專利名稱：用于補(bǔ)償半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)中掃描儀系統(tǒng)計時變化的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及包括流水線系統(tǒng)(track system)和掃描儀系統(tǒng)(scanner system)的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，更具體地涉及由于掃描儀系統(tǒng)中偏離額定計時而對這種晶圓制備系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代集成電路(IC)是在加工廠大量生產(chǎn)的半導(dǎo)體晶圓(wafer)上制造的。加工廠采用各種類型的自動設(shè)備，這些設(shè)備必須能夠獲得非常正確并且仔細(xì)控制的操作參數(shù)。圖1描繪了通用制造系統(tǒng)10中的某些工藝步驟或模塊。系統(tǒng)10可被看作是包括了各種生產(chǎn)模塊的流水線系統(tǒng)20和掃描儀(或步進(jìn)器)系統(tǒng)30。流水線系統(tǒng)20通常在計算機(jī)系統(tǒng)40的控制下同步運(yùn)行，計算機(jī)系統(tǒng)40輸出流水線系統(tǒng)時鐘信號(TRACK CLOCK)等。“同步”意味著晶圓響應(yīng)流水線時鐘信號而在流水線系統(tǒng)20中移動。
生產(chǎn)中，晶圓可以響應(yīng)流水線時鐘信號而被輸送到掃描儀系統(tǒng)30中。但是，掃描儀系統(tǒng)30響應(yīng)其內(nèi)部的掃描儀系統(tǒng)時鐘(SCANNERCLOCK)而接收晶圓并輸出掃描儀系統(tǒng)處理過的晶圓?？梢岳斫獾氖牵F(xiàn)有技術(shù)非常關(guān)注試圖使流水線時鐘和掃描儀時鐘同步，以減少通過整個制備系統(tǒng)移動和處理晶圓的停滯時間(dead time)。但是為了在流水線時鐘和掃描儀時鐘之間實(shí)現(xiàn)良好的同步，掃描儀系統(tǒng)中的計時必須呈現(xiàn)基本一致的周期。但是實(shí)際上，掃描儀系統(tǒng)內(nèi)的曝光工序可能表現(xiàn)出對額定周期的計時偏離，這種偏離或變化妨礙了時鐘同步。
圖1示出了流水線系統(tǒng)20內(nèi)的示例性模塊。在圖1的左上區(qū)，一組晶圓被輸送到系統(tǒng)20中。在晶圓進(jìn)入旋涂器60之前，通常利用冷卻板模塊50將晶圓溫度穩(wěn)定為約1℃至室溫，在旋涂器60中，聚合物光刻膠膜被涂到晶圓的上表面上。在某些工藝中，在步驟60可能首先在晶圓上表面上沉積抗反射涂層，接著焙烤晶圓(例如模塊或步驟70)，接著返回到旋涂器60中，以沉積光刻膠。隨著現(xiàn)代光刻試圖利用更短波長的光來定義越來越小的線寬，紫外反射率成為更大的問題，因而要使用抗反射層。
最后通過機(jī)器單元140將晶圓傳送到焙烤板70，在此光刻膠膜硬化，利用熱量將過量溶劑從晶圓中驅(qū)出。隨后的冷卻板處理80將晶圓冷卻到穩(wěn)定的室溫。一旦接收到計算機(jī)系統(tǒng)40發(fā)出的流水線時鐘信號，處理中的晶圓就從流水線系統(tǒng)20的所述部分被送出，并等待進(jìn)入到步進(jìn)機(jī)/掃描儀系統(tǒng)30。步進(jìn)機(jī)/掃描儀系統(tǒng)30將響應(yīng)來自掃描儀時鐘的信號而接受所述晶圓。在系統(tǒng)30內(nèi)，對所述晶圓可以使用各種光刻技術(shù)。在模塊或步驟90，利用PEB焙烤板對晶圓進(jìn)行后曝光焙烤(post-exposure bake，PEB)，接著將其送到冷卻板100，在此晶圓恢復(fù)到穩(wěn)定的室溫。隨后通常是顯影模塊階段110，在該階段在步進(jìn)機(jī)/掃描儀模塊30內(nèi)形成的潛光刻圖像顯影在晶圓上表面上的聚合物膜中。在正色調(diào)圖像中，曝光的光刻膠部分將變得可溶，并在溶液中溶解掉，以暴露晶圓結(jié)構(gòu)的期望區(qū)域。隨后是焙烤板步驟120，以干燥并硬化晶圓表面。接著是刻蝕模塊130，并且經(jīng)這樣處理的晶圓返回到冷卻板，例如模塊50。根據(jù)所涉及的工藝細(xì)節(jié)(例如“配方”(“recipe”))，對于同一晶圓，可以重復(fù)圖1中所示的數(shù)個步驟或階段若干次。一般表示為機(jī)器臂140的典型設(shè)備可用來將晶圓從一個模塊機(jī)械地移到另一模塊。
實(shí)際中，流水線系統(tǒng)20送出晶圓以等待進(jìn)入步進(jìn)機(jī)/掃描儀系統(tǒng)30的速率可能與步進(jìn)機(jī)/掃描儀系統(tǒng)30準(zhǔn)備接收(“R2R”)新晶圓的速率不一致。類似地，步進(jìn)機(jī)/掃描儀系統(tǒng)30準(zhǔn)備送回(“R2S”)晶圓到流水線系統(tǒng)20的時間可能與流水線系統(tǒng)20準(zhǔn)備接收晶圓以待進(jìn)一步處理的時間不一致。在某些現(xiàn)有系統(tǒng)10中，可以包括例如150的緩沖器，以增加系統(tǒng)20內(nèi)晶圓處理的時間。一個或多個緩沖器或緩沖功能塊可以用在系統(tǒng)10中，以吸收否則可能干擾晶圓時間流的事物。緩沖器可以是物理實(shí)體，例如用作臨時存放地以盛放在該站中所需處理時間更長的過量晶圓的模塊，可能是專用緩沖站，或臨時用作晶圓存放地的機(jī)械臂。
作為示例，假設(shè)響應(yīng)于流水線時鐘信號的計時，在步進(jìn)機(jī)/掃描儀時鐘允許系統(tǒng)30準(zhǔn)備好之前，冷卻塊80已準(zhǔn)備將晶圓送入步進(jìn)機(jī)/掃描儀30內(nèi)。當(dāng)知道步進(jìn)機(jī)/掃描儀系統(tǒng)30準(zhǔn)備接收晶圓時，機(jī)械臂140可以將晶圓載入系統(tǒng)30內(nèi)，如果必要則從緩沖器150取出它們。
可以理解的是，必須提供額外的機(jī)械臂和/或緩沖器以試圖改善流水線系統(tǒng)20的輸出計時并非是使得系統(tǒng)20和系統(tǒng)30之間形成更好計時匹配的最佳方案。在系統(tǒng)10內(nèi)可能存在模塊間為進(jìn)入給定模塊而競爭的時間沖突，并且可能有必要在從系統(tǒng)20中送出晶圓和將晶圓接收到系統(tǒng)30內(nèi)，以及接著將晶圓送出系統(tǒng)30并返回流水線系統(tǒng)20內(nèi)之間強(qiáng)制進(jìn)行時間匹配。但是，提供緩沖器150和/或附加機(jī)械型機(jī)構(gòu)140以試圖使系統(tǒng)流動順利，需要額外的成本和加工廠內(nèi)額外的地面空間，并且確實(shí)減少了晶圓的生產(chǎn)量。
本發(fā)明人H.Oh的美國專利No.6,418,356(2002年7月，以下簡稱’356專利)中描述了一種現(xiàn)有技術(shù)的解決方案，以幫助解決流水線系統(tǒng)20內(nèi)的資源沖突。在’356專利中，通過選擇性地為某些模塊增加“等待”時間來解決傳遞資源(例如機(jī)械機(jī)構(gòu))沖突，所述模塊是那些可以容忍這種等待狀態(tài)、并且基本不會使與流水線系統(tǒng)20相關(guān)的晶圓生產(chǎn)結(jié)果劣化的模塊。申請人通過引用美國專利No.6,418,356，將其內(nèi)容包含于此。
但是即使流水線系統(tǒng)資源沖突可以解決，但偏離相關(guān)掃描儀系統(tǒng)中的額定計時會劣化整個制備系統(tǒng)的性能。需要一種補(bǔ)償這種掃描儀系統(tǒng)計時偏離的方法，以使流水線系統(tǒng)的準(zhǔn)備送出(R2S)狀態(tài)與步進(jìn)機(jī)/掃描儀光刻系統(tǒng)的準(zhǔn)備接收(R2R)狀態(tài)之間的計時匹配得以保持。
本發(fā)明提供了這種掃描儀系統(tǒng)中的時間偏離補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明操作包括流水線系統(tǒng)和掃描儀系統(tǒng)的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，以便對掃描儀系統(tǒng)中預(yù)期額定計時的偏離進(jìn)行補(bǔ)償。這種時間偏離通常源自掃描儀系統(tǒng)曝光時間的變動。本發(fā)明檢測這種掃描儀系統(tǒng)時間偏離，并將附加的時間“延遲”動態(tài)地插入到晶圓生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)，以幫助進(jìn)行補(bǔ)償，從而保持晶圓從流水線系統(tǒng)流到掃描儀系統(tǒng)接口的良好同步。
這些動態(tài)插入的延遲是預(yù)先計劃的“等待”之外的，所述預(yù)先計劃的“等待”是在工藝的非關(guān)鍵模塊階段被增加到晶圓生產(chǎn)配方內(nèi)的，如美國專利No.6,418,356所公開的。所得半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)可以維持同步的晶圓流，從而提高生產(chǎn)量。
從下面結(jié)合附圖來詳細(xì)地闡述優(yōu)選實(shí)施方案的描述中，會看到本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在沒有掃描儀系統(tǒng)計時補(bǔ)償下運(yùn)行的雙時鐘半導(dǎo)體晶圓生產(chǎn)系統(tǒng)中的示例性模塊或工藝的框圖；圖2是表示根據(jù)本發(fā)明在具有掃描儀系統(tǒng)計時補(bǔ)償?shù)陌雽?dǎo)體晶圓生產(chǎn)系統(tǒng)中的示例性模塊或工藝的框圖；圖3包括圖3A和圖3B，是描繪根據(jù)本發(fā)明根據(jù)表1示例性配方生產(chǎn)25個晶圓的工藝流的流程圖；和圖4包括圖4A-4F，是描繪根據(jù)本發(fā)明在圖3A和3B中所示晶圓流數(shù)據(jù)的擴(kuò)展頁。
具體實(shí)施例方式
圖2是包括流水線系統(tǒng)20’和掃描儀系統(tǒng)30’的半導(dǎo)體晶圓生產(chǎn)系統(tǒng)200的框圖。流水線系統(tǒng)20’和掃描儀系統(tǒng)30’可以與圖1中的系統(tǒng)20和30相同，或者可以包括不同的和/或不同數(shù)量的模塊以及或多或少的機(jī)械單元。
可以假設(shè)系統(tǒng)200具有以如美國專利No.6,418,356所述的插入“等待”時間形式的流水線系統(tǒng)20’補(bǔ)償機(jī)制。但是，與’356專利中所述的相比，流水線系統(tǒng)20’還有利地具有對額定掃描儀系統(tǒng)計時偏離(即額定掃描儀系統(tǒng)時鐘周期的偏離)的補(bǔ)償。這種補(bǔ)償是插入時間“延遲”的形式。
系統(tǒng)200優(yōu)選地在計算機(jī)系統(tǒng)210的控制下運(yùn)行，210的計算機(jī)可讀存儲器存儲(或可加載)軟件220，當(dāng)被計算機(jī)CPU執(zhí)行時，軟件220完成以上系統(tǒng)操作。計算機(jī)系統(tǒng)210可容易地比較實(shí)際掃描儀系統(tǒng)30’時鐘計時與額定時鐘計時，以檢測對額定值周期的偏離。當(dāng)檢測到這種計時偏離時，一旦CPU執(zhí)行，軟件210將合適的時間“延遲”插入到流水線系統(tǒng)20’內(nèi)(這與’356專利中預(yù)先計劃的“等待”的插入相反，這些“等待”甚至在系統(tǒng)200開啟之前就被引入到晶圓生產(chǎn)配方中)。如這里所述的，這種插入的“延遲”改善了流水線系統(tǒng)20’送出晶圓計時與掃描儀系統(tǒng)30’接收晶圓計時之間的匹配，例如在示例性圖2中，將晶圓從冷卻板80送到掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)以及將晶圓從掃描儀系統(tǒng)30’送到流水線系統(tǒng)20’的后曝光焙烤模塊90中。
所示流水線系統(tǒng)20’具有4個機(jī)器站(機(jī)器手)LRP-230(或“LPR”)是與將晶圓裝載進(jìn)/卸載出系統(tǒng)200相關(guān)的負(fù)載端機(jī)器單元，CTR-230(或“CTR”)是與旋涂器模塊60相關(guān)的機(jī)器單元，SIR-230(或“SIR”)是與將晶圓裝載進(jìn)/卸載出掃描儀系統(tǒng)30’相關(guān)的機(jī)器手，DVR-230(或“DVR”)是一般與顯影模塊110相關(guān)的機(jī)器手。這4個機(jī)器單元LRP、CTR、SIR和DVR優(yōu)選都具有兩條臂，例如由本專利受讓人ASML，Inc.開發(fā)的機(jī)器單元。雖然將參照這4個機(jī)器站描述系統(tǒng)200，但要理解到采用少于或多于4個流水線系統(tǒng)機(jī)器站的晶圓生產(chǎn)系統(tǒng)，或者沒有采用任何雙臂機(jī)器站的系統(tǒng)都可以實(shí)施本發(fā)明。
現(xiàn)在將參照本發(fā)明，描述下表1。在表1中，第11-15行(陰影所示)表示與掃描儀系統(tǒng)30’相關(guān)的工藝步驟；余下的工藝步驟與流水線系統(tǒng)20’相關(guān)。額定地，40.0秒的周期被假設(shè)用于表1中給出的晶圓配方，例如在額定情況下，每40秒一個新的晶圓進(jìn)入系統(tǒng)中進(jìn)行處理。
表1

參照表1，第1列表示工藝步驟，第5列表示對應(yīng)于工藝步驟的工藝時間與輔助操作(OH)時間。例如，在冷卻板操作(例如CP1x)中，輔助操作時間指打開和關(guān)閉冷卻板室模塊所必須的時間，而工藝時間指在密封的冷卻板室內(nèi)冷卻的實(shí)際持續(xù)時間。
因而，在表1中，第1列表示用于工藝步驟的模塊，其中LPx表示負(fù)載端，CP1x、CP2x、CP3x表示冷卻板(例如可以是圖2中的冷卻板50、80、100)，BARCx表示底抗反射涂層模塊(例如由旋涂器模塊60進(jìn)行的步驟)，HP1x、HP2x、HP3x、HP4x表示熱板或焙烤板(例如圖2中的焙烤板70、90、120)，CTx表示涂布器模塊(例如圖2中的模塊60)，OEBRx表示形成在晶圓外緣上的珠滴的去除。IN-PED和OUT-PED表示在掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)基座的進(jìn)入和送出，ALIGN表示在掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)晶圓的對準(zhǔn)，EXPOSE指在掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)晶圓的曝光，DISCHARGE指在掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)的排出道。表1中與掃描儀系統(tǒng)30’相關(guān)的這5行數(shù)據(jù)用背景陰影和黑框表示出；余下的數(shù)據(jù)行指流水線系統(tǒng)20’內(nèi)的步驟。
表1中第2和3列表示在要描述的示例性實(shí)施方案中的機(jī)器分配和機(jī)器運(yùn)動。LPR表示負(fù)載端機(jī)器手(例如圖2中的LPR-230)，CTR表示旋涂器機(jī)器手(例如圖2中的CTR-230)，SIR表示步進(jìn)機(jī)接口機(jī)器手(例如圖2中的SIR-230)，WHR和DIR表示與掃描儀系統(tǒng)30’相關(guān)的晶圓處理機(jī)器手(例如圖2中的WHR-240、DHR-240)。在所謂的單向運(yùn)動中，將晶圓從第一工藝模塊轉(zhuǎn)移到隨后第二工藝模塊的通用機(jī)器手必須在將第一晶圓重新放置到第二工藝模塊之前，首先將已經(jīng)在第二工藝模塊中的晶圓移走。在交換運(yùn)動中，使用雙臂機(jī)器機(jī)構(gòu)，其中第一臂可以從第一模塊中抓取第一晶圓，從第二模塊中抓取第二晶圓，接著利用第一臂將第一晶圓放置到第二模塊中。如可行的話，交換運(yùn)動比單向運(yùn)動優(yōu)選。
例如，從左向右看表1的第1行，在負(fù)載端工藝步驟中，LPR機(jī)器機(jī)構(gòu)(例如LPR-230)從負(fù)載端LPx抓取晶圓，并將其放置到隨后的工藝模塊，冷卻板CP1x(可以是圖2的模塊50)中。與抓取和放置相關(guān)的傳遞時間如第4列所示為7.0秒。在第2行，進(jìn)行冷卻板工藝步驟，其中工藝時間和輔助操作時間總和為24.0秒。
在第2行的最后一列，20秒預(yù)先計劃的等待時間增加到晶圓工藝時間和輔助操作時間中，如美國專利No.6,418,356所述的。甚至在晶圓生產(chǎn)系統(tǒng)200開啟之前，就確定表1最后一列所示的預(yù)先計劃的等待時間，并增加到晶圓配方工藝時間中。這些是如’356專利中所述的增加到非關(guān)鍵模塊階段的時間，以幫助解決流水線系統(tǒng)20’內(nèi)的資源沖突。這些現(xiàn)有技術(shù)的“等待”要與根據(jù)本發(fā)明在晶圓生產(chǎn)系統(tǒng)200的實(shí)際運(yùn)行期間用以補(bǔ)償掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)對額定周期偏離而增加的“延遲”(如果需要)區(qū)分開。
在工藝模塊XP1x的工藝時間、輔助操作時間和預(yù)先計劃的等待時間過去之后，機(jī)器機(jī)構(gòu)CTR-230花費(fèi)7秒將晶圓傳送到下一工藝步驟中，即表1第3行的BARCx。
在第3行，44.0秒的工藝時間和輔助操作時間用來去除晶圓周邊的珠滴，還附加有根據(jù)’356專利33.5秒的預(yù)先計劃的等待?？梢钥吹?，晶圓交換機(jī)器運(yùn)動發(fā)生，其中5.5秒傳遞時間用來將晶圓移到下一工藝步驟中，即在表1第4行熱板HP1x上焙烤晶圓。
往下跳到陰影行11-15，它們涉及掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)的工藝步驟和機(jī)器運(yùn)動，IN-PED步驟涉及機(jī)器機(jī)構(gòu)SIR-230將晶圓放置在輸入基座上(IN-PED)，晶圓從而進(jìn)入掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)。如表1所示的，接著利用晶圓處理機(jī)器手(例如WHR-240)將晶圓傳送到對準(zhǔn)器臺(ALIGN)，見圖2所示的示例性系統(tǒng)200和表1第12行。傳送時間是12.5秒，1.0秒的工藝時間加上輔助操作時間。不需要計劃等待。在表1的第12行，現(xiàn)在晶圓經(jīng)歷對準(zhǔn)步驟，涉及19.30秒工藝時間和輔助操作時間，以及25.0秒預(yù)先計劃的時間。該對準(zhǔn)在作為DIR-240機(jī)器機(jī)構(gòu)一部分的臺進(jìn)行。
在對準(zhǔn)、輔助操作和預(yù)先計劃的等待時間到期時，現(xiàn)在所述晶圓經(jīng)歷曝光步驟，涉及簡單地旋轉(zhuǎn)DIR-240機(jī)器手。如此運(yùn)動使得握持著對準(zhǔn)晶圓的DIR-240機(jī)器單元的一個臂旋轉(zhuǎn)或移到使該晶圓曝光的位置，而另一臂自由地將另一晶圓移到預(yù)對準(zhǔn)步驟。表1表明該旋轉(zhuǎn)花費(fèi)6.5秒傳遞時間，33.5秒曝光和輔助操作時間，并且沒有等待。
在表1的下一行，在掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)WHR-240機(jī)器機(jī)構(gòu)在12.4秒和1.0秒工藝時間和輔助操作時間，以及0秒等待時間內(nèi)將晶圓從曝光階段取出。在表1的第15行(涉及掃描儀系統(tǒng)30’本身的最后一行)，SIR-230機(jī)器機(jī)構(gòu)將所述晶圓從與掃描儀系統(tǒng)30’相關(guān)的外基座(OUT-PED)抓取出晶圓。這種轉(zhuǎn)換額定地花費(fèi)9.5秒傳遞時間和1.0秒工藝時間和輔助操作時間，并且沒有等待?，F(xiàn)在晶圓已經(jīng)完成在掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)的處理，并再次進(jìn)入流水線系統(tǒng)20’內(nèi)，如示例性圖2所示的，例如始于后曝光焙烤步驟90(表示為表1第16行的HP-3x)。
參照表1第16行，熱板HP3x處的晶圓經(jīng)過94.0秒的焙烤工藝時間和輔助操作時間。DVR機(jī)器機(jī)構(gòu)230接著在7秒內(nèi)將晶圓抓取并傳送到冷卻板CP3x。接著晶圓經(jīng)過冷卻板工藝步驟，可以是圖2的冷卻板100，表示為表1的CP3x。在64.0秒的冷卻時間和輔助操作時間之后，機(jī)器機(jī)構(gòu)DVR-230需要5.5秒將晶圓傳送到顯影模塊(見表1第18行)。
如圖2所示，通常晶圓接下來經(jīng)歷顯影步驟110，表示為表1的DEVx，涉及89.0秒工藝時間和輔助操作時間。在表1中，隨后的步驟是另一冷卻板(CP4x)，可以是圖2的冷卻板50，隨后晶圓經(jīng)負(fù)載端(表示為表1的LPx)離開流水線系統(tǒng)20’。要理解的是，圖2和表1是示例性的，實(shí)際上圖2中所示的每個步驟可能沒有反映在表1中。
圖3包括圖3A和圖3B，后者是圖3A的繼續(xù)。圖3A和3B圖示了25個晶圓，沿縱軸表示為晶圓1號、……25號，在系統(tǒng)200中進(jìn)行處理的晶圓作為橫軸所示時間的函數(shù)。要重申的是，在通過引用結(jié)合于此的美國專利No.6,418,356所述的系統(tǒng)中，各種“等待”時間被增加到非關(guān)鍵的工藝中，以避免對于共同的系統(tǒng)資源不同的晶片發(fā)生沖突，這些等待時間表示為表1最后一列的“計劃等待”。在圖3A和3B中，這種等待時間被示為白條，并對圖2的系統(tǒng)200’計算出這些時間。圖3A和3B右邊部分的符號圖例標(biāo)識圖3A和3B中各種長方形和正方形符號表示什么。而且，圖3A和3B的各個示例性區(qū)域由圖3A和3B頂部的標(biāo)識清楚地示出。
圖4包括圖4A-4F，是表示所述25個晶圓的制備配方的擴(kuò)展頁。圖3A和3B以圖形的方式示出了所計算出的、并在圖4A-4F中詳細(xì)列舉的數(shù)據(jù)。如這里所述的，圖4A-4F中所示的并在圖3A和3B中描繪為白色長方形的各個“等待”時間是如’356專利中所述的等待時間，并且是增加到非關(guān)鍵模塊階段的計劃“等待”，以減少與資源沖突相關(guān)的問題。相反，圖4A-4F中所示的并在圖3A和3B中描繪為黑色長方形的各個插入“延遲”時間是根據(jù)本發(fā)明插入的時間“延遲”，以補(bǔ)償掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)對額定計時的偏離(例如掃描儀時鐘周期的變動)。這些延遲增加到系統(tǒng)200中，如圖2所描繪的。
在圖4A中，第1列表示晶圓號(25個晶圓的數(shù)據(jù)表示在該列中)，第2列表示對掃描儀系統(tǒng)30’的周期或額定40.0秒計時的偏離(秒)，在實(shí)施例中將描述。根據(jù)本發(fā)明，這些掃描儀系統(tǒng)30’偏離由插入的“延遲”來補(bǔ)償。這種“延遲”的插入有利地幫助促進(jìn)當(dāng)流水線系統(tǒng)20’準(zhǔn)備將晶圓送進(jìn)掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)時與當(dāng)掃描儀系統(tǒng)30’準(zhǔn)備接收這種晶圓時相互之間更好的計時匹配，以及當(dāng)掃描儀系統(tǒng)30’準(zhǔn)備將晶圓提供回流水線系統(tǒng)20’以進(jìn)行進(jìn)一步處理時和當(dāng)流水線系統(tǒng)20’準(zhǔn)備接收這種晶圓以進(jìn)行進(jìn)一步處理時相互之間更好的計時匹配。
現(xiàn)在將描述表1、圖4A-4F和圖3A和3B之間的相互作用。讓我們?nèi)我獾貜木A4開始，即圖3A中從下往上第4個晶圓。從圖3A右邊的圖例中，我們看到晶圓4正在CTx(涂布器模塊)中完成它的49.0秒時間，該49.0秒內(nèi)的某些時間在圖3A的左側(cè)，例如沒有示出。相關(guān)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在圖4B中從上往下第4行(例如晶圓4的數(shù)據(jù))第26列CTx。緊接著在CTx站后，存在28.5等待時間，在圖3A中表示為開始于時間約640秒的白條，并在圖4C第27列第4行表示為等待6。注意，在圖4C中，根據(jù)本發(fā)明不需要插入延遲(與“等待”相反)。繼續(xù)看圖3A中的晶圓4，在28.5秒的等待時間已到期(在沿時間軸約670秒處)后，CTR-230機(jī)器手在5.5秒傳遞時間內(nèi)移動晶圓(見表1；見圖4C第4行第29列)。
在約690秒時間處，晶圓4放置在熱板HP2x上過94.0秒(見表1和圖4C第4行第30列)。94.0秒的熱板持續(xù)時間結(jié)束時大約對應(yīng)圖3A中晶圓4的時間765處。不需要如’356專利中所公開的額外等待，如圖4C第4行第31列所示的，例如等待7為0秒。
接下來如3A中相對較長的熱板長方形標(biāo)記后的小長方形所示的，SIR-230機(jī)器單元用7.0秒抓住晶圓4，數(shù)據(jù)反映在圖4C第4行第32列。在約770秒的時間，晶圓4開始了在冷卻板CP2x上的64.0秒(見表1和圖4C第4行第33列)，如圖3A中從約時間770延伸到約時間834的長方形條所示。如圖3A中隨后的白條所示，有意插入13.5秒的等待時間(圖4C第4行第34列的等待8)，也是如優(yōu)選按’356專利中的公開內(nèi)容所確定的。圖4C第4行第35列表示根據(jù)本發(fā)明不需要延遲，例如延遲8為0。接下來，如始于約895秒時間處的小長方形所示的，SIR-230機(jī)器單元大約用時5.5秒移動晶圓。相應(yīng)數(shù)據(jù)在圖4C第4行第36列以及表1中給出。
如圖4C第4行第37列所示，此時沒有插入“延遲”，例如延遲9-10為0秒。根據(jù)圖4C第4行第38列，在時間約860時，進(jìn)行34.0秒的OEBRx工藝步驟。在圖3A，如小白長方形所示，隨后是5.0秒的等待(圖4C第4行第39列的等待9)。根據(jù)本發(fā)明，緊接著是插入的1.54秒“延遲”，表示為圖4D第4行第40列的延遲11。該延遲在圖3A的約895時間處插入。接下來是SIR240用時8.0秒來機(jī)器移動晶圓4(見表1和圖4D第4行第41列)。該8.0秒的移動結(jié)束在圖3A約905秒的時間處。
緊接著，晶圓4在掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)在IN-PED站花費(fèi)0時間(圖4D第4行第42列)，插入等待時間為0(圖4D第4行第43列，例如等待10為0)。WHR-240(或等同物)用時12.5秒傳遞晶圓4(表1，圖4D第4行第44列)，用于掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)的處理。在圖3A中，該12.5秒時段剛好結(jié)束于橫軸時間920之前。從表1和圖4D第4行第45列看到，隨后進(jìn)行19.3秒的對準(zhǔn)步驟(ALIGN)，再隨后是圖3A中表示25.0秒等待時間的白長方形(圖4D第4行第46列，表示為等待11)。在圖3A中，等待11剛好結(jié)束在時間960秒之后。
這樣根據(jù)本發(fā)明，剛好在圖3A的約960時間之后，有意增加1.86秒的延遲(圖4D第4行第47列的延遲12)。該延遲描繪為圖3A中的窄黑長方形。接下來機(jī)器單元DIR-240在6.5秒的傳遞時間中移動晶圓4(見表1和圖4D第4行第48列)。在約970時間，存在2.98秒的延遲(圖4D第4行第40列)。這是曝光步驟開始中的延遲，本發(fā)明要補(bǔ)償?shù)木褪沁@種在額定曝光開始時間中的偏離或延遲(以及其它偏離)。在圖3A中，曝光直到約975秒時間處才開始，并持續(xù)33.5秒(見EXPOSE，圖4D第4行第50列)，曝光表示為延伸到約1008秒時間處的實(shí)心長方形。在曝光后不允許等待狀態(tài)(圖4D第4行第51列等待12為0秒)。
在6.5秒的傳遞時間(見表1和圖4D第4行第52列)中，機(jī)器單元DIR-240用時1.0秒將晶圓4移到排出站(圖4D第4行第53列中的DISCHRG)。沒有插入等待狀態(tài)(例如根據(jù)圖4E第4行第54列，等待13為0秒)。在約1015時間處，機(jī)器單元WHR-240在12.4秒傳遞時間中將晶圓4移到掃描儀系統(tǒng)30’的OUT-PED站(表1和圖4E第4行第55列)。根據(jù)圖4E第4行第56列，晶圓4在該站花費(fèi)1.0秒，接著被機(jī)器單元SIR-230用9.5秒的傳遞時間移到熱板HP3x，例如圖2中的后曝光焙烤模塊90。從圖4E第4行第57列和58列可注意到?jīng)]有插入等待時間和延遲時間(例如等待14為0秒，延遲17為0秒)。9.5秒的SIR-240傳遞時間反映在表1和圖4E第4行第59列中。
如圖3A中剛好從時間1040跨到時間約1130的陰影長方形所圖示的，晶圓4接下來在熱板HP3x上停留94.0秒(見表1和圖4E第4行第60列)。在后曝光焙烤后不允許等待狀態(tài)(例如圖4E第4行第61列中所示的等待15為0秒)。緊接著機(jī)器單元DVR-230抓取晶圓4，并傳送(經(jīng)過7秒的傳遞時間)到冷卻板CP3x，例如圖2中的模塊100，經(jīng)過64秒(見表1和圖4E第4行第63列)。該64秒的晶圓4冷卻步驟開始于圖3A中約1140時間處，并延伸出圖3A，結(jié)束在圖3B的左側(cè)，剛好在1200秒時間后。
圖3B中延伸到約1215秒時間處的白長方形表示插入的13.5秒等待時間(等待16，圖4E第4行第64列)。根據(jù)本發(fā)明，隨后是插入的5.03秒延遲，表示為圖4E第4行第65列的延遲19，并描繪為圖3B中結(jié)束于約1220時間處的黑長方形。
如圖2所建議的，接下來機(jī)器單元DVR-230將晶圓4(經(jīng)5.5秒傳遞時間)傳送到顯影模塊110(或等同物)，進(jìn)行89.0秒的顯影(見表1和圖4F第4行第67列)。該長時間的顯影工藝在圖3B中表示為從約1220時間延伸到約1319秒時間的長的長方形?？磮D4F第4行第68列和69列，晶圓4在被機(jī)器單元DVR-230傳遞之前經(jīng)過30.0秒等待(等待17)和6.77的插入延遲(延遲20)。在5.5秒的機(jī)器傳遞時間(見表1和圖4F第4行第70列)之后，晶圓4被送到冷卻板，例如圖2中的模塊50(或等同物)，經(jīng)過5.0秒(見表1和圖4F第4行第71列)。再次要注意到，圖2是一般性的，并非所繪的每一個模塊都必須反映在所述晶圓配方中。
對晶圓4的處理快要完成了。根據(jù)圖4F第4行第72列和73列，晶圓4經(jīng)過31.0秒的等待(等待18)，再經(jīng)過2.45秒插入的延遲(延遲21)。在圖4B中，延遲21終止于1400秒時間之前不遠(yuǎn)。接著機(jī)器單元LPR-230將晶圓4(經(jīng)7秒的傳遞時間)傳送到流水線系統(tǒng)20’的負(fù)載端LPx。接著在圖3B的1400時間稍后，晶圓4被送出流水線系統(tǒng)20’。
如果我們檢查圖3A和3B中所示的其它晶圓，可以看到大約每40.0秒，要處理的25個晶圓中就有一個進(jìn)入系統(tǒng)流。如圖4A第2列中所示的，對額定40.0秒掃描儀時鐘周期的掃描儀時間偏離可能在偏離額定約0秒到約4.14秒之間變化。當(dāng)計算機(jī)系統(tǒng)210檢測到這種對額定掃描儀系統(tǒng)時間的偏離時，合適的時間延遲就會插入到系統(tǒng)流中，如圖4A-4F所示例的。
如’356專利中所公開的預(yù)先計劃的“等待狀態(tài)”與根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)插入“延遲”的組合促進(jìn)了晶圓如所期望地同步通過掃描儀系統(tǒng)30’和流水線系統(tǒng)20’，盡管掃描儀系統(tǒng)30’內(nèi)存在時鐘周期的偏離。例如，在約1217秒時間處，在晶圓1和4的移動中(圖4F第1行第69列和圖4E第4行第65列)動態(tài)插入的延遲使得機(jī)器單元DVR-230以一個連續(xù)的單向-交換-交換運(yùn)動來抓取并放置晶圓1、4和7。
但是對于這些根據(jù)本發(fā)明的延遲的插入，在晶圓1、4和7的抓取并放置的請求中可能存在沖突。這種沖突導(dǎo)致晶圓流通過流水線系統(tǒng)20’和掃描儀系統(tǒng)30’的同步喪失。沿各種時間實(shí)例垂直地檢查圖3A和3B，看到由于插入的等待狀態(tài)和時間延遲而避免了資源沖突，盡管掃描儀周期的擾動。根據(jù)本發(fā)明，通過軟件220，利用例如美國專利No.6,418,356所公開的分析技術(shù)，可以確定延遲時間。
雖然所述的示例性系統(tǒng)假設(shè)40秒周期，也就是說每分鐘生產(chǎn)90個晶圓，但要認(rèn)識到更快的生產(chǎn)量也可以實(shí)現(xiàn)，例如每分鐘至少130個晶圓，優(yōu)選每分鐘160個晶圓。
在不脫離如所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明主題和精神的情況下，可以對所公開的實(shí)施方案進(jìn)行修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種在至少包括流水線系統(tǒng)和掃描儀系統(tǒng)的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)中補(bǔ)償所述制備系統(tǒng)對額定掃描儀時鐘周期的偏離的方法，所述方法包括如下步驟(a)響應(yīng)于來自掃描儀系統(tǒng)時鐘的信號而操作所述掃描儀系統(tǒng)；(b)響應(yīng)于來自流水線系統(tǒng)時鐘的信號而操作所述流水線系統(tǒng)；(c)預(yù)先確定并插入所需要的等待狀態(tài)，以避免所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)中的資源沖突；以及(d)確定對所述掃描儀時鐘的額定計時的偏離，并在所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)中動態(tài)地插入所需要的時間延遲以補(bǔ)償這種偏離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述掃描儀時鐘以相當(dāng)于所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)每小時至少90個晶圓的生產(chǎn)量的重復(fù)速率運(yùn)行。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述掃描儀時鐘以相當(dāng)于所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)每小時至少160個晶圓的生產(chǎn)量的重復(fù)速率運(yùn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過至少部分控制所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)的計算機(jī)系統(tǒng)確定步驟(c)中每個所述時間等待的位置和長度。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)包括至少兩個機(jī)器站。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)包括至少三個機(jī)器站。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)包括至少四個機(jī)器站。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(c)和步驟(d)由計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述流水線系統(tǒng)響應(yīng)來自所述流水線系統(tǒng)時鐘的信號而運(yùn)行，所述掃描儀系統(tǒng)響應(yīng)來自所述掃描儀系統(tǒng)時鐘的信號而運(yùn)行。
10.一種半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，包括響應(yīng)于來自掃描儀系統(tǒng)時鐘的信號而運(yùn)行的掃描儀系統(tǒng)；響應(yīng)于來自流水線系統(tǒng)時鐘的信號而運(yùn)行的流水線系統(tǒng)；用于移動所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)內(nèi)至少一個晶圓的裝置；用于在所述單時鐘半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)中插入預(yù)先計劃的等待狀態(tài)，以減少所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)中資源沖突的裝置；以及用于在所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)中動態(tài)地插入所需要的時間延遲以補(bǔ)償所述掃描儀時鐘周期的擾動的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，其中所述掃描儀時鐘以相當(dāng)于所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)每小時至少90個晶圓的生產(chǎn)量的重復(fù)速率運(yùn)行。
12.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，其中所述掃描儀時鐘以相當(dāng)于所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)每小時至少160個晶圓的生產(chǎn)量的重復(fù)速率運(yùn)行。
13.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，還包括計算機(jī)系統(tǒng)，它至少部分地控制所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，其中所述用于動態(tài)地插入時間延遲的裝置包括計算機(jī)系統(tǒng)。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，其中所述計算機(jī)系統(tǒng)至少產(chǎn)生所述的掃描儀系統(tǒng)時鐘。
16.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，其中所述用于移動的裝置包括至少兩個機(jī)器站。
17.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，其中所述用于移動的裝置包括至少三個機(jī)器站。
18.一種在操作半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)中應(yīng)用的計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)包括至少響應(yīng)于來自掃描儀系統(tǒng)時鐘的信號而運(yùn)行的掃描儀系統(tǒng)和響應(yīng)于來自流水線系統(tǒng)時鐘的信號而運(yùn)行的流水線系統(tǒng)，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，當(dāng)執(zhí)行時，這些程序進(jìn)行如下步驟的至少其中之一(a)確定對所述掃描儀系統(tǒng)時鐘中額定周期的偏離；和(b)計算并在所述半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)中動態(tài)地插入需要的時間延遲，以補(bǔ)償所述偏離。
19.如權(quán)利要求18所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述程序當(dāng)執(zhí)行時，靜態(tài)地確定預(yù)先計劃的等待狀態(tài)，以使所述半導(dǎo)體晶圓生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的資源沖突最小。
20.如權(quán)利要求18所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述程序當(dāng)執(zhí)行時，動態(tài)地確定對所述掃描儀系統(tǒng)時鐘的額定周期的偏離，并計算需要的時間延遲以補(bǔ)償所述偏離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種至少包括流水線系統(tǒng)和掃描儀系統(tǒng)的半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)，該系統(tǒng)當(dāng)檢測到對掃描儀系統(tǒng)中額定周期的偏離時，通過動態(tài)地引入時間延遲來補(bǔ)償所述偏離。優(yōu)選地，現(xiàn)有的靜態(tài)等待狀態(tài)也引入到晶圓配方中，以降低資源沖突的概率。盡管存在這種偏離，仍保持晶圓流的同步，所以所得半導(dǎo)體晶圓制備系統(tǒng)可以增加晶圓生產(chǎn)量。
文檔編號G05B19/418GK1788332SQ200480012991
公開日2006年6月14日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
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