der die Leiterplatine (306) Basis-Eingabe-/Ausgabe-Steuerungsfunktionen bzw. Steuerungsfunktionen in maschinenorientierter Programmiersprache ausführt.
  3. Zentrale Steuerungseinrichtung (300) nach Anspruch 1, bei der die Leiterplatine (306) mit der zentralen Verarbeitungseinheit (304) über den Bus (310) Daten austauscht, um eine Mehrzahl von Sensoren und eine Mehrzahl von Steuerungshardware (314, 316, 318, 320) der Halbleiterherstellungsanlage auszuführen oder zu ermöglichen.
  4. Zentrale Steuerungseinrichtung (300) nach Anspruch 1, wobei der Bus (310) ein Versa-Modular-European-Bus (VME-Bus) ist.
  5. Zentrale Steuerungseinrichtung (300) nach Anspruch 4, wobei die Leiterplatine (306) eine Schrittmotor-Steuerungsschnittstelle (404), die mit einem VME-Bus (402) und einer Mehrzahl von Mikrokontrollern (422) Daten austauscht, wobei die Mehrzahl von Mikrokontrollern eine Mehrzahl von Achsen steuern; eine digitale Eingabeschnittstelle und eine digitale Ausgabeschnittstelle (406), die mit einem VME-Bus (402) Daten austauschen und die digitale Eingabe und digitale Ausgabe in einen VME-Speicherbereich abbilden; einen ersten Dualport-Speicher (408), der mit einem VME-Bus (402) Daten austauscht und eine analoge Eingabe und eine analoge Ausgabe in einen VME-Speicherraum abbildet; und einen zweiten Dualport-Speicher (408) umfasst, der mit einem VME-Bus (402) und einem optischen Emissionsspektrometer oder einem optischen Interferometer Daten austauscht.
  6. Verfahren zum Steuern einer Mehrzahl von Sensoren und einer Mehrzahl von Steuerungshardware (314, 316, 318, 320) zur Verwendung in einer Halbleiterherstellungsanlage, mit den Schritten: eine Anwendungssoftware wird auf eine zentrale Verarbeitungseinheit-Platine (304) geladen; die zentrale Verarbeitungseinheit-Platine (304) wird in einen Bus (310) eingesteckt; die Mehrzahl von Sensoren und die Mehrzahl von Steuerungshardware (314, 316, 318, 320) werden mit einer Mehrzahl von elektrischen Steuerungseinrichtungen (422) verbunden; die Mehrzahl von elektrischen Steuerungseinrichtungen (422) werden auf eine einzelne Leiterplatine (306) montiert, wobei die einzelne Leiterplatine einen Adressblock in einem Speicherbereich des Busses (310) besetzt; die einzelne Leiterplatine (306) wird in den Bus (310) eingesteckt, die Mehrzahl von Sensoren und die Mehrzahl von Steuerungshardware (314, 316, 318, 320) werden über die Anwendungssoftware gesteuert; dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von elektrischen Steuerungseinrichtungen (422) eine Architektur aufweisen, die es erlaubt, dass die geschlossenen Kreise bzw. Schleifen von jeder Steuerungseinrichtung (422) miteinander Daten austauschen; die Steuerungseinrichtungen (422) für die Mehrzahl von Sensoren und die Mehrzahl von Steuerungshardware (314, 316, 318, 320) eine integrierte Schnittstelle zur Verfügung stellen, um so eine enge Kopplung einer Mehrzahl von zeitkritischen Kreisen bzw. Schleifen zu erleichtern und dabei eine lokale Steuerung einer Mehrzahl von nicht-zeitkritischen Untersystemen zu ermöglichen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Adressblock eine Größe von 64 Kilobyte aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Anwendungssoftware mit der Mehrzahl von Sensoren und der Mehrzahl von Steuerungshardware (314, 316, 318, 320) über eine Mehrzahl von Treibern Daten austauscht, wobei die Mehrzahl von Treibern die Anwendungssoftware auf eine Mehrzahl von entsprechenden Speicher-Abbildungsadressen referenziert.
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