Qタイムとは？ ウェーハを長く置いておけない理由

半導体工場ではよく「このロット、Qタイムがもうすぐだ」という言葉を聞きます。Qタイムは queue time（待ち時間）の略で、工場では上限のことを指します。ある工程が終わったら、あとの工程を決められた時間内に始めなければならない。それを過ぎると、そのロットは予定どおりの流れでは進めません。

なぜウェーハは待てないのか

工程と工程のあいだ、ウェーハは真空の中ではなく、密閉したケースに入ってクリーンルームの空気の中にいます。多くの工程が終わった直後のウェーハ表面は「ちょうどよく、まだ新しい」状態で、長く置くと変わってしまいます。

• 洗浄のあと：洗浄で表面の薄い酸化膜や汚れを取り除くと、きれいなシリコンが出てきます。しかしきれいなシリコンは空気に触れると、ごく薄い酸化膜がゆっくり戻り、空気中の微量な有機物もくっつきます。次の工程が品質に厳しい膜や酸化膜を成長させる工程なら、表面のそのわずかな違いで結果が変わります。
• 現像のあと：リソグラフィでできたレジストのパターンは、早めにエッチングへ進める必要があります。長く置くとレジストの状態が変わり、エッチング後の線幅もずれることがあります。
• ある種の膜のあと：表面が水分を吸ったり、空気とゆっくり反応したりして、次の層の密着に影響します。

こうした変化は目に見えず、測定でもすぐにはわからないことがあります。気づいたときには、さらにいくつも工程が進んでいるかもしれません。だから後から調べるのではなく、先に決めておくのです。時間を過ぎたら、先に進ませない。

Qタイムを超えるとどうなる？

どの工程か、どれだけ超えたかによります。軽ければ、その工程をやり直します（リワーク）。たとえば炉に入れる前にもう一度洗浄するなど。元に戻せないものはウェーハごとスクラップ（廃棄）です。その中間として、いったんホールドして、エンジニアにまだ使えるかを判断してもらうこともあります。どれも時間と装置を使うので、そもそも超えないのがいちばんです。

それでも超えてしまうのはなぜ？

工場の装置には、いつも順番待ちがあるからです。ウェーハは時間の大半を装置待ちで過ごしていて、Qタイムは2つの工程を「つなぐ」もの。前の工程が終わった瞬間からカウントダウンが始まります。次の装置がたまたまダウンしていたり、メンテナンス中だったり、前に特急ロットが並んでいたりすると、時計は進み続けます。

だからロットを並べる人は、よく逆から考えます。次の工程の準備ができていないなら、前の工程をまだ始めない。途中で止まるより、カウントダウンが始まる前に少し待たせたほうがいい。工場のディスパッチが「来た順」だけでなく、各ロットがいくつのカウントダウンを抱えているかを見るのはそのためです。

fab24hrでは

fab24hrの製造部の仕事の多くはQタイムです。ディスパッチボードでどのロットが上限に近いか、止まった装置が誰を足止めするか、夜中にエンジニアへ電話して「このロット、まだ待てますか」と聞く。ゲームの時間の上限、ロット番号、装置は架空の設定で、Qタイムとは何か、なぜあるのかは、公開されている一般的な資料をもとに書いています。ほかの用語は「半導体工場の業界用語を、やさしく解説」へ。