CN101432673B - 自动制造系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种高效的自动制造系统和方法得以公开。该系统和方法包括隔间，每个隔间具有一组工具。临时存储位置得以提供。传送系统实现材料相对于工具的移动。该系统和方法实现了材料从第一工具到第二工具的直接传送，或者当第二工具不可用的时候，材料从第一工具到临时存放位置的传送。
Description
技术领域
本发明总体上涉及自动制造系统和方法。
背景技术
随着人们对于高产出量的需求日益增长，制造业的自动化变得越来越重要。产品的制造需要许多过程。举例而言，半导体的制造包括超过400个步骤，这些步骤涉及100多种不同的工具。另外，处理的过程会包括高层次的重复加工，在上述重复加工中，相同的工具或者工具类型会得以使用。制造业自动化的一个重要方面在于材料的处理。为了实现材料的处理，自动传输系统需要加以使用。
举例而言，传统的自动传输系统用于半导体制造设备中，该设备包含很多隔间(bay)。每个隔间包括许多用于处理晶片的工具。运输车辆，例如载重运输(OHT)，得以提供以自动传送存放在承载器(carrier)中的晶片。每个隔间具有临时用于存放承载器的储料器(stocker)。传输系统控制器控制承载器在一个隔间内或者在两个隔间之间的移动。
图1显示了现有的具有自动传输系统的制造设备的材料流动方向。在步骤105中，制造执行系统(MES)连续处理隔间中的工具。该处理操作借助“看门狗”实现。MES可以装备多个看门狗，每个看门狗监视特定组的工具。例如，每个看门狗将监视特定数量的工具，例如10。看门狗加以移动并且检查10工具的状态，以监测该工具是否需要OHT进行承载运输或者加以收取。当工具具有下述状态的时候，该状态表明该工具需要自动传输系统的服务，该工具或者可以处理另外一个批次(A)，或者可以提取处理过的一个批次(B)。在另外一个批次得以处理的情况下，MES指示自动传输系统发送车辆到储料器，以在步骤115中取得一个批次。在步骤125中，该车辆将取得的该批次传送到处理工具。在要处理的这一批次位于另一个隔间的储料器中的情况下，上述情形可能发生。对于这种情况而言，控制器将主隔间的车辆加以分发，以在步骤155中查找该批次，并且在步骤165中将该批次传送到合适的隔间。一旦该批次处于合适的隔间中，处理过程处于步骤A。另外一个方面，当处理过的批次被取出的时候，控制器为该工具分发一个车辆。在步骤135中，该车辆从工具中查找处理过的批次，并且在步骤145中，该车辆将该批次传送到储料器中。就现有的自动传输系统而言，至少需要一个储料器用作中间媒介。
现有自动系统的典型循环周期(也就是说，从第一个批次处理完成到第二个需要处理的批次到达的时间周期)高于11分钟。人们期望通过提高循环周期的方式提高自动系统的制造产量。
发明内容
本发明总体上涉及自动制造方法和系统。在本发明的另外一个方面，描述自动制造的方法。该方法包括，使用第一工具发布传送请求，以传送第一工具已经处理完毕的加工材料。加工材料的目的地得以确定。如果第二工具可用，加工材料接着被传送到用于处理的第二工具。如果第二工具不可用，加工材料接着被传送到存储位置。
另一方面，本发明涉及一种自动制造的方法。该方法包括第一工具发布传送请求，以传送加工材料，该材料是第一工具已经完成处理的。加工材料的目的地通过下述方式确定：识别可用工具目的地，并且确定可用工具目的地所处理的物质的优先级别。如果第二工具是可用的，那么加工材料接着被传送到第二工具，以便于由第二工具加以处理。如果第二工具是不可用的，那么加工材料接着被传送到存储位置。
本发明的另一方面，提供一种自动制造系统。该系统包括若干具有若干工具组的隔间，与隔间相连的临时存储位置，传送加工材料的传送系统和控制加工材料传送的自动控制器。当第一工具向第二工具提出请求并且第二工具可用的时候，或者当第一工具向临时存储位置提出请求并且第二工具不可用的时候，加工材料由自动控制器加以传送。
参考下面的具体实施方式的描述以及附图，可以清楚地得知上述内容以及其他内容，还有此处公开的本发明的优点和特征。另外，需要理解的是，此处描述的各个实施例的特征并非相互排除的，这些特征能够以多种组合和置换的方式存在。
附图说明
在附图中，相同的数字标记基本上是从不同角度指向相同的部分。另外，附图并不必然标识长度关系，其重点在于阐释本发明的主要思路。本发明的各种实施例将参考附图加以描述，其中：
图1显示了具有自动传输系统的传统制造机构的材料流动情况；
图2显示了根据本发明的一个实施例的AMHS的布局；
图3显示了示例性的置于隔间中的处理工具；
图4显示了根据本发明的一个实施例，用于控制制造车间运行的自动系统；
图5a—c显示了根据本发明的一个实施例的AMHS的各种材料流动优化机制；
图6显示了根据本发明的一个实施例，确定AMHS的传送优化机制的自动系统的处理流程图；
图7显示了根据本发明的一个实施例的自动系统的处理流程；
图8显示了根据本发明实施例的自动系统。
具体实施方式
图2显示了根据本发明的一个实施例的自动材料处理系统(AMHS)202的布局。举例而言，AMHS用于半导体制造车间。AMHS也可以被用于其他产品的制造过程中，该其他产品例如LCD面板。工厂的布局可以包括许多隔间220。在一个实施例中，这些隔间位于主隔间或者中心区域(central isle)240的相对一侧。工具250被设置环绕在隔间内部。主隔间和一些隔间具有例如AMHS的运输系统。举例而言，在具体实施例中，AMHS包括置顶输送(OHT)系统。置顶输送系统包括导轨(track)222和242，传输车辆在该导轨上传送。其他类型的传送系统也可用。典型地，环形上具有许多车辆，并且在同一个方向上运行。其他配置方式，例如环形上进行双向运行的方式，也可以加以使用。在导轨242上的传输车辆利用隔间之间(隔间内)的承载器进行传送的同时，导轨222上的传输车辆利用包含在承载器中的转盘(wafter)向隔间内(隔间之间)的工具进行传送。各种类型的承载器，例如前开式晶圆盒(FOUPs)，得以使用。其他类型的承载器，包括标准机械接口(SMIF)的容器，也可以得以使用。总体而言，转盘被分配一些批次。举例而言，承载器包含一个或者多个需要处理的批次。用于临时存放承载器的储料器260得以提供。在另外一个实施例中，储料器与每个隔间相关联。可以替换地，储料器可以位于用于相互分享的两个临近的隔间之间。AMHS控制器用于控制系统中的传输运动。
图3显示了置于隔间之中的示例性工具350。该工具可以是任何类型的工具。举例而言，该工具可以是用于半导体处理的任何类型的工具，例如化学汽相沉积(CVD)工具、刻蚀器或者离子注入机(implanter)。其他类型的工具也可以得以使用。该工具可以包括许多加载端口(looad port)351a—d。通过提供许多加载端口，该工具可以同时处理许多批次，从而提高吞吐量。具有其他数量的加载端口(包括1个)的工具也可以得以使用。
图4显示了根据本发明的一个实施例，用于控制制造车间操作的自动化系统400。正如图4所示，该系统包括制造执行系统(MES)470。MES监视和跟踪制造车间的执行和运转情况。举例而言，MES跟踪承载器的位置、工具的状态、批次的保存位置和批次的状态。与制造车间相关的其他类型的功能也可以由MES加以跟踪。MES与事件管理器(EM)471和机器监管程序(MSP)490进行交互。EM与实时调度程序(RTD)480进行交互。在一个实施例中，EM执行材料的目的地分析和优先级别分析，基于工具发布的卸载请求，该材料被该工具加以处理。在MSP与设备和MES之间进行通信的同时，RTD提供承载器或者批次顺序的分派。MES将信息转送到AMHS，以便于运输承载器。根据本发明的一个实施例，AMHS包括基于AMHS的事件。当工具处理一个批次的转盘，或者一个批次得以卸载的时候，MSP通知MES下述内容，该内容就是工具需要AMHS的服务。
图5a—c显示了根据本发明的一个实施例，AMHS的各种材料流程的优化机制。根据图5a，第一种材料流程优化机制得以显示。正如关于图3的说明中所述的内容，制造车间的工具350可以具有许多加载端口351a-d。举例而言，在一个实施例中，AMHS使得包含许多转盘的承载器能够直接从一个或者第一端口(例如351a)传送到另外一个或者第二个端口(351b)，正如箭头552所示。如图5b所示，第二种优化机制显示了以相同的方式将承载器从第一工具350a直接传送到第二工具350b的AMHS。承载器向另外一个端口或者另外一个工具的直接传送避免了作为中介的储料器的使用。参考图5c，储料器560作为承载器从第一工具350a到第二工具350b的传送的中间媒介。当第二端口不可用的时候，储料器也可以作为承载器从工具的第一端口到工具的第二端口的传送的中间媒介。储料器也可以用作隔间之间的传送器。可以替换地，隔间之间的传送器可以在不使用储料器的情况下加以使用。例如，承载器可以从一个运输车辆传送到另外一个运输车辆。通过提供工具、端口或者隔间之间的直接传送的优化机制，循环周期得以缩短。
图6显示了处理过程，在该处理过程中自动化系统根据本发明的一个实施例确定AMHS的传送优化机制。在步骤617中，MSP通知MES下述内容，该内容就是工具已经完成了对于批次的处理。举例而言，该事件触发与EM相连的MES分别执行步骤627和637所示的“下一批次在哪儿”和“下一批次是什么”的分析操作。在一个实施例中，“下一批次在哪儿”表明所处理的批次相对于工具的下一个目的地。“下一批次是什么”表明在下一个目的地将要处理的批次的内容。一旦下一个目的地的设备得以识别，MES确定该设备是否能够使用。如果该设备不能使用，在步骤657中，MES指示AMHS将承载器传送到储料器。在另外一个方面，如果设备能够使用，MES确定该批次是否具有在目的地设备中加以处理的优先权。优先权的规则可以根据特定制造工厂的需要加以设定。举例而言，优先权可以根据批次类型和/或预计完成时间(SCD)加以确定。如果该批次具有优先权，AMHS在步骤647中将承载器传送到设备下；或者如果该批次不具有优先权，AMHS在步骤657中将承载器传送到储料器下。
图7显示了根据本发明的一个实施例的自动化系统的处理流程701。当工具(例如工具A)完成了一个批次的材料的处理，其在步骤703中发布卸载请求。举例而言，当该工具对于一批转盘的处理完成的时候，卸载请求得以发布。为了传输转盘，其被加载到例如FOUP的承载器中。典型地，一批转盘在制造过程中被指定给特定的FOUP。FOUP可以包含多个批次。举例而言，可以通过条形码(bar code)或者无线射频标签(RadioFrequency Tag)追踪FOUP。追踪FOUP的其他技术也可以加以使用。例如，卸载请求可以有该工具的MSP加以提出。
当接收到卸载请求的时候，在步骤708中，MES对该请求加以检查，以确认传输工作是否已经指派给承载器，该承载器与可以用于运输的批次相关联。如果传输工作已经得以指派，无需采取任何行动。在步骤709中，承载器等待AMHS将可用的车辆发送到工具A，以便于提取承载器。另外一个方面，如果没有运输工作的请求，在步骤713中执行“下一批次在哪儿”的分析。在一个实施例中，由EM执行“下一批次在哪儿”的分析。在一个实施例中，EM要求获得承载器的可用目的地列表。可用的目的地可以是储料器或者工具。在一个实施例中，工具的目的地优先于储料器的目的地。举例而言，用于确定可用的工具目的地的因素包括，用于执行材料的下一处理程序的可用工具，工具的状态以及工具的能力。其他因素，例如可用的材料配比可用性(recipe availability)以及任何工具的专用性(tooldedication)，也可以结合用于分析。例如，如果所需要的配比不可用，该工具可以加以过滤。正如下面所阐释的内容，承载器中该批次的转盘的下一个处理步骤是蚀刻处理。对于特定的蚀刻处理而言，该设备具有可用工具B1、工具B2、工具B3、工具B4和工具B5。对于其他工具而言，工具B1处于离线状态或者不可用，工具B2—B5可用。因此，该列表将表明，工具B2—B5是可用的目的地。
在步骤718中，EM从列表中确定，储料器或者工具是否是下一个目的地。在下一个目的地是储料器的情况下，在步骤723中，EM向AMHS发布传输到储料器的传送请求。在下一个目的地是工具(工具B2)的情况下，EM确定该工具是否可用。例如，EM检查工具的状态，以确保其能够接收到包含在承载器中的用于处理的批次。如果该工具不可用，处理过程返回到步骤718，以确定可用工具目的地列表中的其他工具(例如工具B3)是否可用。步骤718和728得以重复，直到一个工具被认为可用，或者直到可用工具目的地列表中的所有工具都被查询过。在列表中没有工具可用的情况下，在步骤723中，MES向AMHS发布传送请求，以请求储料器的传送。
一旦列表中的工具被确定为可用(例如工具B4)，那么EM在步骤733中执行“下一批次是什么”的分析。在一个实施例中，该“下一批次是什么”的分析包括从RTD获得工具B4(目的地工具)的批次列表。该批次列表包含工具B4按照优先级的顺序可以处理的批次的列表。正如所讨论的，该批次列表可以按照规则设定，该规则例如批次类型和完成日期。具有最高优先级的批次在步骤738中得以选择。在步骤743中，使用例如MES的工具，EM执行批次检验和确认的处理。在一个实施例中，批次检验和确认的处理包括，将来自工具A的批次信息与某个批次的信息进行匹配，该某个批次是在“下一批次是什么”分析中所选中的批次。
如果检验和确认的处理失败，那么EM返回到步骤738中，以选择具有第二高的优先级的批次到步骤743中进行检验和确认。在承载器包含许多批次的情况下，承载器决定下述内容，该内容就是，MES是否可以将许多批次保存包含相同的承载器中以便于处理。举例而言，当这些批次在同一个配比中加以使用的时候，这种情况就会发生。步骤738和743一直得以执行，直到批次通过检验和确认。如果所有的批次都没有通过检验和确认处理，那么这些批次将被送回到储料器。
一旦该批次成功地通过检验和确认，在步骤748中，EM检查工具B4的状态。例如，EM检查工具B4的负载端口和目的端口是否已经准备充分。EM也检查并判断承载器是否是空闲的(例如没有被其他工具保留使用)。在一个实施例中，在端口和承载器都准备充分的时候，在步骤753中，EM发布工具B4的批次保留信息。另外一个方面，如果负载端口或者承载器没有准备充分，EM返回到步骤738中。
在步骤758中，EM将向MES提交批次保留信息，MES确定该批次保留信息是否成功。如果批次保留信息不成功，那么MES将向EM返回错误消息。当EM接收到该错误消息的时候，其返回到步骤738中。成功的批次保留消息将使得EM向MES发布传送请求，使得其在步骤763中请求AMHS做出如下操作，该操作是从工具A中取出承载器并将其传送到工具B4中。如果传送操作的请求没有成功形成，批次保留将在步骤773中得以取消。如果传送请求成功形成，在步骤771中，MES加以检查，以判断所保留的承载器是否是与该转盘批次相关联的正确的承载器，该转盘批次在工具A中得以卸载。在承载器不是正确的承载器的情况下，MES返回到步骤713中。如果承载器是正确的承载器，该批次保留将在步骤788中得以完成。
在步骤773中，在批次保留得以取消之后，EM返回到步骤738中，对工具B4的下一批次进行处理。步骤783中的EM也要检查下述内容，该内容就是步骤773中得以取消的批次是否为步骤A中卸载的批次。在步骤783中，如果该批次来自于工具A，EM则向AMHS发布传送工作请求，以将该批次传送到储料器。否则，其直接到步骤738。
图8显示了根据本发明的一个实施例的自动化系统。在一个实施例中，自动化系统包含MES。该MES是IBM的SiView标准材料管理器。参考图8，MES的处理过程卡(process card)816和826得以示出。正如卡816所示，在15：54：35，FOUP BE99999得以卸载。卡826显示，FOUP BE99999在20秒之后被FDDN701预约。这表明，FOUP还没有返回到储料就被另外一个工具预约。正如卡所表明的情况，在本发明中传送时间得以提高。在另外一个实施例中发现了下述内容，该内容就是至少达到60％的传送时间得以获得。
在不脱离本发明的精神和内在特征的前提下，本发明可以以其他特定形式加以实现。因此，上述实施例在各个方面都应当被认为是示例性的内容，而不是用于限制此处描述的本发明的保护范围。本发明的保护范围在权利要求书中加以表述，而不是根据上述描述加以确定，并且权利要求的含义之内的所有变化，以及权利要求的等同技术方案的范围之内的所有变化，都被认为是包含在权利要求之中。
Claims (16)
1.一种自动制造的方法，其包括；
使用第一工具发布传送请求，以传送第一工具已经处理完毕的加工材料；
确定加工材料的目的地，获得可用目的地列表，从列表中确定储料器或者工具是否是下一个目的地，并在下一个目的地是工具的情况下，确定该工具是否可用；
如果该工具不可用，则返回确定列表中的其他工具，直到一个工具被认为可用；
若列表中的工具被确定为可用，则获得目的地工具按照优先级的顺序可以处理的批次的列表，根据优先级由高到低进行批次的检验和确认；
如果所有的批次都没有通过检验和确认，那么这些批次将被送回到储料器，
若批次通过检验和确认，检查工具的状态，在工具的端口和承载器都准备充分时，发布工具的批次保留信息。
2.如权利要求1所述的方法，其中加工材料包括半导体晶片。
3.如权利要求1所述的方法，其中加工材料包括用于处理LCD面板的材料。
4.如权利要求1所述的方法，其中传送请求包括第一工具的卸载请求。
5.如权利要求1所述的方法，包括在第一工具发布传送请求之后，确定传输工作是否已经被指派。
6.如权利要求1所述的方法，包括在第一工具发布传送请求之后，如果没有传输工作被指派，则确定加工材料的目的地。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括，在发布传送请求之后，确定传送加工材料的传送请求是否被指派给第一工具。
8.如权利要求7所述的方法，包括：
在发布传送请求之后，如果没有传输请求被指派给第一工具，则确定目的地；或者
如果传送请求被指派给第一工具，则等待传送。
9.一种自动制造系统，包括：
若干具有若干工具组的隔间；
与隔间相连的临时存储位置；
传送加工材料的传送系统；和
用于控制加工材料传送的自动控制器，其中当第二工具可用情况下第一工具向第二工具提出请求时，或者第一工具向临时存储位置提出请求的时候，自动控制器传送加工材料，确定加工材料的目的地，包括识别可用工具目的地，和确定可用工具目的地的加工材料的优先级别，具体包括：
获得可用目的地列表，从列表中确定储料器或者工具是否是下一个目的地，并在下一个目的地是工具的情况下，确定该工具是否可用；
如果该工具不可用，则返回确定列表中的其他工具，直到一个工具被认为可用；
若列表中的工具被确定为可用，则获得目的地工具按照优先级的顺序可以处理的批次的列表，根据优先级由高到低进行批次的检验和确认；
如果所有的批次都没有通过检验和确认，那么这些批次将被送回到储料器，
若批次通过检验和确认，检查工具的状态，在工具的端口和承载器都准备充分时，发布工具的批次保留信息。
10.如权利要求9所述的自动制造系统，其中工具组中的工具包括半导体制造工具。
11.如权利要求9所述的自动制造系统，其中工具组中的工具包括用于生产LCD面板的工具。
12.如权利要求9所述的自动制造系统，其中传输系统包括自动材料处理系统(AMHS)。
13.如权利要求9所述的自动制造系统，其中自动控制器包括制造执行系统。
14.如权利要求9所述的自动制造系统，其中第一工具发布的请求包括卸载请求。
15.如权利要求9所述的自动制造系统，其中在第一工具发布传送请求之后，自动控制器确定传输工作是否已经被指派。
16.如权利要求9所述的自动制造系统，其中如果在第一工具发布传送请求之后，没有传输工作被指派，则自动控制器执行下一目的地分析。
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