(57)【要約】【課題】消耗部材の交換頻度を低減できる半導体デバイスの製造装置および製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る半導体デバイスの製造装置は、基板の処理条件毎に消耗部材の消費量が記憶されている第１の記憶部と、消耗部材の使用限度と現在の消費量がプロセスチャンバ毎に記憶されている第２の記憶部と、第１，第２の記憶部を参照して、プロセスチャンバ毎に基板の処理可能枚数を算出する算出部と、算出したプロセスチャンバ毎の処理可能枚数に基づいて、基板の処理を指示する割当部と、を具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバを複数備えた半導体デバイスの製造装置であって、
基板の処理条件毎に消耗部材の消費量が記憶されている第１の記憶部と、
前記消耗部材の使用限度と現在の消費量が前記プロセスチャンバ毎に記憶されている第２の記憶部と、
前記第１，第２の記憶部を参照して、前記プロセスチャンバ毎に基板の処理可能枚数を算出する算出部と、
前記算出した前記プロセスチャンバ毎の処理可能枚数に基づいて、前記基板の処理を前記プロセスチャンバへ割り当てる割当部と、
を具備することを特徴とする半導体デバイスの製造装置。
【請求項２】
前記割当部は、前記算出した前記プロセスチャンバ毎の処理可能枚数を超えないように、前記基板の処理を前記プロセスチャンバへ割り当てることを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの製造装置。
【請求項３】
前記基板処理後、消費した各消耗部材の消費量を前記プロセスチャンバ毎に算出し、該算出した各消耗部材の消費量に基づいて前記第２の記憶部を更新する更新部をさらに具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体デバイスの製造装置。
【請求項４】
プロセスチャンバを複数備えた製造装置を用いた半導体デバイスの製造方法であって、
基板の処理条件毎に消耗部材の消費量が記憶されている第１の記憶部と、前記消耗部材の使用限度と現在の消費量が前記プロセスチャンバ毎に記憶されている第２の記憶部とを参照して、前記プロセスチャンバ毎に基板の処理可能枚数を算出するステップと、
前記算出した前記プロセスチャンバ毎の処理可能枚数に基づいて、前記基板の処理を指示するステップと、
を具備することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体デバイスの製造装置および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体デバイスの製造装置は、製造装置の状態（チャンバ、チャージ位置、モジュール等）に基づいて、該製造装置で処理した場合における半導体デバイスの歩留まりを予測する。そして予測した歩留まりが所定の閾値よりも高い場合に、基板（以下、ウェハと称する）を処理するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０８７６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の製造装置では、消耗部材の交換については考慮しておらず、消耗部材を使用限度（規格値）まで使用できない。このため、消耗部材の交換回数が多くなり、半導体デバイスの製造コストが増大する。
この発明は、かかる従来の問題を解消するためになされたもので、消耗部材の交換頻度を低減できる半導体デバイスの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る半導体デバイスの製造装置は、基板の処理条件毎に消耗部材の消費量が記憶されている第１の記憶部と、消耗部材の使用限度と現在の消費量がプロセスチャンバ毎に記憶されている第２の記憶部と、第１，第２の記憶部を参照して、プロセスチャンバ毎に基板の処理可能枚数を算出する算出部と、算出したプロセスチャンバ毎の処理可能枚数に基づいて、基板の処理を指示する割当部と、を具備する。
【０００６】
本発明の一態様に係る半導体デバイスの製造方法は、基板の処理条件毎に消耗部材の消費量が記憶されている第１の記憶部と、消耗部材の使用限度と現在の消費量がプロセスチャンバ毎に記憶されている第２の記憶部とを参照して、プロセスチャンバ毎に基板の処理可能枚数を算出するステップと、算出したプロセスチャンバ毎の処理可能枚数に基づいて、基板の処理を指示するステップと、を具備する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、消耗部材の交換頻度を低減できる半導体デバイスの製造装置および製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係るシステムの構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る製造装置の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る制御装置の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。
【図５】第１のデータベースのデータを示す図である。
【図６】第２のデータベースのデータを示す図である。
【図７】第１の実施形態に係る製造装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体デバイスの製造システムの構成を示す図である。第１の実施形態に係る半導体デバイスの製造システムは、複数の製造装置１ａ、１ｂ、１ｃ…（以下、製造装置１と称する）、ＭＥＳ（Manufacturing Execution System）２、管理装置３を具備する。なお、製造装置１には、半導体デバイスの検査装置（例えば、欠陥検出装置、膜厚測定装置など）が含まれる。
【００１０】
製造装置1、ＭＥＳ２および管理装置３は、有線または無線のＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークにより接続され互いに情報（データ）を送受信する。通信の方式としては、例えば、ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials institute）で規定されるＳＥＣＳ（SEMI Equipment Communications Standard）やＧＥＭ３００（Generic Equipment Model for 300mm wafer）等がある。
【００１１】
製造装置1は、ウェハを加工して半導体デバイスを製造する。製造装置1としては、例えば、洗浄装置、コーター、露光装置（ステッパー）、デベロッパー、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置、ダイシング装置、ボンディング装置等がある。なお、この第１の実施形態では、製造装置１として、同一の処理機能を有するウェハ処理用チャンバを複数備えるクラスタ装置（マルチチャンバ装置）を想定している
【００１２】
洗浄装置は、ウェハに付着した金属や有機物を洗浄する。コーターは、ウェハにフォトレジストを塗布する。露光装置は、露光によりマスクパターンを塗布したレジストへ転写する。デベロッパーは、露光後のレジストを現像する。ＰＶＤ装置およびＣＶＤ装置は、ウェハへ薄膜を形成する。ＣＭＰ装置は、デバイス作成の過程でウェハに形成された凹凸を平坦化する。ダイシング装置は、ウェハ上に形成された半導体デバイスをチップ毎に切り分ける。ボンディング装置は、チップに形成されている電極をリードフレームの電極リードへ接続する。
【００１３】
なお、上記製造装置1は、半導体デバイスの製造に使用される装置の一例である。第１の実施形態に係る製造システムで使用される製造装置1は、上に例示した以外にも様々のものが含まれ、製造する半導体デバイスの製品（機種）により使用される製造装置1の種類は異なる。
【００１４】
ＭＥＳ２は、管理装置３を介して、ロットＩＤ、ロットのウェハ枚数、処理条件（レシピ）、ロットの着工指示などを製造装置１へ送信する。
【００１５】
図２は、第１の実施形態に係る製造装置の構成を示す図である。図２には、製造装置１の具体例としてＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置を示した。製造装置１は、大きく分けて、処理装置１０と制御装置２０から構成される。
【００１６】
処理装置１０は、ＦＩ（Factory Interface）１０１、ＬＬ（Load Lock）１０２ａ，１０２ｂ（以下、単にＬＬ１０２と称する）、搬送チャンバ１０３、処理チャンバ（プロセスチャンバ）１０４ａから１０４ｃ（以下、単に処理チャンバ１０４と称する）を具備する。
【００１７】
ＦＩ１０１は、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）、ＳＭＩＦ（Standard of Mechanical Interface）などの容器に格納された複数枚のウェハ（ロット）をＬＬ１０２へ搬送する。
【００１８】
ＬＬ１０２は、搬送チャンバ１０３を大気に開放しないことを目的に設けられた真空室（完全な真空ではない）である。ＬＬ１０２は、それぞれ搬送チャンバ１０３とゲートバルブ（Gate Valve）で仕切られている。ＦＩ１０１から搬送チャンバ１０３へウェハを搬送する場合、ＬＬ１０２内は、大気から真空へと圧力が変化する。搬送チャンバ１０３からＦＩ１０１へウェハを搬送する場合、ＬＬ１０２内は、真空から大気へと圧力が変化する。この第１の実施形態に係る製造装置は、ウェハ搬送のスループットを向上させるため、２つのロードロック（ＬＬ１０２ａ，１０２ｂ）を具備する。
【００１９】
搬送チャンバ１０３は、内部が真空に保持される。搬送チャンバ１０３は、内部にウェハ搬送ロボット（図示せず）を備える。ウェハ搬送ロボットは、ＬＬ１０２および処理チャンバ１０４の間でウェハを搬送する。
【００２０】
処理チャンバ１０４は、ウェハ上に金属薄膜（例えば、Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕなど）を形成する。処理されたウェハは、搬送チャンバ１０３の搬送ロボットにより、ＬＬ１０２へ搬送される。
【００２１】
搬送チャンバ１０３に、プリヒートチャンバやプリクリーンチャンバ、クールダウンチャンバ等を具備しても良い。プリヒートチャンバは、処理チャンバ１０４で金属薄膜を形成する前のウェハを予熱する。プリクリーンチャンバは、ウェハの表面上に形成される自然酸化膜を除去する。クールダウンチャンバは、処理チャンバ１０４で処理されたウェハを冷却する。
【００２２】
図３は、制御装置２０の構成を示す図である。制御装置２０は、管理装置３を介してＭＥＳ２から送信されるデータ（ロットＩＤ、ロットのウェハ枚数、処理条件（レシピ）、ロットの着工指示など）に基づき、処理装置１０を制御してロットを処理する。制御装置２０は、ロット処理の不可、製造装置１でのロットの処理状況等を、管理装置３を介してＭＥＳ２へ送信する。制御装置２０は、本体部２１、モニタ２２、入力部２３を具備する。本体部２１は、ＰＣ（Personal Computer）やＣＰＣＩ（Compact PCI:登録商標）などで構成される。
【００２３】
本体部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０４、ユーザＩ／Ｆ２０５、Ｉ／Ｆ２０６を具備する。ＣＰＵ２０１は、制御装置１全体を制御する。ＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１の動作コードを格納する。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１の動作時に使用される作業領域である。ＨＤＤ２０４は、ＣＰＵ２０１の動作プログラム、レシピ（ガス圧、温度、圧力等のウェハ処理の条件）等を記憶する。ユーザＩ／Ｆ２０５は、入力部２３からの入力情報を受け付けるインターフェースである。Ｉ／Ｆ２０６は、ＭＥＳ２や管理装置３との間でデータを送受信するインターフェースである。モニタ２２は、製造装置１におけるロットの処理状態を表示する。入力部２３は、キーボードやマウス等の入力用デバイスである。入力部２３は、ユーザがマニュアルで製造装置１を操作する場合（例えば、消耗部材の交換や定期メンテナンス等）に使用される。
【００２４】
図４は、第１の実施形態に係る制御装置２０の機能構成を示す図である。
制御装置２０は、第１のＤＢ（Database）３０１（第１の記憶部）、第２のＤＢ３０２（第２の記憶部）、算出部３０３、比較部３０４、ディスパッチ部３０５（割当部）、制御部３０６、更新部３０７、受信部３０８、送信部３０９を具備する。なお、ＣＰＵ２０１が、ＲＯＭ２０２の動作コードやＨＤＤ２０４に記憶されているプログラムをＲＡＭ２０３にロードして実行することにより、図４に示した機能が実現される。
【００２５】
図５は、第１のＤＢ３０１に記憶されているデータを示す図である。第１のＤＢ３０１には、処理チャンバ１０４でウェハを処理した場合に使用される消耗部材の消費量が、レシピ毎に記憶されている。処理チャンバ１０４で使用される消耗部材には、各々固有のＩＤが割り当てられる。ＰＶＤ装置であれば、例えば、ターゲットやＡｒ（アルゴン）などが消耗部材に該当する。また、コーターであれば、例えば、レジストが消耗部材に該当する。
【００２６】
図６は、第２のＤＢ３０２に記憶されているデータを示す図である。第２のＤＢ３０２には、消耗部材の使用限度（規格値）と現在の消費量（現在値）が、処理チャンバ１０４毎に記憶されている。なお、消耗部材には、洗浄等により再生可能なものがある（消耗部材Ａ）。再生可能な消耗部材に関しては、洗浄毎の使用限度（規格値）と消費量（現在値）に加えて、消耗部材自身の寿命である累積使用限度（累積規格値）と現在までの累積消費量（累積現在値）が記憶される。
【００２７】
算出部３０３は、ＭＥＳ２から送信されるレシピ（処理条件）に基づいて、ウェハを処理した場合に必要な消耗部材の量を算出する。算出部３０３は、処理チャンバ１０４毎に必要な消耗部材の量を算出する。具体的には、算出部３０３は、ＭＥＳ２から送信されるレシピで消費される各消耗部材の量を第１のＤＢ３０１を参照して取得する。算出部３０５は、（１）式に基づいて消耗部材毎に処理可能なウェハの枚数Ｍを算出する。
【００２８】
Ｍ＝（Ｒ−Ｐ）／Ｓ・・・（１）
Ｍ：処理可能なウェハの枚数。
Ｒ：使用限度（規格値）。
Ｐ：現在値。
Ｓ：消費量。
【００２９】
次に、算出部３０３は、消耗部材毎に算出した枚数Ｍのうち最も小さな値のＭｍｉｎを処理チャンバ１０４毎に抽出する。算出部３０３は、処理チャンバ１０４毎に抽出したＭｍｉｎの値を加算して、製造装置１で処理可能なウェハ枚数Ｍ１を算出する。
【００３０】
比較部３０４は、ＭＥＳ２から送信されるロットのウェハ枚数Ｍ２と算出部３０３が算出した製造装置１で処理可能なウェハ枚数を比較する。
【００３１】
ディスパッチ部３０５は、比較部３０４での比較結果に基づいて、ロットを処理するかどうかを決定する。具体的には、Ｍ２の値がＭ１の値よりも大きい（多い）場合、ディスパッチ部３０５は、ロットの処理をキャンセルする。この場合、送信部３０９からは、ＭＥＳ２へロットのキャンセル情報が送信される。ＭＥＳ２は、製造装置１からロットのキャンセル情報を受信すると、キャンセルされたロットの処理を他の製造装置１へ割り当てる。
【００３２】
Ｍ２の値がＭ１の値以下の場合、ディスパッチ部３０５は、各処理チャンバ１０４へロットを構成するウェハを割り当てる（ディスパッチする）。この際、ディスパッチ部３０５は、処理チャンバ１０４毎に抽出したＭｍｉｎの値を超えないように各処理チャンバ１０４へロットを構成するウェハを割り当てる。制御部３０６は、処理装置１０を制御して、ロットを構成するウェハをディスパッチ部３０５で割り当てられた処理チャンバ１０４で処理する。
【００３３】
更新部３０７は、ロット処理後、該ロットの処理で消費した各消耗部材の量を処理チャンバ１０４毎に算出する。また、ロット処理以外の装置性能の維持に必要なＱＣ、メンテナンス、トラブル対応の各作業で消費した消耗部材の量を処理チャンバ１０４毎に算出する。更新部３０７は、算出した各処理チャンバ１０４の各消耗部材の量に基づいて第２のＤＢ３０２を更新する。具体的には、更新部３０７は、算出した各消耗部材の使用量を、ＤＢ３０２に記憶されている消耗部材の現在値に加算する。
【００３４】
受信部３０８は、管理装置３を介してＭＥＳ２から送信されるロットの処理条件等のデータを受信する。送信部３０９は、ロット処理の不可、製造装置１でのロットの処理状況等を、管理装置３を介してＭＥＳ２へ送信する。
【００３５】
図７は、第１の実施形態に係る製造装置１の動作を示したフローチャートである。以下、図７を参照して第１の実施形態に係る製造装置１の動作について説明する。
【００３６】
受信部３０８は、ＭＥＳから送信されるロットの着工指示を受信する（ステップＳ１０１）。
【００３７】
算出部３０３は、ＭＥＳ２から送信されるレシピ（処理条件）に基づいて、ウェハを処理した場合に必要な消耗部材の量を算出し、製造装置１で処理可能なウェハ枚数Ｍ１を算出する（ステップＳ１０２）。
【００３８】
比較部３０４は、ＭＥＳ２から送信されるロットのウェハ枚数Ｍ２と算出部３０３が算出した製造装置１で処理可能なウェハ枚数Ｍ１を比較する（ステップＳ１０３）。
【００３９】
Ｍ２の値がＭ１の値以下の場合（ステップＳ１０３のＹｅｓ）、ディスパッチ部３０５は、ロットを構成するウェハを各処理チャンバ１０４へ割り当てる（ステップＳ１０４）。この際、ディスパッチ部３０５は、処理チャンバ１０４毎に抽出したＭｍｉｎの値を超えないように各処理チャンバ１０４へロットを構成するウェハを割り当てる。
【００４０】
制御部３０６は、処理装置１０を制御して、ロットを構成するウェハをディスパッチ部３０５で割り当てられた処理チャンバ１０４で処理する（ステップＳ１０５）。
【００４１】
更新部３０７は、ロット処理後、該ロットの処理で消費した各消耗部材の量を処理チャンバ１０４毎に算出する。更新部３０７は、算出した各処理チャンバ１０４の各消耗部材の量に基づいて第２のＤＢ３０２を更新する（ステップＳ１０６）。
【００４２】
Ｍ２の値がＭ１の値よりも大きい（多い）場合（ステップＳ１０３のＮｏ）、ディスパッチ部３０５は、ロットの処理をキャンセルする（ステップＳ１０７）。
【００４３】
以上のように、第１の実施形態に係る製造装置１は、ロットの着工前に、該ロットの処理に必要な消耗部材の量を算出し、製造装置で処理可能かどうかを判定する。処理不可である場合は、該ロットの処理をキャンセルする。また、処理可能である場合は、各処理チャンバ１０４の処理可能枚数を超えない範囲でウェハを各処理チャンバ１０４へ割り当てる。このため、消耗部材の交換頻度を低減できる。その結果、半導体デバイスの製造コストを抑制できる。また、処理不可である場合は、処理可能枚数だけを処理せずに、ロット全体をキャンセルする。つまり、一つのロットのある工程を複数の製造装置１で処理することがない。このため、製造した半導体デバイスに不具合があった場合に、不具合解析が複雑となるのを抑制できる。
【００４４】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、第１の実施形態では、製造装置１がロットの処理が可能かどうかを判定したが、この判定をＭＥＳ２が行うようにしてもよい。この場合、各製造装置に対応して第１のＤＢ３０１、第２のＤＢ３０２、算出部３０３、判定部３０４、ディスパッチ部３０５をＭＥＳ２に具備し、ロットの処理が可能かどうかを判定する。
【００４５】
また、第１の実施形態では、消耗部材の交換回数を低減する実施形態について説明したが、例えば、メンテナンス回数を低減することもできる。この場合、消耗部材の使用限度（規格値）と現在の消費量（現在値）に代えて、次回メンテナンスまでに処理可能なウェハ枚数と、現在の処理枚数を処理チャンバ毎に第２のＤＢ３０２に記憶しておけばよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…製造装置、２…ＭＥＳ、３…管理装置、１０…処理装置、２０…制御装置、２１…本体部、２２…モニタ、２３…入力部、１０１…ＦＩ（Factory Interface）、１０２…ＬＬ（Load Lock）、１０３…搬送チャンバ、１０４…処理チャンバ（プロセスチャンバ）、２０１…ＣＰＵ、２０２…ＲＯＭ、２０３…ＲＡＭ、２０４…ＨＤＤ、２０５…ユーザＩ／Ｆ、２０６…Ｉ／Ｆ、３０１…第１のＤＢ（第１の記憶部）、３０２…第２のＤＢ（第２の記憶部）、３０３…算出部、３０４…判定部、３０５…ディスパッチ部（割当部）、３０６…制御部、３０７…更新部、３０８…受信部、３０９…送信部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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