JP2010251507A - 半導体製造装置の制御システムおよび制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の処理チャンバを備える半導体製造装置に対して最適なウェーハ搬送制御処理を実現し、半導体製造のリードタイムを短縮して効率性を高めることができる半導体製造装置の制御システムおよび制御方法を提供する。
【解決手段】半導体ウェーハをロット単位で処理する半導体製造装置の処理動作を指示する処理指示装置１０の搬送制御判断部１２は、装置状態データ収集部１１、ロット処理データ収集部１４および搬送制御データベース１３から取得した、装置状態データ、在庫ロット数、ウェーハ処理時間、ロット間クリーニング時間およびウェーハ搬送制御内容を示すデータに基づいて、ウェーハ搬送制御内容ごとに全在庫ロットの平均リードタイムを算出する。搬送制御判断部１２は、算出結果から最適なウェーハ搬送制御内容を選択し、処理指示部１５が選択されたウェーハ搬送制御内容に従うウェーハ搬送を半導体製造装置１６に実施させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路等を製造する半導体製造装置の制御システムおよび制御方法に関し、特に、複数の処理チャンバを備える半導体製造装置を制御対象とする制御システムおよび制御方法に関する。

半導体集積回路等を製造する半導体製造装置においては、製造時間（以下、リードタイムという）を短縮することが求められており、リードタイム短縮を実現する種々の技術が提案されている。例えば、ウェーハ処理枚数およびプロセス処理データ等の要素に基づくホストコンピュータの指示により、半導体製造装置を最適なロードロック方式に切り換えて半導体ウェーハ（以下、単にウェーハという）の処理をより短時間にする技術が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

図１２は、特許文献１記載の従来の半導体製造装置の構成を示すブロック図である。図１２において、カセットチャンバ１０１は、ゲートバルブ１０５ｂを介して搬送チャンバ１０３に連結され、また、この搬送チャンバ１０３は、ゲートバルブ１０５ｃを介してウェーハに対する所定処理（プロセス）が実施されるプロセスチャンバ１０６に連結されている。そして、搬送チャンバ１０３には、その内部にウェーハ待機バッファ１０４ａ、１０４ｂと搬送装置１０２とが設けられている。また、上記の各チャンバ１０１、１０２、１０３には、排気装置１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃおよびベント装置１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃがそれぞれ接続されている。

プロセスチャンバ１０６内のウェーハに施す処理は、プロセス制御装置１０７が制御し、搬送チャンバ１０３内の搬送装置１０２は搬送制御装置１１１が制御し、排気装置１０８ａ〜１０８ｃおよびベント装置１０９ａ〜１０９ｃは排気制御装置１１０が制御する。

また、カセットチャンバ１０１内のカセットに収容されているウェーハの枚数はウェーハ検出装置１１３により検出され、検出されたウェーハ枚数が記憶装置１１４に記憶される。記憶装置１１４には入力装置１１２等から入力された搬送シーケンスとプロセスデータ（プロセスチャンバ１０６の処理時間、ウェーハをカセットチャンバ１０１からプロセスチャンバ１０６に搬送する際の搬送時間等）等の制御情報が記憶されている。

プロセス制御装置１０７は、記憶装置１１４の記憶内容（搬送シーケンスとプロセスデータとウェーハ枚数等）に基づいて、プロセスチャンバ１０６内のプロセス制御を行うとともに、排気制御装置１１０が排気装置１０８ａ〜１０８ｃおよびベント装置１０９ａ〜１０９ｃを動作させて、カセットチャンバ１０１、搬送チャンバ１０３、およびプロセスチャンバ１０６の給排気制御を行う。また、比較演算装置１１５は、記憶装置１１４の記憶内容に基づいて、ウェーハ処理終了時間がより短時間となる搬送シーケンスを求め、この求めたロードロック方式に基づいて、搬送制御装置１１１がウェーハの搬送制御を行う。

図１３は比較演算装置１１５の判定処理手順および搬送制御装置１１１の搬送処理手順を示したフローチャートである。

ウェーハ処理の開始に先立って、比較演算装置１１５に、記憶装置１１４に保存されたカセットチャンバ１０１内のウェーハ枚数とプロセス処理時間、真空引き、給気時間等から成るプロセス処理内容を示すデータを入力する（ステップＳ１２０１）。

比較演算装置１１５は、上記したウェーハ枚数とプロセスデータとに基づいて、ウェーハごとにロードロックする枚葉ロードロック方式を採用する場合の処理時間ＴＣと、各ウェーハを一定単位で一括してロードロックする一括ロードロック方式を採用する場合の処理時間ＴＬとをそれぞれ計算する（ステップＳ１２０２）。そして、いずれのウェーハ搬送方式がより短いウェーハ処理時間になって有利であるかを判定する（ステップＳ１２０３）。

ここで、プロセスデータの内容によって、例えば、ウェーハ１枚あたりの処理時間がウェーハ搬送時間より短くなる場合がある。すなわち、ウェーハの処理終了時間がウェーハ搬送時間により支配される場合、ウェーハの全処理時間とウェーハ枚数とは、図１４に示すような関係となる。

図１４から理解できるように、ウェーハ枚数が少ない場合は、枚葉ロードロック方式の方が処理時間が短く有利であり、ウェーハ枚数が多くなると一括ロードロック方式の方が処理時間が短くなって有利になる。そこで、ウェーハ枚数が比較的少なくてＴＣ＜ＴＬならば、枚葉ロードロック方式を採用し（ステップＳ１２０５）、ウェーハ枚数が比較的多くてＴＣ≧ＴＬならば一括ロードロック方式を採用する（ステップＳ１２０４）。

このように、上記の従来技術では、ウェーハ処理枚数およびプロセスデータにより、最適なロードロック方式に切り換えることにより、半導体製造装置の製造時間の短縮化（ＱＴＡＴ：Quick Turn Around Time）を実現するようにしている。

特開２０００−２１９４８号公報

しかしながら、上述の従来の半導体製造装置においては、未だ次の課題が残されている。すなわち、処理チャンバが複数設けられている半導体製造装置では、各処理チャンバへの搬送制御パターンが複数設定される場合がある。また、ロット処理の間にチャンバクリーニング等の準備処理が必要である場合もある。このような場合、単にロードロック方式を切り換えるだけでは、ウェーハ処理時間そのものは短くなっても、半導体製造装置にセットされる全在庫ロットが全て処理される時間は、必ずしも短くなるとは限らない。その理由は、上記従来法では単にウェーハ処理時間の大小のみを考慮していて、ロット処理間に準備処理が挿入された場合のロス時間や、半導体製造装置がもつ全在庫ロットのリードタイム等が考慮されていないからである。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、処理チャンバを複数備え、当該処理チャンバへの搬送制御パターンを複数設定することが可能な半導体製造装置に対して、ロット処理間に準備処理に要するロス時間が存在する場合でも、常に最適なウェーハ搬送制御処理を行うことができる半導体製造装置の制御システムおよび制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明に係る半導体製造装置の制御システムは、半導体ウェーハをロット単位で処理する半導体製造装置と、該半導体製造装置の処理動作を制御する処理指示装置とを有する。そして、本発明に係る半導体製造装置の制御システムは、処理指示装置が、装置状態データ収集部、ロット処理データ収集部、搬送制御データベース、搬送制御判断部および処理指示部を備える。装置状態データ収集部は、半導体製造装置から得られる現在の稼動状態および現在の在庫ロットに関するデータを収集する。ロット処理データ収集部は、半導体製造装置で処理予定の各ロットについての処理内容を示すレシピに応じたウェーハ処理時間および各ロット単位処理の間に発生するロス時間に関するデータを収集する。ここで、ロス時間とは、各ロット処理間で実施される、チャンバクリーニング等の準備処理に要する時間を指す。搬送制御データベースには、半導体製造装置内での半導体ウェーハのウェーハ搬送制御内容を示すデータが予め登録されている。搬送制御判断部は、装置状態データ収集部、ロット処理データ収集部および搬送制御データベースからそれぞれ得られる各データに基づいて、上記ウェーハ搬送制御内容ごとに全在庫ロットの平均リードタイムをそれぞれ算出する。また、搬送制御判断部は、算出した各平均リードタイムの大小関係に基づいてウェーハ搬送制御内容を選択する。そして、処理指示部は、半導体製造装置に対して、搬送制御判断部が選択したウェーハ搬送制御内容に従う半導体ウェーハの搬送制御の実施を指示する。

この構成により、処理チャンバを複数備え、当該処理チャンバへの搬送制御パターンを複数設定することができる半導体製造装置に対して、ロット処理間にロス時間が存在する場合でも、半導体製造装置に対して最適なウェーハ搬送制御処理を指示することができる。そのため、従来よりもリードタイムを短縮化でき、効率良く半導体集積回路等を製造することができる。

また、上記搬送制御判断部は、半導体製造装置に新たなロットが到着した際に、上記レシピに応じたウェーハ処理時間、ロット間ロス時間および在庫ロット数に基づいて上記ウェーハ搬送制御内容ごとに全在庫ロットの平均リードタイムを算出する構成とすることができる。この構成によれば、新たなロットが半導体製造装置に到着し、現在の在庫ロット数が変動した場合に、在庫ロット数の変動をウェーハ搬送制御の選択に反映させることができる。

さらに、上記搬送制御判断部は、例えば、平均リードタイムが最小の１つのウェーハ搬送制御内容を選択する構成にすることができる。この構成によれば、在庫ロット数の変動に応じて変動する平均リードタイムが最小となるウェーハ搬送制御内容を常に選択することができ、半導体製造装置の生産性を高めることができる。

一方、上記半導体製造装置は、複数の処理チャンバと、処理対象のロットが設置される複数のロードポートと、各処理チャンバと各ロードポートとの間を接続する搬送チャンバとを有し、各処理チャンバへの半導体ウェーハの搬入は、処理指示装置の処理指示部から指示されたウェーハ搬送制御内容に従う１つの搬送制御パターンにより行われることが好ましい。この構成によれば、搬送制御パターンが１つであるので、複数の搬送制御パターンが混在することがなく、複数のウェーハの搬送先が互いに干渉することを防止できる。

この場合、上記搬送制御パターンは、上記複数のロードポートの内、特定の１つのロードポートに設置されるロットに含まれる半導体ウェーハを、上記複数の処理チャンバの内の特定の１つにのみ搬入する構成にすることができる。また、上記搬送制御パターンは、上記複数のロードポートの内、特定の１つのロードポートに設置されるロットに含まれる半導体ウェーハを、上記複数の処理チャンバにまたがって搬入する構成にすることもできる。前者の構成では、複数ロットを同時に処理することが可能であり、各ロット処理完了後に発生するロス時間が、複数ロットに対して同時に発生することになる。したがって、後者の構成と比較して、ロット間ロス時間の総計を削減することができる。また、後者の構成では、同一ロットのウェーハに対する処理が並行に進行するため、１ロット単位でみると前者の構成と比較して、１ロット単位の処理時間を短縮することができる。

さらに、半導体ウェーハを前記複数の処理チャンバにまたがって搬入する搬送制御パターンは、上記特定の１つのロードポートに設置されたロットの処理開始時に、処理待機中の各処理チャンバに当該ロットが含む半導体ウェーハを順次搬入し、以降、その搬入順に従って、当該ロットが含む半導体ウェーハを各処理チャンバに、順次、搬入する構成であることが好ましい。この構成によれば、異なる処理チャンバへのウェーハの搬入が同時に発生しないため、１つのウェーハ処理と次のウェーハ処理との間に、搬送機構の処理完了まで待機が発生することを防止できる。そのため、ロット単位内でウェーハを連続処理することができる。

一方、他の観点では、本発明は、半導体ウェーハをロット単位で処理する半導体製造装置の処理動作を制御する半導体製造装置の制御方法を提供することもできる。すなわち、本発明に係る半導体製造装置の制御方法は、まず、半導体製造装置から得られる現在の稼動状態および現在の在庫ロットに関するデータを取得する。また、半導体製造装置で処理予定の各ロットについての処理内容を示すレシピに応じたウェーハ処理時間および各ロット単位処理の間に生じるロス時間に関するデータを取得する。さらに、半導体製造装置内での半導体ウェーハのウェーハ搬送制御内容を示すデータを取得する。次いで、取得した各データに基づいて、取得したウェーハ搬送制御内容ごとに全在庫ロットの平均リードタイムを算出し、算出した各平均リードタイムの大小関係に基づいてウェーハ搬送制御内容を選択する。そして、半導体製造装置に対して、選択したウェーハ搬送制御内容に従う半導体ウェーハの搬送制御の実行を指示する。

本発明によれば、処理チャンバを複数備え、当該処理チャンバへの搬送制御パターンを複数設定することができる半導体製造装置に対して、ロット間にチャンバクリーニング等の準備処理を実施するためのロス時間が存在する場合でも、最適なウェーハ搬送制御処理を指示することができる。そのため、半導体製造装置のリードタイムを短縮化でき、従来よりも一層効率良く半導体集積回路等を製造することができる。

本発明の一実施形態における半導体製造装置の制御システムを示す概略構成図 本発明の一実施形態における半導体製造装置の構成の一例を示すブロック図 ウェーハ搬送制御Ａについての制御内容を示す説明図 ウェーハ搬送制御Ｂについての制御内容を示す説明図 搬送制御データベースに格納されたデータの一例を示す説明図 ロット間クリーニングを示す説明図 ウェーハ搬送制御Ａに対応する各ロットのリードタイムを示す模式図 ウェーハ搬送制御Ｂに対応する各ロットのリードタイムを示す模式図 最適搬送制御決定処理の内容を示すフローチャート ロット処理データの一例を示す図 在庫ロット数と平均リードタイムとの関係の一例を示す図 従来の半導体製造装置の構成を示すブロック図 従来の半導体製造装置の搬送処理手順を示すフローチャート 従来の半導体製造装置の選択動作に基づくウェーハ枚数と処理時間との関係を示す説明図

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、２つの処理チャンバを備える半導体製造装置に適用した事例により本発明を具体化している。

図１は、本実施形態における半導体製造装置の制御システム（以下半導体製造制御システムという。）を示す構成図である。この半導体製造制御システムは、処理指示装置１０と半導体製造装置１６とを備え、処理指示装置１０と半導体製造装置１６とは、ＬＡＮ等の通信回線１７を介して互いに接続されている。

図１に示すように処理指示装置１０は、装置状態データ収集部１１、搬送制御判断部１２、搬送制御データベース１３、ロット処理データ収集部１４、および処理指示部１５を備えている。

装置状態データ収集部１１は、半導体製造装置１６の「Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ」、「Ｓｔａｎｄｂｙ」等の稼動状態と、現在の在庫ロットの各情報を取得する。ロット処理データ収集部１４は、処理しようとするロットに関して、各ロットについてのプロセス処理内容（以下、プロセスレシピという）に応じた、ウェーハ１枚当たりに要する処理時間や１つのロット処理から次のロット処理の間に実施される準備処理に要する時間等のロット処理データを取得する。本実施形態では当該準備処理として処理チャンバのクリーニングが実施される。以下、当該クリーニングに要する時間をロット間クリーニング時間という。当該データは、半導体製造装置１６自体や図示しない半導体製造装置１６の生産を管理する上位ホストコンピュータから取得することができる。搬送制御データベース１３には、搬送制御内容を示すデータが予め登録されており、搬送制御判断部１２が必要に応じてこのデータを呼び出す。また、搬送制御判断部１２は、装置状態データ収集部１１、搬送制御データベース１３およびロット処理データ収集部１４からそれぞれ得られる情報に基づいて半導体製造装置１６の全在庫ロットの平均リードタイムを計算し、ウェーハ搬送制御の内容ごとに平均リードタイムの大小を比較判断する。処理指示部１５は、搬送制御判断部１２で決定した搬送制御内容に応じた制御パターンを半導体製造装置１６に指示する。

図２は、半導体製造装置１６の構成の一例を示すブロック図である。この半導体製造装置１６は、第１チャンバＭと第２チャンバＮとの２つの処理チャンバ、および第１のロードポートＰと第２のロードポートＱとの２つのロードポートを備える。また、各処理チャンバＭ、Ｎと各ロードポートＰ、Ｑとの間を接続する搬送チャンバＲを備える。

各処理チャンバＭ、Ｎは、共にウェーハを処理する箇所であり、本例では、同じ内容のウェーハ処理を行う場合、相互の処理チャンバＭ、Ｎの処理能力が等しく、かつ処理チャンバＭ、Ｎ間に差がないことを前提としている。各ロードポートＰ、Ｑは、それぞれロットが設置されて処理が始まるまで待機する箇所である。また、搬送チャンバＲは、各ロードポートＰ、Ｑ上に設置された各ロットからウェーハを取り出し、第１処理チャンバＭまたは第２処理チャンバＮへ搬送する機能を有し、その内部に図示しない搬送ロボット等のウェーハ移載機構を備えている。また、搬送チャンバＲは各処理チャンバＭ、Ｎで処理が終了した各ウェーハを各処理チャンバＭ、Ｎから取り出して各ロードポートＰ、Ｑへ戻す搬送も行う。

図３および図４は、図２に示した構成の半導体製造装置１６において実施される、ウェーハ搬送制御の制御内容の一例を示す説明図である。説明の便宜上、本実施形態では、半導体製造装置１６は、２種類の搬送制御（搬送制御Ａおよび搬送制御Ｂ）を行うものとする。図３は一方のウェーハ搬送制御Ａについての制御内容を示す模式図であり、図４は他方のウェーハ搬送制御Ｂについての制御内容を示す模式図である。また、これらのウェーハ搬送制御Ａ、Ｂの制御内容は、搬送制御データベース１３に予め登録されている。図５は、搬送制御データベース１３に登録されたウェーハ搬送制御Ａ、Ｂの制御内容を示す図である。また、特に限定されないが、本実施形態では、半導体装置製造装置１６は、いずれか一方の搬送制御により処理ロットの搬送を行っている。すなわち、搬送制御Ａと搬送制御Ｂとが同時に実行されることはないため、ウェーハの搬送先が互いに干渉することがない。

図５に示すように、ウェーハ搬送制御Ａに関しては、第１ロードポートＰに設置されたロットの全ウェーハが第１処理チャンバＭのみで処理される。また、第２ロードポートＱに設置されたロットの全ウェーハが第２処理チャンバＮのみで処理される。したがって、各ロードポートＰ、Ｑに設置されたロットは、各処理チャンバＭ、Ｎで独立して並列処理が可能である。

また、ウェーハ搬送制御Ｂに関しては、第１ロードポートＰに設置されたロットの１枚目のウェーハは、第１処理チャンバＭか第２処理チャンバＮのいずれかの空いている側で処理される。また、２枚目のウェーハは１枚目と別の処理チャンバで処理される。以降、順次、奇数枚目のウェーハは１枚目と同じ処理チャンバで処理され、偶数枚目のウェーハは２枚目と同じ処理チャンバで処理される。第２ロードポートＱに設置されたロットも同様に、１枚目のウェーハは、第１処理チャンバＭか第２処理チャンバＮのいずれか空いている側で処理される。また、２枚目のウェーハは１枚目と別の処理チャンバで処理される。以降、順次、奇数枚目のウェーハは１枚目と同じ処理チャンバで処理され、偶数枚目のウェーハは２枚目と同じ処理チャンバで処理される。したがって、第１、第２ロードポートＰ、Ｑの内で先に１つのロードポートに設置されたロットにより第１、第２処理チャンバＭ、Ｎが共に占有され、そのロットに含まれる全ウェーハの処理が終了した後、他のロードポートに設置された次のロットの処理が始まる。

次に、ロット間クリーニングについて説明する。図６は、本実施形態のロット間クリーニングを示す模式図である。図６に示すように、本実施形態では、ロット処理が完了した後、次ロットの処理が開始されるまでの間に、必ず各処理チャンバＭ、Ｎについてロット間クリーニングＣが行われる。このロット間クリーニングＣは、例えば、半導体製造装置１６が成膜装置である場合、各処理チャンバＭ、Ｎ内に堆積した生成物を取り除き、ロット処理環境に悪影響を及ぼさないようにするためのものである。ロット間クリーニングＣを行う際、ロットはロードポートＰ、Ｑ上に待機される。ロット間クリーニングＣが終了すると、次ロットの処理が開始される。

続いて、以上のような半導体製造装置１６においてウェーハ搬送制御Ａ、Ｂが実施された場合の各ウェーハ搬送制御におけるリードタイムについて説明する。図７はウェーハ搬送制御Ａの処理手順とロットごとのリードタイム期間の一例を示す模式図である。また、図８はウェーハ搬送制御Ｂの処理手順とロットごとのリードタイム期間の一例を示す模式図である。なお、ここでは、説明の便宜上、半導体製造装置１６には、ロットＬ１からロットＬ４の４ロットが在庫として存在するものとする。また、ここでは、これらロットのリードタイムの起算点を、半導体製造装置１６において最初のロットの処理が開始された時点としている。

図３で説明したように、ウェーハ搬送制御Ａは、第１、第２ロードポートＰ、Ｑに設置された各ロットをそれぞれ独立して並列に処理可能であるので、２つのロットの処理を同時に開始することができる。したがって、図７に示すように、第１ロードポートＰに最初に処理されるロットＬ１が設置されて第１処理チャンバＭで処理が開始されるのと同時に、第２ロードポートＱに設置されたロットＬ２が第２処理チャンバＮで処理が開始される。この場合、両ロットＬ１、Ｌ２に対する処理が完了した時点が両ロットＬ１、Ｌ２に関するリードタイム集計終了時点である。その後、ロット間クリーニングＣが行われ、これが終了次第、次の両ロットＬ３、Ｌ４の処理が開始される。そして、両ロットＬ３、Ｌ４に対する処理が完了した時点が両ロットＬ３、Ｌ４に関するリードタイム集計終了時点である。ウェーハ搬送制御Ａによれば、各ロット処理完了後に発生するロス時間が、複数ロットに対して同時に発生することになる。したがって、以下に詳述するウェーハ搬送制御Ｂと比較して、ロット間クリーニング時間の総計が短くなる。

一方、ウェーハ搬送制御Ｂは、図４で説明したように、先に設置したロットが第１、第２の両処理チャンバＭ、Ｎを占有し、当該ロットの全ウェーハの処理が終了した後、次に設置したロットの処理が始まる。したがって、図８に示すように、各ロットは１ロットずつ順に処理される。この場合、ロットＬ１に対する処理が完了した時点がロットＬ１に関するリードタイム集計終了時点である。その後、ロット間クリーニングＣが行われ、終了次第、次のロットＬ２の処理が開始される。そして、ロットＬ２に対する処理が完了した時点がロットＬ２に関するリードタイム集計終了時点である。以下、ロットＬ３、ロットＬ４のリードタイムについても同様である。ウェーハ搬送制御Ｂによれば、同一ロットのウェーハに対する処理が並行に進行するため、１ロット単位でみると、上述のウェーハ搬送制御Ａと比較して、１ロット単位の処理時間が短くなる。また、ウェーハ搬送制御Ｂでは、１つのロードポートに設置されたロットが含むウェーハを、待機中の各処理チャンバに順次搬入し、以降、その搬入順に従って各処理チャンバに当該ロットが含むウェーハを順次搬入する。このため、各処理チャンバでのウェーハ処理の開始タイミングを適宜調整することで異なる処理チャンバへのウェーハの搬入が同時に発生することを確実に防止できる。この場合、１つのウェーハ処理と次のウェーハ処理との間に待機時間が発生せず、ロット単位内でウェーハを連続処理することが可能になる。なお、各処理チャンバでのウェーハ処理の開始タイミングは、例えば、一方の処理チャンバでのウェーハ処理を、他方の処理チャンバで進行するウェーハ処理の中間点で開始する等にすることができる。

次に、上記状況下において、処理指示装置１０を構成する搬送制御判断部１２が実行する最適搬送制御決定処理について、図９に示すフローチャートを参照して説明する。

搬送制御判断部１２は、まず、例えば、所定の時間間隔で、半導体製造装置１６にロットが到着したか否かを判定する（ステップＳ５０１）。新たなロットが到着していれば次ステップの処理を実行し（ステップＳ５０１Ｙｅｓ）、到着していなければ当該処理が繰り返される（ステップＳ５０１Ｎｏ）。このように、半導体製造装置１６に新たなロットが到着した際に、以降の処理を実施する構成を採用することで、在庫ロット数が変動した場合に、在庫ロット数の変動を最適搬送制御決定に反映させることができる。

次に、搬送制御判断部１２は、装置状態データ収集部１１が収取した、半導体製造装置１６の「Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ」、「Ｓｔａｎｄｂｙ」等の稼動状態を取得する（ステップＳ５０２）。稼動状態を表すステータスは、例えば、半導体業界統一基準（ＳＥＭＩスタンダード）により「Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ」、「Ｓｔａｎｄｂｙ」、「Ｕｎｓｃｈｅｄｕｌｅｄ Ｄｏｗｎ」、「Ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ Ｄｏｗｎ」、「Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」、「Ｎｏｎ Ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ」の６種類が定義されている。この内、「Ｕｎｓｃｈｅｄｕｌｅｄ Ｄｏｗｎ」、「Ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ Ｄｏｗｎ」、「Ｎｏｎ Ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ」は半導体製造装置１６が稼動できない状態を示す。他の３種のステータスは半導体製造装置１６が可稼動状態であることを示す。

搬送制御判断部１２は、取得した半導体製造装置１６の稼動状態が可稼動状態であるか否かを判定する（ステップＳ５０３）。可稼動状態であれば次ステップの処理を実行する（ステップＳ５０２Ｙｅｓ）。可稼動状態でなければロット処理が不可能であるため、以降の処理をすることなく、ステップＳ５０１を実行する（ステップＳ５０２Ｎｏ）。すなわち、半導体製造装置１６が可稼動状態になったときに、次ステップの処理が実行されることになる。

半導体製造装置１６が可稼動状態であると判定した、搬送制御判断部１２は、次いで、装置状態データ収集部１１から現在の在庫ロットの情報を取得する（ステップＳ５０４）。本実施形態では、在庫ロットの情報として在庫ロット数およびそれぞれの在庫ロットに適用されるレシピ名（レシピＩＤ）を取得する。搬送制御判断部１２は、取得した在庫ロットのレシピ名をキーとして、ロット処理データ収集部１４から当該レシピ名に対応するウェーハ１枚当たりに要する処理時間と、ロット間クリーニングに要する時間とを取得する（ステップＳ５０５）。図１０は、ロット処理データ収集部１４が格納するロット処理データの一例を示す図である。図１０に示すように、ロット処理データ収集部１４は、各々のレシピ名（レシピＩＤ）に対応づけられた、ウェーハ１枚当たりの処理時間とロット間クリーニング時間とを格納している。

各在庫ロットについての、ウェーハ１枚当たりの処理時間とロット間クリーニング時間を取得した搬送制御判断部１２は、取得した各データに基づいて、ウェーハ搬送制御種ごとに、現時点での全在庫ロットの平均リードタイムを計算する（ステップＳ５０６）。

以下、図７および図８に示したウェーハ搬送制御Ａ、Ｂに対応した具体的な全在庫ロットの平均リードタイムの計算手法を説明する。特に限定されないが、ここでは、半導体製造装置１６の第１、第２の処理チャンバＭ、Ｎは、ウェーハを１枚ずつ処理する構成であるとする。また、処理チャンバＭ、Ｎで処理される全在庫ロットは、図１０に示したレシピ名「ＲＥＣ１０」の処理が適用されるものとする。この場合、図１０に示すように、ウェーハ１枚当たりの処理時間（ウェーハ搬入出時間を含む）は「３．６５分」であり、ロット間クリーニング時間は、「５分」である。

まず、図７に示したウェーハ搬送制御Ａについて説明する。ウェーハ搬送制御Ａに関しては、ロットの１枚目のウェーハは、処理開始後、３．６５分後にロードポートに戻ってくることになる。また、ロットが一方のチャンバのみで処理されるので２枚目以降のウェーハは３．６５分間隔でロードポートに戻ってくることになる。

ここで、各ロットを構成するウェーハの枚数をｘとすると、１ロット当たりのレシピの処理時間ｙａは、次の式（１）で与えられる。

ｙａ＝３．６５ｘ ・・・（１）

例えば、在庫ロットが全て１ロット当たりｘ＝２５枚のウェーハで構成されているとすると、１ロット当たりのレシピの処理時間ｙａは、ｙａ＝３．６５×２５＝９１．２５分になる。

図７に示すように、ウェーハ搬送制御Ａでは、最大２ロットを同時にそれぞれの処理チャンバＭ、Ｎで処理可能であるので、在庫ロットが１ロット（２５枚×１）である場合と、在庫ロットが２ロット（２５枚×２）である場合、各ロットのリードタイムは、いずれも最短で９１．２５分になる。また、図７に示すように、在庫ロットが３ロット（２５枚×３）である場合と、在庫ロットが４ロット（２５枚×３）である場合、３ロット目および４ロット目は、１ロット目および２ロット目の処理が完了してロット間クリーニングＣが実施された後に実施される。したがって、３ロット目と４ロット目のリードタイムは、いずれも最短で９１．２５＋５＋９１．２５＝１８７．５分になる。同様に、５ロット目と６ロット目のリードタイムは、いずれも最短で９１．２５＋５＋９１．２５＋５＋９１．２５＝２８３．７５分になる。したがって、在庫ロット数と全在庫ロットの平均リードタイムとの関係は、以下の表１に示す関係になる。

以上より、ウェーハ搬送制御Ａを使用してロット処理する場合の、全在庫ロットの数に応じた最短の平均リードタイムＴＡは、一般化すると下記の式（２）または式（３）で表される。なお、式（２）、式（３）において、記号ｚはロット間クリーニング時間である。

次に、図８に示したウェーハ搬送制御Ｂについて説明する。ウェーハ搬送制御Ｂに関しては、ロットの１枚目のウェーハは、処理開始後、３．６５分後にロードポートに戻ってくることになる。また、２枚目以降のウェーハは、２つの処理チャンバＭ、Ｎでロットが並行に処理されるので、上述のように一方の処理チャンバでのウェーハ処理を、他方の処理チャンバで進行するウェーハ処理の中間点で開始する場合、３．６５分の半分である１．８２５分間隔でロードポートに戻ってくることになる。

ここで、各ロットを構成するウェーハの枚数をｘとすると、１ロット当たりのレシピの処理時間ｙｂは、次の式（４）で与えられる。

ｙｂ＝１．８２５（ｘ−１）＋３．６５
＝１．８２５ｘ＋１．８２５ ・・・（４）

ウェーハ搬送制御Ａの場合と同様、例えば、在庫ロットは全て１ロット当たりｘ＝２５枚のウェーハで構成されているとすると、１ロット当たりのレシピの処理時間ｙｂは、ｙｂ＝１．８２５×２４＋１．８２５＝４７．４５分になる。

図８に示すように、ウェーハ搬送制御Ｂでは、全在庫ロットがロット間クリーニングＣを挟んで直列に処理されることになるため、在庫ロットが２ロット（２５枚×２）である場合、２ロット目のリードタイムは、最短で４７．４５＋５＋４７．４５＝９９．９分になる。また、３ロット目のリードタイムは、最短で４７．４５＋５＋４７．４５＋５＋４７．４５＝１５２．３５分になる。同様に、３ロット目のリードタイムは、最短で４７．４５＋５＋４７．４５＋５＋４７．４５＋５＋４７．４５＝２０４．８分になり、３ロット目のリードタイムは、最短で４７．４５＋５＋４７．４５＋５＋４７．４５＋５＋４７．４５＋５＋４７．４５＝２５７．２５分になる。したがって、在庫ロット数と全在庫ロットの平均リードタイムとの関係は、以下の表２に示す関係になる。

以上より、ウェーハ搬送制御Ｂを使用してロット処理する場合の、全在庫ロットの数に応じた最短の平均リードタイムＴＢは、一般化すると下記の式（５）で表される。なお、式（５）において、記号ｚはロット間クリーニング時間である。

なお、上記では、図２に示した構成の半導体製造装置１６を前提として平均リードタイムを説明したが、処理チャンバ数が３以上またはロードポート数が３以上の半導体製造装置においても同様の考え方で計算可能である。この場合、搬送制御判断部１２は、例えば、平均リードタイムが最小の１つのウェーハ搬送制御を選択する構成にすればよい。この場合、在庫ロット数の変動に応じて変動する平均リードタイムが最小となるウェーハ搬送制御内容を常に選択することができる。

以上のようにして、ウェーハ搬送制御パターンＡ、Ｂごとに現在の全在庫ロットの平均リードタイムＴＡ、ＴＢを計算した搬送制御判断部１２は、各平均リードタイムＴＡ、ＴＢの大小関係を比較する（ステップＳ５０７）。

ここで、ＴＡ＜ＴＢのとき、すなわち、ウェーハ搬送制御Ａの方がウェーハ搬送制御Ｂよりも全在庫ロットの平均リードタイムが短い場合、搬送制御判断部１２は、半導体製造装置１６のウェーハ搬送制御としてウェーハ搬送制御Ａを選択し、搬送制御データベース１３よりウェーハ搬送制御Ａのデータを呼び出す（ステップＳ５０７Ｙｅｓ、ステップＳ５０８）。一方、ＴＡ≧ＴＢのとき、すなわちウェーハ搬送制御Ｂの方がウェーハ搬送制御Ａよりも全在庫ロットの平均リードタイムが短い場合、搬送制御判断部１２は、半導体製造装置１６のウェーハ搬送制御としてウェーハ搬送制御Ｂを選択し、搬送制御データベース１３よりウェーハ搬送制御Ｂのデータを呼び出す（ステップＳ５０７Ｎｏ、ステップＳ５０９）。

図１１は、上述の例における、在庫ロット数と平均リードタイムとの関係を示す図である。図１１に示すように、上述の例では、在庫ロット数が１１ロット数以下のときは、ウェーハ搬送制御Ｂ（図１１中の実線）の平均リードタイムが短く、在庫ロット数が１２ロット数以上のときは、ウェーハ搬送制御Ａ（図１１中の破線）の平均リードタイムが短い。よって、ウェーハ搬送制御を切り替える在庫ロット数の境界としては、１２ロットになる。

以上のようにして、ウェーハ搬送制御を判定した搬送制御判断部１２は、搬送制御データベース１３から呼び出したウェーハ搬送制御データを処理指示部１５に入力する。このとき処理指示部１５は、入力されたウェーハ搬送制御データに基づくウェーハ搬送を半導体製造装置１６に実行させる（ステップＳ５１０）。

したがって、半導体製造装置１６は、処理指示装置１０から指示されたウェーハ搬送制御内容に基づく制御パターンに沿ってウェーハを搬送する。すなわち、ウェーハ搬送制御Ａが指示されたならば、図３に示した制御パターンに従って各ロットのウェーハを処理する。また、ウェーハ搬送制御Ｂが指示されたならば、図４に示した制御パターンに従って各ロットのウェーハを処理する。

以上説明したように、本発明によれば、処理チャンバを複数備え、当該処理チャンバへの搬送制御パターンを複数設定することができる半導体製造装置に対して、ロット処理間にロス時間が存在する場合でも、最適なウェーハ搬送制御を半導体製造装置に対して指示することができる。そのため、半導体製造装置のリードタイムを短縮でき、従来よりも一層効率良く半導体集積回路等を製造することができる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において各種の変形や応用を加えることができる。すなわち、上記実施形態では、ウェーハ搬送制御は、Ａ、Ｂの２つの制御パターンとしたが、さらに多くの制御パターンを有する場合にも本発明は当然に適用可能である。この場合であっても、各制御パターンについて、在庫ロットの各レシピに応じたウェーハ処理時間、ロット間クリーニング時間および在庫ロット数に基づいて全在庫ロットの平均リードタイムをそれぞれ計算し、これらの平均リードタイムを比較して最短のウェーハ搬送制御の制御パターンを選択・指示することで、リードタイムを短縮することができる。また、上記ではロット処理間の準備処理をチャンバクリーニングとしたが、他の任意の処理に対しても同様に適用可能である。

また、装置状態データ収集部１１、搬送制御判断部１２、ロット処理データ収集部１４および処理指示部１５等は、例えば、専用の演算回路、あるいは、プロセッサとＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリとを備えたハードウェア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェアにより実現することができる。また、搬送制御データベース１３は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置に格納された形態により実現することができる。

本発明は、処理チャンバを複数備えた半導体製造装置に対して最適なウェーハ搬送制御処理を実行させることができ、半導体製造装置の制御システムおよび制御方法として有用である。

１０ 処理指示装置
１１ 装置状態データ収集部
１２ 搬送制御判断部
１３ 搬送制御データベース
１４ ロット処理データ収集部
１５ 処理指示部
１６ 半導体製造装置
１７ 通信回線
Ｍ 第１処理チャンバ
Ｎ 第２処理チャンバ
Ｒ 搬送チャンバ
Ｐ 第１ロードポート
Ｑ 第２ロードポート

Claims (8)

1. 半導体ウェーハをロット単位で処理する半導体製造装置と、当該半導体製造装置の処理動作を制御する処理指示装置とを有する半導体製造装置の制御システムであって、
   前記処理指示装置が、
   前記半導体製造装置から得られる現在の稼動状態および現在の在庫ロットに関するデータを収集する装置状態データ収集部と、
   前記半導体製造装置で処理予定の各ロットについての処理内容を示すレシピに応じたウェーハ処理時間および各ロット単位処理の間に生じるロス時間に関するデータを収集するロット処理データ収集部と、
   前記半導体製造装置内での前記半導体ウェーハのウェーハ搬送制御内容を示すデータが予め登録された搬送制御データベースと、
   前記装置状態データ収集部、前記ロット処理データ収集部および前記搬送制御データベースからそれぞれ得られる各データに基づいて、前記ウェーハ搬送制御内容ごとに全在庫ロットの平均リードタイムを算出するとともに、算出した各平均リードタイムの大小関係に基づいてウェーハ搬送制御内容を選択する搬送制御判断部と、
   前記半導体製造装置に対して、前記搬送制御判断部が選択したウェーハ搬送制御内容に従う前記半導体ウェーハの搬送制御の実行を指示する処理指示部と、
   を備えることを特徴とする半導体製造装置の制御システム。
2. 前記搬送制御判断部は、前記半導体製造装置に新たなロットが到着した際に、前記レシピに応じたウェーハ処理時間、ロット間のロス時間および在庫ロット数に基づいて前記ウェーハ搬送制御内容ごとに全在庫ロットの平均リードタイムを算出することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置の制御システム。
3. 前記搬送制御判断部は、前記平均リードタイムが最小の１つのウェーハ搬送制御内容を選択することを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体製造装置の制御システム。
4. 前記半導体製造装置は、複数の処理チャンバと、前記処理対象のロットが設置される複数のロードポートと、前記各処理チャンバと前記各ロードポートとの間を接続する搬送チャンバとを有し、
   前記各処理チャンバへの前記半導体ウェーハの搬入は、前記処理指示装置の前記処理指示部から指示されたウェーハ搬送制御内容に従う１つの搬送制御パターンにより行われることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体製造装置の制御システム。
5. 前記搬送制御パターンは、前記複数のロードポートの内、特定の１つのロードポートに設置される前記ロットに含まれる半導体ウェーハを、前記複数の処理チャンバの内の特定の１つにのみに搬入する搬送であることを特徴とする請求項４記載の半導体製造装置の制御システム。
6. 前記搬送制御パターンは、前記複数のロードポートの内、特定の１つのロードポートに設置される前記ロットに含まれる前記半導体ウェーハを、前記複数の処理チャンバにまたがって搬入する搬送であることを特徴とする請求項４記載の半導体製造装置の制御システム。
7. 前記半導体ウェーハを前記複数の処理チャンバにまたがって搬入する搬送制御パターンは、前記特定の１つのロードポートに設置されたロットの処理開始時に、処理待機中の各処理チャンバに当該ロットが含む半導体ウェーハを順次搬入し、以降、その搬入順に従って、当該ロットが含む半導体ウェーハを各処理チャンバに、順次、搬入することを特徴とする請求項６記載の半導体製造制御システム。
8. 半導体ウェーハをロット単位で処理する半導体製造装置の処理動作を制御する半導体製造装置の制御方法であって、
   前記半導体製造装置から得られる現在の稼動状態および現在の在庫ロットに関するデータを取得するステップと、
   前記半導体製造装置で処理予定の各ロットについての処理内容を示すレシピに応じたウェーハ処理時間および各ロット単位処理の間に生じるロス時間に関するデータを取得するステップと、
   前記半導体製造装置内での前記半導体ウェーハのウェーハ搬送制御内容を示すデータを取得するステップと、
   取得した各データに基づいて、前記取得したウェーハ搬送制御内容ごとに全在庫ロットの平均リードタイムを算出するステップと、
   算出した各平均リードタイムの大小関係に基づいてウェーハ搬送制御内容を選択するステップと、
   前記半導体製造装置に対して、選択したウェーハ搬送制御内容に従う前記半導体ウェーハの搬送制御の実行を指示するステップと、
   を含むことを特徴とする半導体製造装置の制御方法。

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