专利名称：用于确定加工设备可行的构形的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定加工设备可行的构形的方法，以进行生产控制或生产计划，具体说用于生产集成半导体产品的生产控制/生产计划。
现代工业生产通常以高度自动化为特征。尤其在半导体工业中，为能够具有国际竞争能力高度自动化更是绝对必要。
在生产过程中产品经过一系列加工步骤，这些加工步骤由不同的加工设备在待加工产品上自动进行。例如在生产集成半导体过程中，产品要经过多达600个步骤，其中相当大一部分可在一干净的室内环境中用高度专业化的加工设备进行。为此常常许多个同样的加工设备集中到一个加工区(“隔间(Bay)”)。
现代加工设备(如所谓的“簇工具(Cluster Tools)”)常具有多个对待加工产品进行特有加工的模件。因此可以这样选择模件，使得模件只在各自不同的加工步骤中能够实施。然后待加工产品必须以规定顺序经过至少一部分模件，以便获得通过当前加工设备预定的加工。但加工设备的模件也可以这样选择，使得至少一部分模件能够进行各同样的步骤。这有一个好处，即在一个模件失灵时可以用相应的模件替换该模件，而不会使整个加工设备失灵。通过加工设备的这种模块化构造使得可以不太高的成本用一个加工设备加工多种不同产品。这提高了生产的灵活性从而提高了生产的经济合理性。
这种自动化生产的成本大部分受到这样一个问题的影响，即如何能出色地有效地控制和计划生产过程。为了控制某一产品的整个生产过程，首先为每个产品准备一个工作计划。在该工作计划中限定许多个过程目标，其中每个过程目标通过一个或几个单过程指令(EPA，EinzelprozeBanweisung)。一个单过程指令通常指出要用来加工产品的加工设备，此外还包括由加工设备做完的准确的工作程序(如“NC-程序(数值控制程序)”)。而工作计划由一长系列的单过程指令组成，通过这些指令确定各个产品的加工。
如果在预定的时间内大量生产一种产品或多种产品，则存在这样一个问题，即加工设备应以什么顺序进行各单过程指令(生产控制)。除此之外，常面临这样一个问题，设备的现有生产能力是否足以在预定的时间内生产出一定的工件数(生产计划)。这两个问题还因下述事实变得更困难并不是现有的设备都能使用。由于维护或者修理工作，常常一部分加工设备不能使用或者其使用受到限制，这在生产控制或生产计划中当然必须考虑。
遗憾的是，迄今使用的用于生产控制或生产计划的方法对由于维护或者修理工作常常一部分加工设备不能使用或者其使用受到限制的事实只能给予很少的关注，因而，鉴于加工设备的最大能力和/或不同产品的生产周期而常常出现生产控制不完善或说明不完善。
所以本发明的任务是，提出一种用于确定加工设备可行的构形的方法，以进行生产控制和/或生产计划，该方法能避免或减少现有方法的所述缺点。
该任务是由如权利要求1所述的用于生产控制或生产计划的方法解决。本发明的其它有利的实施例、设计方案和方面由从属权利要求、说明书和附图给出。
根据本发明，提出了一种用于确定加工设备可行的构形的方法，以对通过多个加工设备生产至少一种产品进行生产控制和/或生产计划，该加工设备分别具有多个加工模件。根据本发明的方法包括以下步骤a)对该产品确定一种单过程指令顺序，通过该顺序分别选择一定的加工设备，并确定由该加工设备完成的加工步骤，b)根据待完成的加工步骤，确定加工设备可能的构形，并确定与单个构形相关的在加工设备上加工产品的时间，c)提供在加工设备中的加工模件状态的信息，d)由加工模件的状态信息以及按照待完成的加工步骤可能的加工设备构形，确定按照加工模件状态可行的加工设备构形以及与单个构形相关的在加工设备中加工产品的时间。
根据本发明，由于加工设备中一个或多个加工模件的失灵/阻塞而对一定单过程指令出现的不同加工时间，在生产控制或者生产计划中都能考虑到。与此相应，该生产控制导致高效的成本经济的生产，该生产计划导致准确的说明。
由此获得的加工设备的可行构形以及与单个构形相关的在加工设备中加工产品的时间则可以作为优化算法的基础，以确定在单个加工设备上待完成的单过程指令的尽可能有效的顺序(生产控制)。
由此获得的加工设备的可行构形以及与单个构形相关的在加工设备中加工产品的时间也可以用来在单个加工设备上待完成的单过程指令的预定顺序中确定单个产品的时间以及生产能力(生产计划)。
根据本发明方法的优选实施例，此外还获得这样的信息，即哪个单过程指令能与一加工设备同时进行。在加工设备上完成单过程指令时可能出现这种情况完成该单过程指令不必需加工设备的所有加工模件。因此，不需要的加工模件可以用来完成其它的单过程指令。但这里必须考虑到第一加工步骤可能会对第二加工步骤产生负面影响，尽管两个加工步骤是在不同的加工模件中进行。例如第一加工步骤所必需的材料在第二加工步骤造成污染。但在本发明方法的该实施例中必须考虑这种相关性，从而能够有效地利用现有的加工能力。
这里当可组合的单过程指令明显表明是这样的时特别有利。
有利的是，为产品生产制定一工作计划，其将产品的生产过程分成单个的过程目标，其中单个的过程目标通过一个或多个单过程指令实现。这里当设有这种过程目标时特别有利，即该目标不仅可以通过选择一个加工设备的一个或多个单过程指令来实现，也可以通过选择至少两个不同加工设备的多个单过程指令来实现。
通常加工设备和过程目标这样相继确定，即一种加工设备的结果与一种过程目标相对应。因此过程目标由一个或多个单过程指令实现，通过该指令分别只选择一个相应的几个设备。如果在一加工设备中出现单个加工模件失灵，则在该设备上的一些过程目标无法达到，因为该过程目标必需的加工步骤只能由该失灵的加工模件完成。但如果还有其它的刚好能够承担该加工步骤的加工设备，则本发明的方法可以用来以一个或多个新的单过程指令实现该过程目标，由此涉及失灵加工模件的目标部分可以在另外的加工设备上进行。以此方式，加工设备的未失灵加工模件可以继续由于实现过程目标。因此在很多情况下能够明显减少因加工模件失灵而使生产周期有一定程度的增加。
如果本发明的方法用于生产控制，则最好是加工模件的状态信息代表在一个生产设备中加工模件的瞬时实际状态。
如果本发明的方法用于生产计划，则最好是加工模件的状态信息代表在一个生产设备中加工模件的统计学状态。
另外有利的是，记录一个加工模件未被使用的时间，区分是因为技术原因导致加工模件失灵还是因为刚好加工设备完成了单过程指令而使加工模件处于不使用状态。这使得可以分析负载损失，这一点在已知的用于生产控制或生产计划的方法中都无法实现。
下面借助附图进一步描述本发明。
图1是一种加工设备，如在半导体技术中使用的所谓“簇工具”，的示意图，图2是包括两个加工设备的加工区的示意图。
图1示出了一种加工设备，如在半导体技术中使用的所谓“簇工具”，的示意图。加工设备10有五个加工模件A，B，C，D和E，所谓的过程箱，在其中可以进行例如用于在半导体基质上生成层的CVD法(化学汽相沉积)。此外，加工设备10有两个装载和卸载工位17和18，通过它们可以输入半导体片以在加工设备10中加工并在加工完后从加工设备10中输出。半导体片在加工设备10内部的输送通过一个装在加工设备10中央的机械手19进行。
下表给出了用于实施本发明方法的单过程指令(EPA)的可能的结构。
EPA号 101加工设备号10待完成程序序列1标准时间 33分钟加工模件 A，B，C，D，E构形 1，2，1，2，0单过程指令指出要进行一定加工步骤(“待完成程序”)的加工设备。另外单过程指令对此给出了说明，即如果所有必要的加工模件A，B，C，D(在该例中因不需要模件E)以及机械手19和装载和卸载工位都能完全起作用，加工设备为完成该加工步骤需要多长时间。另外单过程指令指出被选择的加工设备的加工模件，最后提供了用于完成加工步骤的可能的加工模件构形。
在加工模件E处的数字“0”是指该加工模件在当前的单过程指令中不需要。在加工模件A和C处的数字“1”是指对当前单过程指令来说该加工模件被认为是等价的。这就是说，由加工模件A进行的加工步骤也可以由加工模件C(或者反过来)来完成。相应地，在加工模件B和D处的数字“2”是指对当前的单过程指令来说该加工模件被认为是等价的。与此相反，带有数字“1”的加工模件不能完成带有数字“2”的加工模件。因此带有同样数字的加工模件构成一组，为了能够实施单过程指令，其中每一组中必须至少有一个加工模件可用。
由此可以得出，在当前的实施例中可以使用下列的加工设备构形(K1-K9)表1
这里符号“+”表示当前加工模件用来完成单过程指令。符号“-”表示当前加工模件不用来或不能用来(技术停机或过程阻塞)完成单过程指令。
另外在本发明的方法中，提供了与单个构形(K1-K9)相关的在加工设备中加工产品的时间。例如从下表中给出表2
但可以提供一个相对标准时间33分钟的延长系数来代替绝对时间。从属于单个构形的时间可以在加工设备试车时通过试验获得或者通过模拟加工设备计算获得。
除了对单过程指令可能的加工模件构形外，根据本发明的方法还提供了加工设备中的加工模件状态的信息。通常存在多种关于加工模件状态的信息。这里重要的是，从这些状态信息中能够得出，加工模件是否能用。因此加工模件状态的信息能够代表加工模件的瞬时的实际状态或者加工模件的一种统计学状态。
下表给出了加工模件状态信息的例子表3<
>符号“UP”在这里表示当前加工模件可用于完成该单过程指令。符号“DOWN”表示当前加工模件由于技术原因(维护，修理，……)或者过程原因(微粒，不稳定过程，……)不能用于完成该单过程指令。
从加工模件状态信息中确定按照加工模件状态可行的加工设备构形。在本例中下列加工设备构形是可行的表4<
表4还包括与单个可行的构形相关的加工设备中加工产品的时间。
由此获得的可行的加工设备构形和与单个构形相关的加工设备中加工产品的时间是优化算法的基础，以确定在单个加工设备上待完成的单过程指令的尽可能有效的顺序(生产控制)。
由此获得的可行的加工设备构形和与单个构形相关的加工设备中加工产品的时间也可以用于确定在单个加工设备上的待完成单过程指令的一预定顺序中单个产品的生产周期以及生产能力(生产计划)。
此外，记录加工模件未被使用的时间，区分是因为技术原因导致加工模件失灵还是因为刚好加工设备完成了单过程指令而使加工模件处于不使用状态。在该例中，加工模件D和E未被使用。但有不同原因。加工模件D未被使用是因为例如要修理而根本不能用。加工模件E未被使用是因为，尽管它可以被使用，但对当前单过程指令来说不需要使用。现在这些信息可以用于分析生产计划的负载损失。以此方式，例如能够确定，对预定的产品加工设备10不需要第五个加工模件E，使得加工模件E可以从加工设备10拆出而装入更经常使用该模件的一个加工设备中。
下面考虑在一个加工设备上平行进行两个不同的单过程指令。
为此第一单过程指令(EPA 1)包括以下数据EPA号 105加工设备号 10待完成程序 序列3标准时间 40分钟加工模件 A，B，C，D，E构形 1，2，2，0，0第二单过程指令(EPA 2)由下列数据确定EPA号 110加工设备号 10待完成程序 序列6标准时间 45分钟加工模件 A，B，C，D，E构形 0，0，1，2，2此外在本发明方法的实施例中还提供了这样的信息，即哪些单过程指令可以由一个加工设备同时实施。在该例中，EPA 1和EPA 2原子上共同在一个加工设备10上实施。因为在本发明方法中提供了在加工设备中的加工模件状态信息，所以能够决定两个单过程指令是否实际上也能同时实施。
再次以所谓的加工模件状态信息表5
为基础，则可以得到下列的用于共同完成两个单过程指令的加工设备构形
表6<
所以通过本发明的方法使多个单过程指令在一个加工设备上的共同实施更可控或者更可计划。
根据本发明方法的一个优选实施例，为产品的生产制定一个工作计划，该工作计划将产品的生产过程分成多个过程目标，其中单个过程目标由一个或多个单过程指令实现。这里当设有这种过程目标时特别有利，即该目标不仅可以通过选择一个加工设备的一个或多个单过程指令来实现，也可以通过选择至少两个不同加工设备的多个单过程指令来实现。下面借助图2加以阐述。
在生产集成半导体产品时，为了结构化(Strukturierung)半导体基质，通常在半导体基质上使用漆面掩模(Lackmasken)。因此生产集成半导体产品的工作计划还包括过程目标“生成一漆面掩模”。通常情况下为此在加工区内部各备有一个加工设备。
图2示出了加工区(“隔间(Bay)”)的示意图，其包括两个加工设备30和40用于在半导体基质上生成漆面掩模。
加工设备30和40都分别具有五个加工模件A，B，C，D，E或者A’，B’，C’，D’，E’，其中模件A和B或者A’和B’用来给半导体基质上漆，模件C或者C’用来曝光，模件D和E或者D’和E’用来冲洗曝光的漆面。此外，加工设备30和40分别具有两个装载和卸载工位37和38或者47和48，通过这些工位半导体片可以输入加工设备30和40中进行加工，并在加工完后从加工设备30和40中输出。半导体片在加工设备30和40内部的输送分别通过机械手39或49进行。
为了在加工设备30内实现过程目标“生成一漆面掩模”，现在可以使用下面的单过程指令。
生成一漆面掩模EPA号 130加工设备号30待完成程序序列1标准时间 240分钟加工模件 A，B，C，D，E构形 1，1，2，3，3但是如果加工模件A和B因维护不能使用，则单过程指令不能实施或者整个设备30不能使用。
因此根据本发明的方法过程目标“生成一漆面掩模”由两个单过程指令实现，其中一个单过程指令命名为加工设备40，而另一个单过程指令命名为加工设备30。
上漆EPA号 121加工设备号40待完成程序序列12(“上漆”)标准时间 40分钟加工模件 A’，B’，C’，D’，E’构形 1，1，0，0，0曝光和冲洗EPA号 122加工设备号30待完成程序序列13(“曝光和冲洗”)标准时间 200分钟加工模件 A，B，C，D，E构形 0，0，1，2，2单过程指令“上漆”可以与其它单过程指令“生成一漆面掩模”同时在加工设备40上完成。因此通过本发明的方法使得可以以一种简单的方式将一个加工设备的加工模件用于另一个加工设备以进一步加工，并考虑到由此产生的对整个过程的影响。
权利要求
1.一种用于确定加工设备可行的构形的方法，以对通过多个加工设备生产至少一种产品进行生产控制和/或生产计划，该加工设备分别具有多个加工模件，方法包括以下步骤a)对该产品确定一种单过程指令顺序，通过该顺序分别选择一定的加工设备，并确定由该加工设备完成的加工步骤，b)根据待完成的加工步骤，确定加工设备可能的构形，并确定与单个构形相关的在加工设备上加工产品的时间，c)获取在加工设备中的加工模件状态的信息，d)由加工模件的状态信息以及按照待完成的加工步骤可能的加工设备构形，确定按照加工模件状态可行的加工设备构形以及与单个构形相关的在加工设备中加工产品的时间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取这样的信息，即哪些单过程指令能够由一个加工设备同时实施。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为产品生产制定一工作计划，其将产品的生产过程分成单个的过程目标，其中单个的过程目标通过一个或多个单过程指令实现。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，设有这种过程目标，即该目标不仅可以通过选择一个加工设备的一个或多个单过程指令来实现，也可以通过选择至少两个不同加工设备的多个单过程指令来实现。
5.如权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，对加工模件状态的信息代表在一个加工设备中的加工模件的瞬时实际状态。
6.如权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，对加工模件状态的信息代表在一个加工设备中的加工模件的统计学状态。
7.如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，记录一个加工模件未被使用的时间，区分是因为技术原因导致加工模件失灵还是因为刚好加工设备完成了单过程指令而使加工模件处于不使用状态。
全文摘要
本发明提出了一种用于确定加工设备可行的构形的方法,以对通过多个加工设备生产至少一种产品进行生产控制和/或生产计划,该加工设备分别具有多个加工模件。根据本发明的方法包括以下步骤:a)对该产品确定一种单过程指令顺序,通过该顺序分别选择一定的加工设备,并确定由该加工设备完成的加工步骤,b)根据待完成的加工步骤,确定加工设备可能的构形,并确定与单个构形相关的在加工设备上加工产品的时间,c)提供在加工设备中的加工模件状态的信息,d)由加工模件的状态信息以及按照待完成的加工步骤可能的加工设备构形,确定按照加工模件状态可行的加工设备构形以及与单个构形相关的在加工设备中加工产品的时间。用于控制多个加工设备的方法,这些加工设备各具有多个加工模件,用于生产至少一种产品。根据本发明的方法包括以下步骤:－对该产品确定一种单过程指令顺序,通过该顺序分别选择一定的加工设备,并确定由该加工设备完成的加工步骤,－根据待完成的加工步骤,确定加工设备可能的构形,并确定与单个构形相关的在加工设备上加工产品的时间,－获取在加工设备中的加工模件状态的信息,－由加工模件的状态信息以及按照待完成的加工步骤可能的加工设备构形,确定按照加工模件状态可行的加工设备构形以及与单个构形相关的在加工设备中加工产品的时间,－以由此获得的加工设备的可行构形以及与单个构形相关的在加工设备中加工产品的时间作为基础,在一优化算法中确定在单个加工设备上待完成的单过程指令的顺序。在本发明的第一种方法中获取这种信息,即哪些单过程指令能够由一个加工设备中同时实施。在本发明的第二种方法中将产品的生产过程分成单个过程目标,这些过程目标由一个或多个单过程指令实现,还设有这种过程目标,该目标可以或者通过选择一个加工设备的一个或多个单过程指令来实现,或者通过选择至少两个不同加工设备的多个单过程指令来实现。
文档编号H01L21/02GK1278338SQ98810690
公开日2000年12月27日 申请日期1998年10月28日 优先权日1997年10月28日
发明者H·布克施米德, S·坎尼, P·菲德尔, M·舍贝斯塔, P·希尔特雷特, K·布雷姆, J·布兰德特 申请人:因芬尼昂技术股份公司