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Gebiet der
vorliegenden Erfindung
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung Fertigungsprozesse
und betrifft insbesondere die Disponierung bzw. zeitliche Planung
von Produktströmen
in einer Fertigungsumgebung, etwa einer Halbleiterfertigungsstätte, in
der mehrere unterschiedlich Produktarten und Prozess- und Messanlagen
gehandhabt werden.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Der
heutige moderne Markt zwingt Hersteller von Massenprodukten dazu,
Produkte mit hoher Qualität
bei geringem Preis anzubieten. Es ist daher wichtig, die Ausbeute
und die Prozesseffzienz zu verbessern, um damit die Herstellungskosten
zu minimieren. Dies gilt insbesondere in industriellen Bereichen,
in denen äußerst komplexe
Prozessanlagen komplexe Produkte gemäß spezifizierten Prozessparametern
bearbeiten, die zwischen den unterschiedlichen Produktarten sich ändern können. Ein
wichtiges Beispiel in dieser Hinsicht ist das Gebiet der Halbleiterherstellung,
da es hier entscheidend ist, modernste Technologie mit Massenherstellungsverfahren
zu kombinieren. Es ist daher das Ziel der Halbleiterhersteller,
den Verbrauch von Rohmaterialien und Verbrauchsmaterialien zu reduzieren,
während
gleichzeitig die Prozessanlagenauslastung gesteigert wird. Der zuletzt
genannte Aspekte ist insbesondere wichtig, da modernen Halbleiterfertigungsstätten Anlagen erforderlich
sind, die äußerst kostenintensiv
sind und den wesentlichen Teil der Gesamtherstellungskosten repräsentieren.
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Integrierte
Schaltungen als ein Beispiel für ein
Massenprodukt werden typischerweise in automatisierten oder halbautomatisierten
Fertigungsstätten
hergestellt, wobei sie eine große
Anzahl an Prozess- und Messschritten zur Fertigstellung des Bauelements
durchlaufen. Die Anzahl und die Art der Prozessschritte und Messschritte,
die ein Produkt, etwa ein Halbleiterbauelement, durchlaufen muss, hängt von
den Gegebenheiten des herzustellenden Produkts ab. Beispielsweise
kann ein typischer Prozessablauf für eine integrierte Schaltung
mehrere Photolithographieschritte umfassen, um ein Schaltungsmuster
für eine
spezielle Bauteilschicht in eine Lackschicht abzubilden, die nachfolgend
strukturiert wird, um eine Lackmaske für weitere Prozesse zum Strukturieren
der betrachteten Bauteilschicht durch beispielsweise Ätz- oder
Implantationsprozesse, Abscheideprozesse, Wärmebehandlungen, Reinigungsprozesse,
und dergleichen zu bilden. Somit wird Schicht auf Schicht eine Vielzahl
an Prozessschritten auf der Grundlage eines speziellen lithographischen
Maskensatzes für
die diversen Schichten des speziellen Bauelements ausgeführt. Zum
Beispiel erfordert eine moderne CPU mehrere 100 Prozessschritte,
wovon jeder innerhalb spezieller Prozessgrenzen auszuführen ist,
um damit die Spezifikationen für
das betrachtete Bauelement zu erfüllen. Da viele dieser Prozesse
sehr kritisch sind, müssen eine
Vielzahl von Messschritten ausgeführt werden, um in effizienter
Weise die Qualität
des Prozessablaufs zu steuern. Zu typischen Messprozessen gehören die
Messung von Schichtdicken, die Bestimmung von Abmessungen kritischer
Strukturelemente, etwa der Gatelänge
von Transistoren, die Messung von Dotierststoffprofilen, und dergleichen.
Da die Mehrheit der Prozessgrenzen bauteilspezifisch sind, werden
viele der Messprozesse und der eigentlichen Fertigungsprozesse speziell
für das
betrachtete Bauelement gestaltet und erfordern spezielle Parametereinstellungen
an den entsprechenden Mess- und Prozessanlagen.
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In
vielen Produktionsstätten,
etwa Halbleiterfertigungsstätten,
werden typischerweise eine Vielzahl unterschiedlicher Produktarten
gleichzeitig hergestellt, etwa Speicherchips mit unterschiedlicher Gestaltung
und Speicherkapazität,
CPU's mit unterschiedlicher
Gestaltung und Arbeitsgeschwindigkeit, und dergleichen, wobei die
Anzahl unterschiedlicher Produktarten 100 oder mehr in Produktionslinien
für die
Herstellung von ASIC's
(anwendungsspezifische IC's)
erreichen kann. Da jede der unterschiedlichen Produktarten einen
speziellen Prozessablauf erfordert, sind spezielle Einstellungen
in den diversen Prozessanlagen, etwa unterschiedliche Maskensätze für die Lithographie,
unterschiedliche Prozessparameter für Abscheideanlagen, Ätzanlagen,
Implantationsanlagen, C-MP (chemische mechanische Poliler-) Anlagen, Öfen und
dergleichen erforderlich. Folglich sind eine Vielzahl unterschiedlicher
Anlagenparametereinstellung und Produktarten gleichzeitig in einer
Fertigungsumgebung anzutreffen.
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Im
Weiteren wird die Parametereinstellung für einen speziellen Prozess
in einer spezifizierten Prozessanlage oder Mess- oder Inspektionsanlage allgemein
als ein Prozessrezept oder einfach als Rezept bezeichnet. Somit
sind eine große
Anzahl unterschiedlicher Prozessrezepte selbst für die gleiche Art an Prozessanlagen
erforderlich, die den Prozessanlagen zu dem Zeitpunkt zuzuführen sind,
an dem die entsprechenden Produktarten in den entsprechenden Anlagen
zu bearbeiten sind. Jedoch muss die Sequenz aus Prozessrezepten,
die in Prozess- und Messanlagen oder in funktionell kombinierten
Anlagengruppen ausgeführt
werden, sowie die Rezepte selbst häufig auf Grund kurzfristiger
Produktänderungen
und auf Grund der äußerst variablen
beteiligten Prozesse geändert
werden. Somit ist das Anlagenverhalten insbesondere im Hinblick
auf den Durchsatz ein sehr entscheidender Fertigungsparameter, da
dieser deutlich die Gesamtproduktionskosten der einzelnen Produkte
beeinflusst. Daher werden auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung
diverse Strategien in dem Versuch eingesetzt, den Produktstrom zur
Erreichung einer hohen Ausbeute mit moderaten Verbrauch an Rohmaterialien
zu optimieren. In Halbleiterfertigungsstätten werden Substrate typischerweise
in Gruppen, die als Lose bzw. Chargen bezeichnet werden, gehandhabt,
wobei in einer häufig angetroffenen
Strategie das Ausgeben einer Sequenz aus Losen für eine gegebene Gruppe aus
Prozessanlagen, in denen zumindest ein Teil des Fertigungsprozesses
durchzuführen
ist, auf der Grundlage des aktuellen Zustands der Lose und der Anlagen bestimmt
wird, so dass eine effiziente Bearbeitung der Lose erreicht wird.
Somit wird eine sogenannte Ausgabeliste erstellt, wenn diese von
einem Bediener oder einem automatisierten übergeordneten System gefordert
wird, die die Reihenfolge der Ausgabe der diversen Lose beschreibt,
in dem Versuch, eine effiziente Routenführung der freigegebenen Lose durch
den betrachteten Prozessablauf zu erhalten.
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Ein
weiterer Ansatz zum Erzeugen eines effizienten Produktstromes durch
eine Fertigungsumgebung wird als Disposition bezeichnet und umfasst das
Berechnen eines Zeitplanes für
die Lose und Prozessanlagen für
eine gewisse Zeitdauer oder einen zeitlichen Horizont in die Zukunft.
Auf der Grundlage des aktuellen Anlagenstatus und Losstatus und unter
Anwendung vordefinierter Funktionen im Hinblick auf fertigungsspezifische
Kriterien kann der Zeitplan „optimiert" werden, wobei jedoch Änderungen
in der Fertigungsumgebung im Hinblick auf die Anlagenverfügbarkeit,
Prozessrezeptänderungen, und
dergleichen ein häufiges
Aktualisieren des Zeitplans erfordern können, wobei die Berücksichtigung aller
relevanten Rahmenbedingungen und Prozesskriterien, etwa eine effiziente
Handhabung sogenannter Serienprozesse oder sich wiederholender Prozesse,
in denen Produkte wiederholt in den gleichen Prozessanlagen prozessiert
werden, jedoch in unterschiedlichen Phasen des Fertigungsprozesses, durch
konventionelle Strategien nicht effizient gehandhabt werden kann,
wodurch die Wirksamkeit der Disponierung bzw. der Zeitplanung zum
Verbessern der Produktivität
in der betrachteten Fertigungsumgebung verringert wird.
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Angesichts
der zuvor beschriebenen Situation besteht daher ein Bedarf für eine Technik,
die eine Verbesserung der Effizienz eines Produktionsprozesses ermöglicht,
während
eines oder mehrerer der zuvor erkannten Probleme vermieden oder
zumindest in ihrer Wirkung reduziert werden.
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Überblick über die
Erfindung
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an ein Verfahren
und ein System zum effizienten Bestimmen eines Zeitplanes für Produkteinheiten
innerhalb einer speziellen Fertigungsumgebung mit mehreren Prozessanlagen,
wobei die Disponierung der diversen Produkteinheiten in der Fertigungsumgebung
auf der Grundlage eines Simulationsmodells der Fertigungsumgebung
ermittelt wird, wodurch die Berücksichtigung
von Einschränkungen und
Rahmenbedingungen für
die spezielle Fertigungsumgebung möglich ist. Folglich liefert
die erfindungsgemäße Technik
ein hohes Maß an
Flexibilität im
Hinblick auf die Anpassung auf spezielle Fertigungsumgebungen in
Prozessablaufeigenschaften, da das Simulationsmodell an sich einen
Zeitplan bzw. eine Disponierung bereitstellt, die automatisch derartige
Prozesseinschränkungen
und Rahmenbedingungen umfasst. Ferner wird durch die Verwendung eines
Simulationsmodells der Fertigungsumgebung die Möglichkeit geschaffen, in effizienter
Weise mit Serienprozessabläufen
umzugehen, wie sie häufig
in äußerst komplexen
Halbleiterfertigungsprozessen angetroffen werden.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Initialisieren
eines Simulationsmodells einer Fertigungsumgebung mit Prozessinformation
von mehreren Prozessanlagen der Fertigungsumgebung und mehreren
Produkteinheiten, die in der Fertigungsumgebung gemäß mehreren
Prozessrezepten zu bearbeiten sind oder bearbeitet werden. Das Verfahren
umfasst ferner das Ausführen
einer Simulation einer Prozesssequenz für die mehreren Produkteinheiten
in der Fertigungsumgebung auf der Grundlage der Prozessinformation,
dem einen oder den mehreren Prozessrezepten und einem Modell für jede der
mehreren Prozessanlagen, um ein Simulationsergebnis der Prozesssequenz
zu erzeugen. Schließlich
umfasst das Verfahren das Erstellen eines Zeitplans zur Bearbeitung
der mehreren Produkteinheiten in der Fertigungsumgebung unter Anwendung
des Simulationsergebnisses.
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In
einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung umfasst ein Produktdisponiersystem einen Eingabebereich,
der ausgebildet ist, Prozessinformationen von mehreren Produkteinheiten
und mehreren Prozessanlagen einer Fertigungsumgebung zu empfangen,
wobei die mehreren Produkteinheiten in der Fertigungsumgebung gemäß mehreren
Prozessrezepten zu verarbeiten sind oder aktuell verarbeitet werden.
Das System umfasst ferner einen Prozesssimulator, der ausgebildet
ist, einen zeitlichen Ablauf eines Prozessablaufs für jede der
mehreren Produkteinheiten in der Fertigungsumgebung auf der Grundlage
der Prozessinformation zu bestimmen. Ferner umfasst das System eine
Prozessdisponiereinheit, die ausgebildet ist, einen Zeitplan für jede Produkteinheiten
auf der Basis des Zeitablaufs zu erstellen.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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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:
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1a schematisch
eine Produktionsstätte, etwa
eine Halbleiterfertigungsstätte
mit einer spezifizierten Fertigungsumgebung und einer auf Simulation
beruhenden Prozessablaufdisponiereinheit gemäß anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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1b schematisch
die Disponiereinheit aus 1a gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
zeigt, wobei diese eine Prozessablaufeffizienzabschätzeinheit
umfasst;
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1c schematisch
die Disponiereinheit aus 1a gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform
zeigt;
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1d schematisch
ein Flussdiagramm eines anschaulichen Betriebmodus des Systems aus 1a mit
einer Prozesseffizienzabschätzeinheit und
einer Neudisponiereinheit gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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1e schematisch
ein Flussdiagramm eines anschaulichen Betriebsmodus des Systems
aus 1a zeigt, wenn dieses für eine mit der Wartezeit in
Beziehung stehenden Prozesseffizienzabschätzung gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
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1f schematisch
ein Prozessablaufsimulationsergebnis zeigt, das von dem in 1c gezeigten
System gemäß einem
anfänglichen
oder vorläufigen
Zeitplan erhalten wird; und
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1g schematisch
das Simulationsergebnis eines erneut disponierten Prozessablaufs,
das gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erhalten wird.
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Detaillierte
Beschreibung
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist,
wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den
Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein,
dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen
nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen
anschaulichen offenbarten Ausführungsformen
einzuschränken,
sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen spiegeln lediglich
beispielhaft die angefügten
Patentansprüche
wieder.
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung eine effiziente Technik
zur Bestimmung eines Zeitplans bzw. eines Dispositionsplanes für eine Vielzahl
von Produkteinheiten innerhalb einer speziellen Fertigungsumgebung
auf der Grundlage eines Simulationsmodells der Fertigungsumgebung.
Wie zuvor erläutert
ist, ergibt das Disponieren der Prozessabläufe innerhalb einer speziellen
Fertigungsumgebung einen „Überblick" über die Fertigungsumgebung
im Hinblick auf ihre künftige
Entwicklung gemäß einer spezifizierten
Zeitdauer, für
die der Zeitplan ausgelegt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden anlagen- und prozessspezifische Rahmenbedingungen automatisch
berücksichtigt,
indem eine modellgestützte
Analyse des Prozessablaufs verwendet wird, wodurch automatisch die
Information bereitgestellt wird, die für eine aussagekräftige Disponierung der
Fertigungsumgebung erforderlich ist. Ferner kann durch Definieren
eines oder mehrerer Kriterien der Produktionsprozess in der spezifizierten
Fertigungsumgebung optimiert oder zumindest deutlich im Hinblick
auf die vordefinierten Kriterien verbessert werden, wobei der Lösungsansatz
der vorliegenden Erfindung ein hohes Maß an Flexibilität im Hinblick auf
die Anpassung an sich ändernde
Prozessbedingungen und Änderungen
in der Fertigungsumgebung ermöglicht.
Das Simulationsmodell berücksichtigt
automatisch die oben genannten Änderungen,
wodurch ein merklicher Anteil des Vorgangs zum Bestimmen des Zeitplans
unabhängig
von der speziellen Fertigungsumgebung wird. Das Auswählen eines
geeigneten Zeitplans aus den Simulationsergebnissen kann auf der
Grundlage vordefinierter Kriterien erfolgen, die speziell im Hinblick
auf die für
die Produkteinheiten zu erreichenden Ziele bestimmt werden können, die
in der Fertigungsumgebung zu bearbeiten sind. Beispielsweise müssen in
modernen Produktionsprozessen Serienprozessabläufe häufig benutzt werden, um Investitionskosten
für Prozessanlagen
zu reduzieren und um die Anlagenauslastung zu verbessern. Daher
werden in Halbleiterfertigungsprozessen, in denen die Prozessanlagen
einen wesentlichen Kostenfaktor darstellen, Halbleitersubstrate
häufig
durch die gleiche Gruppe aus Prozessanlagen während unterschiedlicher Phasen
des Produktionsprozesses bearbeitet, wodurch die Anlagenausnutzung
erhöht
wird, während
andererseits zu einer höheren
Prozessablaufkomplexität
beigetragen wird, da Produkteinheiten zu einer speziellen Fertigungsumgebung
von unterschiedlichen Punkten des Gesamtprozessablaufes aus zugeführt werden
müssen,
wodurch eine Vielzahl unterschiedlicher Prozessrezepte in der entsprechenden
Prozessanlagengruppe auszuführen
ist.
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Es
sollte beachtet werden, dass in der folgenden detaillierten Beschreibung
weiterer anschaulicher Ausführungsformen
häufig
auf die Herstellung von Halbleiterbauelementen Bezug genommen wird, da
in diesem industriellen Gebiet häufig
eine Vielzahl unterschiedlicher Produktarten gemäß einem äußerst komplexen Gesamtprozessablauf
in einer Fertigungsumgebung zu bearbeiten ist, die mehrere unterschiedliche
Prozessanlagen aufweist, die unterschiedliche Eigenschaften im Hinblick
auf das Funktionsverhalten in Bezug auf die Anzahl der Produkteinheiten,
die gleichzeitig bearbeitet werden können, in Bezug auf den Durchsatz
der Produkteinheiten durch die Anlage, in Bezug auf die Dauer des
eigentlichen Prozesses, der von der Prozessanlage ausgeführt wird,
und dergleichen, aufweisen. Folglich stellt eine Fertigungsumgebung,
die mit der Herstellung von Halbleiterbauelementen oder anderen
Mikrostrukturelementen in Beziehung steht, eine industrielle Umgebung
dar, in der die vorliegende Erfindung äußerst vorteilhaft ist, wobei
jedoch beachtet werden sollte, dass die vorliegende Erfindung auch auf
andere industrielle Gebiete, in denen Produkte in einem äußerst komplexen
Prozessablauf herzustellen sind, angewendet werden kann. Somit sollte
die vorliegende Erfindung nicht auf die Herstellung von Halbleiterbauelementen eingeschränkt betrachtet werden,
sofern derartige Einschränkungen
nicht explizit in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie
in den angefügten
Patentansprüchen
dargelegt sind.
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In
Bezug zu den 1a bis 1g werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
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1a zeigt
schematisch eine Fertigungsstätte 180,
die ausgebildet ist, eine oder mehrere Arten an Produkten gemäß einem
speziellen allgemeinen Prozessablauf 170 herzustellen,
der einen Strom aus Produkten durch die Fertigungsstätte 180 repräsentiert,
wobei der Ablauf oder der Strom 170 mehrere „parallele" Prozessablaufzweige
aufweisen kann, wovon jeder einer speziellen Produktart zugeordnet ist.
In einer anschaulichen Ausführungsform
repräsentiert
die Fertigungsstätte 180 eine
Halbleiterfertigungsstätte,
in der mehrere unterschiedliche Arten an Halbleiterbauelementen
entsprechend dem Gesamtprozessablauf 170 hergestellt werden.
d.h., jedes Produkt wird in dem allgemeinen Prozessablauf 170 durch
die Fertigungsstätte 180 durchgeschleust und
unterliegt einer artspezifischen Sequenz aus Prozessschritten, um
schließlich
das fertige Produkt der speziellen Art zu erhalten. Die Fertigungsstätte 180 umfasst
eine spezifizierte Fertigungsumgebung 150, die in der gezeigten
Ausführungsform
einen Bereich der gesamten Fertigungsstätte 180 repräsentiert,
während
in anderen Ausführungsformen,
die Fertigungsumgebung 150 im Wesentlichen die gesamte
Fertigungsstätte 180 repräsentieren
kann. Die Fertigungsumgebung 150 umfasst mehrere Prozessanlagengruppen 151a, 151b, 151c,
wobei die Prozessanlagengruppen 151a, 151b und 151c jeweils eine
oder mehrere äquivalente
Prozessanlagen repräsentieren,
die ausgebildet sind, im Wesentlichen den gleichen Prozess auszuführen. Beispielsweise können die
Prozessanlagen, die zu der Gruppe 151a gehören, der
Belichtung vorgeschaltete Prozessanlagen repräsentieren, die beispielsweise
eine Lackbeschichtungseinheit, eine Vorausbackeinheit, und dergleichen
umfassen, während
die Anlagen, die zu der Gruppe 151b gehören, Lithographieanlagen repräsentieren
können,
während
die Anlagen, die die Gruppe 151c repräsentieren, der Belichtung nachgeschaltete
Anlagen aufweisen können,
etwa Entwicklerstationen, Nachbelichtungsausbackstationen, und dergleichen.
Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl unterschiedlicher Prozessanlagenarten
der Fertigungsumgebung 150, wie sie in 1a gezeigt
ist, lediglich anschaulicher Natur ist und mehr oder weniger Prozessanlagengruppen 151a,
..., 151c in der Umgebung 150 enthalten sein können. Des
weiteren ist die Anzahl einzelner Prozessanlagen in jeder Prozessanlagengruppe 151a,
..., 151c unterschiedlich, abhängig von den Gegebenheiten
der Fertigungsstätte 180 und
der Fertigungsumgebung 150. Als anschauliches Beispiel
sei aufgeführt,
dass wenn die Fertigungsumgebung 150 einen Teil einer Halbleiterfertigungsstätte repräsentiert,
der für
die Wärmebehandlungen
und thermisch aktivierten Abscheideprozesse verantwortlich ist,
die Prozessanlagengruppe 151a mehrere Reinigungsstationen,
etwa ungefähr
4 bis 10 Reinigungsstationen repräsentieren können mit der Fähigkeit,
zwei Lose an Halbleitersubstraten gleichzeitig mit einer Prozesszeit
von ungefähr
1 Stunde zu bearbeiten; die Prozessanlagengruppe 151b kann
mehrere RTA (schnelles thermisches Ausheiz-) Anlagen, beispielsweise
3 bis 7 Anlagen, repräsentieren,
wovon jede die Fähigkeit
hat, einzelne Lose mit typischen Prozesszeiten von ungefähr 30 Minuten
bis zu mehreren Stunden zu prozessieren, während die Prozessanlagengruppe 151c mehrere Öfen repräsentieren
kann, beispielsweise 20 bis 25 Öfen,
wovon jeder in der Lage ist, einen Stapel aus 4 bis 6 Losen mit
typischen Prozesszeiten von ungefähr 2 bis 8 Stunden zu prozessieren.
Folglich kann in diesem anschaulichen Beispiel die Fertigungsumgebung 150 eine
typische industrielle Fertigungsumgebung mit hoher Komplexität repräsentieren,
da die Umgebung 150 für
Serienprozessabläufe
mit unterschiedlichen Anlagenarten mit sehr unterschiedlichen Prozesszeiten
aufweisen kann.
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Während des
Betriebs der Fertigungsstätte 180 während eines
speziellen Zeitpunktes beginnt der Prozessablauf 170 mit
gewissen Prozessen, die als 171 bezeichnet sind, für eine spezielle
Produkteinheit, etwa ein Los aus Halbleitersubstraten, während andere
Produkteinheiten bereits in diversen Phasen des Prozessablaufs 170 bearbeitet
werden. Beispielsweise werden in der Stufe 171 Produkteinheiten
einer speziellen Fertigungsumgebung der Fertigungsstätte 180 so
prozessiert, dass diese entsprechende Behandlungen vor dem Eintritt
in die Fertigungsumgebung 150 erhalten. Beispielsweise
können
bei 171 entsprechende Substrathantierungsprozesse ausgeführt werden,
und eine oder mehrere Einheiten, etwa Substratlose, können der
Umgebung 150 zugeführt
werden, um dort eine Prozesssequenz 172 zu durchlaufen,
die die Prozessanlagen der Anlagengruppen 151a und 151c beinhaltet.
Beispielsweise kann für
das oben beschriebene anschauliche Beispiel ein erster Schritt der
Prozesssequenz 172 einen der Oxidation vorgeschalteten
Reinigungsprozess aufweisen, der in einer der Reinigungsstationen 151a ausgeführt wird,
wobei nachfolgend eine Oxidschicht, etwa eine vergrabene Oxidschicht,
in einem der Öfen
der Gruppe 151c gebildet wird. Danach kann eine Siliziumnitridschicht
in einem der Öfen 151c abgeschieden
werden, wodurch die Prozessablaufsequenz 172 in der Umgebung 150 abgeschlossen
ist.
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Es
sollte beachtet werden, dass beliebige Substrathantierungsaktivitäten ebenso
berücksichtigt
werden können,
die jedoch der Einfachheit halber nicht explizit in diesem Beispiel
erwähnt
sind. Danach können
andere Prozesse in einer Prozessablaufsequenz 173 außerhalb
der Umgebung 150 ausgeführt werden,
und nachfolgend werden die Produkteinheiten erneut der Umgebung 150 zugeführt, um
eine weitere Prozessablaufsequenz 174 in der Umgebung 150 zu
durchlaufen. Beispielsweise kann ein der Oxidation vorgeschalteter
Reinigungsprozess in einer der Anlagen der Gruppe 151a ausgeführt werden, woran
sich eine weitere Herstellung eines Oxids in einer RTA-Anlage anschließt, d.h.
einer Anlage der Gruppe 151b. Danach kann der allgemeine
Prozessablauf 170 mittels einer weiteren externen Sequenz 175 fortgesetzt
werden, nach der entsprechende Produkteinheiten, die die Sequenz 175 durchlaufen haben,
erneut in die Umgebung 150 zurückgeführt werden, um eine weitere
Prozesssequenz 176 zu durchlaufen, die beispielsweise einen
Voroxidationsreinigungsprozess in einer der Anlagen 151a aufweisen
kann, an dem sich die Herstellung eines Gateoxids in einer RTA-Anlage
der Gruppe 151b anschließt, mit einer darauffolgenden
Abscheidung von Polysilizium in einem Ofen der Gruppe 151c.
Danach kann eine weitere externe Prozesssequenz 177 ausgeführt werden,
nach der eine weitere Prozesssequenz 178 in der Umgebung 150 durchgeführt wird, die
beispielsweise einen Vorreinigungsprozess in einer der Anlagen 151a umfasst,
an den sich ein RTA-Prozess zur Aktivierung von Source- und Drain-Dotierstoffen
in einer der Anlagen der Gruppe 151b anschließt.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, können, da eine
Vielzahl unterschiedlicher Produkteinheiten, etwa Lose aus Halbleitersubstraten,
gleichzeitig in einer der externen Prozesssequenzen 171, 173, 175, 177 prozessiert
werden, eine große
Anzahl unterschiedlicher Produkteinheiten in der Umgebung 150 gegebener
Zeit prozessiert werden, wodurch eine effiziente Disponierung bzw.
zeitliche Koordinierung zum Durchschleusen der großen Anzahl
an Produkteinheiten durch die Umgebung 150 gemäß den spezifizierten
Prozessablaufsequenzen 172, 174, 176, 178 erforderlich
ist. Typischerweise ist es mindestens in einigen der Prozesssequenzen 172,
..., 178, die in der Fertigungsumgebung 150 ausgeführt werden,
erforderlich, einen oder mehrere Prozessleistungsparameter innerhalb
spezifizierter Sollbereiche zu halten. Beispielsweise kann die Wartezeit häufig einen
wichtigen Prozessablaufparameter repräsentieren, der auf einem geringen
Wert zu halten ist, um damit die Anzahl der Produkteinheiten im
Prozess zu reduzieren und sicherzustellen, dass diese innerhalb
gewisser Prozessbereiche bleiben. Beispielsweise können die
Prozessspezifikationen für gewisse
Produkteinheiten oder Prozesse erfordern, dass eine maximale Wartezeit
für gewisse Prozesse nicht überschritten
wird. d.h., um eine Gatestruktur mit hoher Qualität zu erhalten
kann es erforderlich sein, eine minimale Wartezeit nach der Herstellung des
Gateoxids in der Prozesssequenz 176, d.h. nach der Bearbeitung
einer Produkteinheit in einer der Anlagen 151b und vor
dem Abscheiden von Polysilizium in einer der Anlagen 151c einzuführen. Andere
Wartezeitbeschränkungen
können
auch für
eine oder mehrere der anderen Prozesssequenzen 172, 174, 178 auferlegt
sein.
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Ein
weiterer Prozessablaufparameter, der die Effizienz oder das Verhalten
eines Prozessablaufs angibt, kann die Stapelgröße von Prozessanlagen sein,
die ausgebildet sind, mehrere Produkteinheiten, etwa Waferlose,
gleichzeitig zu bearbeiten. Für
eine Stapelanlage muss ein Kompromiss gefunden werden zwischen einem
Betrieb mit maximaler Stapelgröße und damit
optimalen Verbrauch an Betriebsmaterialien im Vergleich zu einer
optimalen Zykluszeit. Abhängig
von Prozess- und Produkterfordernissen kann die Disponierung eines
Prozessablaufs mit einer Stapelanlage daher darauf beruhen, dass
eine geeignete Stapelgröße zum Erreichen
des gewünschten
Kompromisses zwischen den oben genannten Betriebsmodi bestimmt wird.
Ein weiterer Prozessablaufparameter kann das Kaskadieren von Prozessanlagen
sein, das einen Betriebsmodus beschreibt, in welchem Produkteinheiten
der Prozessanlage so zugeführt
werden, dass ein im Wesentlichen kontinuierlicher Strom aus Produkteinheiten
erreicht wird. Folglich können
häufige
Initialisierungsänderungen
der entsprechenden Prozessanlage deutlich den Durchsatz der betrachteten
Prozessanlage beeinflussen. Folglich kann die Anzahl der Initialisierungen,
die in einer Prozessanlage auszuführen sind, berücksichtigt
werden, wenn die Prozesssequenzen 1712, 174, 176 und 178 in
der Umgebung 150 zeitlich koordiniert werden. Ein weiterer
Prozessablaufparameter, der die gesamte Prozesseffizienz angeben
kann, ist die Verfügbarkeit
von Ressourcen an der entsprechenden Prozessanlage zu der Zeit, wenn
die Produkteinheit für
die Bearbeitung eintrifft. Beispielsweise erfordert eine Lithographieanlage, dass
gewisse Retikel vorhanden sind, so dass die Verfügbarkeit der Retikel zum Zeitpunkt
der Bearbeitung in der Lithographieanlage deutlich den Durchsatz
der Lithographieanlage beeinflussen kann.
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Zusätzlich zur
Berücksichtigung
eines oder mehrerer Prozessablaufparameter, etwa der zuvor genannten
Parameter, können
auch die Eigenschaften der diversen Prozessanlagen der Umgebung 150 sowie
gewisse Fertigungsbeschränkungen
deutlich den Prozessablauf in der Umgebung 150 beeinflussen
und können
daher berücksichtigt
werden, wenn ein geeigneter Zeitplan für die Prozesssequenzen 172, 174, 176 und 178 erstellt
wird. Beispiels weise können
gewisse Prozessanlagen der Gruppen 151a, ..., 151c gewissen
Operationen für
spezielle Produkteinheiten zugeordnet sein, d.h. in vielen Fällen dürfen nicht
alle Mitglieder einer speziellen Anlagenklasse eine gewisse Art
an Produkteinheiten bearbeiten. Wenn beispielsweise die Gruppe 151c Öfen repräsentiert,
sind gegebenenfalls nur gewisse Öfen
in der Lage, eine adäquate
Polysiliziumschicht für äußert größenreduzierte
Halbleiterbauelemente zu erzeugen, während andere weniger kritische
Halbleiterbauelemente in jedem beliebigen Ofen der Gruppe 151c bearbeitet
werden können.
Andere Fertigungsbeschränkungen
können
so sein, dass lediglich Produkteinheiten mit identischen Prozessspezifikationen als
ein Stapel kombiniert werden dürfen,
um in einer entsprechenden Stapelprozessanlage verarbeitet zu werden.
Ferner kann eine gewisse Hierarchie für die Produkteinheiten erstellt
werden, so dass die Einheiten mit höherer Priorität bearbeitet
werden, ohne dass eine gewisse Stapelgröße erreicht werden muss, bevor
die Bearbeitung in der Stapelanlage beginnt. Andere Prozessbeschränkungen
können
mit der Anlagenverfügbarkeit
verknüpft
sein, die durch erforderliche Wartungsmaßnahmen und Testaktivitäten beschränkt sein
kann.
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Um
Produkteinheiten in der Fertigungsumgebung 150 und eintreffende
Produkteinheiten in geeigneter Weise zu disponieren, wird ein Produktdisponiersystem 100 bereitgestellt,
das funktionsmäßig mit
der Umgebung 150 in dem Sinne in Beziehung steht, dass
das System 100 ausgebildet ist, prozessbezogene Informationen
von der Umgebung 150 zu empfangen, wobei die entsprechenden
Prozessinformationen, beispielsweise mit Statusinformationen über die
diversen Prozessanlagen 151a, ..., 151c, und Statusinformationen
für die
diversen Produkteinheiten, die in der Umgebung 150 gerade
bearbeitet werden oder die in der Umgebung 150 zu bearbeiten sind,
und dergleichen bereitgestellt wird. Zum Empfangen geeigneter Prozessinformationen
umfasst das System 100 einen Eingangsbereich 101,
der mit einem übergeordneten
Steuerungssystem, etwa einem Fertigungsausführungssystem (MES), wie es
typischerweise in hochautomatisierten Fertigungsstätten vorgesehen
ist, verbunden ist. In einigen anschaulichen Ausführungsformen
umfasst das System 100 eine Anwenderschnittstelle 104,
die ausgebildet ist, prozessbezogene Information, die von einem
Anwender eingeschweißt
wird, an den Eingangsbereich 101 weiterzugeben. Somit wird
ein hohes Maß an
Betriebsflexibilität
des Systems 100 bereitgestellt, sodass aktualisierte Prozessinformationen
oder andere mit der Disposition verknüpfte Informationen effizient
in das System 100 eingespeist werden können. Es sollte auch beachtet
werden, dass der Eingangsbereich 101 auch ausgebildet sein kann,
um prozessbezogene Informationen aus der Umgebung 150 zumindest
teilweise direkt von der Umgebung 150 zu erhalten, beispielsweise
in Form von Statusinformation von den entsprechenden Prozessanlagen 151a,
..., 151c, abhängig
vom Grade der Automatisierung in der Umgebung 150. Das
System 100 umfasst ferner einen Prozesssimulator 102, der
mit dem Eingangsbereich zum Empfang von Prozessinformationen verbunden
und ausgebildet ist, ein Simulationsergebnis der Ablauflaufsequenzen 172,
..., 178 auf der Grundlage entsprechender Simulationsmodelle
zu bestimmen, die darin Anlageneigenschaften und Prozessspezifikationen
in Form von beispielsweise Kriterien enthalten, die eine Initialisierung
in speziellen Prozessanlagen, Anlagenzuordnungen, die Betriebsmodi
der Anlage, und dergleichen enthalten. Beispielsweise kann der Prozesssimulator 102 dann
eingerichtet aufweisen die Anlageneigenschaften für jede der
Prozessanlagen, die zu jeder der Gruppen 151a, ..., 151c gehören, wodurch die
Vorhersage von Durchlaufzeiten für
spezielle Prozessrezepte, der Verbrauch von eingespeisten Gasen
und dergleichen in Verbindung mit dem aktuellen Anlagenstatus, etwa
der Anlagenverfügbarkeit
im Hinblick auf Testaktivitäten,
Wartung, nicht disponierte Standzeiten, und dergleichen möglich ist.
Beispielsweise kann der Status einer Prozessanlage auf der Grundlage
mehrerer vordefinierter Zustände klassifiziert
werden, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, das aktuelle und das künftige Verhalten der Prozessanlage
abzuschätzen.
Folglich kann der Prozesssimulator 102 dem Prozessausgang
jeder Prozessabläufe 172,
..., 178 in der Umgebung 150 auf der Grundlage
der entsprechenden Prozessmodelle und der prozessbezogenen Information
zumindest im Hinblick auf die Durchlaufzeit und damit den Durchsatz
berechnen. Beispielsweise kann auf der Grundlage von Rezepten, die
in der Sequenz 172 für
eine spezielle Art an Produkteinheit auszuführen sind, der Prozesssimulator 102 ausgebildet
sein, ein Simulationsergebnis beispielsweise im Hinblick auf eine
Gesamtprozessdurchlaufzeit der Sequenz 172 bereitzustellen,
wobei das entsprechende Simulationsergebnis automatisch Anlagen-
und Prozessbeschränkungen,
die anfänglich
in dem entsprechenden Simulationsmodell enthalten sind, berücksichtigt.
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Es
sollte beachtet werden, dass effiziente Prozessmodelle auf der Grundlage
von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten oder auf der Grundlage von
Daten, die in entsprechenden Datenbanken eines übergeordneten Steuerungssystems,
etwa eines MES, gespeichert sind, eingerichtet werden können, wodurch
eine detaillierte Analyse von Prozessanlagenaktivitäten und
dergleichen möglich
ist. In einigen anschaulichen Ausführungsformen weist das Simulationsmodell
des Simulators 102 eine Beschreibung des aktuellen Prozessablaufs 170 auf,
d.h. für
die Umgebung 150, die Spezifikationen für die entspre chenden Prozessabläufe, wie
sie aktuell gültig
sind, die aktuell in den Ablauf 170 bearbeiteten Produkteinheiten,
die diversen Durchlaufzeiten, wie sie aktuell bestimmt werden und
die aktuellen Anlagenzuordnungen, Stapelbedingungen für die entsprechenden
Prozessanlagen und den aktuellen Anlagenstatus. In einigen anschaulichen
Ausführungsformen
kann eine reduzierte Version des Modells verwendet werden, wobei
das reduzierte Modell alle Produktionsanlagen der Fertigungsumgebung 150 enthält, wie
dies in 1a gezeigt ist, wohingegen andere
Anlagen, etwa Messanlagen oder Anlagen außerhalb der Fertigungsumgebung 150,
etwa Anlagen entsprechend den Prozessablaufsequenzen 171, 173, 175 und 177 in
dem Modell als statische Zeitverzögerungen entsprechend den aktuell
gültigen
Durchlaufzeiten dieser Anlagen beschrieben werden. Durch Verwenden
eines reduzierten Simulationsmodells kann die Geschwindigkeit der
Simulation deutlich erhöht
werden, ohne dass im Wesentlichen relevante Information verloren
geht.
-
Das
System 100 umfasst ferner eine simulationsbasierte Prozessablaufdisponiereinheit 103,
die ausgebildet ist, einen Zeitplan für die Prozessabläufe 172,
..., 178 auf der Grundlage der von dem Simulator 173 bereitgestellten
Simulationsergebnisse zu bestimmen. Beispielsweise kann in einigen
anschaulichen Ausführungsformen
der Prozesssimulator 102 mehrere Simulationsprozesse liefern,
von denen die Disponiereinheit 103 ein Simulationsergebnis
auswählt,
das einen zeitlichen Verlauf der diversen Prozessabläufe in der
Umgebung 150 repräsentiert,
um damit einen Zeitplan für
jede Produkteinheit in der Umgebung 150 innerhalb eines
vordefinierten zeitlichen Horizonts zu erstellen. In einigen anschaulichen Ausführungsformen
umfasst das System 100 eine Ausgabeeinheit 105 zur
Bereitstellung von Information über
den erstellten Zeitplan für
eine externe Quelle, etwa einem Bediener, ein übergeordnetes Steuerungssystem,
und dergleichen.
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Während des
Betriebs des Systems 100 wird der Simulator 102 auf
der Grundlage von Prozessinformationen initialisiert, die über den
Eingangsbereich 101 erhalten werden, wobei der Initialisierungsprozess
beinhaltet, die „virtuellen" Prozessanlagen, d.h.
die Simulationsmodelle der Prozessanlagen der Umgebung 150,
auf einen Betriebszustand zu setzen, wie dies durch die Statusinformation,
die in der empfangenen Prozessinformation enthalten ist, angegeben
ist. In ähnlicher
Weise wird die Statusinformation im Hinblick auf Produkteinheiten,
die aktuell in der Umgebung 150 prozessiert werden, verwendet, um
die Simulation der Umgebung 150 auf der Grundlage der aktuell
angetroffenen Prozesssituation zu starten. Ferner kann die Statusinformation
von Produkteinheiten, die aktuell in anderen Fer tigungsumgebungen
bearbeitet werden, etwa Umgebungen, die mit den externen Prozesssequenzen 171,
..., 177 verknüpft
sind, in einigen anschaulichen Ausführungsformen ebenso dem Simulator 102 zugeführt werden,
wobei zur Verringerung der Komplexität des Simulationsmodells externe
Produkteinheiten mit vorgegebenen Prozesszeiten verknüpft werden
können,
um eine erwartete Ankunftszeit in der Fertigungsumgebung 150 bereitzustellen.
In noch anderen anschaulichen Ausführungsformen wird der Simulator 102 initialisiert,
indem zeitlich „rückwärts" simuliert wird,
wobei die Simulationsergebnisse unmittelbar korrigiert oder modifiziert
werden, um im Wesentlichen die Prozesssituation auf der Grundlage tatsächlich erhaltener
Prozessinformationen zu repräsentieren.
Auf diese Weise kann sich der Simulator 102 geeignet auf
die Umgebung 150 „einstellen" und kann, nach dem
alle Prozessanlagen und Produkteinheiten korrekt durch das Simulationsmodell repräsentiert
sind, zeitlich umgekehrt werden, um Simulationsergebnisse für einen
vordefinierten Zeithorizont zu erzeugen. Es können auch andere Initialisierungsschemata
angewendet werden, solange die aktuelle Prozesssituation in geeignete
Weise durch den Simulator repräsentiert
ist. Aus den Simulationsergebnis, d.h. dem zeitlichen Verlauf der
diversen Produkteinheiten in der Umgebung 150 für das vordefinierte
Zeitintervall, können
relevante Daten zum Erstellen eines Zeitplans bzw. zur Disponierung
der Umgebung 150 durch die Disponiereinheit 103 extrahiert
und dann einer externen Quelle über
die Ausgabeeinheit 105 zur Verfügung gestellt werden. Auf diese
Weise kann ein Zeitplan erstellt werden, in der Anlagen- und Prozessbeschränkungen
in effizienter Weise durch die zu Grunde liegenden Prozessmodelle
berücksichtigt
sind. In anderen anschaulichen Ausführungsformen liefert der Simulator 102 mehrere
Simulationsergebnisse, wovon jedes auf einem unterschiedlichen Initialisierungszustand
beruhen kann, wobei dennoch in geeigneter Weise die aktuelle Prozesssituation
repräsentiert
ist, indem beispielsweise eine unterschiedliche Hierarchie der Prozessbeschränkungen
angenommen wird, um eine Vielzahl möglicher künftiger Entwicklungen in der
Umgebung 150 bereitzustellen, von denen die Disponiereinheit 103 eine
geeignete auswählen
kann, die einen Zeitplan liefert, der mit dem vordefinierten Kriterien
verträglich
ist. Beispielsweise können
ein oder mehreren Prozessablaufparametern, etwa der Wartezeit, der Stapelgröße, und
dergleichen unterschiedliche Werte zugeordnet werden, um damit unterschiedliche künftige Prozesssituationen
zu erhalten, aus denen die Disponiereinheit 103 geeignete
zur Erzeugung der erforderlichen Daten zum Erstellen des Zeitplans auswählt.
-
1b zeigt
schematisch die Disponiereinheit 103 gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform,
in der die Disponiereinheit 103 eine Prozessablaufeffizienzabschätzeinheit 103a und
einen Disponiergenerator 103b umfasst. Die Effizienzabschätzeinheit 103a ist
ausgebildet, das von dem Simulator 102 erhaltene Simulationsergebnis
im Hinblick auf ein oder mehrere Kriterien zu bewerten, die die
Effizienz des Prozessablaufs in der Umgebung 150 kennzeichnen.
In den zuvor beschriebenen anschaulichen Beispielen, wobei der Simulator 102 mehrere
Simulationsergebnisse für
den vordefinierten Zeithorizont liefert, kann die Effizienzabschätzeinheit 103a die
unterschiedlichen Simulationsergebnisse auf der Grundlage mindestens
eines Effizienzwertes bewerten und kann dann das Simulationsergebnis
auswählen,
das den Effizienzwert besitzt, der einen vorbestimmten Sollwert
am nächsten
liegt. Auf der Grundlage des ausgewählten Simulationsergebnisses
kann dann der Disponiergenerator 103b die erforderlichen Daten
aus dem ausgewählten
Simulationsergebnis herauslösen,
um damit den Zeitplan für
die Umgebung 150 zu erstellen. Beispielsweise kann ein
geeigneter Effizienzwert durch den Gesamtdurchsatz der Umgebung 150 repräsentiert
sein, und auch die Größe einer
Wartezeitverletzung kann einen geeigneten Effizienzwert repräsentieren,
wobei das Simulationsergebnis mit der geringsten Wartezeitverletzung
ausgewählt
werden kann. Es sollte jedoch beachtet werden, dass andere Parameter,
etwa die Anlagenauslastung, der Rohmaterialverbrauch, und dergleichen
oder eine Kombination der zuvor genannten Parameter als Parameter
zum Erstellen eines Effizienzkriteriums verwendet werden können. In einigen
anschaulichen Ausführungsformen
ist jeder Produkteinheit ein Effizienzwert zugeordnet, der mit einem
Sollwert verglichen werden kann, um die Simulationsergebnisse als
ein geeignetes Ergebnis zu erkennen.
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1c zeigt
schematisch die Prozessdisponiereinheit 103 gemäß noch weiterer
anschaulicher Ausführungsformen,
wobei eine Manipuliereinheit 103c vorgesehen ist, die mit
der Abschätzeinheit 103a verbunden
ist, um eine Abschätzung
eines oder mehrerer von dem Simulator 102 gelieferten Simulationsergebnisse
zu erhalten. Die Manipuliereinheit 103c ist ausgebildet,
auf den Eingangsdaten für
den Simulator 102 so zu operieren, dass der Simulator 102 auf
der Grundlage modifizierter Eingangsdaten operieren kann, wodurch
ein anderes Simulationsergebnis erzeugt wird, das dann wiederum
von der Abschätzeinheit 103a in
Bezug auf die Prozesseffizienz des entsprechenden simulierten Prozessverlaufs
in der Umgebung 150 bewertet werden kann.
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1d zeigt
schematisch ein Flussdiagramm, das die Betriebsweise des Systems 100 mit der
Disponiereinheit 103, die in der in 1c gezeigten
Weise ausgebildet ist, zeigt. Im Schritt S101 wird das Simulationsmodell
in dem Simulator 102 auf der Grundlage von Informationen
initialisiert, die von dem Eingangsbereich 101 bereitgestellt
werden. Im Schritt S102 wird die Bearbeitung der Produkteinheiten
in den mehreren Prozessanlagen 151a, ..., 151c für einen
gewissen Zeithorizont, etwa 24 Stunden, oder dergleichen, simuliert,
wobei alle Fertigungsbeschränkungen,
die in den Simulationsmodellen enthalten sind und als relevant erachtet
werden, etwa die Einschränkungen,
wie sie zuvor dargelegt sind, berücksichtigt werden. Das Simulationsergebnis kann
in Form eines Berichts erhalten werden, der den zeitlichen Verlauf
des Bearbeitens der mehreren Produkteinheiten in der Umgebung 150 enthält. Im Schritt
S103a wird die Prozesseffizienz bewertet, was auf der Grundlage
zugeordneter Softwaremodule, und dergleichen, bewerkstelligt werden
kann, wobei Simulationsergebnisse von Prozessberichten analysiert
werden können,
d.h., alle Prozesssequenzen 172, ..., 178 mit
den diversen Prozessablaufabschnitten darin und zumindest jenen
Abschnitten, die für
die Prozesseffizienz als relevant erachtet werden, werden für jede Produkteinheit überprüft, die
in den entsprechenden Prozessablaufabschnitten prozessiert wird.
Wenn Produkteinheiten erkannt werden, die in einer uneffizienten
Weise prozessiert wurden, werden die entsprechenden Produkteinheiten
markiert, so dass im Schritt S103c die Simulationseingangsdateien
manipuliert werden, um unterschiedliche Startbedingungen oder Prozessbeschränkungen für den Simulator 102 bereitzustellen.
Wenn beispielsweise im Schritt S103a eine Ineffizienz im Hinblick
auf ein vordefiniertes Kriterium, etwa das Warten auf Lithographiemasken,
das Warten auf Vervollständigung
eines Stapels, eine Wartezeitverletzung, und dergleichen erkannt
wird, wird eine geeignete Modifizierung der Simulatoreingangsdateien
im Schritt S103c vorgenommen, beispielsweise indem ein Anlagenstatus
modifiziert wird, eine Prozessbeschränkung geändert wird, und dergleichen.
Wenn beispielsweise das Simulationsergebnis eine unerwünschte Ineffizienz
auf Grund des Wartens auf Lithographiemasken in einer speziellen
Lithographieanlage anzeigt, kann die entsprechende Anlage als in einem
nicht verfügbaren
Zustand versetzt werden und folglich kann die Simulation mit modifizierten
Statusinformationen erneut gestartet werden. Im folgenden Durchlauf
des Simulationsmodells werden im Schritt S102 die Änderungen
Modelldateien berücksichtigt
und können
zu einem unterschiedlichen Simulationsergebnis führen, das dann erneut von der Abschätzeinheit
im Schritt 103a bewertet wird. Dieser Prozess des Durchlaufens
des Simulationsmodells im Schritt S102, die Analyse seines Resultats durch
die Abschätzeinheit
im Schritt S103a, des Manipulieren eines oder mehrerer Parameter
der Prozessinformation im Schritt S103c und das erneute Durchlaufen
des Modells auf der Grundlage der manipulierten Information im Schritt
S102 wird wiederholt, bis die Prozesseffizienzparameter in einem
vordefinierten Sollbereich ist, oder eine vordefinierte Anzahl an
Simulationsdurchläufen
ausgeführt
wurde, wobei dann im Schritt S103a die Abschätzeinheit 103a eines
der Simulationsergebnisse zum Erzeugen des eigentlichen Zeitplans
auswählt.
Somit wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen im Schritt S103a
ein vorläufiger
Zeitplan mit einem entsprechend zugeordneten Effizienzwert oder
mit mehreren Effizienzwerten erstellt, wobei nachfolgend im Schritt
S103c der vorläufige
Zeitplan neu disponiert werden kann, beispielsweise indem eine oder
mehrere Produkteinheiten in dem vorläufigen Zeitplan verzögert oder
nach vorne gesetzt werden, und eine entsprechende Zeitverzögerung oder
eine Vorverlegung der beteiligten Produkteinheiten und Prozessanlagen in
das Simulationsmodell für
eine erneute Simulierung des Prozessablaufs in der Umgebung 150 eingespeist
wird. Wenn ein geeignetes Simulationsergebnis im Schritt S103a erkannt
wird, wird in Schritt S103b der Zeitplan erzeugt, wobei beispielsweise
ein geeigneter Algorithmus eingesetzt wird, um das Simulationsergebnis
zu analysieren, das in Form eines Prozessberichts bereitgestellt
werden kann, um die erforderlichen Disponierdaten zu extrahieren.
Die aus dem Simulationsergebnis herausgelösten Informationen, die zum
Erzeugen des Zeitplans verwendet werden, können dann externen Quellen,
etwa Bedienern, einem übergeordneten
Steuerungssystem und dergleichen zugeführt werden.
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Es
sollte beachtet werden, dass in den oben beschriebenen Prozessschema
die Schritte S103a und S103c entsprechend firmeninternen Erfordernissen
gestaltet sind, d.h., diese Prozessschritte werden gestaltet, um
einen Zeitplan in einer Form zu erhalten, der eine erhöhte Effizienz
im Hinblick auf gewisse Kriterien, etwa Durchsatz, Produktqualität, und dergleichen
liefert, während
alle anderen Schritte in der Architektur im Wesentlichen unabhängig von
anwendungsspezifischen Kriterien sind. d.h., durch Erstellen der
Simulationsmodelle ist der zuvor beschriebene Prozess zum Erzeugen
eines geeigneten Zeitplans im Wesentlichen auf eine spezielle Fertigungsumgebung 150 angepasst,
unabhängig
von der tatsächlichen
Implementierung und somit können die
Schritte S101, S102 und S103b unabhängig von einer speziellen Art
an Fertigungsumgebung ausgeführt
werden. Andererseits kann die Zeitplanoptimierung individuell für spezielle
Umgebungen eingestellt werden, indem die Schritte S103a und S103c
geeignet gestaltet werden. Folglich wird ein hohes Maß an Stabilität bei der
Verwendung des Systems 100 erreicht. Der iterative Ansatz
der Architektur, wie sie in 1d gezeigt
sind, kann sogar dann angewendet werden, wenn eine moderat geringe
Zeitauflösung der
Simulation verwendet wird. Beispielsweise kann die Simulation für einen
relativ kleinen Zeithorizont, beispielsweise eine Stunde, ausgeführt werden,
wobei eine Ineffizienz dann so behandelt werden kann, wie dies zuvor
mit 1d beschrieben ist, so dass die Handhabung von
Prozessineffizienzen auf Basis weniger komplexer Simulationsergebnisse
ausgeführt
werden kann. Somit kann beim Erkennen einer weiteren Ineffizienz
in einem späteren
Zeitfenster die neue Simulation auf der Grundlage des zuvor berichtigten
Simulationsergebnisses durchgeführt
werden, wodurch die Möglichkeit
für eine
effizientere Korrektur von Ineffizienzen geschaffen wird, da die
Manipulation der Simulationseingangsdateien im Schritt 103c „näher" an dem Zeitpunkt
ausgeführt
werden kann, an dem die Ineffzienz während der Simulation auftritt.
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1e zeigt
schematisch das Flussdiagramm aus 1d, wobei
im Schritt S103a die Prozesseffizienz auf der Grundlage von Wartezeitbeschränkungen
für die
Umgebung 150 abgeschätzt wird.
Als ein anschauliches Beispiel, wie es zuvor beschrieben ist, sei
angefügt,
dass die Prozessanlagen der Gruppe 151a Reinigungsstationen
repräsentieren,
die Anlagen der Gruppe 151b RTA-Anlagen und die Anlagen
der Gruppe 151c Öfen.
In diesem anschaulichen Beispiel der Umgebung 150 kann
der Aspekt der Wartezeitverletzung eine wichtige Prozessbeschränkung repräsentieren,
da die Produktqualität
eng mit dem Zeitintervall zwischen gewissen Wärmebehandlungen und/oder Abscheideprozessen verknüpft sein
kann. Es ist daher wichtig in diesem anschaulichen Beispiel, den
Zeitplan für
die Umgebung 150 auf der Grundlage einer minimalen Wartezeitverlegung
zu erstellen, wobei in diesem anschaulichen Beispiel angenommen
werden kann, dass die Wartezeitverletzung, wie sie beispielsweise
in 1a angezeigt ist, von vier Stunden in dem Prozessablauf 176 nicht überschritten
werden darf. Es sollte jedoch beachtet werden, dass eine andere Wahl
für die
Wartezeitbeschränkungen
und eine Abschätzung
der Wartezeiteffizienz angewendet werden kann. Ferner können andere
Prozessablaufparameter zum Erstellen des Zeitplans verwendet werden,
wobei beispielsweise in der Umgebung 150 eine Prozessbeschränkung in
dem Simulator die Zusammenstellung geeigneter Stapel an den Prozessanlagen
der Gruppe 151c sein kann, d.h. in diesem Falle an den Öfen, um
damit eine effiziente Auslastung der Öfen zu erreichen. Beispielsweise
kann eine Prozessbeschränkung
sein, dass die Bearbeitung in den Anlagen der Gruppe 151a,
d.h. den Reinigungsstationen, so organisiert wird, dass geeignete
Stapelgrößen an den Öfen 151c während des
Prozessablaufs 176 eintreffen.
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Folglich
wird im Schritt S103a des Flussdiagramms aus 1e zumindest
der Prozessablauf 176 im Hinblick auf Wartezeitverletzungen
von Produkteinheiten geprüft,
die auf die Bearbeitung in einer der Anlagen der Gruppe 151c warten,
wobei, wenn eine derartige Wartezeitverletzung im Schritt S103a erkannt
wird, im Schritt S103c eine entsprechende Neudisponierung der entsprechenden
Produkteinheiten ausgeführt
wird, beispielsweise auf der Grundlage einer Neudefinierung der
Prozessstartzeit an den Anlagen der Gruppe 151a derart,
dass eine längere Wartezeit
in anderen Abschnitten des Prozessablaufs 176 erreicht
wird, die für
die Produkteinheiten nicht kritisch sind. Beispielsweise kann das
im Schritt S 102 erhaltene Simulationsergebnis, d.h. der Bearbeitungsbericht
für die
Produkteinheiten, der während
des Simulationsdurchlaufes erstellt wurde, im Hinblick auf Wartezeitverletzungen
analysiert werden, zumindest für
jene Produkteinheiten, die in dem Prozessablauf 176 prozessiert
werden. Es sollte beachtet werden, dass andere Wartezeitbeschränkungen
in der Umgebung 150 vorhanden sein können, und somit werden alle
Produkteinheiten oder zumindest Produkteinheiten in Prozessabläufen mit
einer Wartezeitbeschränkung
entsprechend bewertet. Wenn Produkteinheiten erkannt werden, die
ihre Wartezeitspezifizierung verletzen, werden in einigen anschaulichen
Ausführungsformen
diese Produkteinheiten für
den nächsten
Simulationsdurchlauf für
die Bearbeitung in den Anlagen, die zu der Gruppe 151a gehören, neu
disponiert. In anderen anschaulichen Ausführungsformen werden eine oder
mehrere Produkteinheiten und/oder Prozessanlagen „modifiziert", um die Wartezeitverletzung
in der Prozesssequenz 176 zu reduzieren oder zu vermeiden.
Wenn beispielsweise eine Wartezeitverletzung in dem Prozessablauf 172,
in dem auch Anlagen der Gruppe 151c verwendet werden, weniger
kritisch ist, können
entsprechende Produkteinheiten, die in einer der Anlagen 151c während der
Sequenz 172 bearbeitet werden, neu disponiert werden, um
eine erhöhte
Prozesskapazität
für Produkteinheiten
zu schaffen, die gemäß der Sequenz 176 bearbeitet
werden. Wie zuvor erläutert
ist, können
die Schritte S102, S103a und S103c wiederholt werden, bis die Wartezeitbeschränkungen
in dem Prozessablauf 176 nicht mehr verletzt sind, und
anschließend
kann der Zeitplan im Schritt S103b erzeugt werden, wie dies zuvor
beschrieben ist. In der in 1e gezeigten
anschaulichen Ausführungsform
kann das erneute Disponieren, das im Schritt S103c ausgeführt wird,
zu einer Verzögerung der
Bearbeitung von Produkteinheiten in den Anlagen der Gruppe 151a entsprechend
der Größe der Wartezeitverletzung
führen.
Folglich kann eine modifizierte Statusinformation für die entsprechenden Produkteinheiten
verwendet werden, die dann zum Initialisieren des Simulationsmodells
im Schritt S101 auf der Grundlage der modifizierten Statusinformation
verwendet wird. Eine entsprechende Sequenz zum Erstellen eines Zeitplans
für die
zuvor dargestellte Ausführungsform
wird nunmehr detaillierter mit Bezug zu den 1f und 1g beschrieben.
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1f zeigt
schematisch die Umgebung 150 mit zwei Prozessanlagen der
Gruppe 151a, zwei Prozessanlagen der Gruppe 151b und
drei Prozessanlagen der Gruppe 151c, wobei angenommen ist,
dass aus der Gruppe 151c lediglich die Prozessanlage F2 für eine Nitridabscheidung
und eine Polyabscheidung zugeordnet ist. Ferner zeigt 1f schematisch
das Simulationsergebnis für
die Prozesssequenz 176 mit einer Wartezeitbeschränkung von
vier Stunden zwischen einem Prozess, der von einer Prozessanlage
der Gruppe 151b und einer Prozessanlage der Gruppe 151c ausgeführt wird.
Mehrere Produkteinheiten 152, die Halbleiterlose, und dergleichen
repräsentieren
können,
sind an der Prozessanlage der Gruppe 151a verfügbar, die
Reinigungsstationen repräsentieren
können,
wie dies zuvor beschrieben ist. Von den mehreren Produkteinheiten 152 erfordern
eine gewisse Menge der Produkteinheiten 152a eine Bearbeitung
gemäß der Sequenz 176,
d.h. diese erhalten ein Gateoxid und eine Polysiliziumabscheidung
während
andere Produkteinheiten 152b eine andere Bearbeitung gemäß einer
der Prozesssequenzen 172, 174 und 178 erfordern,
wie dies in 1a gezeigt ist. Wie zuvor erläutert ist, kann
die Simulation unter gewissen Prozessbeschränkungen durchgeführt werden,
wobei eine der Beschränkungen
eine Stapelgröße von 6
Produkteinheiten 152 für
Produkte der Gruppe 152a, die eine Polysiliziumabscheidung
in der zugeordneten Anlage der Gruppe 151c benötigt, erfordert.
Wie ferner in 1f angegeben ist, besitzen einige
der Prozessanlagen 151 eine reduzierte Verfügbarkeit
auf Grund von Umständen,
etwa Warten, Testaktivitäten,
und dergleichen. Beispielsweise ist eine Anlage der Gruppe 151b für eine gewisse
Zeitdauer nicht verfügbar,
dies gilt auch für
zwei der Anlagen der Gruppe 151c. Die gestrichelte Linie
in 1f kennzeichnet den Prozessablauf 176a für einen
Teil der Produkteinheiten 152a, für die das entsprechende Simulationsergebnis
eine zulässige
Prozesseffizienz vorhersagt, da die entsprechenden Produkteinheiten
unmittelbar in dem zugeordneten Ofen F2 der Gruppe 151c prozessiert
werden, nachdem die letzte Produkteinheit von der ersten Anlage
RTA der Gruppe 151b bearbeitet ist. Die gemäß dem Ablauf 176a bearbeiteten
Produkteinheiten 152a können
als solche erkannt werden, die eine zulässige Wartezeiteffizienz besitzen.
Andererseits kann die Prozessablaufsequenz 176b für andere
Produkteinheiten der Gruppe 152a, angedeutet durch eine
gepunktete Linie, eine Wartezeitverletzung zeigen, da die in der
zweiten RTA-Anlage
der Gruppe 151b bearbeiteten Produkteinheiten auf die Verfügbarkeit
der Anlage F2 der Gruppe 151c warten müssen, da die entsprechende Anlage
die einzige Anlage ist, die für
die Polysiliziumabscheidung vorgesehen ist, und innerhalb der zulässigen Wartezeit
auf Grund der Bearbeitung von Produkteinheiten der Gruppe 152b,
die einer anderen Prozesssequenz angehören, nicht verfügbar ist. Folglich
kann auf der Grundlage dieses Simulationsergebnisses die Prozesssequenz 176b für die entsprechende
Produkteinheiten 152a als ein nichtzulässiger Prozessablauf gekennzeichnet
werden, wobei in einer anschaulichen Ausführungsform die Größe der Wartezeitverletzung
im Schritt S103a als ein Maß der
Prozesseffizienz berechnet wird. Somit kann die berechnete Größe der Wartezeitverletzung
dann verwendet werden, um die entsprechende Statusinformation der
beteiligten Produkteinheiten 152a zu modifizieren, die
dann als Produkteinheiten markiert werden, die für die Bearbeitung in einem
oder mehreren der vorhergehenden Prozessschritte zu verzögern sind.
Beispielsweise kann die Bearbeitung der Anlagen der Gruppe 151a gemäß der berechneten Größe der Wartezeitverletzung
verzögert
werden.
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1e zeigt
schematisch die Situation, in der ein Simulationsergebnis gezeigt
ist, wobei die Statusinformation zum Initialisieren des Simulationsmodells
so modifiziert wurde, dass eine spezielle Verzögerung der Bearbeitung der
entsprechenden Produkteinheiten 152a, wie sie an den Anlagen
der Gruppe 151 erhalten werden, gefordert ist. d.h., in dem
erneut simulierten Prozessablauf 176b werden die entsprechenden
Produkteinheiten 152a zu einer späteren Phase bearbeitet, wobei
die Größe der Verzögerung im
Wesentlichen der Größe der Wartezeitverletzung,
die in dem in 1f gezeigten Simulationsergebnis
bestimmt wurde, entspricht. Folglich repräsentieren die Produkteinheiten,
die in der Prozesssequenz 176b bearbeitet werden, nunmehr
zulässige
Produkteinheiten, die innerhalb der Wartezeitspezifikation liegen.
Es sollte beachtet werden, dass die Wartezeitverletzung auch durch
entsprechendes Verzögern
des Bearbeitens der entsprechenden Produkteinheiten in der RTA-Alage
der Gruppe 151b oder durch geeignetes Unterteilen der erforderlichen
Verzögerung
zwischen dem Betrieb der Anlagen der Gruppe 151a und den
Anlagen der Gruppe 151b vermieden werden kann. Die zuvor
beschriebene Prozedur kann für
jede der Produkteinheiten 152, die in der Umgebung 150 eintreffen,
für jede
der diversen Prozesssequenzen 172, ..., 178 ausgeführt werden,
wenn andere Wartezeitbeschränkungen
in dem entsprechenden Prozesssequenzen zu beachten sind.
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Es
sollte beachtet werden, dass eine entsprechende Neusimulierung auch
auf der Grundlage anderer Prozessablaufparameter erfolgen kann,
abhängig
von den speziellen Erfordernissen für das Optimieren oder Verbessern
des Prozessablaufs in der Umgebung 150.
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Wenn
beispielsweise die Umgebung 150 eine Fertigungsumgebung
repräsentiert,
in der die Wartezeitbeschränkungen
weniger kritisch sind, kann der Gesamtdurchsatz der Umgebung 150 einen wichtigen
Aspekt repräsentieren,
wobei beispielsweise die Wartezeitdauern der entsprechenden Produkteinheiten
in den diversen Prozesssequenzen beispielsweise im Hinblick auf
eine Wartezeitdauer für
zugeordnete Prozessanlagen, etwa Lithographiebelichter, und dergleichen,
abgeschätzt
werden kann, um einen Durchsatz dieser zugeordneten Prozessanlagen
zu verbessern oder zu optimieren, wodurch die Gesamtfertigungskosten
reduziert werden, wenn Anlagen mit hohen Investitionskosten einen hohen
Grad an Auslastung aufweisen. Wie zuvor beschrieben ist, können die
entsprechenden Schritte 103a und 103c zum Abschätzen der
Prozesseffizienz auf der Grundlage vordefinierter Kriterien sowie
Algorithmen zum Entfernen oder Verringern von Ineffizienzen auf
der Grundlage firmeninterner Erfordernisse eingerichtet werden,
wobei die verbleibende Gesamtarchitektur im Wesentlichen unabhängig von
anderen Gegebenheiten der Fertigungsumgebung 150 bereit
gestellt werden.
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Es
gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine effiziente Technik
für die
Erzeugung von Zeitplänen
einer Fertigungsumgebung bereit, wobei der Zeitplan auf Simulationsergebnissen
für die
Fertigungsumgebung beruht. Auf Grund der in der Simulation angewendeten
Modelle liefern die entsprechenden Simulationsergebnisse eine äußerst zuverlässige Vorhersage
des künftigen
Zeitverlaufs der Umgebung 150, von dem dann entsprechende
Daten für
die Erzeugung eines Zeitplans herausgelöst werden können. Auf diese Weise sind
Prozess- und Anlagenbeschränkungen
sowie die Eigenheiten von Prozessrezepten automatisch verfügbar, wodurch ein
hohes Maß an
Flexibilität
beim Anpassen der Disponiertechnik an eine gewünschte Fertigungsumgebung erreicht
wird, wobei abhängig
von den verfügbaren
Rechnerressourcen eine gesamte Fertigungsstätte oder entsprechende Bereiche
davon in effizienter Weise berücksichtigt
werden können.
Da das erhaltene Simulationsergebnis auch im Hinblick auf vordefinierte
Kriterien analysiert werden kann, etwa Prozessablaufeffizienzparameter,
kann der Zeitplan der Fertigungsumgebung im Hinblick auf anwendungsspezifische
Erfordernisse verbessert oder optimiert werden. Folglich können durch
Definieren des speziellen Effizienzwertes für eine oder mehrere Produkteinheiten
ineffiziente Produkteinheiten effizient erkannt werden, und es können entsprechende
Modifizierungen der Eingangsdateien des Simulationsschrittes ausgeführt werden,
um Prozessablaufineffizienzen zu verringern oder zu korrigieren.
Da geeignete Prozessmodelle verfügbar
sind oder innerhalb kurzer Zeit erstellt werden können, kann
der entsprechende Pro zess zum Erstellen eines Zeitplans häufig wiederholt
werden, um aktualisierte Zeitpläne
regelmäßig oder
auf Anfrage bereitzustellen, wobei gegenwärtig eine Rechnerleistung eines
Standard-PC's es
ermöglicht,
einen Zeitplan mit einem Zeithorizont von mehreren Stunden bis mehrere
Tage innerhalb von einigen Minuten für eine Fertigungsumgebung mit
ungefähr
10 bis 50 Halbleiterprozessanlagen bereitzustellen. Beispielsweise
für die
anschauliche Prozessumgebung 150 mit Reinigungsstationen, RTA-Anlagen
und Öfen,
die auf ungefähr
10 bis 30 unterschiedlichen Produktarten operieren, beträgt das Erzeugen
eines Zeitplans einige Sekunden bis einige Minuten, wodurch die
Möglichkeit
geschaffen wird, den Zeitplan mit einer genügenden Zeitauflösung zu
aktualisieren, um die Zeitplanung kontinuierlich an die tatsächliche
Prozesssituation in der Umgebung anzupassen. Ferner können Schnittstellen
und Ausgabeeinheiten vorgesehen werden, um künftige Aktionen in dem Zeitplanhorizont
anzuzeigen und um eine Einwirkung eines Bedieners auf das Disponiersystem
zu ermöglichen.
Beispielsweise kann die Einwirkung eines Anwenders erforderlich
sein, um Ereignisse und Bedingungen anzugeben, die nicht in Datenbanken
eines übergeordneten
Steuerungssystems vorhanden sind, etwa anstehende Testzeiten oder
Testdurchläufe,
und dergleichen. Ferner können häufige Anlagenzuordnungen
und dergleichen, die nicht in den entsprechenden Datenbanken vorhanden
sind, in effizienter Weise in das System eingegeben werden, wobei
von der Schnittstelle bereitgestellte Daten in Dateien geschrieben
werden, die dann während
der automatisierten Erzeugung von Simulationsmodellen bewertet werden
können,
die zum Simulieren der entsprechenden Fertigungsumgebung verwendet
werden. Ferner können
geeignete Ausgabelisten für
die betrachtete Fertigungsumgebung auf der Grundlage der Zeitpläne erstellt
werden, die von dem erfindungsgemäßen System bereitgestellt werden.
-
Weitere
Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese
Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann
die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung
zu vermitteln. Selbstverständlich
sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung
als die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zu betrachten.