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TECHNISCHES SACHGEBIET
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Herstellung
von Halbleitervorrichtungen, und, insbesondere, auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Planen von Herstellungseinheiten, basierend
auf Einheits- und Werkzeug-Zustands-Metriken.
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HINTERGRUND
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Es
ist ein dauerhafter Drang innerhalb der Halbleiterindustrie vorhanden,
die Qualität,
die Zuverlässigkeit
und den Durchsatz von integrierten Schaltungsvorrichtungen, z. B.
Mikroprozessoren, Speichervorrichtungen, und dergleichen, zu erhöhen. Dieser
Drang wird durch Anforderungen von Verbrauchern nach Computern und
elektronischen Vorrichtungen mit höherer Qualität unterstützt, die
zuverlässiger
arbeiten. Diese Anforderungen haben zu einer kontinuierlichen Verbesserung
bei der Herstellung von Halbleitervorrichtungen geführt, z.
B. Transistoren, ebenso wie bei der Herstellung von integrierten
Schaltungsvorrichtungen, die solche Transistoren einsetzen. Zusätzlich setzt
ein Verringern der Defekte bei der Herstellung der Bauteile eines
typischen Transistors auch die Gesamtkosten pro Transistor ebenso
wie die Kosten von integrierten Schaltungsvorrichtungen, die solche
Transistoren einsetzen, herab.
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Allgemein
wird ein Satz von Verarbeitungsschritten an einem Wafer unter Verwendung
einer Vielzahl von Verarbeitungswerkzeugen, umfassend Fotolithografie-Stepper, Ätzwerkzeuge,
Niederschlagswerkzeuge, Polierwerkzeuge, schnelle, thermische Verarbeitungswerkzeuge,
Implantationswerkzeuge, usw., durchgeführt. Eine Technik zum Verbessern
der Betriebsweise einer Halbleiterverarbeitungslinie umfasst die
Verwendung eines firmenweiten Steuersystems, um automatisch den
Betrieb der verschiedenen Verarbeitungswerkzeuge zu steuern. Die
Herstellungswerkzeuge kommunizieren mit einem Herstellungs-Framework
oder einem Netzwerk aus Verarbeitungsmodulen. Jedes Herstellungswerkzeug
ist allgemein mit einer Gerätschaft-Schnittstelle
verbunden. Die Gerätschaft-Schnittstelle
ist mit einer Maschinen-Schnittstelle verbunden, die Kommunikationen
zwischen dem Herstellungswerkzeug und dem Herstellungs-Framework
erleichtert. Die Maschinen-Schnittstelle kann allgemein ein Teil
eines Advanced-Prozess-Steuer-ABC-Systems sein. Das ABC-System initiiert
ein Steuer-Skript, basierend auf einem Herstellungsmodell, das ein
Softwareprogramm sein kann, das automatisch die Daten, die benötigt sind, um
den Herstellungsvorgang auszuführen,
aufsucht. Oftmals sind Halbleitervorrichtungen durch mehrere Herstellungswerkzeuge
für mehrere
Prozesse stufenweise geführt,
unter Erzeugung von Daten, die sich auf die Qualität der verarbeiteten
Halbleitervorrichtungen beziehen. Vorverarbeitungs- und/oder Nachverarbeitungs-Metrologie-Daten
werden zu Prozesssteuereinheiten für die Werkzeuge zugeführt. Verarbeitungsvorschrift-Parameter werden
durch die Prozesssteuereinheiten, basierend auf dem Funktionsmodell
und den Metrologie-Informationen berechnet, um zu versuchen, nach
Nachverarbeitungsergebnisse so nahe zu einen Sollwert wie möglich zu erreichen.
Eine Verringerung in der Variation auf diese Art und Weise führt zu einem
erhöhten
Durchsatz, verringerten Kosten, einer höheren Vorrichtungsfunktion
usw., wobei alle davon einer erhöhten
Profitabilität
entsprechen.
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In
einer typischen Halbleiterherstellungsfabrik werden Wafer in Gruppen,
bezeichnet als Einheiten, verarbeitet. Die Wafer in einem bestimmten
Los bzw. einer Einheit erfahren allgemein dieselbe Verarbeitungsumgebung.
In einigen Werkzeugen werden alle Wafer in einer Einheit gleichzeitig
verarbeitet, während
in anderen Werkzeugen die Wafer individuell, allerdings unter ähnlichen
Bedingungen (z. B. unter Verwendung derselben Verarbeitungsvorschrift), verarbeitet
werden. Typischerweise ist eine Einheit von Wafern einer Priorität zu Beginn
seines Verarbeitungszyklus zugeordnet. Eine Priorität kann auf
der Basis der Anzahl von Wafern in der Einheit oder seinem Status
als eine Test- oder experimentelle Einheit, z. B., zugeordnet sein.
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An
einem bestimmten Verarbeitungsschritt werden die relativen, zugeordneten
Prioritäten
aller Lose bzw. Einheiten, bereit zur Verarbeitung, verglichen.
Verschiedene Regeln werden angewandt, um zu bestimmen, welche der
geeigneten Einheiten für eine
Verarbeitung ausgewählt
wird. Zum Beispiel wird, für
zwei Einheiten mit derselben Priorität, die ältere der Einheiten oftmals
für eine
darauf folgende Verarbeitung ausgewählt. In dem Fall einer Test-Einheit
aus Wafern (d.h. allgemein umfassend eine verringerte Anzahl von
Wafern) wird die Einheit einem oder mehrere experimentellen Verarbeitungsschritten)
oder Vorschriftseinstellungen bei einem Versuch unterworfen, die
Funktionsweise des Prozesses oder die Funktionsweise der sich erbebenden
Vorrichtungen zu verbessern.
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Bevor
eine Produktion von regulären
Produktionslosen unter Verwendung der experimentellen Parameter
beginnt, ist es nützlich,
zuerst die Effektivität
von Änderungen,
basierend auf den sich ergebenden Charakteristika der Wafer in der
Test-Einheit zu testen. Deshalb würde einer Test-Einheit eine relativ
hohe Priorität
gegenüber
anderen Produktionslosen zugeordnet werden, so dass deren Verarbeitung
schneller abgeschlossen wird. Ungeachtet der bestimmten Prioritätszuordnungen,
die vorgenommen sind, sind die Regeln im Wesentlichen statisch und
vorbestimmt. Die Priorität
einer bestimmten Einheit ändert
sich nicht typischerweise während
eines Verarbeitungszyklus, ohne dass sich der Status davon, dass
sie eine Produktions-Einheit ist, zu einer Test-Einheit, zum Beispiel, ändert.
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Während des
Herstellungsvorgangs können verschiedene
Ereignisse auftreten, die die Funktionsweise der Vorrichtungen,
die hergestellt werden sollen, beeinflussen. Das bedeutet, dass
Variationen in den Herstellungsverarbeitungsschritten zu Variationen
in der Vorrichtungsfunktion führen.
Faktoren, wie beispielsweise merkmal-kritische Dimensionen, Dotier-Niveaus,
Kontakt-Widerstand, Teilchenkontermination usw., können alle
potenziell die Endfunktionsweise der Vorrichtung beeinflussen. Die
Vorrichtungen werden typischerweise durch eine Gradmessung eingestuft,
die effektiv deren Marktwert bestimmt. Allgemein ist, je höher eine
Vorrichtung eingestuft wird, desto wertvoller die Vorrichtung.
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An
einem gegebenen Verarbeitungsschritt kann bzw. können ein oder mehrere Verarbeitungswerkzeuge)
zum Durchführen
der erforderlichen Verarbeitung verfügbar sein. Obwohl die verschiedenen Werkzeuge
zum Durchführen
desselben Vorgangs an der Einheit geeignet sind, können die
Werkzeuge unter demselben Niveau einer Fertigkeit (d.h. Werkzeugzustandsgüte) betrieben
werden. Zum Beispiel kann ein Werkzeug nahe dem Ende eines Intervalls zwischen
Reinigungszyklen betrieben werden. In anderen Fällen können, wenn ein Werkzeug näher zu dem
Ende seines Reinigungsintervalls liegt, die Wafer, die in dem Werkzeug
verarbeitet sind, eine höhere
Teilchen-Kontaminationsrate, verglichen mit einem Werkzeug zeigen,
das näher
zu dem vorderen Ende seines Reinigungsintervalls betrieben wird.
Eine höhere
Teilchenkontaminationsrate kann den Grad oder den Ertrag der Wafer,
die in dem Werkzeug verarbeitet sind, herabsetzen. Eine Planung
der Einheiten durch die Verarbeitungslinie hindurch, basierend auf einer
Werkzeugverfügbarkeit
und einer Einheit-Priorität,
kann zu einer Einheit führen,
das eine hohe Güte
besitzt, und kann dazu führen,
dass sie in einem Werkzeug verarbeitet wird, die einen zu geringen Werkzeugzustand
besitzt, was zu einer Verringerung in der Güte oder in dem Ertrag der Einheit
führt.
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Die
vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, die Effekte von einem
oder mehreren der Probleme, die vorstehend angegeben sind, zu beseitigen oder
zumindest zu verringern.
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Die
US-A-5,444,632 offenbart ein Verfahren zum Steuern und Planen von
Verarbeitungsmaschinen, in denen eine Vielzahl von hergestellten
Teilen verarbeitet wird, und in denen die Planung durch herkömmliche
Planungsfaktoren, wie beispielsweise kritischer Weg, Warteschlange,
Zeit, Werkzeugleerlauf, Einstellzeit, bestimmt wird.
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Die
US-A-5,940,787 offenbart eine Anordnung zum Überwachen des Werkzeugs und
des hergestellten Teils während
einer Verarbeitung, um die Verarbeitung einzustellen bzw. zu justieren,
nachdem das Teil durch das Werkzeug verarbeitet worden ist.
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Die
US-A-6,260,427 offenbart eine Herstellungsanordnung, in der ein
abgenutztes Werkzeug für
einen Vorgang mit einer geringeren Präzision verwendet werden kann.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in einem Verfahren zur Planung
des Herstellungsablaufs zu sehen, das aufweist: Verarbeiten einer
Vielzahl von hergestellten Teilen in einem Bearbeitungsablauf; Bestimmen
von Einheiten-Kriterien für
mindestens einen Untersatz der Vielzahl der hergestellten Teile;
Bestimmen von Werkzeug-Kriterien für eine Vielzahl von Werkzeugen
in dem Bearbeitungsablauf; und ablaufmäßiges Planen der hergestellten Teile
für eine
Verarbeitung in den Werkzeugen, basierend auf den Einheiten-Kriterien und der
Werkzeug-Kriterien, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheiten-Kriterien Einheitenzustandsmetriken
sind und die Werkzeug-Kriterien Werkzeugzustandsmetriken sind.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in einem Herstellungssystem
zu sehen, das eine Vielzahl von Werkzeugen zur Verarbeitung einer Vielzahl
von hergestellten Teilen in einem Bearbeitungsablauf aufweist; und
einen Planungsserver, der so aufgebaut ist, um die hergestellten
Teile zur Verarbeitung in den Werkzeugen zu planen, dadurch gekennzeichnet,
dass das System weiterhin aufweist: eine Einheiten-Zustandsüberwachungseinrichtung, aufgebaut
so, um Einheiten-Zustandsmetriken für mindestens einen Untersatz
der Vielzahl der hergestellten Teile zu bestimmen; eine Werkzeug-Zustandsüberwachungseinrichtung,
die so aufgebaut ist, um Werkzeugzustandsme triken für mindestens einen
Untersatz der Vielzahl der Werkzeuge zu bestimmen, und wobei der
Planungsserver so aufgebaut ist, um die hergestellten Teile für eine Verarbeitung
in den Werkzeugen, basierend auf Einheiten-Zustandsmetriken und
Werkzeugzustandsmetriken, zu planen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung kann unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung
verstanden werden, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen
wird, in denen entsprechende Bezugszeichen entsprechende Elemente
bezeichnen und in denen:
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1 ein
vereinfachtes Blockdiagramm eines Herstellungssystems gemäß einer
erläuternden Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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2 ein
vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Planen von Herstellungseinheiten,
basierend auf Einheiten und Werkzeugzuständen entsprechend einer anderen
erläuternden
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, zeigt.
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Während die
Erfindung für
verschiedene Modifikationen und alternative Formen zugänglich ist, sind
spezifische Ausführungsformen
davon anhand eines Beispiels in den Zeichnungen dargestellt und werden
hier im Detail beschrieben. Es sollte allerdings verständlich werden,
dass die Beschreibung hier von spezifischen Ausführungsformen nicht dazu vorgesehen
ist, die Erfindung auf die bestimmten Formen, die offenbart sind,
zu beschränken,
sondern, im Gegensatz dazu, ist die Absicht diejenige, alle Modifikationen, Äquivalente
und Alternativen abzudecken, die innerhalb des Schutzumfanges der
Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, fallen.
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MODUS (MODEN) ZUM AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG
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Erläuternde
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend beschrieben. Im Interesse der Deutlichkeit
werden nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Ausführung in
dieser Beschreibung beschrieben. Es wird natürlich ersichtlich werden, dass bei
der Entwicklung irgendeiner solchen tatsächlichen Ausführungsform
zahlreiche ausführungsspezifischen
Entscheidungen vorgenommen werden müssen, um die spezifischen Ziele
des Entwicklers zu erreichen, wie beispielsweise Befolgung von sich
auf ein System beziehende oder auf ein Geschäft beziehende Beschränkungen,
die von einer Ausführung
zu einer anderen variieren werden. Weiterhin wird ersichtlich werden,
dass eine solche Entwicklungsbemühung
komplex und zeitaufwendig sein könnte,
die allerdings eine Routine sein würde, wenn sie von einem Fachmann
auf dem betreffenden Fachgebiet, der den Vorteil dieser Offenbarung
hat, vorgenommen wird.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird ein vereinfachtes Blockdiagramm
eines erläuternden
Herstellungssystems 10 angegeben. In der dargestellten Ausführungsform
ist das Herstellungssystem 10 so angepasst, um Halbleitervorrichtungen
herzustellen. Obwohl die Erfindung so beschrieben ist, dass sie
in einer Fabrik für
die Herstellung von Halbleitern ausgeführt wird, ist die Erfindung
nicht darauf eingeschränkt
und kann bei anderen Herstellungsumgebungen angewandt werden. Die
Techniken, die hier beschrieben sind, können bei einer Vielfalt von
hergestellten Teilen angewandt werden, umfassend, allerdings nicht
darauf beschränkt,
Mikroprozessoren, Speichervorrichtungen, digitale Signalprozessoren, anwendungsspezifische,
integrierte Schaltungen (ASICs) oder andere ähnliche Vorrichtungen. Die Techniken
können
auch dabei angewandt werden, Teile, andere als Halbleitervorrichtungen,
herzustellen.
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Ein
Netzwerk 20 verbindet verschiedene Komponenten des Herstellungssystems 10 miteinander,
was diesen ermöglicht,
Informationen auszutauschen. Das erläuternde Herstellungssystem 10 umfasst
eine Vielzahl von Werkzeugen 30–80. Jedes der Werkzeuge 30–80 kann
mit einem Computer (nicht dargestellt) für ein schnittstellenmäßiges Verbinden
mit dem Netzwerk 20 verbunden sein. Die Werkzeuge 30–80 sind
in Sätze
von ähnlichen
Werkzeugen gruppiert, wie dies durch Zusätze in Form von Buchstaben
angegeben ist. Zum Beispiel stellt der Satz der Werkzeuge 30A–30C Werkzeuge
eines bestimmten Typs dar, wie beispielsweise einen Fotolithografie-Stepper.
Ein bestimmter Wafer oder eine Einheit an Wafern schreitet durch
die Werkzeuge 30–80 fort,
wenn er bzw. sie hergestellt werden sollen, wobei jedes Werkzeug 30–80 eine
spezifische Funktion in dem Bearbeitungsablauf durchführt. Beispielhafte
Verarbeitungswerkzeuge für
die Herstellungsumgebung einer Halbleitervorrichtung umfassen Metrologie-Werkzeuge,
Fotolithografie-Stepper, Ätzwerkzeuge,
Niederschlags- bzw. Beschichtungswerkzeuge, Polierwerkzeuge, schnelle,
thermische Verarbeitungswerkzeuge, Implantationswerkzeuge, usw..
Die Werkzeuge 30–80 sind
in einer Rang- und Datei-Gruppierung nur für erläuternde Zwecke dargestellt.
In einer tatsächlichen
Ausführung
können die
Werkzeuge in irgendeiner Reihenfolge einer Gruppierung angeordnet
werden. Zusätzlich
bedeuten die Verbindungen zwischen den Werkzeugen in einer bestimmten
Gruppierung, dass sie nur Verbindungen mit dem Netzwerk 20 darstellen,
im Gegensatz dazu, dass sie Verbindungen zwischen den Werkzeu gen
sind. Obwohl die Erfindung so beschrieben ist, dass sie für eine Ablaufplanung
von Einheiten bzw. Einheiten aus hergestellten Teilen ausgeführt werden
kann, kann sie auch dazu verwendet werden, individuelle, hergestellte
Teile zu planen.
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Ein
Herstellungs-Ausführungssystem-(MES)-Server 90 leitet
den Betrieb auf hohem Niveau des Herstellungssystems 10.
Der MES-Server 90 überwacht
den Status der verschiedenen Einheiten in dem Herstellungssystem 10 (d.h.
Einheiten, Werkzeuge 30–80) und steuert den
Fluss von Gegenständen,
die hergestellt werden (z. B. Einheiten von Halbleiterwafern) durch
den Bearbeitungsablauf. Der MES-Server 90 kann auch als
ein Planungs-Server bezeichnet werden. Ein Datenbank-Server 100 ist
zum Speichern von Daten vorgesehen, die sich auf den Status der
verschiedenen Einheiten und Gegenstände des Herstellvorgangs in
dem Bearbeitungsablauf beziehen. Der Datenbank-Server 100 kann
Informationen in einem oder mehreren Datenspeicher(n) 110 speichern.
Die Daten können
Vorverarbeitungs-, Nachverarbeitungs-, Metrologie-Daten, Werkzeugzustände, Einheiten-Prioritäten usw.,
umfassen. Das Herstellungssystem 10 umfasst auch eine Einheiten-Zustandsüberwachungseinheit 130, die
an einer Arbeitsstation 140 arbeitet, und eine Werkzeug-Zustandsüberwachungseinheit 150,
die an einer Arbeitsstation 160 arbeitet. Wie in größerem Detail
nachfolgend beschrieben ist, erzeugt die Einheiten-Zustandsüberwachungseinheit 130 Einheiten-Zustandsmetriken
für die
Einheiten, die verarbeitet werden sollen, und speichert sie in dem
Datenspeicher 110. Die Werkzeug-Zustandsüberwachungseinheit 150 erzeugt
Werkzeug-Zustandsmetriken für
die Werkzeuge 30–80 in
dem Herstellungssystem 10 und speichert sie in dem Datenspeicher 110.
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Der
MES-Server 90 greift auf Informationen in dem Datenspeicher 110 zu,
die zu dem abgeschätzten
Funktions-Grad und/oder -Ertrag der Einheiten, die hergestellt werden
(d.h. Einheiten-Zustandsmetriken), und den Zuständen der Werkzeuge 30–80 (d.h.
Werkzeug-Zustandsmetriken) in Bezug gesetzt sind, um Verarbeitungswege
für die
Einheiten durch die Werkzeuge 30–80 zu bestimmen.
Die Verteilung der Verarbeitungs- und Datenspeicherfunktionen unter
den unterschiedlichen Computern oder Arbeitsstationen in 1 wird
allgemein so durchgeführt,
um eine unabhängige
und zentrale Informationsspeicherung zu erreichen. Natürlich können unterschiedliche
Anzahlen von Computern und unterschiedliche Anordnungen verwendet
werden.
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Ein
beispielhaftes Informations-Austausch und -Verarbeitungssteuernetz,
geeignet zur Verwendung in dem Herstellungssystem 10, ist
ein Advanced Process Control (APC) Netz, wie es beispielsweise unter
Verwendung des Catalyst Systems, angeboten von KLA-Tencor, Inc.,
ausgeführt
werden kann. Das Catalyst System verwendet eine zu Semiconductor
Equipment and Materials International (SEMI) Computer Integrated
Manufacturing (CIM) Framework passende System-Technologie und basiert
auf dem Advanced Process Control (APC) Framework. CIM (SEMI E81-0699 – Provisional
Specification for CIM Framework Domain Architecture) und APC (SEMI
E93-0999 – Provisional
Specification for CIM Framework Advanced Process Control Component) Spezifikationen
sind öffentlich
von SEMI erhältlich, die
Ihren Hauptsitz in Mountain View, CA, hat.
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Teile
der Erfindung und die entsprechende, detaillierte Beschreibung werden
in Angaben einer Software oder Algorithmen oder symbolischen Darstellungen
von Vorgängen
in Bezug auf Daten-Bits innerhalb eines Computer-Speichers angegeben.
Diese Beschreibungen und Darstellungen sind nur solche, mit denen
ein Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet effektiv den Gegenstand
deren Arbeitsweise auf andere Fachleute übertragen kann. Ein Algorithmus
als ein Ausdruck, wie er hier verwendet wird und wie er allgemein
verwendet wird, wird dahin angesehen, dass er eine selbst konsistente
Sequenz von Schritten ist, die zu einem erwünschten Ergebnis führen. Die
Schritte sind solche, die physikalische Manipulationen von physikalischen
Größen erfordern.
Gewöhnlich,
obwohl nicht notwendigerweise, nehmen diese Größen die Form von optischen,
elektrischen oder magnetischen Signalen an, die dazu geeignet sind,
gespeichert, übertragen,
kombiniert, verglichen und in sonstiger Weise manipuliert zu werden.
Es hat sich als passend zu Zeitpunkten, grundsätzlich aus Gründen einer üblichen
Benutzung, erwiesen, auf diese Signale als Bits, Werte, Elemente, Symbole,
Zeichen, Terme, Zahlen, oder dergleichen, Bezug zu nehmen.
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Es
sollte allerdings bedacht werden, dass alle diese und ähnliche
Terme bzw. Angaben zu den geeigneten physikalischen Größen zugeordnet
werden sollen und nur passende Label sind, um bei diesen Größen angewandt
zu werden. Ohne dass es spezifisch in anderer Weise angegeben ist
oder wie es aus der Diskussion ersichtlich ist, beziehen sich Ausdrücke, wie 'Verarbeitung" oder "Berechnung" oder "Rechnen" oder "Bestimmen" oder "Anzeigen", oder dergleichen,
auf den Vorgang und die Prozesse eines Computersystems, oder einer ähnlichen,
elektronischen Rechenvorrichtung, die Daten, dargestellt als physikalische,
elektronische Größen innerhalb der
Register eines Computer-Systems und von Speichern in andere Daten, ähnlich dargestellt
als physikalische Größen innerhalb
der Computer-System-Speicher oder -Register oder anderer solche
Informations-Speicher, Übertragungs-
oder Anzeigevorrichtungen, manipulierten und transformierten.
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Verschiedene
Metrologie-Informationen werden während der Herstellung der Einheiten
zusammengestellt. Zum Beispiel können
physikalische Messungen, wie beispielsweise für ein Transistor-Gate kritische
Dimensionen, Teilchenkontamination, Prozessschichtdicke, usw., alle
durch die Einheiten-Zustandsüberwachungseinheit 130 zu
einer bestimmten Abschätzung
des Funktions-Grads und des -Ertrags korreliert werden. Direkte
Funktions-Metrologie-Messungen, wie beispielsweise elektrische Tests
in Bezug auf den Wafer (z. B. Ansteuerstrom, effektive Kanallänge, dielektrische
Konstante), können
auch Informationen liefern, die sich auf den Funktionsgrad und den
-Ertrag beziehen. Die besonderen Metrologie-Informationen, die durch
die Einheiten-Zustandsüberwachungseinheit 130 verwendet
werden, um einen Grad ebenso wie die Art der eingestuften Variablen
abzuschätzen,
können
sehr von dem bestimmten, hergestellten Teil, das hergestellt werden
soll, und dem Markt für
solche Teile abhängen.
Zum Beispiel können
Speichervorrichtungen unterschiedlich zu Mikroprozessoren bemessen
werden.
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In
der dargestellten Ausführungsform
erzeugt die Einheiten-Zustandsüberwachungseinheit 130 eine
Einheiten-Zustandsmetrik basierend auf einer abgeschätzten Güte und einem
abgeschätzten Ertrag,
allerdings kann, in anderen Ausführungen, die
Einheiten-Zustandsmetrik auf anderen Qualitätsmetriken oder anderen Kombinationen
davon beruhen. Zum Beispiel kann die Einheiten-Zustandsmetrik nur
auf einem Ertrag basieren.
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Der
abgeschätzte
Grad und/oder Ertrag, in weitem Sinne bezeichnet als Einheiten-Zustand, für eine bestimmte
Einheit, kann/können
sich während deren
Verarbeitungszyklus ändern.
Zum Beispiel erfahren Niederschlagswerkzeuge typischerweise eine Erhöhung in
einem Aufbau von Nebenprodukten zwischen Reinigungszyklen. Demzufolge
werden Wafer, die unmittelbar nach dem der Reinigungszyklus durchgeführt ist,
bearbeitet werden, eine geringere Teilchen-Kontamination als Wafer
haben, die unmittelbar vor der Duschführung des Reinigungszyklus verarbeitet
sind. Falls eine bestimmte Einheit durch ein Niederschlagswerkzeug
nahe dem Ende der Zeitperiode zwischen Reinigungszyklen hindurchführt, kann
eine Teilchen-Kontamination in der niedergeschlagenen Prozessschicht
relativ hoch sein. Diese Teilchen-Kontamination kann die isolierenden
Eigenschaften der Prozessschicht verringern, was demzufolge zu einer
Verringerung in dem vorausgesagten Ertrag für die Einheit führen kann,
z. B. durch Erhöhen
der Anzahl von Kurzschlusskreisen. Andererseits kann sich, falls
die Einheit der Wafer in einem Niederschlagswerkzeug bearbeitet
wird, unmittelbar, nachdem der Reinigungszyklus durchgeführt ist,
deren abgeschätzte
Einheiten-Zustandsmetrik erhöhen. Ähnliche
Effekte in Bezug auf einen abgeschätzten Einheiten-Zustand können von
dem Effekt einer Verarbeitung in anderen Werkzeugen resultieren. Vorverarbeitungs-
und Nachverarbeitungs-Metrologie-Informationen,
zusammengestellt, wenn eine bestimmte Einheit durch das Herstellungssystem 10 hindurchführt, können durch
die Einheiten-Zustandsüberwachungseinheit 130 verwendet
werden, um dynamisch die abgeschätzte
Einheiten-Zustandsmetrik zu aktualisieren. An verschiedenen Schritten
in dem Bearbeitungsablauf können
die Nachverarbeitungs-Metrologie-Informationen zu einer abgeschätzten Einheiten-Zustandsmetrik
basierend auf einem empirischen Einheiten-Zustandsmodell 135 gestützt werden.
Die bestimmten Punkte in dem Verarbeitungsablauf, wo die Einheiten-Zustandsmetrik
aktualisiert wird, hängen
von der bestimmten Ausführung ab.
Beispielhafte Einheiten-Zustandseinstellpunkte umfassen
diejenigen, nach denen die Gate-Elektrode gebildet worden ist (d.h.
basierend auf physikalischen Dimensionen der Gate-Elektrode), nach
der Bildung der ersten Metallschicht (d.h. basierend auf einem Ansteuerstrom
oder einer effektiven Kanallänge),
solche nach einer Bildung der dielektrischen Zwischen-Niveau-Schicht (d.h. basierend
auf einer gemessenen dielektrischen Konstanten), nach der Bildung
von aktiven Source/Drain-Bereichen (d.h. basierend auf Dimensionen),
nach einem Implantieren und thermischem Glühen (d.h. basierend auf einem gemessenen
Bahnenwiderstand, einer Transistorschwellwertspannung, einem Ansteuerstrom,
Implatierungs-Dosen
und -Energie, Implantierungsglühzeit und
-Temperatur), usw.. Das Einheiten-Zustands-Modell 135 kann tatsächlich eine
Vielzahl von individuellen Modellen zum Abschätzen von Einheiten-Zustands-Metriken,
basierend auf Informationen, zusammengestellt an den verschiedenen
Abschätzungspunkten,
umfassen.
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Viele
unterschiedliche Messungen, sowohl physikalisch als auch elektrisch,
können
durch die Einheiten-Zustandsüberwachungseinheit 130 zum Bestimmen
von Einheiten-Zustandsmetriken
verwendet werden. Eine beispielhafte, allerdings nicht erschöpfende,
Liste von physikalischen Messungen umfasst eine kritische Dimension
für ein
Transistor-Gate,
eine Prozessschichtdicke, eine Teilchen-Kontaminations-Zählung und
eine Transistor-Dimension für
den aktiven Bereich. Eine beispielhafte, allerdings nicht erschöpfende, Liste
von elektrischen Messungen umfasst eine effektive Kanallänge des
Transistors, einen Ansteuerstrom, eine dielektrische Konstante der
isolierenden Schicht, eine Transistor-Überlappungs-Kapazität, eine
regionale Materialwiderstandsfähigkeit,
eine Transistor-Schwellwert-Spannung,
ein Ansteuerstromverhältnis
eines n-Kanals zu einem p-Kanal, einen Off-State-Transistor-Leckagestrom
und eine Messung der Mobilität der
elektrischen Ladungsträger
und eine Oszillationstestschaltungsfrequenz. Auch können Prozessparameter
zum Abschätzen
der Einheiten-Zustandsmetriken verwendet werden. Eine beispielhafte,
allerdings nicht erschöpfende,
Liste von Prozessparametern umfasst Implantier-Dosen und -Energie und Glühtemperatur
und -zeit.
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Die
Werkzeug-Zustandsüberwachungseinheit 150 stellt
Werkzeugzustands-Spur-Daten
während
Verarbeitungsläufen
der überwachten
Werkzeuge 30–80 zusammen,
um eine Werkzeug-Zustandsmetrik für das Werkzeug 30–80 zu
bestimmen. Eine Technik zum Überwachen
eines Zustands eines bestimmten Werkzeugs 30–80 umfasst
ein Einsetzen eines multivariaten Werkzeug-Zustandsmodells 155, angepasst
so, um die erwarteten Betriebsparameter des Werkzeugs während der
Verarbeitung von Wafern in dem Werkzeug vorherzusagen ein. Falls
die tatsächlichen
Werkzeugparameter nahe zu den vorhergesagten Werkzeugparametern
liegen, ist das Werkzeug so, dass es hohe Zustandsmetriken besitzt
(d.h. das Werkzeug arbeitet so, wie es erwartet wird). Wenn sich
der Abstand zwischen den erwarteten Werkzeugparametern und den tatsächlichen Werkzeugparametern
vergrößert, verringert
sich die Werkzeug-Zustandsmetrik. Falls die Werkzeug-Zustandsmetrik unterhalb
eines vorbestimmten Schwellwerts abfällt, kann ein Wartungsvorgang durchgeführt werden,
um Probleme zu beseitigen oder das Werkzeug zu reparieren. Falls
die Werkzeug-Zustandsmetrik ausreichend niedrig ist, können die
Wafer, die durch das Werkzeug in dem verschlechterten Zustand verarbeitet
sind, als kritisch gekennzeichnet werden oder überarbeitet werden.
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Typischerweise
basiert das Werkzeug-Zustandsmodell 155, das verwendet
wird, um die Betriebsparameter des Werkzeugs 30–80 vorherzusagen,
um dadurch den Zustand des Werkzeugs 30–80 zu messen, auf
dem bestimmten Werkzeug 30–80 und der Basisbetriebsvorschrift,
eingesetzt durch das Werkzeug 30–80 zur Verarbeitung
der Wafer. Demzufolge kann jedes Werkzeug 30–80 ein
gesondertes Werkzeug-Zustandsmodell 155 für jeden
der Basis-Betriebsvorschriften, die an dem Werkzeug 30–80 ablaufen,
haben. Eine beispielhafte Software-Anwendung für eine Werkzeug-Zustandsüberwachungseinheit ist
ModelWareTM, angeboten durch Triant, Inc.
Nanaimo, British Columbia, Canada Vancouver, Canada. Ein beispielhaftes
System zum Überwachen
eines Werkzeug-Zustands ist in dem US-Patent 6594589 mit dem Titel "METHOD AND APPARATUS FOR
MONITORING TOOL HEALTH" beschrieben.
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Wenn
der MES-Server 90 versucht, eine bestimmte Einheit zur
Verarbeitung zu planen, sucht er die Einheit-Zustandsmetrik für die bestimmte
Einheit und die Werkzeug-Zustandsmetriken
für die
verfügbaren
Werkzeuge 30–80 von
dem Datenspeicher 110 auf. Dieser bestimmte Entscheidungsbaum,
vorgenommen durch dem MES-Server 90 beim Evaluieren der
Einheiten-Zustandsmetriken und der Werkzeug-Zustandsmetriken, ist
von der Ausführung
unabhängig.
In einer bespielhaften Ausführungsform sucht
nur dann, wenn die Einheiten-Zustandsmetrik größer als ein vorbestimmter Schwellwert
ist (d.h. eine Einheit mit einem vermutlich hohen Wert), der MES-Server 90 die
Werkzeug-Zustandsmetriken
für die
verfügbaren
Werkzeuge 30–80 von
dem Datenspeicher 110 auf. Der MES-Server 90 versucht,
die Einheit mit einem Werkzeug 30–80 zu planen, das eine
relativ hohe Werkzeug-Zustandsmetrik besitzt. Für Einheiten, die Einheiten-Zustandsmetriken
unterhalb des Schwellwerts haben, können standardmäßige Planungstechniken,
basierend auf einer Einheiten-Priorität, einem Alter und einer Werkzeug-Verfügbarkeit,
verwendet werden.
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Ein
gewichtetes System kann auch anstelle eines Schwellwerts verwendet
werden. Zum Beispiel können
Einheiten, die eine Planung erfordern, eine Auswertung, basierend
auf Faktoren, wie beispielsweise deren Priorität, Alter und Einheiten-Zustand, empfangen.
Natürlich
können
andere Faktoren oder weniger Faktoren verwendet werden, um die Einheiten
auszuwerten (d.h. nur die Einheiten-Zustandsmetrik kann verwendet
werden). Der MES-Server 90 plant dann die Einheiten, basierend
auf deren Auswertungen und den Werkzeug-Zustandsmetriken, die den
verfügbaren
Werkzeugen 30–80 zugeordnet sind.
Die Einheiten mit höheren
Auswertungen würden
in den Werkzeugen 30–80 mit
höheren
Werkzeug-Zustandsmetriken eingeplant werden. Einheiten mit höheren Einheiten-Zustandsmetriken
können auch
zusammen in Chargen zum Verarbeiten in einem Werkzeug 30–80 (z.
B. einem Ofen), das eine Verarbeitung von mehr als einer Einheit
zu einem Zeitpunkt vornimmt, gruppiert werden. Beim Planen der Einheiten
kann der MES-Server 90 nicht immer in der Lage sein, alle
Einheiten mit einer hohen Einheiten-Zustandsmetrik in den Werkzeugen 30–80 zu planen,
die die höchsten
Werkzeug-Zustandsmetriken ha ben. Der MES-Server 90 evaluiert
Ablaufentscheidungen, um das Hervorrufen von Engstellen-Situationen
zu vermeiden, wo alle Einheiten mit hohen Zustandsmetriken versuchen,
durch das Werkzeug 30–80 mit
der besten Funktion verarbeitet zu werden. Das gewichtete System,
das vorstehend beschrieben ist, kann dazu verwendet werden, das
Potenzial für Engstellen
zu verringern. Zum Beispiel wird, wenn zwei Einheiten eine ähnliche
Einheiten-Zustandsmetrik haben, die Einheit mit der höheren Priorität in dem
Werkzeug 30–80 mit
der besseren Funktionsweise eingeplant werden. In einem anderen
Beispiel kann, wenn zwei Einheiten eine ähnliche Einheiten-Zustandsmetrik
haben, allerdings eine der Einheiten eine höhere abgeschätzte Güte besitzt,
diese eine Priorität
erhalten, um deren Ertrag von wertvolleren Vorrichtungen beizubehalten.
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In 2 nun
ist ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Planen
von Produktionseinheiten, basierend auf Einheiten und Werkzeugzuständen entsprechend
einer anderen, erläuternden
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, gezeigt. In einem Block 200 wird
eine Vielzahl von hergestellten Teilen, wie beispielsweise Halbleiterwafern,
in einem Verarbeitungsablauf, umfassend eine Vielzahl von Werkzeugen 30–80,
verarbeitet. In einem Block 210 werden Teile-Zustandsmetriken
für mindestens
einen Untersatz der Vielzahl von hergestellten Teilen bestimmt.
Die Teile-Zustandsmetriken können
basieren auf Faktoren, wie beispielsweise die Güte und der Ertrag, bestimmt
werden. In einem Block 220 werden Werkzeug-Zustandsmetriken
für mindestens
einen Untersatz der Vielzahl der Werkzeuge bestimmt. In einem Block 230 werden
die hergestellten Teile für
eine Verarbeitung in den Werkzeugen, basierend auf den Teile-Zustandsmetriken
und den Werkzeug-Zustandsmetriken, geplant.
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Eine
Bestimmung von Einheiten Zustandsmetriken, wie dies vorstehend beschrieben
ist, für
die Halbleiter-Vorrichtungen, die hergestellt werden sollen, und
die Planung des Ablaufes der Vorrichtungen durch das Herstellungssystem 10,
basierend auf den Werkzeug-Zustandsmetriken der Werkzeuge 30–80, besitzen
zahlreiche Vorteile. Der Wert von Einheiten, die einen hohen Einheiten-Zustand
haben, kann während
einer darauf folgenden Verarbeitung beibehalten werden. Durch Identifizieren
von Einheiten mit hohem Wert und unter Versuchen, deren Wert durch Verarbeitung
davon in Werkzeugen mit einer hohen Funktionsweise zu schützen, kann
die Qualität
der hergestellten Vorrichtungen, und demzufolge die Profitabilität des Herstellungssystems 10,
erhöht werden.
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Die
besonderen Ausführungsformen,
die vorstehend offenbart sind, sind nur erläuternd, da die Erfindung in
unterschiedlichen, allerdings äquivalenten
Arten und Weisen, modifiziert und ausgeführt werden kann, wie dies durch
einen Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet ersichtlich wird,
der von den Lehren hier Gebrauch macht. Weiterhin sind keine Einschränkungen
in Bezug auf die Details eines Aufbaus oder eines Designs, die hier
dargestellt sind, andere als solche, die in den Ansprüchen nachfolgend
beschrieben sind, vorgesehen. Es ist deshalb ersichtlich, dass die
bestimmten Ausführungsformen,
die vorstehend offenbart sind, innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche geändert oder
modifiziert werden können.