DE19921244A1 - Anlage zur Bearbeitung von Wafern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ablage zur Bearbeitung von Wafern in wenigstens einem Reinraum (1) mit einer Anordnung von Fertigungseinheiten (2) zur Durchführung einzelner Fertigungsschritte und einem Transportsystem zum Transport der Wafer zwischen unterschiedlichen Fertigungseinheiten (2). Zudem ist wenigstens ein Leitstand (7) zur automatischen Verfolgung und Steuerung des Materialflusses der Wafer vorgesehen, wobei von den Fertigungseinheiten (2) und/oder dem Transportsystem Prozeßdaten in den Leitstand (7) eingelesen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Bearbeitung von Wafern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Anlagen umfassen eine Vielzahl von Fertigungsein­ heiten, mit welchen unterschiedliche Fertigungsprozesse durchgeführt werden. Bei diesen Fertigungsprozessen handelt es sich insbesondere um Ätzprozesse, Naßchemieverfahren, Dif­ fusionsprozesse sowie diverse Reinigungsverfahren wie zum Beispiel CMP-Verfahren (Chemical Mechanical Polishing). Für jeden dieser Prozesse sind eine oder mehrere Fertigungsein­ heiten vorgesehen. Zudem können in diesen oder in separaten Fertigungseinheiten auch Meß- und Kontrollvorgänge durchge­ führt werden.

Der gesamte Fertigungsprozeß unterliegt strengen Reinheitsan­ forderungen, so daß die Fertigungseinheiten in einem Reinraum oder in einem System von Reinräumen angeordnet sind.

Die Wafer werden in Kassetten in vorbestimmten Losgrößen über ein Transportsystem den einzelnen Fertigungseinheiten zuge­ führt. Auch der Abtransport der Kassetten nach Bearbeitung dieser Wafer erfolgt über das Transportsystem.

Das Transportsystem weist typischerweise ein Fördersystem auf, welches beispielsweise in Form von Rollenförderern aus­ gebildet ist. Die Kassetten mit den Wafern werden dabei auf den Rollenförderern aufliegend transportiert. Alternativ kann das Fördersystem von Hängeförderern oder dergleichen gebildet sein.

Zur Lagerung der Kassetten weist das Transportsystem mehrere Stocker auf. Dort erfolgt eine Zwischenlagerung der Kassetten mit den Wafern.

Der Materialfluß der Kassetten wird dezentral über die Ferti­ gungseinheiten gesteuert. Hierzu weisen die einzelnen Ferti­ gungseinheiten Bedieneinheiten auf. Diese Bedieneinheiten weisen typischerweise Rechnereinheiten auf, welche vom Be­ dienpersonal bedient werden. Die Bedieneinheiten sind dabei jeweils an der diesem zugeordneten Fertigungseinheit instal­ liert.

Die Disposition der Wafer für eine Fertigungseinheit erfolgt üblicherweise über das Bedienpersonal. Je nach Bedarf und Vorgabe durch das Bedienpersonal wird eine bestimmte Anzahl von Kassetten mit Wafern aus einem Stocker entnommen und der Fertigungseinheit zugeführt. Diese Art der Disposition erfor­ dert einen hohen Zeitaufwand für das Bedienpersonal der Fer­ tigungseinheiten.

Nachteilig ist ferner, daß von einer Bedienperson jeweils die für die entsprechende Fertigungseinheit benötigte Anzahl von Kassetten disponiert werden kann, ohne daß eine Abstimmung mit dem Bedarf für andere Fertigungseinheiten erfolgt. Diese mangelnde Abstimmung führt zu großen Stillstandszeiten ein­ zelner Fertigungseinheiten und großen Durchlaufzeiten der Wa­ fer durch die Anlage.

Zudem ist nachteilig, daß die Verfolgung einzelner Wafer oder Kassetten mit Wafern äußerst aufwendig ist. Da die einzelnen Fertigungseinheiten von unterschiedlichen Bedienpersonen be­ trieben werden, besteht die Gefahr von Fehlzuordnungen und Verwechslungen einzelner Kassetten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anlage der ein­ gangs genannten Art so auszubilden, daß diese eine möglichst hohe Produktivität bei der Bearbeitung von Wafern aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Erfindungsgemäß weist die Anlage einen Leitstand zur automa­ tischen Verfolgung und Steuerung des Materialflusses der Wa­ fer auf. Hierzu werden von den Fertigungseinheiten und/oder dem Transportsystem die Wafer, die Fertigungseinheiten und/ oder das Transportsystem kennzeichnende Prozeßdaten in den Leitstand eingelesen.

Die die Fertigungseinheiten kennzeichnenden Prozeßdaten um­ fassen insbesondere, ob eine Fertigungseinheit funktionsfähig ist oder nicht. Zudem werden Informationen über den Ausla­ stungsgrad der Fertigungseinheit an den Leitstand übermit­ telt. Dabei wird insbesondere an den Leitstand weitergegeben, ob eine Fertigungseinheit auf die Anlieferung von Wafern war­ tet und daher momentan stillsteht.

Desweiteren wird an den Leitstand die Anzahl von Kassetten mit Wafern gemeldet, welche in der gesamten Anlage in Umlauf sind. Dabei werden von den Fertigungseinheiten die Kassetten an den Leitstand gemeldet, welche Kassetten in der Ferti­ gungseinheit gerade bearbeitet werden und welche Kassetten an die Fertigungseinheit angeliefert worden sind und zur Bear­ beitung bereit stehen.

Desweiteren werden vom Transportsystem die Kassetten mit Wa­ fern an den Leitstand gemeldet, welche zu dem jeweiligen Zeitpunkt auf dem Fördersystem transportiert werden und die in den Stockern oder anderen Speichersystemen zwischengela­ gert sind.

Zur Erfassung der in der Anlage befindlichen Kassetten mit Wafern können beispielsweise optische Erfassungssysteme vor­ gesehen sein, welche die einzelnen Kassetten an vorgegebenen Orten der Anlage erfassen. Beispielsweise können die Erfas­ sungssysteme als Codelesegeräte ausgebildet sein, welche auf den Kassetten aufgebrachte Codes lesen und identifizieren. Anhand dieser Codes ist eine eindeutige Zuordnung der Kasset­ ten möglich.

Schließlich werden insbesondere von den Fertigungseinheiten Informationen über den Ausarbeitungszustand der Wafer an den Leitstand gemeldet. Dabei wird insbesondere von einer Ferti­ gungseinheit an den Leitstand gemeldet, ob die Bearbeitung von Wafern einer Kassette fehlerfrei erfolgte oder ob ein Teil der Wafer nachgearbeitet oder sogar als Ausschuß aus dem Fertigungsprozeß ausgegliedert werden muß.

Anhand der in den Leitstand eingelesenen Prozeßdaten wird der Materialfluß der Wafer in der gesamten Anlage verfolgt. Zudem erfolgt nach Auswertung der Prozeßdaten eine Steuerung der Fertigungsprozesse zentral über den Leitstand. Insbesondere wird dabei der Materialfluß vom Transportsystem zu den Ferti­ gungseinheiten gesteuert. Zudem können auch Fertigungsparame­ ter für die Fertigungseinheiten über den Leitstand vorgegeben werden.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß die Steuerung der Anlage zentral über den Leit­ stand in Abhängigkeit sämtlicher wesentlicher Prozeßdaten der Wafer, der Fertigungseinheiten und des Transportsystem er­ folgt. Somit wird der Materialfluß nicht in kleinen Einzelbe­ reichen der Anlage sondern für die gesamte Anlage optimiert. Unnötige Stillstandszeiten von Fertigungseinheiten werden auf diese Weise vermieden, wodurch der Auslastungsgrad der Ferti­ gungseinheiten erheblich vergrößert wird. Zudem erfolgt die zentrale Steuerung durch den Leitstand mit einem Minimum an Personaleinsatz.

Der Leitstand weist vorzugsweise eine Rechnereinheit auf, welche einen Großteil der Optimierung des Materialflusses au­ tomatisch abarbeitet. Das Bedienpersonal an den Fertigungs­ einheiten braucht für die Steuerung des Materialflusses nicht mehr beansprucht werden.

Schließlich ist vorteilhaft, daß Änderungen im Fertigungspro­ zeß auf einfache Weise durch den Leitstand zentral vorgenom­ men werden können, was die Flexibilität der Anlage erheblich erhöht.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schematische Darstellung der räumlichen Anordnung einer von einem Leitstand gesteuerten Anlage zur Bearbeitung von Wafern.

Fig. 2 Anschlußschema der an den Leitstand gemäß Fig. 1 angeschlossenen Einheiten.

In Fig. 1 ist schematisch eine Anlage zur Bearbeitung von Wafern dargestellt. Zur Durchführung der für die Bearbeitung der Wafer erforderlichen Fertigungsprozesse sowie für die Kontrolle der Bearbeitungsqualität der Fertigungsprozesse sind in einem Reinraum 1 eine Vielzahl von Fertigungseinhei­ ten 2 angeordnet. Alternativ können die Fertigungseinheiten 2 auch auf mehrere Reinräume 1 verteilt sein.

Die Fertigungsprozesse umfassen insbesondere Ätzprozesse, Naßchemieverfahren, Diffusionsprozesse sowie Reinigungsver­ fahren.

Jede der Fertigungseinheiten 2 weist eine Bedieneinheit 3 auf, welche vom Bedienpersonal der Anlage bedienbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Bedieneinheiten 3 unmittelbar an der jeweiligen Fertigungseinheit 2 angeordnet. Alternativ können die Bedieneinheiten 3 in einem vom Reinraum 1 abgetrennten Raum angeordnet sein, in welchem keine Rein­ raumbedingungen herrschen.

Die zu bearbeitenden Wafer werden in Kassetten 4 den einzel­ nen Fertigungseinheiten 2 zugeführt. Als typische Lösgröße sind 25 Wafer in einer Kassette 4 untergebracht. Für die Zu­ führung der Kassetten 4 zu den Fertigungseinheiten 2 und den Abtransport von den Fertigungseinheiten 2 ist ein Transport­ system vorgesehen, welches ein Fördersystem und ein Speicher­ system aufweist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel sind als Fördersystem Rollenförderer 5 vorgese­ hen. Die Kassetten 4 werden dabei auf den Rollen der Rollen­ förderer 5 aufliegend transportiert. Das Speichersystem dient der Zwischenlagerung der Kassetten 4, wobei als Speichersy­ stem beispielsweise Stocker 6 eingesetzt werden. Einer dieser Stocker 6 ist schematisch in Fig. 1 dargestellt.

Die Entnahme der Kassetten 4 von den Rollenförderern 5 und die Zuführung zu einer Fertigungseinheit 2 oder einem Stocker 6 kann manuell oder über nicht dargestellte Handlingssysteme erfolgen.

Zur Verfolgung und Steuerung des Materialflusses der Wafer in der Anlage ist ein Leitstand 7 vorgesehen. Hierzu werden von den Fertigungseinheiten 2 und/oder dem Transportsystem die Wafer, die Fertigungseinheiten 2 und/oder das Transportsy­ stem kennzeichnende Prozeßdaten in den Leitstand 7 eingele­ sen.

Der Leitstand 7 selbst kann sich dabei prinzipiell im Rein­ raum 1 befinden. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel befindet sich der Leitstand 7 in einem vom Reinraum 1 abgetrennten Raum 8. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil in diesem Raum 8 keine Reinraumbedingungen herrschen müssen, so daß dieser Raum 8 einfach und schnell für das Be­ dienpersonal ohne Reinraumkleidung zugänglich ist. Prinzipi­ ell können die Bedieneinheiten 3 der Fertigungseinheiten 2 in demselben Raum 8 angeordnet sein, in welchem sich der Leit­ stand 7 befindet.

Der Leitstand 7 weist eine oder mehrere nicht dargestellte Rechnereinheiten auf, welche die Steuerung der Anlage über­ nehmen. Hierzu sind die Rechnereinheiten des Leitstands 7 an Einheiten der Anlage wie insbesondere die Fertigungseinheiten 2 angeschlossen.

Ein Beispiel eines derartigen Anschlußschemas ist in Fig. 2 dargestellt. Das Anschlußschema gemäß Fig. 2 stellt ein Netzwerk dar, welches vom Leitstand 7 gesteuert wird.

An dieses Netzwerk sind zunächst sämtliche Fertigungseinhei­ ten 2 der Anlage angeschlossen. Zweckmäßigerweise erfolgt der Anschluß über die Bedieneinheiten 3 der Fertigungseinheiten 2. Zudem können den Fertigungseinheiten 2 nicht dargestellte Betriebsdatenerfassungsgeräte zugeordnet sein, welche eben­ falls an den Leitstand 7 angeschlossen sind.

Zudem können am Transportsystem mehrere dezentrale Rech­ nereinheiten 9 vorgesehen sein, welche ebenfalls an den Leit­ stand 7 angeschlossen sind. An diese dezentrale Rechnerein­ heiten 9 können jeweils Erfassungssysteme angeschlossen sein, welche den Materialfluß der Wafer erfassen. Diese Erfassungs­ systeme können beispielsweise von Codelesern gebildet sein, welche auf den Kassetten 4 aufgebrachten Codes zur Klassifi­ kation der Wafer lesen.

Anhand der mit den Erfassungssystemen ermittelten Prozeßdaten kann im Leitstand 7 ermittelt werden, wieviele Kassetten 4 mit Wafern in der Anlage im Umlauf sind. Zudem ist damit eine genaue Verfolgung der Kassetten 4 mit den Wafern möglich.

Anhand der von den Bedieneinheiten 3 und den Betriebsdatener­ fassungsgeräten in den Leitstand 7 eingelesenen Prozeßdaten werden sämtliche wesentlichen Prozeßdaten der Fertigungsein­ heiten 2, wie zum Beispiel Stillstandszeiten, Betriebsstörun­ gen sowie Auslastungsgrad erfaßt und im Leitstand 7 ausgewer­ tet. Zudem werden Informationen über den Bearbeitungszustand der Wafer gewonnen. Beispielsweise wird dadurch im Leitstand 7 erfaßt, welche und wieviele Wafer an einer Fertigungsein­ heit 2 zur Nachbearbeitung oder als Ausschuß ausgeschleust werden müssen.

Anhand dieser Prozeßdaten wird der Materialfluß über den Leitstand 7 zentral gesteuert. Insbesondere können über den Leitstand 7 an die dezentralen Rechnereinheiten 9 am Trans­ portsystem Steuerbefehle ausgegeben werden, durch welche eine Umlenkung von Wafern über die Rollenförderer 5 erfolgt oder bestimmte Kassetten 4 mit Wafern im Speichersystem eingela­ gert oder aus diesem entnommen werden.

Zudem können vom Leitstand 7 auch Steuerbefehle oder Ferti­ gungsparameter direkt an die Bedieneinheiten 3 der Ferti­ gungseinheiten 2 übertragen werden. Damit werden insbesondere die Betriebsparameter der betreffenden Fertigungseinheit 2 zur Anpassung des Materialflusses in geeigneter Weise einge­ stellt. Alternativ können vom Leitstand 7 Bedienanweisungen für das Bedienpersonal an die Bedieneinheiten 3 der Ferti­ gungseinheiten 2 ausgegeben werden.

Weiterhin ist an den Leitstand 7 eine Rechnereinheit 10 für die Instandhaltungseinrichtung der Anlage angeschlossen.

Zudem ist wenigstens eine Rechnereinheit 11 für die Verwal­ tung des Ersatzteillagers für die Anlage an den Leitstand 7 angeschlossen.

Arbeitet eine der an den Leitstand 7 angeschlossenen Einhei­ ten, insbesondere eine Fertigungseinheit 2, fehlerhaft oder ist diese Einheit aufgrund eines Defekts ausgefallen, so wird eine Störmeldung von dieser Einheit an den Leitstand 7 über­ tragen.

Im Leitstand 7 wird diese Störmeldung ausgewertet. Zweckmäßi­ gerweise wird in Abhängigkeit dieser Störmeldung ein Steuer­ befehl an die entsprechende Einheit zur Beseitigung der Stö­ rung übertragen, falls die Einheit noch insoweit funktionsfä­ hig ist. Handelt es sich bei der Störung um eine Funktions­ störung einer Fertigungseinheit 2, so kann ein entsprechender Steuerbefehl vom Leitstand 7 an der Bedieneinheit 3 angezeigt werden. Im einfachsten Fall kann das Bedienpersonal anhand des an der Bedieneinheit 3 angezeigten Steuerbefehls die Stö­ rung sofort vor Ort beseitigen.

Ist die Störung einer Fertigungseinheit 2 gravierender, ist beispielsweise ein Teil der Fertigungseinheit 2 defekt, so wird vom Leitstand 7 nach Erfassung der Störmeldung ein Steu­ erbefehl an die Rechnereinheit 10 der Instandhaltungseinrich­ tung der Anlage abgegeben. Dadurch kann das Bedienpersonal mit einer sehr kurzen Reaktionszeit den Fehler an der Ferti­ gungseinheit 2 lokalisieren und beseitigen.

Im Falle eines Defekts eines Teils einer Fertigungseinheit 2 kann als Anwort auf die Störmeldung der betreffenden Ferti­ gungseinheit 2 zudem auch vom Leitstand 7 ein Steuerbefehl an eine Rechnereinheit 11 des Ersatzteillagers der Anlage abge­ sendet werden. Dies ermöglicht eine sehr schnelle Bereitstel­ lung von Ersatzteilen, so daß die Fertigungseinheit 2 inner­ halb sehr kurzer Zeit wieder lauffähig ist.

Zweckmäßigerweise werden die Betriebszustände sämtlicher an den Leitstand 7 angeschlossenen Einheiten an wenigstens einer Rechnereinheit des Leitstands 7 fortlaufend angezeigt. Beson­ ders vorteilhaft werden die Betriebszustände an der Rech­ nereinheit graphisch angezeigt. Das Bedienpersonal des Leit­ stands 7 kann somit fortlaufend kontrollieren, ob die Anlage einwandfrei arbeitet, oder ob sich kritische Zustände während des Betriebs entwickeln.

Prinzipiell können anstelle eines zentralen Leitstands 7 für die Anlage auch mehrere dezentral arbeitende Leitstände 7 vorgesehen sein, an welche jeweils eine vorgegebene Anzahl von Einheiten angeschlossen ist.

Bezugszeichenliste

1

Reinraum

2

Fertigungseinheit

3

Bedieneinheit

4

Kassetten

5

Rollenförderer

6

Stocker

7

Leitstand

8

Raum

9

Rechnereinheit

10

Rechnereinheit

11

Rechnereinheit

Claims (20)

1. Anlage zur Bearbeitung von Wafern in wenigstens einem Reinraum mit einer Anordnung von Fertigungseinheiten zur Durchführung einzelner Fertigungsschritte und einem Trans­ portsystem zum Transport der Wafer zwischen unterschiedlichen Fertigungseinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens ein Leitstand (7) zur automatischen Verfolgung und Steuerung des Materialflusses der Wafer vorgesehen ist, wobei von den Fertigungseinheiten (2) und/oder dem Transportsy­ stem die Wafer, die Fertigungseinheiten (2) und/oder das Transportsystem kennzeichnende Prozeßdaten in den Leitstand (7) eingelesen werden.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitstand (7) außerhalb des Reinraums (1) angeordnet ist.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitstand (7) wenigstens eine Rechnereinheit (10) aufweist, welche an die Fertigungseinhei­ ten (2) und/oder an dezentrale Rechnereinheiten (9) am Transportsystem angeschlossen ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Leitstand (7) an Betriebsdatener­ fassungsgeräte angeschlossen ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens eine Rechnereinheit (10) für die Instandhaltungseinrichtung der Anlage an den Leit­ stand (7) angeschlossen ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens eine Rechnereinheit (11) für die Verwaltung des Ersatzteillagers für die Anlage an den Leitstand (7) angeschlossen ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß von den an den Leitstand (7) ange­ schlossenen Einheiten Störmeldungen an den Leitstand (7) übertragen werden.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit einer Störmeldung einer an den Leitstand (7) angeschlossenen Einheit vom Leitstand (7) ein Steuerbe­ fehl zur Beseitigung der Störung übertragen wird.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit einer Störmeldung einer an den Leitstand (7) angeschlossenen Einheit vom Leitstand (7) ein Steuerbe­ fehl an die Rechnereinheit (10) der Instandhaltungseinrich­ tung übertragen wird.

10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Abhängigkeit einer Störmeldung einer an den Leitstand (7) angeschlossenen Einheit vom Leitstand (7) ein Steuerbefehl an die Rechnereinheit (11) des Ersatzteilla­ gers zur Orderung von Ersatzteilen übertragen wird.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vom Leitstand (7) Steuerbefehle an die Fertigungseinheiten (2) zu deren Steuerung übertragen werden.

12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß über den Leitstand (7) Fertigungsparameter an die Ferti­ gungseinheiten (2) übertragen werden.

13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß über den Leitstand (7) an eine Fertigungseinheit (2) Be­ dienanweisungen für das Bedienpersonal ausgegeben werden.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Fertigungseinheit (2) eine Be­ dieneinheit (3) aufweist, in welche die Steuerbefehle von dem Leitstand (7) eingelesen werden.

15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedieneinheit (3) an der Fertigungseinheit (2) ange­ ordnet ist.

16. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedieneinheit (3) in einem außerhalb des Reinraums (1) angeordneten Operatorraum angeordnet ist.

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Operatorraum mehrere Bedieneinheiten (3) sowie der Leitstand (7) angeordnet sind.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 12-17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vom Leitstand (7) das Transportsystem in Abhängigkeit der Fertigungsparameter für die Fertigungs­ einheiten (2) gesteuert wird.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 1-18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Betriebszustände der an den Leit­ stand (7) angeschlossenen Einheiten am Leitstand (7) ange­ zeigt werden.

20. Anlage nach einem der Ansprüche 1-19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß diese mehrere dezentral arbeitende Leitstände (7) aufweist, wobei an jeden Leitstand (7) eine vorgegebene Anzahl von Einheiten angeschlossen ist.