JP2006523948A - 半導体ウェハ製造システムにおいてスキャナシステムのタイミング変動を補償するための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

少なくともトラックシステム及びスキャナシステムを備えた半導体ウェハ製造システムは、スキャナシステムにおける公称周期性からの偏差が検出されたときに時間遅延を動的に導入することによりこのような偏差を補償する。従来技術の静的な待機状態もウェハレシピに導入されて、リソース競合の確率を下げるのが好ましい。これにより得られる半導体ウェハ製造システムは、このような偏差に関わらず、ウェハ流の同期が維持されるという点で、ウェハスループットを向上することができる。

Description

本発明は、一般に、トラックシステム及びスキャナシステムを備えた半導体ウェハ製造システムに係り、より詳細には、このようなウェハ製造システムをスキャナシステムの公称タイミングからの偏差について補償することに係る。

近代的な集積回路（ＩＣ）は、製造場所で大量生産される半導体ウェハ上に形成される。製造場所（又は「ｆａｂ」）は、非常に厳密に且つ入念に制御された動作パラメータに対して機能しなければならない種々の形式の自動装置を使用している。図１は、一般的なｆａｂシステム１０で見られるプロセスステップ又はモジュールの幾つかを示している。このシステム１０は、種々の製造モジュールを備えたトラックシステム２０、及びスキャナ（又はステッパ）システム３０として考えることができる。トラックシステム２０は、通常、他のタスクの中でもトラックシステムクロック信号（ＴＲＡＣＫ ＣＬＯＣＫ）を出力するコンピュータシステム４０の制御のもとで同期して動作する。同期とは、ウェハがトラックシステム２０においてこのトラッククロック信号に応答して移動されることを意味する。

製造中のウェハは、このトラッククロック信号に応答してスキャナシステム３０に入力される。しかしながら、スキャナシステム３０は、その内部スキャナシステムクロック（ＳＣＡＮＮＥＲ ＣＬＯＣＫ）に応答して、ウェハを受け入れそしてスキャナシステム完了ウェハを出力する。従来技術では、トラッククロックとスキャナクロックを同期させ、製造システム全体を通してウェハを移動させて処理する際のデッドタイムを減少するよう試みることに多大な努力が払われていることが理解できる。しかし、トラッククロックとスキャナクロックとの間に良好な同期を得るために、スキャナシステムのタイミングは、実質的に一貫した周期性を示さなければならない。しかし、実際には、スキャナシステム内の露出手順が公称周期性からのタイミング偏差を示すことがあり、この偏差即ち変動がクロックの同期を妨げる。

トラックシステム２０内の例示的モジュールが図１に示されている。図１の左上の領域において、一連のウェハがシステム２０に入力される。通常、冷却(chill)プレートモジュール５０を使用して、ウェハ温度を約１℃だけ室温へと安定化させ、その後、ウェハは、スピンコーティング装置６０に入り、ここで、ポリマーホトレジストのフィルムがウェハの上面に載せられる。あるプロセスでは、ステップ６０において、反射防止コーティングが最初にウェハ上面に堆積され、次いで、ウェハがベーキングされ（例えば、モジュール又はステップ７０）、次いで、ホトレジストを堆積するためにスピンコーティング装置６０へ返送される。近代的なホトリソグラフは、波長の短い光を使用して益々小さい特徴部サイズを定義するように求めているので、紫外線の反射が大きな問題となっており、従って、反射防止層（１つ又は複数）が使用される。

結局、ウェハは、ロボットユニット１４０により、ベーキングプレート７０へ通され、そこで、ホトレジストのフィルムが硬化され、余計な溶媒が熱でウェハから追い出される。その後の冷却プレートプロセス８０によりウェハは安定した室温へ冷却される。コンピュータシステム４０により発生されたトラッククロック信号を受け取ると、プロセス中のウェハは、次いで、トラックシステム２０の前記部分から送出されて、ステッパ／スキャナシステム３０へ入力される。このステッパ／スキャナシステム３０は、スキャナクロックからの信号に応答して当該ウェハを受け容れる。システム３０内では、種々のリソグラフィ技術が当該ウェハに対して実行される。モジュール又はステップ９０において、ウェハは、ＰＥＢベーキングプレートを使用して露出後ベーキング（ＰＥＢ）を受け、次いで、冷却プレート１００へ送られ、これは、ウェハを安定した周囲室温に戻す。通常、現像モジュールステージ１１０がその後に続き、その間に、ステッパ／スキャナモジュール３０内で形成されたリソグラフィ潜像がウェハ上面のポリマーフィルムに現像される。ポジのトーン像では、光に露出されたホトレジストの部分が可溶性となって、溶液中で分解し、ウェハ構造体の希望の領域を露出させる。ベーキングプレートステップ１２０がその後に続き、ウェハ面を乾燥させ且つ硬化させる。次いで、エッチングモジュール１３０が続き、このようにして処理されたウェハが、冷却プレート、例えば、モジュール５０へ戻される。図１に示す多数のステップ又はステージは、当該プロセスの仕様（例えば、「レシピ」）に基づいて、同じウェハに対して何回も繰り返すことができる。通常、ロボットアーム１４０として一般的に示される装置は、１つのモジュールから別のモジュールへウェハを機械的に移動するのに使用できる。

実際に、トラックシステム２０がウェハをステッパ／スキャナシステム３０に入力するために送り出すことのできるレートは、ステッパ／スキャナシステム３０が新たなウェハを受け取る準備（Ｒ２Ｒ）ができるレートに一致しないことがある。同様に、スキャナシステム３０がウェハをトラックシステム２０に送り返す準備（Ｒ２Ｓ）のできる時間は、トラックシステム２０が更なる処理のためにウェハを受け取る準備のできる瞬間と一致しないことがある。ある従来のシステム１０では、システム２０内におけるウェハの処理に時間を付加するために１５０のような緩衝器を含ませることができる。ウェハの時間の流れを妨げるものを吸収するために、１つ以上の緩衝器又は緩衝機能をシステム１０に使用することができる。緩衝器とは、物理的なエンティティでよく、例えば、余計なウェハを、処理に必要な時間より長くそのステーション、おそらく、専用の緩衝ステーションに保持するための一時的な蓄積場所として使用されるモジュール、或いはウェハの蓄積場所として一時的に使用されるロボットアームでよい。

例えば、トラッククロック信号のタイミングに応答して、冷却プレート８０は、ステッパ／スキャナのクロックがステッパ／スキャナシステム３０の準備できるのを許すより早くに、ステッパ／スキャナシステム３０にウェハを送り込む準備ができると仮定する。ステッパ／スキャナシステム３０がウェハを受け取る準備ができたと分かったときに、ロボットアーム１４０は、緩衝器１５０から必要に応じてウェハを取り出してシステム３０にロードすることができる。

余計なロボットアーム及び／又は緩衝器を設けてトラックシステム２０の出力タイミングを改善しようと試みることは、システム２０とシステム３０との間に良好なタイミング一致を与える問題に対する最適な解決策でないことが理解される。システム１０内には所与のモジュールへのアクセスに対して競争するモジュール間に時間的競合が生じ、システム２０から送り出されるウェハと、システム３０へ受け取られるウェハと、システム３０を出てトラックシステム２０へ戻るウェハとの間に時間的一致を強制するよう試みることが必要となる。しかし、緩衝器１５０及び／又は付加的なロボット型のメカニズム１４０を設けてシステムの流れを円滑にするには、付加的なコスト及びｆａｂ内の付加的なフロアスペースが必要になり、且つ実際上、ウェハのスループットを低下させることになる。

トラックシステム２０内のリソース競合の解決を助ける従来の１つの解決策が、Ｈ．オー氏を発明者とする米国特許第６，４１８，３５６号（２００２年７月）に説明されている。この‘３５６号特許では、搬送リソース（例えば、ロボットメカニズム）に対する競合が、トラックシステム２０に関連したオン・ウェハ製造結果を著しく低下せずにこのような待機状態を許容できるようにモジュールに「待機」時間を選択的に付加することにより解決される。本出願人は、米国特許第６，４１８，３５６号を参考としてここに援用する。

しかし、トラックシステムリソース競合を解決できても、関連スキャナシステムにおける公称タイミングからの偏差が、製造システムの全体的な性能を低下させることになる。従って、トラックシステムの送り出し準備（Ｒ２Ｒ）状態と、ステッパ／スキャナリソグラフィシステムの受け取り準備（Ｒ２Ｒ）状態との間のタイミング一致が維持されるように、このようなスキャナシステムのタイミング偏差を補償する方法が要望される。

本発明は、スキャナシステムにおける時間偏差のこのような補償を提供する。

本発明は、トラックシステム及びスキャナシステムを備えた半導体ウェハ製造システムを、スキャナシステムにおける予想される公称タイミングからの偏差が補償されるように動作する。このような時間偏差は、通常、スキャナシステムの露出時間の変動から生じる。本発明は、スキャナシステムのこのような時間偏差を検出し、そしてウェハ製造システムに付加的な時間「遅延」を動的に挿入して、それを補償するのを助け、従って、トラックシステムとスキャナシステムの界面を横切るウェハの流れの良好な同期を保持する。

これらの動的に挿入される遅延は、米国特許第６，４１８，３５６号に開示されたように、プロセスの非クリティカル(non-critical)モジュール段階においてウェハ製造レシピに追加される予め計画された「待機」に加えられるものである。これにより得られる半導体ウェハ製造システムは、同期したウェハの流れを維持でき、ひいては、スループットの改善を達成することができる。

本発明の他の特徴及び効果は、添付図面を参照して以下に詳細に述べた好ましい実施形態の詳細な説明から明らかとなろう。

図２は、トラックシステム２０’及びスキャナシステム３０’を備えた半導体ウェハ製造システム２００のブロック図である。システム２０’及び３０’は、図１のシステム２０及び３０と同じであってもよいし、或いは異なる及び／又は異なる数のモジュール並びにより多くの又はより少ないロボットユニットを備えてもよい。

システム２００は、米国特許第６，４１８，３５６号に説明されたような挿入「待機」時間の形態のトラックシステム２０’の補償を有すると仮定してもよい。しかしながら、‘３５６特許に説明されたものとは対照的に、トラックシステム２０’は、スキャナシステムの公称タイミングからの偏差、即ちスキャナシステムの公称クロック周期からの偏差に対する補償も有するのが効果的である。このような補償は、挿入時間「遅延」の形態である。

システム２００は、コンピュータシステム２１０の制御のもとで動作するのが好ましく、そのコンピュータ読み取り可能なメモリは、コンピュータＣＰＵで実行されたときに上記のシステムオペレーションを実施するソフトウェア２２０を記憶する（又はそれをロードすることができる）。コンピュータシステム２１０は、スキャナシステム３０’の実際のクロックタイミングを公称クロックタイミングに対して容易に比較して、その公称値からの周期性の偏差を検出することができる。このようなタイミング偏差が検出されると、ソフトウェア２１０は、ＣＰＵ実行の際に、適当な時間「遅延」をトラックシステム２０’に挿入させる（システム２００がターンオンされる前にウェハ製造レシピに導入される‘３５６特許の予め計画された「待機」の挿入とは対照的に）。ここに述べるように、このように挿入される「遅延」は、トラックシステム２０’により送り出されるウェハのタイミングと、スキャナシステム３０’により受け取られるウェハのタイミングとの間の一致を改善し、例えば、図２では、それらは、冷却プレート８０からスキャナシステム３０’へ送り込まれるウェハと、スキャナシステム３０’からトラックシステム２０’の露出後ベーキングモジュール９０へ送り込まれるウェハである。

トラックシステム２０’は、４つのロボットステーションと共に示されており、即ちＬＲＰ−２３０（又は「ＬＲＰ」）は、システム２００へ／からウェハをロードすることに関連したロードポートロボットユニットであり、ＣＴＲ−２３０（又は「ＣＴＲ」）は、コーティングモジュール６０に関連したロボットユニットであり、ＳＩＲ−２３０（又は「ＳＩＲ」）は、スキャナシステム３０’へ／からウェハをロードすることに関連したロボットであり、そしてＤＶＲ−２３０（又は「ＤＶＲ」）は、現像モジュール１１０に一般的に関連したロボットである。４つ全部のロボットユニットＬＰＲ、ＣＴＲ、ＳＩＲ及びＤＶＲは、本譲受人のＡＳＭＬインクにより開発されたロボットユニットのように、２つのアームを有するのが好ましい。システム２００は、これら４つのロボットステーションを参照して説明するが、本発明は、４つより少数又は多数のトラックシステムロボットステーションを使用するウェハ製造システム、又は二重アーム付きのロボットステーションを使用しないシステムで実施できることも理解されたい。

以下のテーブル１を参照して本発明を説明する。テーブル１において、行１１−１５（陰影付けして示す）は、スキャナシステム３０’に関連したプロセスステップを示し、残りのプロセスステップは、トラックシステム２０’に関連したものである。名目上、テーブル１で与えられるウェハレシピに対して４０．０秒の周期が仮定され、例えば、名目上のケースでは、４０秒ごとの処理に対して新たなウェハがシステムに入る。

テーブル１

テーブル１を参照すれば、第１の列は、プロセスステップを示し、そして第５の列は、そのプロセスステップに対応するプロセス及びオーバーヘッド（ＯＨ）時間を示す。例えば、冷却プレート動作（例えば、ＣＰ１ｘ）において、オーバーヘッド時間は、冷却プレートチャンバーモジュールを開閉するのに必要な時間を指し、一方、プロセス時間は、閉じた冷却プレートチャンバー内のタイミング合わせされた冷却の実際の時間巾を表わす。

従って、テーブル１において、第１の列は、プロセスステップのモジュールを表わし、ＬＰｘはロードポートを表わし、ＣＰ１ｘ、ＣＰ２ｘ、ＣＰ３ｘは、冷却プレート（例えば、おそらく、図２の冷却プレート５０、８０、１００）を表わし、ＢＡＲＣｘは、底部の反射防止コーティングモジュール（例えば、スピンコーティングモジュール６０により実行されるステップ）を表わし、ＨＰ１ｘ、ＨＰ２ｘ、ＨＰ３ｘ、ＨＰ４ｘは、ホット即ちベーキングプレート（例えば、図２のベーキングプレート７０、９０、１２０）を表わし、ＣＴｘは、コーティングモジュール（例えば、図２のモジュール６０）を表わし、ＯＥＢＲｘは、ウェハの外縁に形成されたビードの除去を表わす。ＩＮ−ＰＥＤ及びＯＵＴ−ＰＥＤは、スキャナシステム３０’内の入力及び出力ペデスタルを表わし、ＡＬＩＧＮは、スキャナシステム３０’内のウェハ整列を表わし、ＥＸＰＯＳＥは、スキャナシステム３０’内のウェハ露出を表わし、そしてＤＩＳＣＨＡＲＧＥは、スキャナシステム３０’内の放出シュートを指す。スキャナシステム３０’に関連したテーブル１におけるデータの５つの行は、背景の陰影及び黒い境界で示され、データの残りの行は、トラックシステム２０’におけるステップを表わす。

テーブル１における列２及び３は、ここに述べる実施形態におけるロボット指定及びロボット移動である。ＬＰＲは、ロードポートロボット（例えば、図２のＬＰＲ−２３０）を表わし、ＣＴＲは、コーティングロボット（例えば、図２のＣＴＲ−２３０）を表わし、ＳＩＲは、ステッパインターフェイスロボット（例えば、図２のＳＩＲ−２３０）を表わし、ＷＨＲ及びＤＩＲは、スキャナシステム３０’に関連したウェハ取り扱いロボット（例えば、図２のＷＨＲ−２４０、ＤＨＲ−２４０）を表わす。いわゆる単一移動では、ウェハを第１プロセスモジュールから後続の第２プロセスモジュールへ移動しなければならない一般的なロボットは、先ず、第２プロセスモジュールに既にあるウェハを取り除いた後に、第１ウェハを第２プロセスモジュールへ再配置しなければならない。交換移動では、２アーム付のロボットメカニズムを使用して、第１ロボットアームで第１モジュールから第１ウェハをピックアップし、そして第２モジュールから第２ウェハをピックアップし、次いで、第１アームを使用して第１ウェハを第２モジュールへ位置させる。可能であれば、交換移動が単一移動より好ましい。

例えば、テーブル１の行１を左から右へ見ると、ロードポートプロセスステップにおいて、ウェハがＬＰＲロボットメカニズム（例えば、ＬＰＲ−２３０）によりロードポートＬＰｘからピックアップされ、そしてその後続プロセスモジュールの冷却プレートＣＰ１ｘ（おそらく、図２のモジュール５０）に配置される。列４に示すピックアップ及び配置に関連した搬送時間は、７．０秒である。行２では、冷却プレートプロセスステップは、プロセス及びオーバーヘッド時間の和が２４．０秒であるものとして行われる。

行２の最後の列では、米国特許第６，４１８，３５６号に説明されたように、ウェハプロセス及びオーバーヘッド時間に、２０秒の予め計画された待機時間が追加される。テーブル１の最後の列に示された予め計画された待機時間は、ウェハ製造システム２００がターンオンされる前に決定されてウェハレシピプロセス時間に追加される。これらは、トラックシステム２０’内のリソース競合を解決する上で助けとなるように、‘３５６特許に述べたように、非クリティカルモジュールステージに追加される時間である。これら従来の「待機」は、本発明によりスキャナシステム３０’内の公称周期性からの偏差を補償するためにウェハ製造システム２００の実際のオペレーション中に必要に応じて追加される「遅延」とは区別されねばならない。

プロセス、オーバーヘッド及び予め計画された待機時間がプロセスモジュールＸＰ１ｘにおいて経過した後に、ロボットメカニズムＣＴＲ−２３０は、次のプロセスステップ、即ちテーブル１の行３のＢＡＲＣｘへウェハを搬送するのに７．０秒を要する。

行３において、ウェハの周囲からビードを除去するのに４４．０秒のプロセス及びオーバーヘッド時間が使用され、‘３５６特許により３３．５秒の予め計画された待機が付随される。ウェハ交換ロボット移動が行われ、５．５秒の搬送時間を使用してウェハが次のプロセスステップへ移動され、即ちテーブル１の行４のホットプレートＨＰ１ｘにおいてウェハがベーキングされることが明らかである。

スキャナシステム３０’内のプロセスステップ及びロボット移動を含む陰影付けされた行１１−１５へジャンプすると、ＩＮ−ＰＥＤステップは、ロボットメカニズムＳＩＲ−２３０がウェハを入力ペデスタル（ＩＮ−ＰＥＤ）に配置し、従って、ウェハがスキャナシステム３０’に入力されることを含む。テーブル１に示すように、次いで、ウェハ取り扱いロボット（例えば、ＷＨＲ−２４０）を使用して、ウェハを整列ステージ（ＡＬＩＧＮ）へ搬送する。図２の例示的システム２００及びテーブル１の行１２を参照されたい。搬送時間は、１．０秒のプロセスとオーバーヘッド時間で、１２．５秒である。必要とされる計画された待機はゼロである。テーブル１の行１２では、ウェハが、ここで、整列ステップを受け、これは、１９．３０秒のプロセス＋オーバーヘッド時間を含み、２５．０秒が予め計画される。この整列は、ＤＩＲ−２４０ロボットメカニズムの一部分であるステージで行われる。

整列、オーバーヘッド及び予め計画された待機時間が経過した後に、当該ウェハは、ここで、ＤＩＲ−２４０ロボットを単に回転することを含む露出ステップを受ける。整列されたウェハを保持するＤＩＲ−２４０ロボットユニットの一方のアームが、そのウェハを露出する位置へと回転又は移動される一方、他方のアームが別のウェハを予めの整列ステップへと自由に移動するように、移動が行われる。テーブル１は、回転が６．５秒の搬送時間を要し、露出＋オーバーヘッド時間が３３．５秒であり、そしてゼロ秒の待機であることを示している。

テーブル１の次の行において、ＷＨＲ−２４０ロボットメカニズムがスキャナシステム３０’内の露出ステージから１２．４秒でウェハを放出し、プロセス及びオーバーヘッド時間は１．０秒であり、そしてゼロ秒の待機である。テーブル１の行１５（スキャナシステム３０’自体に向けられる最後の行）において、ＳＩＲ−２３０ロボットメカニズムは、スキャナシステム３０’に関連した出力ペデスタル（ＯＵＴ−ＰＥＤ）から当該ウェハをピックアップする。この操作は、公称９．５秒の搬送時間を要し、プロセス及びオーバーヘッド時間は１．０秒であり、そしてゼロ秒の待機である。ウェハは、ここで、スキャナシステム３０’内の処理を完了し、図２に示すように、トラックシステム２０’の再入し、例えば、露出後のベーキングステップ９０（テーブル１の行１６にＨＰ−３ｘとして示す）を開始する。

テーブル１の行１６を参照すれば、ウェハは、ホットプレートＨＰ３ｘにおいて、９４．０秒のプロセス＋オーバーヘッド時間でベーキングを受ける。次いで、ＤＶＲロボットメカニズム２３０が７秒でウェハをピックアップして冷却プレートＣＰ３ｘへ搬送する。次いで、ウェハは、冷却プレートプロセスステップ、おそらく、図２の冷却プレート１００、テーブル１にＣＰ３ｘと示す、を受ける。６４．０秒の冷却時間＋オーバーヘッド時間の後に、ロボットメカニズムＤＶＲ−２３０は、ウェハを現像モジュール（テーブル１、行１８を参照）へ搬送するのに５．５秒を要求する。

図２に示すように、通常、ウェハは、次に、現像ステップ１１０、テーブル１にＤＥＶｘと示す、を受け、これは、プロセス＋オーバーヘッド時間が８９．０秒である。テーブル１において、次のステップは、別の冷却プレート（ＣＰ４ｘ）、おそらく、図２の冷却プレート５０であり、その後、ウェハは、ロードポート（テーブル１にＬＰｘで示す）を経てトラックシステム２０’から退出する。図２及びテーブル１は、例示に過ぎず、実際には、図２に示す各ステップがテーブル１に反映されなくてもよい。

図３は、図３Ａと、その続きである図３Ｂとで構成される。図３Ａ及び３Ｂは、縦軸にウェハ番号１、・・・２５と示された２５枚のウェハをグラフィック表示するもので、これらウェハは、横軸に示された経過時間の関数としてシステム２００において処理を受ける。何度も繰り返すが、参考としてここに援用する米国特許第６，４１８，３５６号に説明されたシステムでは、共通のシステムリソースに対する異なるウェハによる競合を回避するために非クリティカルプロセスに種々の「待機」時間が追加され、これらの待機は、テーブル１の最後の列に「計画された待機」として示されている。図３Ａ及び３Ｂにおいて、このような待機は、白いバーとして示され、そして前記‘３５６特許のように図２のシステム２００に対して計算される。図３Ａ及び３Ｂの右手側部分における記号の凡例は、図３Ａ及び３Ｂにおける種々の長方形及び正方形状の記号が何であるかを示している。更に、図３Ａ及び３Ｂの種々の例示的領域は、図３Ａ及び３Ｂの上部における識別証印で明確に呼び出される。

図４は、図４Ａ−４Ｆで構成されるもので、２５枚の当該ウェハに対する製造レシピを示すスプレッドシートである。図３Ａ及び３Ｂは、図４Ａ−４Ｆにおいて詳細に計算され列挙されたデータをグラフィック表示するものである。ここに開示するように、図４Ａ−４Ｆに示されそして図３Ａ及び３Ｂに白い長方形として示された種々の「待機」時間は、前記‘３５６特許に説明された待機時間であり、そしてリソース競合に関連した問題を減少するために非クリティカルモジュールステージに追加される計画された「待機」である。これに対して、図４Ａ−４Ｆに示されそして図３Ａ及び３Ｂに黒い長方形として示された種々の挿入される「遅延」時間は、スキャナシステム３０’における公称タイミングからの偏差（例えば、スキャナクロック周期性の変動）を補償するために本発明により挿入される時間「遅延」である。これらの遅延は、図２に示すシステム２００に追加される。

図４Ａにおいて、列１は、ウェハ番号（この列に示された２５枚のウェハに対するデータ）を示し、そして列２は、ここに述べる例において、スキャナシステム３０’に対する公称４０．０秒のタイミング又は周期性からの偏差（秒）を表わす。本発明により挿入される「遅延」で補償されるのは、これらスキャナシステム３０’の偏差である。このような「遅延」の挿入は、トラックシステム２０’がウェハをスキャナシステム３０’に送り込む準備ができたときと、スキャナシステム３０’がこのようなウェハを受け取る準備ができたときとの間、及びスキャナシステム３０’がウェハを更なる処理のためにトラックシステム２０’へ返送する準備ができたときと、トラックシステム２０’がこのようなウェハを更なる処理のために受け取る準備ができたときとの間に、良好なタイミング一致を促進する上で助けとなるのが効果的である。

テーブル１と、図４Ａ−４Ｆと、図３Ａ及び３Ｂとの間の相互作用について以下に説明する。任意であるが、図３Ａの下から４番目のウェハであるウェハ４で始める。図３Ａの右側部分の凡例から、ウェハ４は、ＣＴｘ（コーティングモジュール）においてその４９．０秒の時間を完了することが分かり、４９．０秒のある部分は、図３Ａの左側にあり、例えば、図示されていない。その関連データが、図４Ｂの上から４番目の行（例えば、ウェハ４のデータ）において列２６、ＣＴｘに現われる。ＣＴＸステーションの直後に、２８．５の待機時間があり、これは、図３Ａに、ほぼ時間６４０秒で始まる白いバーとして示され、且つ図４Ｃ、列２７、行４に待機６で示されている。図４Ｃでは、本発明による挿入遅延（「待機」に対抗する）が要求されないことに注意されたい。図３Ａのウェハ４を更に見ると、２８．５秒の待機時間が経過した後（時間軸に沿ってほぼ６７０秒において）、ＣＴＲ−２３０ロボットは、ウェハを５．５秒の搬送時間にわたって移動する（テーブル１を参照、図４Ｃ、行４、列２９を参照）。

ほぼ時間６９０秒に、ウェハ４は、ホットプレートＨＰ２ｘに、９４．０秒間、位置される（テーブル１を参照、及び図４Ｃ、行４、列３０を参照）。９４．０秒のホットプレート時間の終りは、図３Ａにおいてウェハ４の場合にほぼ時間７６５である。図４Ｃ、行４、列３１に示されたように、前記‘３５６特許に開示された付加的な待機は要求されず、例えば、待機７はゼロ秒である。

次いで、比較的長いホットプレートの長方形記号に続く図３Ａの小さな長方形で示されたように、ＳＩＲ−２３０ロボットユニットは、図４Ｃ、行４、列３２のデータを表わす７．０秒間、ウェハ４を運ぶ。ほぼ時間７７０秒において、ウェハ４は、冷却プレートＣＰ２ｘ上で６４．０秒を開始し（テーブル１を参照、及び図４Ｃ、行４、列３３を参照）、これは、図３Ａにおいて、ほぼ時間７７０からほぼ時間８３４まで延びる長方形バーで示されている。それに続く図３Ａの白いバーで示されたように、好ましくはこれも前記‘３５６特許の開示に従って決定された１３．５秒の意図的な待機が挿入される（図４Ｃ、行４、列３４における待機８）。図４Ｃ、行４、列３５は、本発明による遅延が要求されず、例えば、遅延８がゼロであることを示している。次いで、ほぼ時間８９５秒で始まる小さな長方形で示すように、ウェハは、ＳＩＲ−２３０ロボットユニットにより約５．５秒間移動される。それに対応するデータが図４Ｃ、行４、列３６、及びテーブル１に現われている。

図４Ｃ、行４、列３７に示すように、このときには「遅延」が挿入されず、例えば、遅延９−１０は、ゼロ秒である。ほぼ時間８６０に、図４Ｃ、行４、列３８のように、ＯＥＢＲｘプロセスステップが３４．０秒間実行される。図３Ａでは、小さな白い長方形で示すように、５．０秒の待機（図４Ｃ、行４、列３９における待機９）が続く。その直後に、本発明により、図４Ｄ、行４、列４０に遅延１１で示す１．５４秒の「遅延」が挿入される。この遅延は、図３Ａにおいてほぼ時間８９５に挿入される。次いで、ＳＩＲ２４０でウェハ４をロボット移動し、これは、８．０秒を占める（テーブル１、及び図４Ｄ、行４、列４１を参照）。この８．０秒の移動の終りは、図３Ａにおいてほぼ時間９０５秒に生じる。

その直後に、ウェハ４は、スキャナシステム３０’内のＩＮ−ＰＥＤステーションでゼロ時間を費やし（図４Ｄ、行４、列４２）、挿入される待機はゼロであり（図４Ｄ、行４、列４３）、例えば、待機１０はゼロである。ウェハ４は、スキャナシステム３０’内で処理するために、ＷＨＲ−２４０（又はそれと同等のもの）により１２．５秒間搬送される（テーブル１、図４Ｄ、行４、列４４）。図３Ａにおいて、この１２．５秒周期の終りは、横軸において時間９２０の直前に生じる。テーブル１、及び図４Ｄ、行４、列４５から、整列ステップ（ＡＬＩＧＮ）が１９．３秒間続き、その後、図３Ａにおいて、２５．０秒の待機時間を示す白い長方形が続く（図４Ｄ、行４、列４６、待機１１と示す）。図３Ａにおいて、待機１１は、時間９６０秒の直後に終了する。

従って、図３Ａにおいてほぼ時間９６０の直後に、１．８６秒の意図的な遅延（図４Ｄ、行４、列４７における遅延１２）が本発明に基づいて追加される。この遅延は、図３Ａにおいて細い黒い長方形として示されている。次いで、ウェハ４は、ロボットユニットＤＩＲ−２４０により６．５秒の搬送時間にわたって移動される（テーブル１、及び図４Ｄ、行４、列４８を参照）。ほぼ時間９７０において、２．９８秒の遅延がある（図４Ｄ、行４、列４０）。これは、露出ステップにおけるスタートアップの遅延であり、本発明が補償するのは、公称露出スタート時間のこの偏差又は遅延である（他の偏差の中で）。図３Ａにおいて、露出は、ほぼ時間９７５秒までスタートせず、そして３３．５秒間続き（図４Ｄ、行４、列５０の露出を参照）、露出は、ほぼ時間１００８秒まで延びる内実の長方形として示されている。露出後には待機状態は許されない（図４Ｄ、行４、列５１では待機１２がゼロ秒である）。

６．５秒の搬送時間にわたり（テーブル１、及び図４Ｄ、行４、列５２を参照）、ロボットユニットＤＩＲ−２４０は、ウェハ４を放出ステーション（図４Ｅ、行４、列５３の放出）へ１．０秒間移動する。待機状態は挿入されない（例えば、図４Ｅ、行４、列５４において待機１３はゼロ秒である）。ほぼ時間１０１５において、ロボットユニットＷＨＲ−２４０は、ウェハ４を、１２．４秒の搬送時間にわたり（テーブル１、及び図４Ｅ、行４、列５）、スキャナシステム３０’のＯＵＴ−ＰＥＤステーションへ移動させる。図４Ｅ、行４、列５６のように、ウェハ４は、このステーションにおいて１．０秒を費やし、次いで、ロボットユニットＳＩＲ−２３０によりその９．５秒の搬送時間でホットプレートＨＰ３ｘ、例えば、図２の露出後ベーキングモジュール９０へ移動される。図４Ｅ、行４、列５７及び５８から、待機時間も遅延時間も挿入されない（例えば、待機１４はゼロ秒であり、そして遅延１７もゼロ秒である）ことに注意されたい。テーブル１、及び図４Ｅ、行４、列５９には、９．５秒のＳＩＲ−２４０搬送時間が示されている。

図３Ａにおいて、時間１０４０の直前からほぼ時間１１３０を経て延びる斜線長方形でグラフィック表示されたように、ウェハ４は、次いで、ホットプレートＨＰ３ｘに９４．０秒間保持される（テーブル１、及び図４Ｅ、行４、列６０を参照）。露出後ベーキングの後には待機状態が許されない（例えば、図４Ｅ、行４、列６１は、待機１５がゼロ秒であることを示す）。ウェハ４は、ロボットユニットＤＶＲ−２３０により直ちにピックアップされて、冷却プレートＣＰ３ｘ、例えば、図２のモジュール１００へ搬送され（７秒の搬送時間で）、６４秒間そこに保たれる（テーブル１、及び図４Ｅ、行４、列６３を参照）。この６４秒のウェハ４の冷却ステップは、図３Ａにおいてほぼ時間１１４０に始まり、図３Ａを越えて延び、図３Ｂの左縁において時間１２００秒の直後に終了となる。

ほぼ時間１２１５秒まで延びる図３Ｂの白い長方形は、１３．５秒の挿入された待機を表わす（図４Ｅ、行４、列６４の待機１６）。次いで、本発明による５．０３秒の挿入された遅延が続き、これは、図４Ｅ、行４、列６５に遅延１９で示されていると共に、図３Ｂに、ほぼ時間１２２０で終わる黒い長方形として示されている。

図２に示唆されたように、ウェハ４は、次いで、ロボットユニットＤＶＲ−２３０により（５．５秒の搬送時間で）現像モジュール１１０（又はそれと同等のもの）へ搬送され、８９．０秒間現像される（テーブル１、及び図４Ｆ、行４、列６７を参照）。この長い現像プロセスは、図３Ｂにおいて、ほぼ時間１２２０からほぼ時間１３１９秒へ延びる長い長方形として示されている。図４Ｆ、行４、列６８及び６９を見ると、ウェハ４は、３０．０秒の待機（待機１７）及び６．７７の挿入遅延（遅延２０）を受けた後に、ロボットユニットＤＶＲ−２３０により搬送される。５．５秒のロボット搬送時間の後（テーブル１、及び図４Ｆ、行４、列７０を参照）、ウェハ４は、冷却プレート、例えば、図２のモジュール５０（又はそれと同等のもの）に５．０秒間存在するようにされる（テーブル１、及び図４Ｆ、行４、列７１を参照）。この場合も、図２は、一般的なものであり、まさしく図示されたモジュールが、必ずしも、ここに述べるウェハレシピに反映されるのではないことに注意されたい。

ウェハ４は、処理の完了が近い。図４Ｆ、行４、列７２及び７３のように、ウェハ４は、３１．０秒の待機（待機１８）を受けた後に、２．４５秒の挿入遅延（遅延２１）を受ける。図４Ｂにおいて、遅延２１は、時間１４００秒の直前に終了する。次いで、ウェハ４は、ロボットユニットＬＰＲ−２３０により（７秒の搬送時間で）トラックシステム２０’のロードポートＬＰｘへ搬送される。次いで、ウェハ４は、図３Ｂにおいて時間１４００の若干後でトラックシステム２０’から押し出される。

図３Ａ及び３Ｂに示された他のウェハについて検討すると、ほぼ４０．０秒ごとに、処理されるべき２５枚のウェハの１つがシステムの流れに入ることが明らかである。図４Ａの列２に示すように、公称４０．０秒のスキャナクロック周期からのスキャナ時間偏差は、公称約０秒から約４．１４秒変化し得る。コンピュータシステム２１０が公称スキャナシステム時間からのこのような偏差を検出すると、図４Ａ−４Ｆに例示されたように、適当な時間遅延がシステムの流れに挿入される。

スキャナシステム３０’内にクロック周期性の偏差があるにも関わらず、スキャナシステム３０’及びトラックシステム２０’の全体にわたり希望の同期したウェハの流れを促進するのは、前記‘３５６特許に開示された予め計画された「待機状態」と、本発明による動的に挿入される「遅延」との結合である。例えば、ほぼ時間１２１７秒において、ウェハ１及び４の移動に遅延を動的に挿入すると（図４Ｆ、行１、列６９及び図４Ｅ、行４、列６５）、ロボットユニットＤＶＲ−２３０は、１つの連続した単一−交換−交換モーションにおいてウェハ１、４及び７のピックアップ及び配置を実行することができる。

しかし、本発明によりこれらの遅延を挿入する場合に、ウェハ１、４及び７によるピックアップ及び配置のための要求が競合することになる。このような競合は、トラックシステム２０’及びスキャナシステム３０’を横切るウェハ流の同期を失うことになる。種々の時間インスタンスに沿って図３Ａ及び３Ｂを縦方向に検討すると、スキャナの周期性に乱れがあっても、挿入される待機状態及び時間遅延の結果としてリソース競合が回避されることが明らかである。本発明による遅延時間の決定は、米国特許第６，４１８，３５６号に開示されたような分析技術を使用してソフトウェア２２０により実行されてもよい。

ここに示す例示的システムは、４０秒周期、即ち毎分９０ウェハの製造を仮定したものであるが、例えば、毎分少なくとも１３０ウェハ、好ましくは、毎分１６０ウェハといったより高速のスループットを実施することもできる。

特許請求の範囲に規定された本発明の要旨及び精神から逸脱せずに、ここに開示する実施形態に種々の変更や修正がなされ得る。

スキャナシステムタイミング補償なしに動作する従来の２クロックの半導体ウェハ製造システムにおけるモジュール又はプロセスを例示するブロック図である。 スキャナシステムタイミング補償を伴う本発明の半導体ウェハ製造システムにおけるモジュール又はプロセスを例示するブロック図である。 本発明によりテーブル１の例示的なレシピに基づいて製造される２５のウェハに対するプロセスフローを示すフローチャートである。 本発明によりテーブル１の例示的なレシピに基づいて製造される２５のウェハに対するプロセスフローを示すフローチャートである。 本発明により図３Ａ及び３Ｂに示すウェハの流れに対するデータを示すスプレッドシートである。 本発明により図３Ａ及び３Ｂに示すウェハの流れに対するデータを示すスプレッドシートである。 本発明により図３Ａ及び３Ｂに示すウェハの流れに対するデータを示すスプレッドシートである。 本発明により図３Ａ及び３Ｂに示すウェハの流れに対するデータを示すスプレッドシートである。 本発明により図３Ａ及び３Ｂに示すウェハの流れに対するデータを示すスプレッドシートである。 本発明により図３Ａ及び３Ｂに示すウェハの流れに対するデータを示すスプレッドシートである。

Claims (20)

1. 少なくともトラックシステム及びスキャナシステムを備えた半導体ウェハ製造システムにおいて、スキャナシステムの公称クロック周期からの偏差について前記製造システムを補償する方法が、
   （ａ）スキャナシステムクロックからの信号に応答して前記スキャナシステムを動作するステップと、
   （ｂ）トラックシステムクロックからの信号に応答して前記トラックシステムを動作するステップと、
   （ｃ）前記半導体ウェハ製造システムのリソースに対する競合を回避するために必要に応じて待機状態を予め決定して挿入するステップと、
   （ｄ）前記スキャナクロックの公称タイミングからの偏差を決定し、そしてこのような偏差を補償するように前記半導体ウェハ製造システムにおいて必要に応じてタイミング遅延を動的に挿入するステップと、
   を備えた方法。
2. 前記スキャナクロックは、前記半導体ウェハ製造システムに対する少なくとも９０ウェハ／時のスループットに等しい繰り返しレートで動作する、請求項１に記載の方法。
3. 前記スキャナクロックは、前記半導体ウェハ製造システムに対する少なくとも１６０ウェハ／時のスループットに等しい繰り返しレートで動作する、請求項１に記載の方法。
4. 前記ステップ（ｃ）における各々の前記時間待機の位置及び長さは、前記半導体ウェハ製造システムを少なくとも部分的に制御するコンピュータシステムによって決定される、請求項１に記載の方法。
5. 前記半導体ウェハ製造システムは少なくとも２つのロボットステーションを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記半導体ウェハ製造システムは少なくとも３つのロボットステーションを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記半導体ウェハ製造システムは少なくとも４つのロボットステーションを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記ステップ（ｃ）及び前記ステップ（ｄ）は、コンピュータシステムにより実行される、請求項１に記載の方法。
9. 前記トラックシステムは、前記トラックシステムクロックからの信号に応答して動作し、そして前記スキャナシステムは、前記スキャナシステムクロックからの信号に応答して動作する、請求項１に記載の方法。
10. 半導体ウェハ製造システムにおいて、
    スキャナシステムクロックからの信号に応答して動作するスキャナシステムと、
    トラックシステムクロックからの信号に応答して動作するトラックシステムと、
    前記半導体ウェハ製造システム内で少なくとも１つのウェハを移動する手段と、
    前記単一クロックの半導体ウェハ製造システムに予め計画された待機状態を挿入して、前記半導体ウェハ製造システムのリソースに対する競合を減少する手段と、
    前記スキャナクロックの周期性の乱れを補償するように前記半導体ウェハ製造システムに必要に応じて時間遅延を動的に挿入する手段と、
    を備えた半導体ウェハ製造システム。
11. 前記スキャナクロックは、前記半導体ウェハ製造システムに対する少なくとも９０ウェハ／時のスループットに等しい繰り返しレートで動作する、請求項１０に記載の半導体ウェハ製造システム。
12. 前記スキャナクロックは、前記半導体ウェハ製造システムに対する少なくとも１６０ウェハ／時のスループットに等しい繰り返しレートで動作する、請求項１０に記載の半導体ウェハ製造システム。
13. 前記半導体ウェハ製造システムを少なくとも部分的に制御するコンピュータシステムを更に備えた、請求項１０に記載の半導体ウェハ製造システム。
14. 時間遅延を動的に挿入する前記手段はコンピュータシステムを含む、請求項１０に記載の半導体ウェハ製造システム。
15. 前記コンピュータシステムは、少なくとも前記スキャナシステムクロックを発生する、請求項１４に記載の半導体ウェハ製造システム。
16. 前記移動手段は、少なくとも２つのロボットステーションを含む、請求項１０に記載の半導体ウェハ製造システム。
17. 前記移動手段は、少なくとも２つのロボットステーションを含む、請求項１０に記載の半導体ウェハ製造システム。
18. 少なくとも、スキャナシステムクロックからの信号に応答して動作するスキャナシステムと、トラックシステムクロックからの信号に応答して動作するトラックシステムとを備えた半導体ウェハ製造システムを動作するのに使用するため、実行時に、次のステップ、即ち
    （ａ）前記スキャナシステムクロックの公称周期性からの偏差を決定するステップと、
    （ｂ）前記偏差を補償するように前記半導体ウェハ製造システムに必要に応じて時間遅延を計算して動的に挿入するステップと、
    の少なくとも１つを実行するコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な媒体。
19. 前記プログラムは、実行時に、前記半導体ウェハ製造システム内のリソース競合を最小にするために予め計画された待機状態を静的に決定する、請求項１８に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
20. 前記プログラムは、実行時に、前記スキャナシステムクロックの公称周期性からの偏差を動的に決定し、そして前記偏差を補償するのに必要な時間遅延を計算する、請求項１８に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。

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