-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Halbleiterherstellung
und betrifft insbesondere fortschrittliche Prozesssteuerungs-(APC)Techniken für Fertigungsprozesse,
wobei eine verbesserte Prozesssteuerungsqualität erreicht wird, indem Prozessparameter
auf der Grundlage eines Prozessmodells, Messdaten und Informationen,
die sich beispielsweise auf das Produkt, die Art des Prozesses, die
zu verwendende Prozessanlage, und dergleichen bezieht, eingestellt
werden.
-
BESCHREIBUNG
DES STANDS DER TECHNIK
-
Der
heutige globale Markt zwingt Hersteller von Massenprodukten, hochqualitative
Produkte bei geringem Preis anzubieten. Es ist daher wichtig, die Ausbeute
und die Prozesseffizienz zur Minimierung der Herstellungskosten
zu verbessern. Dies gilt insbesondere auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung, da
es hier wesentlich ist, modernste Technologien mit Massenproduktionstechniken
zu kombinieren. Es ist daher das Ziel von Halbleiterherstellern,
den Verbrauch von Rohmaterialien und Verbrauchsmaterialien zu reduzieren,
wobei gleichzeitig die Prozessanlagenausnutzung verbessert wird.
Der zuletzt genannte Aspekt ist besonders wichtig, da in modernen Halbleiterherstellungsstätten Fertigungsanlagen
erforderlich sind, die äußerst kostenintensiv
sind und daher den wesentlichen Teil der Gesamtproduktionskosten
repräsentieren.
Beispielsweise sind bei der Herstellung moderner integrierter Schaltungen
500 oder mehr einzelne Prozesse erforderlich, um die integrierte
Schaltung fertigzustellen, wobei ein Fehler in einem einzelnen Prozessschritt
zu einem Verlust der gesamten integrierten Schaltung führen kann. Dieses
Problem wird noch verschärft,
wenn die Größe der Substrate,
auf der eine Vielzahl derartiger integrierter Schaltungen gefertigt
werden, ständig
zunimmt, so dass ein Fehler in einem einzelnen Prozessschritt den
Verlust einer großen
Anzahl von Produkten nach sich ziehen kann.
-
Daher
müssen
die diversen Fertigungsabschnitte gründlich überwacht werden, um eine ungewünschte Verschwendung
von Anlagenbetriebszeiten und Rohmaterialien zu vermeiden. Idealerweise würde die
Auswirkung jedes einzelnen Prozessschrittes auf jedes Substrat durch
Messung erfasst und das interessierende Substrat würde für die weitere
Bearbeitung erst dann freigegeben, wenn die erforderlichen Spezifikationen
erfüllt
sind. Eine entsprechende Prozesssteuerung ist jedoch nicht praktikabel,
da das Messen der Auswirkungen gewisser Prozesse relativ lange Messzeiten
erfordern kann oder sogar die Zerstörung der Probe erforderlich
machen kann. Des weiteren ist ein extrem hoher Aufwand hinsichtlich
der Arbeitszeit und der Messtechnikanlagen auf der Messseite erforderlich,
um die erforderlichen Messergebnisse bereitzustellen. Des weiteren
würde sich
die Auslastung der Prozessanlage minimieren, da die Anlage lediglich
nach dem Erhalt der Messergebnisse und deren Bewertung freigegeben
würde.
-
Die
Einführung
statistischer Verfahren, beispielsweise von Mittelwerten, Steuerungstabellen, etc.
für das
Erkennen von Ausfallsituationen und für das Einstellen von Prozessparametern
entschärft entscheidend
das obige Problem und ermöglicht
eine moderate Ausnutzung der Prozessanlagen, während eine relativ hohe Produktionsausbeute
erreicht wird. Dennoch muss insgesamt gesehen eine hohe Anzahl an
Platzhaltersubstraten oder Pilotsubstraten verwendet werden, um
Prozessparameter entsprechender Prozessanlagen einzustellen, wobei
tolerierbare Parameterverschiebungen während des Prozesses berücksichtigt
werden müssen,
wenn eine entsprechende Prozesssequenz entworfen wird, da derartige
Parameterverschiebungen relativ lange unerkannt bleiben können oder
nicht in effizienter Weise kompensiert werden können.
-
In
der jüngeren
Vergangenheit wurde eine Prozesssteuerungsstrategie eingeführt und
diese wird kontinuierlich verbessert, die ein hohes Maß an Prozesssteuerung
ermöglicht,
wobei dies vorteilhafterweise auf einer Durchlauf-zu-Durchlauf-Basis stattfindet,
und wobei eine moderat große
Menge an Messdaten erforderlich ist. In dieser Steuerungsstrategie,
die sogenannte fortschrittliche Prozesssteuerung, wird ein Modell
eines Prozesses oder einer Gruppe aus miteinander in Beziehung stehenden Prozessen
erstellt und in einer geeigneten konfigurierten Prozesssteuerung
eingerichtet. Die Prozesssteuerung erhält ferner Informationen mit
prozessvorgeordneten Messdaten und/oder prozessnachgeordneten Messdaten
sowie Informationen, die beispielsweise beschreiben: die Substratgeschichte, etwa
die Art des Prozesses oder der Prozesse, die Produktart, die Prozessanlage
oder Prozessanlagen, in denen die Produkte bearbeitet werden oder
in vorhergehenden Schritten bearbeitet wurden, das zu verwendende
Prozessrezept, d. h. ein Satz aus erforderlichen Teilschritten für den oder
die betrachteten Prozesse, wobei möglicherweise festgelegte Prozessparameter
und variable Prozessparameter enthalten sein können, und dergleichen. Aus
dieser Information und dem Prozessmodell bestimmt die Prozesssteuerung
einen Steuerzustand oder Prozesszustand, der die Auswirkung des
oder der betrachteten Prozesses bzw. Prozesse auf das spezielle
Produkt beschreibt, wodurch das Ermitteln einer geeigneten Parametereinstellung
der variablen Parameter des spezifizierten Prozessrezepts möglich ist,
das an dem betrachteten Substrat auszuführen ist.
-
In
komplexen APC-Algorithmen sind die Messdaten, die in der dem APC-Algorithmus
zugeführten
Informationen enthalten sind, wobei diese Daten Rückkopplungs-
und/oder Vorwärtskopplungs-Information
repräsentieren
können,
typischerweise in Form einer segregierten bzw. unterteilten Struktur
organisiert sind. D. h., auf der Grundlage der Messdaten und weiterer
zusätzlicher
Informationen, etwa Informationen über einen vorgelagerten Vorgang,
die Art des Produktes, zuvor verwendete Prozessanlagen, und dergleichen,
die einen Einfluss auf das Ergebnis des zu steuernden Prozesses
besitzen können,
und auf der Grundlage eines entsprechenden Prozessmodells bestimmt
der APC-Algorithmus die Parametereinstellung, die für den aktuellen
Prozess zu verwenden ist. Auf Grund diverser Einflüsse, etwa
einem vorgeordneten Prozess, der Produktart und dergleichen, wird
die dem APC-Algorithmus zugeführte
Information in „Gruppen" eingeteilt oder
segregiert mit der Absicht, diese dem APC-Algorithmus zugeführte Information
so zu verwenden, dass diese der aktuellen Prozesssituation oder
dem Zustand der zu steuernden Prozessanlage am Besten angepasst ist.
-
Mit
Bezug zu den 1a und 1b wird eine beispielhafte
APC-Architektur detaillierter beschrieben, wobei geeignet unterteilte
oder segregierte Daten zum Definieren entsprechender Steuerungssituationen
oder Fertigungszusammenhänge
bzw. Kontexte für
den APC-Algorithmus verwendet werden.
-
In 1a ist ein typischer Bereich
einer Fertigungsumgebung 100 schematisch dargestellt, wobei
die Umgebung 100 so konfiguriert ist, um Lackstrukturelemente
auf Halbleiterbauelementen in gesteuerter Weise zu bilden. Z. B.
kann die Umgebung 100 eine Fertigungssequenz repräsentieren,
die zum Bilden von Lackstrukturelementen für die Herstellung von Gateelektroden
von Transistorbauelementen erforderlich ist. Die Umgebung 100 weist
eine erste Photolithographieanlage S1 auf, die auch als ein Stepper
bzw. Einzelbildbelichter bezeichnet wird, und weist eine zweite
Photolithographieanlage S2 auf, die beide von einem APC-Algorithmus
gesteuert werden sollen, der in einer entsprechend konfigurierten Steuerung 110 eingerichtet
ist. Ferner sind eine erste und eine zweite Prozessanlage zum Aufbringen
eines Photolacks auf ein Substrat vorgesehen, wobei diese Anlagen
als P1 und P2 bezeichnet sind, und wobei diese Anlagen prozessvorgeordnete
Prozessanlagen repräsentieren
können,
deren Arbeitsweise das Verhalten der Einzelbildbelichter S1 und
S2 beeinflussen kann. Ferner können
zwei unterschiedliche Arten an Substraten, die als Typ A und Typ
B bezeichnet sind, in die Umgebung 100 als eine Gruppe von
Substraten, als einzelne Substrate und dergleichen eingeführt werden.
Eine Messanlage 120, beispielsweise ein optisches Instrument
zum Abschätzen
einer Linienbreite von Lackstrukturelement, ist ebenso vorgesehen
und ist funktionsmäßig mit
der Steuerung 110 verbunden, um dieser Messergebnisse zuzuführen. Somit
bilden die Steuerung 110 und die Messanlage 120 eine
Rückkopplungssteuerungsschleife,
in der die aktuellen Anlagenparametereinstellungen für die Einzelbildbelichter
S1 und S2 auf der Grundlage zuvor prozessierter Substrate berechnet
werden. Die Steuerung 110 ist ferner ausgebildet, zusätzliche
Information hinsichtlich der Art des Substrats, der verwendeten
Prozessanlagen und Retikel R1 und R2, die in den Einzelbildbelichtern
S1 und S2 verwendet werden können,
zu erhalten.
-
Während einer
typischen Fertigungssequenz in der Umgebung 100 werden
Substrate A und B in den Lackbeschichtungsanlagen P1 und P2 entsprechend
den Prozesserfordernissen, wie sie durch die Anlagenverfügbarkeit,
und dergleichen vorgegeben sind, prozessiert. Danach treffen die
Substrate an den Einzelbelichtern S1 und S2 ein, deren Parametereinstellungen
durch entsprechende Prozessrezepte bestimmt sind, wobei die speziellen
Einstellungen für variable
Parameter, etwa die Belichtungsdosis, und dergleichen durch die
Steuerung 110 bereitgestellt werden, die beispielsweise
eine geeignete Belichtungsdosis auf der Grundlage der Messergebnisse zuvor
prozessierter Substrate und der anlagenspezifischen Informationen
berechnet. Beim Konfiguneren der Steuerung 110 kann eine
Struktur der zugeführten
Informationen so erstellt werden, dass der Zustand eines in den
Anlagen S1 und S2 auszuführenden
Prozesses auf der Grundlage von Information abgeschätzt wird,
die gemäß dieser
Struktur aufgeteilt ist. Beispielsweise können für den APC-Algorithmus der Steuerung 110 vier
relevante Faktoren erkannt worden sein, für die die folgende Struktur
eingerichtet wurde: Erstens – vorgeordnete
Prozesseinheit, d. h., die Lackbeschichtungsanlagen P1 und P2; Zweitens – aktuelle
Prozesseinheit, d. h. die Einzelbildbelichtung S1 und S2; Drittens – Produktart,
d. h. ein Substrat des Typs A oder B; und Viertens – Retikels
R1 und R2, die in den Einzelbildbelichtern S1 und S2 verwendet werden.
-
1b zeigt schematisch eine
entsprechende Struktur 130 in einer übersichtlichen Weise, wobei jeder
Faktor bzw. jeder Punkt der letzten Zeile einen entsprechenden Fertigungskontext
definiert. Wenn somit die APC-Steuerung 110 auf der Grundlage
dieser Struktur arbeitet, gibt es 16 unterschiedliche „Arten" von Steuerungsdaten,
wobei jede Art individuell zum Berechnen der entsprechenden Parametereinstellung
für die
Einzelbildbelichter S1 oder S2 für
diesen speziellen Fertigungskontext verwendet wird, die mit diesem
einzelnen Satz an Steuerungsdaten verknüpft ist. Anders ausgedrückt, die
Steuerung 110 behandelt die Messdaten, die von der Anlage 120 erhalten
werden, für
die 16 Endpunkte der in 1b gezeigten
Struktur unterschiedlich, um damit die diversen unterschiedlichen
Prozesssituationen zu berücksichtigen,
die durch die Endpunkte der Baumstruktur 130 repräsentiert
sind. Somit wird während der
Bearbeitung einer Vielzahl von Substraten A und B in der Umgebung 100 eine
zunehmende Menge an Messdaten geschaffen, die in entsprechende Fertigungskontexte
eingruppiert oder unterteilt werden. D. h., neue, zu bearbeitende
Substrate der Typen A und B erhalten Prozesseinstellungen, die unter
Anwendung von lediglich Daten von zuvor bearbeiteten Substraten
berechnet werden, die die gleichen Werte für alle Faktoren in der Struktur 130 besitzen.
Wenn z. B. einer der Kontexte, etwa der durch das Quadruple (P1,
S2, B, R2) definierte Kontext das erste mal auftritt oder wenn das
Auftreten dieses Kontexts als zu lange in der Vergangenheit liegend
erachtet wird, kann der Zustand des Kontexts auf Grund der fehlenden
Daten oder der veralterten Daten nicht mehr zuverlässig abgeschätzt werden.
Daher wird dieser Kontext typischerweise durch das Bearbeiten von
Pilotsubstraten initialisiert, um damit ausreichend Daten zum Abschätzen des „tatsächlichen" Steuerungszustands
zu erhalten, um eine Steuerungsoperation auf der Grundlage von Daten
auszuführen,
die mittels der Pilotsubstrate gewonnen wurden. Jedoch kann das
Bearbeiten von Pilotsubstraten äußerst kosten-
und zeitaufwendig sein, wodurch sich der Durchsatz, die Anlagenausnutzung
und schließlich die
Produktivität
reduzieren.
-
Die
Patentanmeldung US 2004/0102857 A1 offenbart eine Steuerung, die
eine erste und eine zweite Prozesssteuerung mit Rückkopplungsschleife aufweist,
wobei zumindest in einem Zeitintervall ein Prozessschritt von der
ersten und der zweiten Prozesssteuerung auf der Grundlage von Herstellungsdaten
gesteuert wird.
-
Die
Patentschrift
US 6
304 999 B1 offenbart ein eingebettetes Vorwärts- und
Rückkoppelungs-Prozesssteuerungsverfahren
für ein
Halbleiterherstellungssystem mit mehreren Prozessanlagen, wobei
das Prozesssteuerungsverfahren auf einen Halbleiterherstellungsprozesses
reagiert und ein nachfolgender Herstellungsprozess auf Basis des Prozesssteuerungsverfahrens
gesteuert wird.
-
Angesichts
der zuvor beschriebenen Situation besteht dennoch ein Bedarf für eine verbesserte Technik
beim Anpassen von APC-Algorithmen, wobei eines oder mehrere der
zuvor erkannten Probleme vermieden oder zumindest der Auswirkungen
reduziert werden.
-
ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
-
Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine verbesserte
Technik zum Steuern von Prozessanlagen mittels fortschrittlicher
Prozesssteuerungs-(APC)Algorithmen, wobei eine verbesserte Steuerungseffizienz
für das
Abschätzen
eines Zustands eines Fertigungskontexts erreicht werden kann, der
nicht ausreichend kontextspezifische Information besitzt, indem
Daten verwendet werden, die sich auf andere Fertigungssituationen
beziehen. Auf Grund der Anwendung von Informationen, die sich auf
andere Kontexte beziehen, können
die verfügbaren
Messdaten des APC-Algorithmus
effizienter „ausgenutzt" werden, wodurch
sich der Aufwand zum Erhalten von Zustandsabschätzungen für seltene oder neue Fertigungssituationen,
die in einer Fertigungsumgebung angetroffen werden, reduziert.
-
Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Implementieren
einer segregierten bzw. unterteilten Datenstruktur mit mehreren
Elementen in eine APC-Steuerung, wobei jedes Element der segregierten
Datenstruktur einen Fertigungskontext einer Fertigungsumgebung repräsentiert,
die durch die APC-Steuerung gesteuert wird. Das Verfahren umfasst
das Bestimmen eines Schwellwertkriteriums für mindestens einen Fertigungskontext,
wobei das Schwellwertkriterium, wenn es erfüllt wird, das Nichtausreichen
von Daten kennzeichnet, die für
den mindestens einen Fertigungskontext verfügbar sind. Des weiteren wird
ein aktueller Fertigungskontext eines in der Fertigungsumgebung
zu prozessierenden Substrats von der APC-Steuerung mit dem mindestens
einen Fertigungskontext und dem Schwellwertkriterium verglichen.
Wenn der aktuelle Fertigungskontext dem mindestens einen Fertigungskontext
entspricht und das Schwellwertkriterium erfüllt ist, wird ein Steuerungszustand
für den
aktuellen Fertigungskontext auf der Grundlage eines oder mehrerer
der mehreren Fertigungskontexte, die nicht dem mindestens einen Fertigungskontext
entsprechen, abgeschätzt.
-
Gemäß einer
noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine APC-Steuerung eine Speichereinheit,
die ausgebildet ist, prozessspezifische Daten zu empfangen und die
prozessspezifischen Daten gemäß einer
segregierten Datenstruktur zu speichern, die mehrere Elemente enthält, wobei
jedes Element Steuerungsdaten eines Fertigungskontexts einer Fertigungsumgebung
repräsentiert,
die von der APC-Steuerung gesteuert werden kann. Die Steuerung umfasst
ferner einen Zustandsabschätzer,
der ausgebildet ist, einen Steuerungszustand für einen vorgegebenen Fertigungskontext
auf der Grundlage von Steuerungsdaten des vorgegebenen Fertigungskontexts
abzuschätzen.
Des weiteren ist ein Komparator vorgesehen, der ausgebildet ist,
zu bestimmen, ob ein aktueller Fertigungskontext ein nicht initialisierter
Fertigungskontext ist oder nicht. Schließlich umfasst die Steuerung
eine Zustandsinitialisierungseinheit, die ausgebildet ist, einen
Steuerungszustand des aktuellen Fertigungskontexts auf der Grundlage von
Steuerungsdaten eines oder mehrerer Fertigungskontexte, die nicht
dem aktuellen Fertigungskontext entsprechen, abzuschätzen, wenn
der aktuelle Fertigungskontext als ein nicht initialisierter Fertigungskontext
erkannt wird.
-
KURZE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Weitere
Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert
und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung
hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird, in denen:
-
1a schematisch
eine Fertigungsumgebung zeigt, die von einer konventionellen APC-Steuerung mit einer
aufgeteilten bzw. segregierten Datenstruktur gesteuert wird;
-
1b schematisch
die unterteilte Datenstruktur der APC-Steuerung aus 1a zeigt;
-
2a schematisch
eine Fertigungsumgebung zeigt, die von einer APC-Steuerung mit einer Zustandsinitialisierungseinheit
gesteuert wird, die auf der Grundlage mehrerer Elemente einer segregierten Datenstruktur
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung arbeitet; und
-
2b schematisch
ein Beispiel einer segregierten Datenstruktur zeigt, wenn diese
für die
Initialisierung eines nicht initialisierten Fertigungskontext auf
der Grundlage von Steuerungsdaten, die mit anderen Fertigungskontexten
verknüpft
sind, verwendet wird.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung eine flexiblere Handhabung
von Daten, die von komplexen APC-Algorithmen mit einer segregierten Datenstruktur
geschaffen werden, die Prozessbedingungen, d. h. Fertigungskontexte,
abdeckt, in denen Daten zuvor prozessierter Produkte so gesammelt werden,
dass diese einem spezifizierten Fertigungskontext entsprechen. Auf
der Grundlage einer derartigen segregierten bzw. unterteilten Datenstruktur kann
ein hohes Maß an „Auflösung" in Bezug auf die diversen
Prozessbedingungen erreicht werden, so dass für einen beliebigen Fertigungskontext
geeignete Steuerungsdaten und andere damit verknüpfte Informationen beim Bestimmen
einer geeigneten Parametereinstellung, d. h. eines geeigneten Steuerungszustandes,
für eine
oder mehrere der in der Fertigungsumgebung zu steuernden Prozessanlagen
verwendet werden können.
Im Gegensatz zu konventionellen APC-Steuerungen und Steuerungsstrategien, die
auf der Grundlage einer segregierten Datenstruktur operieren, liefert
die vorliegende Erfindung eine erhöhte Flexibilität dahingehend,
dass die Steuerungsdaten anderer Fertigungskontexte beim Bestimmen
eines geeigneten Steuerungszustand für einen speziellen Fertigungskontext
verwendet werden können,
wenn die Steuerungsdaten und die Steuerungsinformation, die für den speziellen
Fertigungskontext verfügbar
sind, nicht zum zuverlässigen
Bestimmen einer Parametereinstellung auf der Grundlage der konventionellen
APC-Algorithmen, die auf der Grundlage der kontextspezifischen Daten
betrieben werden, ausreichend sind. Folglich können in Prozesssituationen,
in denen eine Initialisierung oder eine Re-Initialisierung eines Steuerungszustands
für einen
spezifizierten Fertigungskontext notwendig ist auf Grund der nicht
Verfügbarkeit
entsprechender Daten oder auf Grund verzögerter Steuerungsdaten, die
Bearbeitung mehrerer Pilotsubstrate vermieden werden oder es können geeignete
Parametereinstellungen für
die Bearbeitung von Pilotsubstraten auf der Grundlage von Steuerungsdaten
und Informationen abgeschätzt
werden, die sich auf einen oder mehrere andere Fertigungskontexte
beziehen. Somit können
einzelne relevante „Informationen", die implizit in
den mit anderen Fertigungskontexten verknüpften Steuerungsdaten enthalten
sind, in effizienter Weise für
einen aktuellen Fertigungskontext ausgenutzt werden, dessen Steuerungsdaten
und Informationen nicht ausreichend sind, um in zuverlässiger Weise
eine aktualisierten Steuerungszustand abzuschätzen.
-
Aus
diesem Grunde kann eine große
Anzahl von Prozesssituationen, d. h. Fertigungskontexten, durch
den APC-Algorithmus und seine aufgeteilte Datenstruktur abgedeckt
werden, während
dennoch der Aufwand hinsichtlich der Prozesszeit reduziert werden
kann, da eine Initialisierung oder eine Neuinitialisierung in effizienter
Weise gehandhabt werden kann, indem die verfügbaren Messdaten und andere prozessbezogene
Informationen effizienter ausgenutzt werden können. Z. B. können im
Wesentlichen alle Fertigungskontexte in Betracht gezogen werden, wenn
eine segregierte bzw. aufgeteilte Datenstruktur erstellt wird, so
dass selbst sehr seltene Prozesssituationen und/oder Fertigungskontexte,
deren Signifikanz zeitlich variieren kann, berücksichtigt werden können, wenn
ein effizienter APC-Algorithmus erstellt wird, da derartige Fertigungskontexte
dann auf der Grundlage von Steuerungsdaten und Informationen gehandhabt
werden können,
die eigentlich mit anderen Fertigungskontexten verknüpft sind.
Somit erhält zusätzlich zu
einer sehr effizienten Handhabung der Initialisierung und der Neuinitialisierung
der Entwurfsingenieur des APC-Algorithmus ein höheres Maß an Flexibilität, da Einflüsse, d.
h. Elemente oder Fertigungskontexte der unterteilten Datenstruktur,
die aktuell relevant erscheinen oder die in der Zukunft relevant
sein können
oder deren Einfluss sich im Laufe der Zeit verändern kann, ebenso Berücksichtigung finden
können,
ohne eine merkliche Beeinträchtigung der
Steuerungseffizienz zu bewirken.
-
Es
sollte beachtet werden, dass in diversen Beispielen, die sich auf
die konventionelle Steuerungsstrategie beziehen, sowie in anschaulichen
Beispielen der vorliegenden Erfindung auf spezielle Fertigungsumgebungen
verwiesen wird, beispielsweise auf Lithographieprozesse und damit
verknüpften Messdaten,
um anschauliche Beispiele der Prinzipien der vorliegenden Erfindung
zu präsentieren.
Es sollte jedoch bedacht werden, dass die vorliegende Erfindung
auch auf beliebige Prozesse oder Prozesssequenzen angewendet werden
kann, in denen anspruchsvolle Steuerungsmechanismen erforderlich sind.
Beispielsweise wird während
der Herstellung von Metallisierungsschichten in modernen Halbleiterbauelementen
häufig
die sogenannte Damaszener-Technik eingesetzt, in der ein Metall
auf einer strukturierten dielektrischen Schicht abgeschieden wird,
wobei nach dem Abscheiden für
gewöhnlich überschüssiges Metall
zuverlässig
entfernt werden muss. Da der Abtragungsprozess typischerweise einen
chemisch mechanischen Polier-(CMP)Prozess umfasst und die zuverlässige Abscheidung
von Metall, etwa von Kupfer oder Kupferlegierungen, an sich sehr
komplexe Prozesse sind, ergibt sich eine insgesamt noch komplexere Steuerungssituation,
da interne Prozessungleichförmigkeiten
der einzelnen Prozesse so eingestellt werden müssen, um eine gegenseitige
Kompensierung zu erreichen. Dazu ist eine äußerst sensitive und zuverlässige Prozesssteuerung
erforderlich. Dabei kann die gesamte Steuerungsstrategie von mehreren
prozessspezifischen Umständen,
etwa der speziellen verwendeten Abscheideanlage, der verwendeten
Elektrolytlösung, der
speziellen Anlagenkonfiguration, etwa die Form und Konfiguration
einer in der Elektroplattierungsanlage eingesetzten Verteilungsplatte,
dem Status von Verbrauchsmaterialien in einzelnen CMP-Stationen, und
dergleichen abhängen,
wobei Situationen auftreten, etwa die Wartung eines Polierkopfes,
oder der Austausch eines Polierkissens, die Neuinitialisierung einer
Plattierungsanlage, und dergleichen, die Einflüsse temporärer Art repräsentieren,
die jedoch zu einer gegebenen Zeit einen wesentlichen Einfluss auf
den Steuerungsalgorithmus ausüben.
In einer derartigen komplexen Steuerungssituation ist einerseits
eine äußerst detaillierte
unterteilte Datenstruktur wünschenswert,
um damit in effizienter Weise Steuerungszustände spezieller Fertigungskontexte abzuschätzen, während andererseits
die Bearbeitung von Pilotsubstraten oder Pilotscheiben deutlich die
Anlagenausnutzung reduzieren kann und damit in unerwünschter
Weise die Prozesszeit und damit die Prozesskosten erhöhen kann.
In dieser Situation kann die verbesserte „Ausnutzung" oder Verwendung
von Prozessdaten und Informationen für beliebige Fertigungskontexte,
die das erste mal auftreten oder längere Zeit nicht mehr auftraten,
für ein
effizienteres Initialisierungsverfahren sorgen, während dennoch
eine moderat genaue Abschätzungen
für die
Parametereinstellung gewährleistet
ist, die für den
initialisierten Fertigungskontext zu verwenden ist. Somit können selbst äußerst komplexe
APC-Situationen in sehr effizienter Weise gehandhabt werden, indem
Steuerungsdaten und Informationen zumindest eines Teils der unterteilten
Datenstruktur für
Initialisierungs- oder Neuinitialisierungsprozeduren verwendet werden.
Da ferner der Steuerungszustand, d. h. die zum Steuern einer oder
mehrerer Prozessanlagen nach der Initialisierung des entsprechenden Steuerungspfades,
d. h. Fertigungskontext, verwendete Parametereinstellung auf einer
Vielzahl tatsächlicher
Messdaten basiert, die von einem oder mehreren Kontexten mit zumindest
einem gewissen Maß an „Ähnlichkeit" zu dem neu initialisierten
Kontext stammen, können
beliebigen Kriterien zum Ausführen
einer Initialisierung in einer im Vergleich zu konventionellen APC-Algorithmusstrategien
flexibleren Weise eingerichtet werden, beispielsweise können restriktivere
Initialisierungskriterien ausgewählt
werden, da eine Pilotsubstratbearbeitung vermieden oder zumindest
deutlich reduziert werden kann.
-
Daher
sollte, sofern dies nicht anderweitig in der Beschreibung und in
den angefügten
Patentansprüchen
ausgedrückt
ist, die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezielle Fertigungsumgebung
und auf die Steuerung spezifischer Prozessanlage eingeschränkt werden.
-
Mit
Bezug zu den 2a und 2b werden
nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung detaillierter beschrieben.
-
2a zeigt
schematisch eine Fertigungsumgebung 200, wobei, wie zuvor
erläutert
ist, die Umgebung 200 eine beliebige Fertigungsumgebung für die Herstellung
von Halbleiterbauelementen repräsentieren
soll. Beispielsweise sind typischerweise eine Vielzahl einzelner
Prozesse mit mehr oder minder großer Komplexität für die Herstellung
von Halbleiterbauelementen erforderlich, wobei die Fertigungsumgebung 200 einen
spezifizierten Bereich der gesamten Halbleiterfabrik repräsentieren
kann. Der eine oder die mehreren in der Fertigungsumgebung 200 auszuführenden
Prozesse werden auf der Grundlage eines fortschrittlichen Prozesssteuerungs-(APC)Algorithmus
gesteuert. In der in 2a gezeigten beispielhaften
Ausführungsform
kann die Fertigungsumgebung 200 einen Teil der Fertigungsstätte repräsentieren,
der so gestaltet ist, dass strukturelle Elemente auf Substraten
mittels Photolithographie hergestellt werden. Daher sind in der
beispielhaften Umgebung 200 ein oder mehrere anschauliche
Prozessanlagen, beispielsweise eine oder mehrere Lithographieanlagen
S1 und S2 vorgesehen, die auch als Einzelbildbelichter bezeichnet werden.
-
Die
eine oder die mehreren Prozessanlagen S1 und S2 sind funktionsmäßig mit
einer Steuerung 210 verbunden, die eine Zustandsabschätzeinheit bzw.
einen Zustandabschätzer 211 mit
einem darin eingerichteten fortschrittlichen Prozesssteuerungsalgorithmus
aufweist, der so gestaltet ist, dass geeignete Parametereinstellungen
für die
eine oder die mehreren Prozessanlagen S1 und S2 auf der Grundlage
einer speziellen Prozesssituation, d. h. auf der Grundlage eines
speziellen Fertigungskontexts, bereitgestellt werden. Der Fertigungskontext
ist ferner mit entsprechenden Messdaten verknüpft, die von einer Messanlage 220 geliefert
werden, die funktionsmäßig mit
der Steuerung 210 und ferner mit einer Speichereinheit 214 verbunden
ist. Die Speichereinheit 214 ist mit einer unterteilten
bzw. segregierten Datenstruktur versehen, wie dies nachfolgend mit Bezug
zu 2b detaillierter beschrieben ist, die mehrere
Elemente aufweist, wovon jedes eine spezifizierte Prozesssituation
oder einen Fertigungskontext in Bezug auf die Fertigungsumgebung 200 repräsentiert.
Eine Prozesssituation oder ein Fertigungskontext kann als der Satz
einzelner Prozessschritte und Ereignisse betrachtet werden, die
einen Einfluss auf die von den Prozessanlagen S1 und S2 ausgeführten Prozesse
aufweisen, wobei der Satz einzelner Prozessschritte und Ereignisse
entsprechend der aufgeteilten Datenstruktur angeordnet ist, wie
dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist, um damit den Einfluss
der einzelnen Prozessschritte und Ereignisse auf den Steuerungszustand
zu berücksichtigen,
der von dem Zustandsabschätzer 211 ermittelt wird.
Somit repräsentiert
jedes Element der unterteilten Datenstruktur, die in der Speichereinheit 214 eingerichtet
ist, einen Fertigungskontext, der auch als „Behälter" für
Steuerungsdaten und andere prozessbezogene Informationen, die mit
einem speziellen Fertigungskontext verknüpft sind, zu betrachten ist. Beispielsweise
kann ein spezieller Fertigungskontext von der verwendeten Prozessanlage
abhängen – da jede
Prozessanlage S1 und S2 ein unterschiedliches Verhalten aufweisen
kann -, der Konfiguration der Anlagen S1 und S2 beispielsweise im
Hinblick auf Retikel R1, ..., R5, die darin verwendet sind, der
Art der in der Umgebung 200 bearbeiteten Produkte, der kleinsten
kritischen Abmessung von Strukturelementen, die auf den diversen
Produktarten herzustellen sind, einer Information hinsichtlich vorangegangener oder
nachfolgender Prozesse und Prozessanlagen, die zu verwenden sind,
und dergleichen. Einige oder alle Eigenschaften können von
dem Zustandabschätzer
verwendet werden, um einen Steuerungszustand zu berechnen, der eine „korrekte" Parametereinstellung
für die
Anlage S1 oder S2 für
die Bearbeitung eines Substrats vorhersagt, wobei die entsprechenden Messdaten
für den
betrachteten Kontext die „Genauigkeit" der vorhergehenden
Parametereinstellung im Hinblick auf das Erreichen eines Sollprozessergebnisses,
etwa eine Sollgröße eines
Schaltungselements, widerspiegeln.
-
Die
Steuerung 210 umfasst ferner eine Komparatoreinheit 212 mit
einem darin implementierten Algorithmus zum Bewerten eines aktuellen
Fertigungskontexts in Bezug auf ein spezielles Schwellwertkriterium,
das spezifiziert, ob der aktuelle Fertigungskontext als ein nicht
initialisierter Fertigungskontext zu betrachten ist oder nicht.
Dabei kann ein nicht initialisierter Kontext als ein Kontext betrachtet werden,
dessen zugehörige
Daten nicht ausreichen, um eine zuverlässige Vorhersage für die Parametereinstellung
zu liefern, die für
das Bearbeiten eines dem betrachteten Kontext entsprechenden Substrats erforderlich
ist. Die Komparatoreinheit 212 kann ferner ausgebildet
sein, Information aufzunehmen, die den aktuellen Fertigungskontext
für ein
in der Umgebung 200 zu prozessierendes Substrat spezifiziert. Entsprechende
Informationen können
zumindest teilweise direkt von den Prozessanlagen S1 und S2 und/oder
von einen übergeordneten
Fertigungsausführungssystem
(nicht gezeigt) geliefert werden, das den Prozessablauf in der Fertigungsumgebung 200 koordinieren
kann.
-
Des
weiteren umfasst die Steuerung 210 ferner eine Zustandinitialisierungseinheit 213,
die funktionsmäßig mit
der Komparatoreinheit 212 und der Speichereinheit 214 verbunden
ist, um damit auf die unterteilte Datenstruktur, die darin eingerichtet
ist, zum Auslesen von Information zuzugreifen, die zumindest mit
einem weiteren Fertigungskontext in Beziehung steht, der nicht den
aktuellen Fertigungskontext entspricht. Des weiteren ist in der
Initialisierungseinheit 213 ein geeigneter Algorithmus
zum Abschätzen
eines Steuerungszustandes für
mindestens eine der Prozessanlagen S1 und S2 auf der Grundlage der
ausgelesenen Information eingerichtet. Zu diesem Zweck ist die Zustandsinitialisierungseinheit 213 so
gestaltet, dass ein Unterschied zwischen dem aktuellen Fertigungskontext
und dem einen oder den mehreren Kontexten, für die Information aus der Speichereinheit 214 abgerufen
wird, erkannt wird. Des weiteren kann die Initialisierungseinheit 213 so gestaltet
sein, dass diese die Signifikanz oder den Beitrag der erkannten
Differenz in Bezug auf eine Zustandsabschätzung für den aktuellen Fertigungskontext
bestimmt. Somit ist die Zustandsinitialisierungseinheit 213 ausgebildet,
eine Parametereinstellung für
einen nicht initialisierten Zustand, der den aktuellen Fertigungskontext
entspricht, bei Empfang einer entsprechenden Indikation von der
Komparatoreinheit 212, dass der aktuelle Fertigungskontext
als nicht initialisiert zu betrachten ist, bereitzustellen.
-
Ferner
kann die Fertigungsumgebung 200 eine Quelle für Produkte
beinhalten, wobei der Einfachheit halber lediglich zwei Produkttypen
A, B dargestellt sind. Z. B. können
die Produkte A und B im Wesentlichen die gleiche Bauteilgestaltung
repräsentieren
mit Ausnahme unterschiedlicher Geschwindigkeitsstufen der entsprechenden
Schaltung. Folglich können
leicht unterschiedliche Retikel R1, R2, R3, R4 und R5 bei der Bearbeitung
der Produkte A, B verwendet werden, um damit den geringfügigen Entwurtsunterschieden
Rechnung zu tragen. Beispielsweise kann man annehmen, dass das Produkt A
auf der Grundlage der Retikel R1 und R2 prozessiert wird, während Produkt
B auf der Grundlage der Retikel R4, R5 und R3 bearbeitet wird, wobei
das zuletzt genannte lediglich optional in den Prozessablauf auf
Grund von beispielsweise einer verzögerten Verfügbarkeit oder anderen Umständen eingeführt wird. Somit
kann in der in 2a gezeigten anschaulichen Ausführungsform
ein Fertigungskontext durch drei Parameter definiert werden, etwa
die Art des verwendeten Produkts, die Identität der verwendeten Prozessanlage
und die Identität
des in den diversen Lithographieanlagen verwendeten Retikels definiert werden.
Der Einfachheit halber wird angenommen, dass die Messanlage 220 Substrate
erhält,
die in beiden Prozessanlagen S1 und S2 bearbeitet sind, so dass
die Messanlage 220 nicht zur Komplexität der sich ergebenden unterteilten
Datenstruktur beiträgt, die
detaillierter in 2b gezeigt ist.
-
Vor
dem Einsatz der Steuerung 210 in der Umgebung 200 gemäß einer
Gesamtprozessstrategie, die von einem übergeordneten System (nicht
gezeigt) gesteuert wird, kann ein geeigneter APC-Algorithmus erstellt
werden, wobei dieser APC-Algorithmus
das Bestimmen geeigneter Parametereinstellung für die Prozessanlagen S1 und
S2 auf der Grundlage von Messdaten und eines Modells des zu steuerndes
Prozesses ermöglicht.
Somit ermöglicht der
APC-Algorithmus, der beispielsweise in dem Zustandsabschätzer 211 eingerichtet
ist, das Steuern der Prozessanlagen S1 und S2 auf der Grundlage
einer moderat geringen Dichte an Messdaten, da das Erhalten von
Messdaten von jedem in den Anlagen S1 und S2 prozessierten Substrat
typischerweise nicht praktikabel ist, wie dies zuvor erläutert ist.
Das Erstellen eines geeigneten APC-Algorithmus zum Abschätzen eines
aktualisierten Steuerungszustandes mittels des Zustandsabschätzers 211 kann
auf der Grundlage gut etablierter Konzepte durchgeführt werden,
wobei die unterteilte Datenstruktur mehrere unterschiedliche Fertigungskontexte
repräsentiert. Wie
zuvor erläutert
ist, kann ein hohes Maß an
Entwurfsflexibilität
bereitgestellt werden, indem jeder Fertigungskontext, der als relevant
erachtet wird, in Betracht gezogen wird, wenn die unterteilte Datenstruktur
erstellt wird, da eine effiziente Zustandsabschätzung auch bereitgestellt werden
kann, selbst wenn einer oder mehrere der Fertigungskontexte nicht
ausreichend Steuerungsdaten zur Bereitstellung einer Zustandsabschätzung auf
der Grundlage der zugehörigen
Daten aufweisen. In diesem Falle kann die Initialisierungseinheit 213 eine
zuverlässige Parametereinstellung
für die
Initialisierung oder Neuinitialisierung der entsprechenden Fertigungskontexte
liefern. In dem obigen Beispiel kann ein Fertigungskontext, der
das optionale Retikel R3 beinhaltet, ebenso berücksichtigt werden, wenn die
unterteilte Datenstruktur erstellt wird, obwohl eine hohe Wahrscheinlichkeit
besteht, dass dieser Fertigungskontext nie auftritt oder nur einige
Male angetroffen wird. Somit können
in einigen anschaulichen Ausführungsformen
im Wesentlichen, alle vernünftigerweise erwarteten
Fertigungskontexte im Betracht gezogen werden, die für eine aktuelle
oder künftige
Konfiguration der Fertigungsumgebung 200 als relevant erachtet
werden.
-
2b zeigt
schematisch eine unterteilte Datenstruktur 230 mit mehreren
Elementen, wovon jedes einen speziellen Fertigungskontext entspricht, und
wobei jeder Punkt oder jeder Fertigungskontext durch eine Sequenz
repräsentiert
ist, die an dem entsprechenden Endpunkt der in 2b gezeigten Baumstruktur
endet. Beispielsweise kann ein erster Fertigungskontext durch das
Trippel (S1, A, R1) spezifiziert sein, das bedeutet, dass ein Substrat
des Typs A von der Prozessanlage S1 unter Anwendung des Retikels
R1 prozessiert wird. In ähnlicher
Weise kann ein Fertigungskontext durch das Trippel (S1, B, R3) repräsentiert
sein und ein Produkt B bezeichnen, das von der Prozessanlage S1
unter Anwendung des Retikels R3 bearbeitet wird, das lediglich nach
einer gewissen Zeitdauer verfügbar
ist, so dass dieser Fertigungskontext während der Bearbeitung von Substraten
A und B nicht sehr häufig
angetroffen wird. Jeder Fertigungskontext in der aufgeteilten Datenstruktur 230 kann
daher einen „Behälter" für Messdaten repräsentieren,
die von der Anlage 220 bereitgestellt werden, und für andere
prozessspezifische Informationen, die mit den entsprechenden Fertigungskontext
verknüpft
sind.
-
Während des
Prozessablaufs in der Fertigungsumgebung 200 wird die Steuerung 210 auf
der Grundlage aktuell verfügbarer
Daten und/oder auf der Grundlage anderer prozessbezogener Kriterien initialisiert.
Der Einfachheit halber sei angenommen, dass die Steuerung 210 aktuell
auf der unterteilten Datenstruktur 230 operiert, wobei
für alle
Fertigungskontexte, mit Ausnahme für solche, die das optionale Retikel
R3 enthalten, bereits ausreichend viele Steuerungsdaten von der
Messanlage 220 erhalten werden, um damit in zuverlässiger Weise
einen Steuerungszustand für
jeden Fertigungskontext ohne das Retikel R3 zu bestimmen. Der Einfachheit
halber sei ferner angenommen, dass das Retikel R3 noch nicht verwendet
ist oder dass der entsprechende Fertigungskontext mit geringer Häufigkeit
aufgetreten ist und dass die damit in Beziehung stehenden Messdaten
weiterhin nicht ausreichend sind für eine zuverlässige Abschätzung eines
Steuerungszustands. Somit würde
in einer konventionellen APC-Strategie, wie
dies in den 1a und 1b gezeigt
ist, wenn ein aktueller Fertigungskontext als (S1, B, R3) oder (S2,
B, R3) erkannt wird, die konventionelle Steuerung eine Initialisierung
des entsprechenden Fertigungskontext erfordern, wodurch das Bearbeiten mehrerer
Pilotsubstrate entsprechend dem nun aktuellen Fertigungskontext
erfordern würden.
Wenn z. B. der Kontext (S1, B, R3) das erste Mal auftritt, müsste ein
entsprechender Satz an Pilotsubstraten mit den Merkmalen der Produkte
des Typs B in dem Einzelbildbelichter S1 auf der Grundlage des Retikels
R3 bearbeitet werden. Im Gegensatz zu dieser konventionellen Strategie
erkennt die Steuerung 210 auf der Grundlage an Information,
die der Komparatoreinheit 212 zugespeist wird, einen aktuellen
Fertigungskontext und bewertet ferner, ob der erkannte aktuelle Fertigungskontext
ein nicht initialisierter Kontext ist oder nicht. In dem vorliegenden
Beispiel erkennt die Komparatoreinheit 212 den Kontext
(S1, B, R3) als einen nicht initialisierten Kontext und instruiert
die Initialisierungseinheit 213, eine Parametereinstellung für die Anlage
S1 auf der Grundlage von Steuerungsdaten bereitzustellen, die sich
zumindest auf einen anderen Fertigungskontext als dem aktuellen
Fertigungskontext beziehen. Zur Erkennung eines aktuellen Fertigungskontexts
als einen nicht initialisierten Kontext kann die Komparatoreinheit 212 dann
ein vordefiniertes Kriterium und/oder einen geeigneten Algorithmus
zum Erstellen eines gut definierten Schwellwertkriteriums auf der
Grundlage prozessspezifischer Informationen aufweisen. In einigen
anschaulichen Ausführungsformen
kann die Komparatoreinheit 212 so gestaltet sein, um den
Varianzfehler vorhergehender Zustandsinitialisierungsabschätzungen
zu überwachen,
um damit ein Kriterium zum Bewerten des betrachteten Fertigungskontexts
als nicht initialisiert oder nicht zu erhalten. Wenn beispielsweise
vorhergehende Zustandsinitialisierungsabschätzungen, die von der Initialisierungseinheit 213 geliefert
wurden, eine signifikante Abweichung in Bezug auf den tatsächlichen
Steuerungszustand anzeigen, was auf der Grundlage einer merklichen
Abweichung von einem Sollwert des betrachteten Prozesses erkennbar
ist, kann ein spezielles Kriterium, etwa des Zeitintervalls zwischen
dem Auftreten des betrachteten Fertigungskontext neu definiert werden,
um damit die Diskrepanz zwischen dem initialisierten Zustand und
dem tatsächlichen
Anlagenzustand für
künftige Initialisierungsereignisse
zu verringern. Wenn andererseits der Varianzfehler vorhergehender
Zustandinitialisierungsabschätzungen
gering ist, können
Initialisierungsereignisse für
Fertigungskontexte mit geringer Häufigkeit entsprechend reduziert
werden.
-
In
anderen Ausführungsformen
kann die Anzahl der Zustandsabschätzungen für bekannte Fertigungskontexte
durch die Komparatoreinheit 212 überwacht werden, um damit das
spezifische Kriterium zum Bewirken einer Zustandsinitialisierung
durch die Einheit 213 zu erstellen oder anzupassen. D.
h., die Anzahl an Zustandsabschätzungen
für Fertigungskontexte
kann als ein Maß für die „Prozesszeit" der Umgebung 200 verwendet
werden und damit als ein Maß für eine mögliche Änderung
von Prozessbedingungen innerhalb der Umgebung 200, so dass
ein Fertigungskontext, der mit einer kleinen Menge an Messdaten
verknüpft
ist, als nicht initialisiert bewertet werden kann, wodurch die Möglichkeit
zur Neuinitialisierung des entsprechenden Fertigungskontexts auf der
Grundlage sehr aktueller Zustandsabschätzungen anderer Fertigungskontexte
geschaffen wird. In noch weiteren anschaulichen Ausführungsformen kann
die Komparatoreinheit 212 ausgebildet sein, die Häufigkeit
von Zustandsabschätzungsaktualisierungen
eines oder mehrerer spezieller bekannter Fertigungskontexte zu überwachen,
die dann als ein Maß für das Bestimmen
eines geeigneten Kriteriums zum Bewerten des Fertigungskontexts
als nicht initialisiert verwendet werden können, wie dies in der vorhergehenden
Ausführungsform
der Fall ist. In noch einer weiteren anschaulichen Ausführungsform
kann die Länge
eines Zeitintervalls seit der vorhergehenden Kontextinitialisierung
für den
aktuellen Fertigungskontext als ein Kriterium zum Abschätzen verwendet werden,
ob der aktuelle Fertigungskontext ein nicht initialisierter Kontext
ist oder nicht. Des weiteren können
eine oder mehrere der zuvor genannten Ausführungsformen zum Bereitstellen
oder Anpassen eines speziellen Schwellwertkriteriums kombiniert
werden, um zu entscheiden, ob ein nicht initialisierter Fertigungskontext
aufgetreten ist.
-
Es
sollte beachtet werden, dass die zuvor beschriebenen Ausführungsformen
hinsichtlich eines geeigneten Algorithmus in der Komparatoreinheit 212 zum
Bewerten des Initialisierungsstatus eines gegeben Fertigungskontexts
eine einfache „Ja/Nein"-Entscheidung anwenden auf der Grundlage
des Erfüllens
oder Nichterfüllens
des erstellten oder vorbestimmten Kriteriums. In anderen anschaulichen
Ausführungsformen
kann eine detailliertere Analyse des entsprechenden Initialisierungsstatus eines
interessierenden Fertigungskontexts auf der Grundlage eines oder
mehrerer der zuvor beschriebenen Entscheidungskriterien erstellt
werden. Z. B. kann ein aktueller Fertigungskontext als zu einer
oder mehreren unterschiedlichen Initialisierungsklassen gehörend eingestuft
werden, wobei beispielsweise die erste Klasse eine Initialisierung
auf der Grundlage von Pilotsubstraten erfordern kann, für die eine
entsprechende Steuerungszustandsabschätzung auf der Grundlage von
Steuerungsdaten ermittelt werden kann, die aus der unterteilten
Datenstruktur 230 gewonnen werden, wobei diese Daten sich
auf einen oder mehrere Fertigungskontexte beziehen, die nicht dem
betrachteten Fertigungskontext entsprechen. Eine zweite Initialisierungsklasse
kann eine etwas weniger „restriktive" Initialisierungsprozedur
betreffen, wobei beispielsweise Produktsubstrate, etwa die Substrate
entsprechend dem Produkttyp A und B auf der Grundlage eines initialisierten
Zustands bewertet werden, der auf Basis anderer Fertigungskontexte erstellt
wird. Eine dritte Klasse kann dann einen initialisierten Kontext
repräsentieren,
der auf der Grundlage seiner zugeordneten Steuerungsdaten gehandhabt
wird. Somit kann eine merkliche Prozessverzögerung für Fertigungskontexte vermieden
werden, die einer Initialisierung bedürfen, die jedoch zu der zweiten
Initialisierungsklasse gehören,
während
für Elemente
der ersten Initialisierungsklasse ein äußerst effizienter Prozessablauf
mit Pilotsubstraten auf der Grundlage geeignet eingestellter Prozessparameter
initiiert werden kann. Beispielsweise kann für die Datenstruktur 230,
die in 2b gezeigt ist, die Komparatoreinheit 212 einen
Unterschied für
die mit dem Einzelbildbelichter S1 in Beziehung stehenden Fertigungskontexte
im Vergleich zu dem Einzelbildbelichter S2 erkennen, so dass ein
neu auftretender Fertigungskontext, der durch das Retikel R3 mit
Bearbeitung in dem Einzelbildbelichter S1 definiert ist, so bewertet
wird, dass dieser eine andere Initialisierungsprozedur im Vergleich
zu dem entsprechenden Fertigungskontext mit dem Retikel R3 unter
Bearbeitung des Einzelbildbelichters S2 erfordert. Beispielsweise
kann die Anzahl der Zustandsabschätzungen für Produkte des Typs A und B,
die in dem Einzelbildbelichter S1 prozessiert werden, deutlich kleiner
sein im Vergleich zu den entsprechenden Fertigungskontexten, die
mit dem Einzelbildbelichter S2 verknüpft sind, wodurch die zusätzlichen
Daten für
Fertigungskontexte mit Bezug zu den Einzelbildbelichter S2 zuverlässiger sind.
Somit kann der Fertigungskontext (S2, B, R3) auf der Grundlage einer
Zustandsabschätzung
initialisiert werden, ohne dass die Bearbeitung von Pilotsubstraten
erforderlich ist, während
der Fertigungskontext (S1, B, R3) die Verwendung eines oder mehrerer
Pilotsubstrate erfordern kann, wobei jedoch im Gegensatz zu konventionellen
Strategien, die Prozessparameter für die Pilotsubstrate in geeigneterer
Weise auf der Grundlage zweier oder mehrerer zusätzlicher Fertigungskontexte,
etwa den Kontexten (S1, A, R1), (S1, B, R4), ..., und dergleichen bestimmt
werden können.
-
Nach
dem Instruieren der Initialisierungseinheit 213 bezüglich einem
aktuellen Fertigungskontext, der als nicht initialisiert bewertet
wird, durch die Komparatoreinheit 212, ermittelt die Einheit 213 einen
geeigneten Steuerungszustand oder stellt zumindest geeignete Information
bereit, um den Zustandsabschätzer 211 in
die Lage zu versetzen, einen geeigneten Initialisierungszustand
für den
betrachteten Prozess zu ermitteln. Zu diesem Zweck kann in einer
anschaulichen Ausführungsform
die Initialisierungseinheit 213 ausgebildet sein, mindestens
einen Unterschied für
einen aktuellen Fertigungskontext der Fertigungsumgebung 200 und
einen oder mehrere der Fertigungskontexte, die durch die Datenstruktur 230 repräsentiert
sind und die nicht mit dem aktuellen Fertigungskontext übereinstimmen,
zu erkennen. Beispielsweise kann die Initialisierungseinheit 213 ausgebildet
sein, einen Unterschied zwischen einem Fertigungskontext (S1, B,
R3), der als der aktuelle Fertigungskontext angenommen sei, für den die
Steuerung 210 einen Steuerungszustand bereitstellen soll
und einen oder mehreren der Fertigungskontexte, etwa (S1, A, R1),
(S1, B, R4), und dergleichen, zu bestimmen, wobei angenommen sei, dass
die Komparatoreinheit 212 den Fertigungskontext (S1, B,
R3) als einen nicht initialisierten Kontext erkannt hat. In speziellen
Ausführungsformen
kann die Initialisierungseinheit 213 ausgebildet sein,
einen Unterschied zwischen beliebigen Fertigungskontexten zu erkennen,
unabhängig
von ihrem aktuellen Initialisierungsstatus oder Initialisierungsklasse,
wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, auf einen beliebigen Fertigungskontext zu reagieren,
sofern dieser Kontext als nicht initialisiert erkannt wird. Des weiteren
kann die Initialisierungseinheit 213 ferner ausgebildet
sein, einen Einfluss des erkannten Unterschieds zwischen einem oder
mehreren Fertigungskontexten auf einen interessierenden aktuellen Fertigungskontext
abzuschätzen.
D. h., wenn der Kontext (S1, B1, R3) als ein nicht initialisierter
aktueller Fertigungskontext erkannt ist, kann die Initialisierungseinheit 213 einen
Unterschied in Bezug auf Beispielsweise den Kontext (S1, A, R1)
erkennen und kann ferner einen Algorithmus bereitstellen, um die entsprechenden
Messdaten und andere Prozessinformationen, die in der unterteilten
Datenstruktur dieses Kontexts gespeichert sind, in geeignete Daten
zu „übersetzen", um einen Steuerungszustand
für den aktuellen
nicht initialisierten Kontext zu ermitteln. Z. B. kann eine „gemittelte" Parametereinstellung,
d. h. ein Steuerungssatz oder ein Satz aus manipulierten Parametern
der Anlage S1, ermittelt werden, indem die mehreren mit der Anlage
S1 in Beziehung stehenden Fertigungskontexte berücksichtigt werden, wobei die
entsprechenden Fertigungskontexte mittels einem Maß gewichtet
werden können,
das eine Abweichung von tatsächlichen
Messdaten von den entsprechenden Sollwerten für jeden dieser entsprechenden
Fertigungskontexte beschreibt. Wenn beispielsweise der Fertigungskontext
(S1, B, R5) in jüngster
Zeit aktualisiert wurde und eine geringe Diskrepanz zwischen dem
entsprechenden Sollwert, etwa einer kritischen Abmessung eines Lackstrukturelements,
und der tatsächlich
gemessenen kritischen Abmessung aufweist, kann der entsprechende
Einfluss oder Beitrag des Fertigungskontexts beim Erstellen eines
geeigneten Steuerungszustands für
den Kontexts (S1, B, R3) stärker
gewichtet werden im Vergleich zu beispielsweise dem Kontexts (S1,
B, R4), der nicht so häufig
aktualisiert wurde und/oder der eine starke Abweichung zwischen
dem entsprechenden Sollwert und dem tatsächlichen Messdaten aufweist.
Es sollte beachtet werden, dass andere Kriterien für das Abschätzen eines
Einflusses oder eines Beitrages eines Unterschieds zwischen dem
aktuellen nicht aktualisierten Kontext und einem oder mehreren anderen
Kontexten angewendet werden können,
etwa die „Ähnlichkeit" der entsprechenden Kontexte
zu dem interessierenden Kontext, der Varianzfehler vorhergehender
Zustandsinitialisierungsabschätzungen,
die Anzahl von Zustandsabschätzungen
der initialisierten Kontexte, die Häufigkeit der Zustandsabschätzungsaktualisierungen
für initialisierte
Kontexte, die Länge
der Zeitdauer seit der vorhergehenden Kontextinitialisierung für die initialisierte
Kontexte, und dergleichen.
-
In
anderen Ausführungsformen
kann ein Beitrag oder Einfluss von Eigenschaften oder Merkmalen,
die nicht zu dem betrachteten Fertigungskontext gehören, bestimmt
werden durch eine Regression der kleinsten Quadrate und/oder einer
Teilregression der kleinsten Quadrate und/oder eine Teilinversion mittels
Einzelwertzerlegungsanalyse und/oder Teilinvertierung mittels einer
Orthogonal-Dreieck-Zerlegungsanalyse und/oder neuronaler Netzwerkmodelle und/oder
einer Gemeinsamkeitsanalyse, wobei diese Algorithmen und Analysetechniken
auf dem Gebiet der Steuerungstechniken gut etabliert sind. Somit kann
durch Anwendung einer oder mehrerer der zuvor bezeichneten Analysiertechniken
die Initialisierungseinheit 213 einen geeigneten Steuerungszustand
erstellen, sobald ein entsprechender Fertigungskontext als ein nicht
initialisierter Kontext erkannt ist, während die Steuerung 210 dann
in den regulären
APC-Steuerungsbetrieb übergeht,
sobald eine ausreichende Menge an Messdaten und anderer Prozessinformationen
für den
neu initialisierten Fertigungskontext verfügbar sind. Somit kann die Steuerung 210 eine
Initialisierungsklasse oder einen Zustand mindestens einiger der
Fertigungskontexte der Struktur 230 erkennen, wobei diese
Identifizierung auf der Grundlage eines vorbestimmten Kriteriums
basieren kann oder auf einem dynamisch angepassten Kriterium basieren
kann. Auf der Grundlage des Vergleichsergebnis der Komparatoreinheit 212 kann
dann die Steuerungseinheit 210 eine reguläre APC-Steuerungsaktivität auf der
Grundlage segregierter bzw. unterteilter Dataen ausführen oder
kann eine Initialisierung oder Neuinitialisierung auf der Grundlage
eines Teils oder aller der Daten, die in de Datenstruktur 230 verfügbar sind,
bewirken.
-
Es
gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Technik
zum Ausführen
eines Modell-basierten Steuerungsvorgangs in einer Fertigungsumgebung
bereit, indem der Steuerungszustand eines Fertigungskontexts, der
als ein nicht initialisierter Kontext erkannt wird, auf der Grundlage von
Daten aus einer unterteilten Datenstruktur ermittelt wird, wobei
mindestens einige der verwendeten Daten sich auf andere Fertigungskontexte
beziehen. Sobald ausreichende Daten für den neu initialisierten Fertigungskontext
angesammelt sind, geht der Steuerungsvorgang automatisch in das
reguläre APC-Steuerungsverhalten über, wodurch
dieses auf der Grundlage der mit dem betrachteten Fertigungskontext
in Beziehung stehenden Daten arbeitet. Somit kann das Bearbeiten
von Pilotsubstraten beim Auftreten eines nicht initialisierten Fertigungskontexts
vermieden werden oder kann deutlich verbessert werden, indem die
entsprechende Parametereinstellung für die Bearbeitung der Pilotsubstrate
auf der Grundlage von Daten, die von anderen Fertigungskontexten
verfügbar
sind, ermittelt wird, wodurch die Steuerungseffizienz der Steuerung
deutlich verbessert und damit die „Einschwingzeit" für das Anpassen
an den neu initialisierten Fertigungskontext reduziert wird. Des
weiteren wird ein hohes Maß an Flexibilität beim Entwerten
einer geeigneten APC-Steuerungsstrategie bereitgestellt, da eine
Vielzahl von Fertigungskontexten oder sogar alle erwarteten Fertigungskontexte
berücksichtigt
werden können,
wenn eine segregierte oder unterteilte Datenstruktur erstellt wird.
Die möglicherweise
erhöhte
Anzahl an Fertigungskontexten führt
jedoch nicht zu einem ungewünschten
Anstieg der Prozesszeit auf Grund einer möglicherweise erhöhten Anzahl
an Initialisierungsereignissen, da, wie zuvor erläutert ist, Pilotsubstrate
ggf. nicht erforderlich sind oder die Effizienz beim Verwenden derartiger
Pilotsubstrate deutlich verbessert werden kann.