JPH10106917A - 半導体装置製造用生産システム - Google Patents

半導体装置製造用生産システム

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JPH10106917A
JPH10106917A JP8279864A JP27986496A JPH10106917A JP H10106917 A JPH10106917 A JP H10106917A JP 8279864 A JP8279864 A JP 8279864A JP 27986496 A JP27986496 A JP 27986496A JP H10106917 A JPH10106917 A JP H10106917A
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lot
process flow
flow
semiconductor device
production system
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Etsuo Fukuda
悦生 福田
Hidehiro Okuya
英浩 奥谷
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1つの品種に対して複数のプロセスフロ−を
用いることにより正確なプロセス管理が可能な半導体装
置を製造する生産システムを提供する。 【解決手段】 1ロットに対し1プロセスフローを割り
当て管理する。この半導体装置製造用生産システムは、
複数のプロセスを経て半導体装置を形成するためのウェ
ーハの処理条件を記述したプロセスフロ−を作成する手
段と、前記プロセスフロ−に基づいて前記半導体装置の
1品種をロット毎にウェーハ処理する手段とを備え、前
記プロセスフロ−は、ロット毎に割り当てられている。
1ロット毎に条件変更工程の追加・削除、フロー分割、
やり直しを自在に行える。したがって、あるロットの処
理が成功せず、再度処理を行う場合、このロットのみに
プロセスを追加することができる。また、分割のプロセ
スフロー条件振り等をロット毎に定義することも可能で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造用生産
システム(CIM(Computer Integrated Manufacturin
g) システム)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造ラインでは、ロットと呼ばれ
る複数枚のシリコンウェハを格納した箱が物流の単位と
して存在する。生産システム(CIMシステム)は、こ
の箱の流れの進捗を管理することが主な機能となってい
る。半導体製造は、数100にも及ぶプロセスと呼ばれ
る処理工程を経ることによって完成品となる。このプロ
セスには、酸化工程、エッチング工程、リソグラフィ工
程などが存在し、これらをインテグレートして処理した
結果が半導体装置の製品となる。この一連の流れと順序
及び各々の処理条件を記述した情報をプロセスフロー情
報といい、この情報に従ってロットは進捗しプロセス処
理が行われる。プロセスフローは、基本的に製品毎に異
なる。つまり製品毎にプロセスのインテグレーションの
仕方や各プロセスの処理条件が異なっているのが通常で
ある。
【0003】近年ユーザニーズの多様化から、特にロジ
ック製品では製品の種類(品種)が増え、多品種少量生
産の傾向が強くなっている。ただし、DRAMでは、1
つの生産ラインで1または数品種のロットしか流れてい
ない。また、多品種生産がさらに加速し、1ロットに通
常25枚のウェハを格納して生産していた体系が、1ロ
ットに数枚しか格納できない状況になることもある。こ
のため、1ロット内に少ないウェハのロットを混載して
流すことも要求されている。さらに、試作ラインなどで
は25枚のウェハをある処理工程において条件を分割し
て処理することや、再度工程をやり直すことなど、量産
ラインに比べ、分割したり、工程を追加したりするプロ
セスフロー情報の柔軟性が重要視されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体生産シス
テムにおいて、プロセスフローと製品の品種(種類)と
は、1対1の関係にあり、1品種に1つのプロセスフロ
ーが存在していた。1品種に対し複数のロットが存在
し、例えば、DRAMの量産工場では1品種に対し数1
000ロットも存在することがある。これらのロット
は、生産システムにおいて品種に付随する1つのプロセ
スフロー情報を基に進捗が管理されていた。図9は、従
来の1つの品種におけるロットとプロセスフローとの関
係を示すブロック図である。例えば、1品種に対して1
つのプロセスフロー情報を定義し、そのプロセスフロー
情報は複数の工程(プロセス)で構成され、そのプロセ
スフローに処理する順序とその工程で処理するための条
件(レシピ等)が付与されている。このプロセスフロー
に複数のロットをシステム上割り当てる。システム上の
ロットには現在の工程の位置を記述できるメモリを用意
しておき、プロセスが処理終了する毎にプロセスフロー
情報から次のプロセスの情報を取得する。この様にする
ことで各ロットの現在の進捗が生産システムで管理する
ことができる。
【0005】この様な1品種1プロセスフローの管理方
法では幾つかの問題が生じている。すなわち、図9に示
すロットの内で1つのロットのみに処理条件を変更する
要求があった場合でも全てのロットの条件を変更するこ
とになる。この様な管理体系では全ロットの完全な管理
は不可能であった。例えば、工程数が100の品種を生
産する場合、10番目のロットにプロセスフロ−に示す
工程番号50に、例えば、酸化膜不良が生じたので、工
程番号50の条件を変えて工程番号50′にする。する
と次のロットは、修正された工程番号50′を有するプ
ロセスフロ−の処理条件で工程を行うことになるが、こ
のロットは、先の工程番号50を有するプロセスフロ−
に従って処理されなければならないのに修正されたプロ
セスフロ−を使わざるを得ないことになる。図10は、
ある品種の生産システムにおけるプロセスフロ−とロッ
トとの関わりを説明するモデル図である。プロセスフロ
−には処理順、工程番号及び工程内容の情報が含まれて
いる。処理は、ロット毎に行われ、図に示されたロット
#1、#2は、1つのプロセスフロ−により管理されて
いる。処理の現在位置は、ロット#1が工程4にあり、
ロット#2が工程3に位置している。各ロットは、自己
の位置は分かるが、自分の行動は認識できない。
【0006】この様に特定のロットのみ変更すべき不都
合がある場合、1ロットだけ別のプロセスフローを作成
し、管理する方法が用いられ、その結果条件を変えるこ
とができた。しかし、帳票などの統計集計を行う場合
に、この特別なロットを考慮した集計をしなければなら
なかった。また、あるロットの処理が成功せず、再度処
理を行う場合、このロットのみにプロセスを追加するこ
とは上記条件と同様に不可能であった。さらに、分割の
プロセスフロー条件振り等をロット毎に定義するのも不
可能であった。つまり、品種に対し1つのプロセスフロ
ーで管理する方法では、ロット毎の条件設定や処理工程
追加削除が困難であった。本発明は、このような事情に
よりなされたものであり、1つの品種に対して複数のプ
ロセスフロ−を用いることにより正確なプロセス管理が
可能な半導体装置を製造する生産システムを提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来生産シス
テムの1品種に対し1プロセスフローを割り当てる管理
に対し、1ロットに対し1プロセスフローを割り当てる
ことを特徴とする。すなわち、本発明の半導体装置製造
用生産システムは、複数のプロセスを経て半導体装置を
形成するためのウェーハの処理条件を記述したプロセス
フロ−を作成する手段と、前記プロセスフロ−に基づい
て前記半導体装置の1品種をロット毎にウェーハ処理す
る手段とを備え、前記プロセスフロ−は、ロット毎に割
り当てられていることを特徴としている。前記プロセス
フローは、エディタから形成される様にしても良い。
【0008】エディタは、工程を1工程づつ記述できる
プログラムである。1工程の記述の中には、工程の名
前、処理条件(処理の種類、温度、時間、膜厚などを言
い、工程によりその変数の組み合わせはことなる)、レ
シピコード、装置群などが記述されている。例えば、
「酸化炉を用いて、900℃の温度で、O2 (酸素)ガ
スで、膜厚1000A(オングストローム)の酸化膜を
形成する」工程を1例として記述すると、以下のように
なる。 OX:TEMP=O2,THICK=1000; このような記述を工程毎に決められた工程名と処理条件
を用いて記述することにより「プロセスフロー」が作成
される。現在のデバイスでは、プロセスフローに存在す
る工程数は、前述のように数100工程にも及ぶ。試作
ラインなどの場合、1度作成されたプロセスフローは、
条件だしなどに使用するため1度しか使わない場合が多
い。このためCIMへのプロセスフローの登録は、上記
エディタを用いて1フローだけ作成し、品名を付けてC
IMへ登録する。エディタは、技術者のパソコン上に存
在し、各自が自由にフローを記述しCIMへ登録するこ
とができる。
【0009】一方、量産工場では、1つのプロセスフロ
ーから同じフローを使用するロットガ多数存在する。こ
のような場合、1ロット毎にフローを作成するのでは作
業が大変なため、上記エディタで作成されたプロセスフ
ローを「マスタープロセスフロー」として登録し、この
フローからコピーしてロット毎のフローを作成する。こ
のように作成するとあるマスタープロセスフローから作
成されたロットのフローは、全て同じフローとなり、見
た目には1品種1フローの様に見える。前記プロセスフ
ローは、エディタから形成されたマスタープロセスフロ
ーから作成されるようにしても良い。前記ロットは、現
在の工程の位置を記述できるメモリを備える様にしても
良い。前記メモリは、所定のプロセスが処理終了後にプ
ロセスフロー情報から次のプロセスの情報を得るように
しても良い。前記メモリの取得した情報に基づいて各ロ
ットの現在の進捗状況を管理するようにしても良い。前
記メモリにプロセス処理不能の情報が取得された場合、
前記メモリを備えたロットからプロセス処理不能のウェ
ーハを集合させて子ロットを形成し、このロットのプロ
セスフローからこの子ロットを管理する子プロセスフロ
ーを作成するようにしても良い。
【0010】1ロットに対し1プロセスフローを割り当
てることで、1ロット毎に条件変更工程の追加・削除、
フロー分割、やり直しを自在に行うことができる。した
がって、あるロットの処理が成功せず、再度処理を行う
場合、このロットのみにプロセスを追加することができ
る。また、分割のプロセスフロー条件振り等をロット毎
に定義することも可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して発明の実施
の形態を説明する。図1は、半導体装置の1つの品種に
おけるロットとプロセスフローとの関係を表したイメー
ジを示すブロック図である。ロットは、複数枚のウェハ
で構成され、実際にウェハを格納するキャリアの容量に
依存する。通常25枚のウェハを格納することができる
が、この場合には1ロットのウェハ構成は25枚以下の
枚数であれば何枚をグループ化しても構わない。つま
り、ロットとは生産システム上で進捗を管理する単位で
あり、ロット=キャリアではない。キャリアは、ロット
を搬送する実際の器であり、1ロットを構成するウェハ
枚数が25枚より少なければ、キャリアには複数のロッ
トが存在しても構わない。図1に示すように、1品種に
おける1つのロットに対して1つのプロセスフロー情報
を定義する。このプロセスフロー情報は、従来のものと
同様に複数の工程で構成され、そのプロセスフローに処
理する順序とその工程で処理するための条件(レシピや
制御変数等)が付与されている。システム上のロットに
は現在の工程の位置を記述できるメモリを用意してお
き、プロセスが処理終了する毎にプロセスフロー情報か
ら次のプロセスの情報を取得する。この様にすることで
各ロットの現在の進捗状況を生産システムで管理するこ
とができる。
【0012】ここで、上記に表現されている用語につい
て説明する。ロットは、工程の進捗をトラッキングする
単位であり、ウェーハの集合である。ウェーハは、マテ
リアルハンドリングの最小単位であり、1枚のウェーハ
上に複数のチップが作り込まれる。キャリアは、ロット
搬送の単位であり、複数のウェーハを保持する容器であ
る。キャリアは容器であり、ロットは集合であるよう
に、両者は全く別物である。プロセス処理中にはウェー
ハはキャリアに保持されていないが、処理後は再び保持
されているために処理中も上ははキャリアに保持されて
いるものと見なすことができる。工程(プロセス)は、
1つの装置で行える処理の集合である。PEP(Photo E
ngraving Pross) 工程のように複数の装置に跨がる処理
であっても操作するものがそれらの装置の個々の設定値
を意識しない場合はそれらを1つの工程もしくは1つの
装置と見なす。プロセスフローは、工程の種類とその順
序を記述したものである。全てのプロセスフローは、投
入、払出の少なくとも2工程から構成される。
【0013】キャリアとロットとウェハの関係を表した
オブジェクトモデルを図2に示す。図は、ロット、ウェ
ーハ及びキャリアの関係を示したモデル図である。この
ロットに対し、プロセスフロー情報を定義する。この実
施例には、例えば、リソグラフィ条件テーブル情報が情
報としてプロセスフロー情報に付加されている。また、
プロセスフロー情報のヘッダ情報として品種とロット番
号(ロット種別)を定義する。このヘッダ情報からプロ
セスフローがどの品種に属しているかを定義する。図で
は、所定のプロセスフロー及びリソグラフィ条件テーブ
ル情報を有するロットが示されている。また、ロット種
別によりロットは一意に決定される。図1に示すよう
に、ロット毎にプロセスフローが割り当てられているの
で、同一品種内のロットに付加するプロセスフロー情報
はロット毎に全て異なるようにすることができる。な
お、以下の図にも共通するが、関係ラインの先端に付け
られた黒丸は、ラインが1つ以上ある場合、白丸は、ラ
インが0又は1つある場合、黒丸及び白丸が付されてい
ないラインは、ラインが1つの場合をそれぞれ表してい
る。
【0014】図4は、プロセスフローのオブジェクトモ
デルである。このモデルにしたがってプロセスフローが
得られる。プロセスフローはプロセス仕様により作られ
る。リソグラフィ条件テーブルは、この実施例で付加さ
れたものである。ここでは、プロセスフローは分割・合
流させることができる。プロセス仕様(プロセスフロー
マスター)は、1つ以上のプロセスフローで構成され
る。プロセスフローは、少なくとも2工程(投入工程+
払い出し工程)以上のプロセスで構成されている。プロ
セスフローは、工程(プロセス)の種類とその順序を記
述したものである。分割と合流を考えた場合、工程の順
序は、直線的ではない。すなわち、1つの工程が2つ以
上の次工程を持ち、2つ以上の工程が同じ1つの次工程
を持つ場合がある。1つの工程は、複数のプロセス条件
で構成されている。例えば、酸化というプロセスは、温
度、膜厚、ガスなど1つ以上のプロセス条件を有する。
また、1つの工程は、複数の種類のレシピコードを有し
ている。ただし、論理レシピコードが無い工程もある。
複数のレシピコードが複数である理由は、イオン注入の
ようなドーズ量を装置内部で振れる装置は、1工程内に
複数のレシピを有するためである。
【0015】リソグラフィ工程のように、リソグラフィ
工程の処理条件をまとめて管理したい場合、その工程の
処理条件だけをまとめて管理する。このデータを「リソ
グラフィ条件テーブル」と言い、プロセス仕様に1以上
付随する。このテーブルは、1以上のリソグラフィ条件
で構成されている。このプロセス仕様と製品との関係
は、図3のオブジェクトモデル図に示されている。ある
ロットに割り付けられたプロセスフローを「親」とする
と、この親プロセスフロー(以下、親フローという)に
対し、「子」のプロセスフロー(以下、子フローとい
う)を定義することができる。例えば、分割プロセスフ
ロー(以下、分割フローという)ややり直しプロセスフ
ロー(以下、やり直しフローという)は子フローに相当
する。子フローを定義し、親からの分割位置と合流位置
を定義することで1ロット内における分割ややり直しフ
ローを定義できる。当然、子フローにはウェハ番号を定
義しなければならない。図5にこの考え方のイメージ図
を示す。つまり、ロットに付随しうるフローは親と1つ
以上の子フローで「ロットファミリ」を形成する。主ロ
ットが有り、これに親フローが割り当てられている。こ
の親フローから子フローを分割し、やり直しフローを形
成し、これらにロットをそれぞれ割り当ててロットファ
ミリを形成する。
【0016】さらに、例えば、DRAMの製造ラインで
は、プロセスフロー情報が同じでロット数が多い場合、
従来の1品種/1プロセスフロー情報の管理方法が適当
であるが、本発明もこれに適応できる。品種に対し、マ
スターとなるプロセスフロー情報を定義し(これは従来
の考え方と同様)、このマスタプロセスフロー情報から
情報を複写してやはり1ロット毎にプロセスフロー情報
を定義する。この様にすることで、マスターが同じであ
れば、ロットに付くプロセスフロー情報は全て同じであ
り、単品種ラインでのロット進捗管理に適用することが
できる。また、マスターのプロセスフロー情報にはバー
ジョン番号を付与し、マスターを変更した場合、このバ
ージョン番号を変化させ、プロセスフロー情報の違いを
明らかにする。
【0017】次に、図6、図7及び至図8を参照して本
発明の生産システムを具体的に説明する。図6のモデル
図に示すようにパーソナルコンピュータAなどのハード
ウェアを用いて、1ロットに対するプロセスフロー情報
を作成する。このプロセスフロー情報の中には分割情報
などを定義しておく。例えば、分割位置と合流位置、分
割数、分割フローとそのフローで処理されるウェハ番号
を定義する(図7)。図7は、主プロセスフロ−Cとこ
の主プロセスフロ−Cから分割された子フローである分
割フローC1、C2が示されたモデル図である。本体プ
ロセスフロ−Cは、例えば、24枚のウェーハから構成
された主ロット(図示しない)を管理する。主ロット
は、プロセスフロ−情報にしたがってプロセスが進む
が、所定の工程番号の工程において、ウェーハ番号
(9)〜(16)のウェーハを子ロットに分割し、これ
に分割フローC1を割り当てる。同様に同じ工程におい
てウェーハ番号(17)〜(24)のウェーハを子ロッ
トに分割し、これに分割フローC2を割り当てる。ウェ
ーハ番号(1)〜(8)のウェーハは、主ロットに属
し、主プロセスフロ−Cに管理されて工程を処理して行
く。
【0018】そして、前記所定の工程からさらに進んだ
工程番号の工程で、先に分割したウェーハ番号(9)〜
(24)のウェーハは、合流され、次工程から主ロット
に属し、主プロセスフロ−Cに管理されて工程が進めら
れる。このプロセスフロー情報をLAN等の通信手段を
用いて、ロット進度を管理するシステムが存在するコン
ピュータBに転送する(図6)。コンピュータBにおい
て、1ロットに対し1プロセスフローの対応で管理され
る。そして、分割フローは、本体プロセスフローから分
離され、子ロットとなり、この子ロットに対して分割フ
ローが付加される。やり直しフローについても同様であ
る。プロセスフロー内の作業指示内容や各種製造データ
の管理項目は、コンピュータBのデータベース(DB)
に収納されている。
【0019】図8は、図7を詳細に述べたものである。
初めに、生産システムは、フローCの処理順に基づき進
捗を管理している。例えば、工程番号4で分割工程が来
ると、ここで予め定義された分割フローC1、C2にロ
ットを生成する。そして、これらにウェハ情報を付与す
る。主プロセスフロ−Cは、ウェハ情報が変化するだけ
である。例えば、工程番号8で合流工程が来ると、子フ
ローは、主プロセスフロ−Cに合流する。分割フローを
作成するには幾つかの理由がある。すなわち、製造装置
に依存する場合、プロセスフロ−作成前から分割工程が
存在していることが分かっている場合及びプロセスフロ
−作成後に分割しなければならない事情が生じた場合な
どである。
【0020】1.製造装置に依存する場合は、プロセス
フロ−に管理されてロットのウェーハが処理される工程
において、同じ工程番号の処理であるのにウェーハによ
って製造装置を異ならせることがある。例えば、ウェー
ハ群A(ウェーハ番号1〜12)は、製造装置A1を用
いてウェーハ処理を行い、ウェーハ群B(ウェーハ番号
13〜24)は、製造装置A2を用いてウェーハ処理を
行う場合である。このような場合、このロットの24枚
のウェーハの内、ウェーハ群Bの12枚で子ロットを形
成させ、この子ロットに前記プロセスフロ−から作成し
た分割フローを割り当て管理させる。 2.プロセスフロ−作成前から分割工程が存在している
ことが分かっている場合は、例えば、プロセスフロ−に
管理されてロットのウェーハが処理される工程におい
て、同じ工程番号の処理であるのにウェーハによって前
処理を行う処理と行わない処理がある場合である。例え
ば、ウェーハ群A(ウェーハ番号1〜12)は、所定の
工程で前処理を行い、ウェーハ群B(ウェーハ番号13
〜24)は、前処理を行わない。このような場合、ウェ
ーハ群Bの12枚で子ロットを形成させ、この子ロット
に前記プロセスフロ−から作成した分割フローを割り当
て管理させる。
【0021】3.プロセスフロ−作成後に分割工程が存
在していることが分かった場合は、例えば、プロセスフ
ロ−に管理されてロットのウェーハが処理される工程に
おいて、幾つかのウェーハにNGが生じた場合である。
このような場合、処理にNGのあるウェーハを分割して
分割フローで管理させる。分割フローを作成する理由の
うち、1、2は、プロセスフロ−作成前から分割すべき
ことが分かっているので予めプログラミングしておくこ
とができるが、3の場合は、工程中に発生するので、発
生後に分割して子ロットを生成する。以上のプロセスフ
ロ−は、エディタから作成される。エディタは、プロセ
スフロ−を作成し、これを新しいロットに割り当てる。
また、エディタは、マスタープロセスフロ−を形成す
る。このマスタープロセスフロ−をコピーすることによ
り、ロットファミリを構成するロットの各々にコピーし
たプロセスフロ−を割り当てて工程管理を行う。本発明
の生産システムにおけるロットは、それぞれプロセスフ
ロ−を備えているので、各々自己の行動を認識すること
ができる。
【0022】
【発明の効果】1ロットに対し1プロセスフロー情報を
定義することで、1ロット毎に条件変更、工程の追加・
削除、フロー分割、やり直しを自在に行える。この様な
ロットの管理形態は、条件の編集やフロー変更、条件振
りが多い試作ラインでは有効であり、生産システムがこ
の機能をサポートすることにより、研究者の条件変更、
フロー分割などに費やす労力を大幅に削減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の品種におけるプロセスフローとロット
との関係を示すモデル図。
【図2】本発明のロットとウェーハとキャリアの関係を
示すオブジェクトモデル図。
【図3】本発明の品種とプロセス仕様との関係を示すオ
ブジェクトモデル図。
【図4】本発明のプロセスフローのオブジェクトモデル
図。
【図5】本発明のロットファミリのモデル図。
【図6】本発明の生産システムの管理を説明するモデル
図。
【図7】本発明のプロセスフローを説明するモデル図。
【図8】本発明の子フローを作る動作を説明するモデル
図。
【図9】従来の品種におけるプロセスフローとロットと
の関係を示すモデル図。
【図10】従来の品種におけるプロセスフローとロット
との関係を示すモデル図。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のプロセスを経て半導体装置を形成
    するためのウェーハの処理条件を記述したプロセスフロ
    −を作成する手段と、 前記プロセスフロ−に基づいて前記半導体装置の1品種
    をロット毎にウェーハ処理する手段とを備え、 前記プロセスフロ−は、ロット毎に割り当てられている
    ことを特徴とする半導体装置製造用生産システム。
  2. 【請求項2】 前記プロセスフローは、エディタから形
    成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置
    製造用生産システム。
  3. 【請求項3】 前記プロセスフローは、エディタから形
    成されたマスタープロセスフローから形成されることを
    特徴とする請求項1に記載の半導体装置製造用生産シス
    テム。
  4. 【請求項4】 前記ロットは、現在の工程の位置を記述
    できるメモリを備えていることを特徴とする請求項1乃
    至請求項3のいづれかに記載の半導体装置製造用生産シ
    ステム。
  5. 【請求項5】 前記メモリは、所定のプロセスが処理終
    了後にプロセスフロー情報から次のプロセスの情報を得
    ることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置製造用
    生産システム。
  6. 【請求項6】 前記メモリの取得した情報に基づいて各
    ロットの現在の進捗状況を管理することを特徴とする請
    求項5に記載の半導体装置製造用生産システム。
  7. 【請求項7】 前記メモリにプロセス処理不能の情報が
    取得された場合、前記メモリを備えたロットからプロセ
    ス処理不能のウェーハを集合させて子ロットを形成し、
    プロセスフローからこの子ロットを管理する子プロセス
    フローを作成することを特徴とする請求項6に記載の半
    導体装置製造用生産システム。
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