CN102478841A - 一种平衡机台产能的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平衡机台产能的方法，该方法建立了平衡机台产能的机制，通过建立执行当前工序的第一机台组和执行下一道工序的第二机台组的负荷之间的联系，控制第一机台组优先处理负荷不足的第二机台所需的晶片组，有效避免了机台产能不足，提高了半导体生产效率，降低了生产成本。

Description

一种平衡机台产能的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种半导体生产流程控制的方法和装置，特别涉及一种平衡机台产能的方法和装置。

背景技术

目前，在半导体制造中，晶片要依次经过由几百道工序组成的工艺流程才能制成最终的产品，不同工序在不同机台中进行，完成相同工序的一个或多个机台组成机台组。当晶片完成一道当前工序后，才会根据工艺流程被派送到执行下一道工序的机台中进行处理。生产不同产品采用的工艺流程也不相同，采用相同工艺流程生产的一批晶片称为晶片组(Lot)，每个Lot会按照其特定的工艺流程，分别进入执行不同工序的机台进行不同工序处理。由于半导体工艺中工序的重复性，不同的工艺流程都会包括镀膜工序、刻蚀工序和光刻工序等相同的工序，因此，不同晶片组会在同一机台组中进行加工。

现有的半导体制造过程中，操作机台组的工程师能够通过MES(制造执行系统)查询机台组所处的状态，例如，机台组能够处理哪些晶片组，处理晶片组的历史记录，和执行当前工序的情况等。工程师根据机台组所处的状态，根据经验安排晶片组的处理顺序。但是，执行当前工序的第一机台组的工程师无法准确获知执行下一道工序的第二机台组的负荷情况，往往会由于没有优先处理第二机台组缺货的晶片组A，使得第二机台组在处理晶片组A时，可供处理的晶片组A的晶片数量小于其处理能力，造成第二机台组无法满负荷运行，第二机台组的机台产能闲置；或者，由于第一机台组优先处理了第二机台组并不缺货的晶片组B，使得第二机台组在处理该晶片组B时，即使满负荷运行，仍有一部分晶片不能及时处理。这种依靠经验安排晶片组处理顺序的方式，大大降低了产品的生产效率，特别在半导体制造中，因为昂贵的机台折旧费用，机台产能的不平衡提高了半导体制造的成本。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：

由于执行当前工序的第一机台组的工程师无法准确获知执行下一道工序的第二机台组的负荷情况，需要依靠经验决定执行当前工序的第一机台组的晶片组执行顺序，降低了半导体制造中产品生产效率，增加了产品制造成本。

为解决上述问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种平衡机台产能的方法，设置具有不同工艺流程的多个晶片组，每个晶片组都进入第一机台组加工，所述工艺流程存储在工艺流程模块中，由平衡机台设置模块根据所述工艺流程，设置每个晶片组与将要加工该晶片组的第二机台组的对应关系，该方法还包括：

对每个晶片组，实时派工系统控制模块从所述平衡机台设置模块中查询将要加工该晶片组的第二机台组，并计算工厂全部晶片组中，待处理工序处于所述第一机台组加工工序与所述第二机台组加工工序之间的晶片总数；

目标晶片数量模块统计该晶片组需要进入所述第二机台组加工的目标晶片总数，偏离率计算排序模块将所述晶片总数除以所述目标晶片总数，所得的商值作为该晶片组的偏离率，由偏离率存储模块建立并存储偏离率与晶片组的对应关系；

偏离率计算排序模块将每个晶片组的偏离率按大小排序得到较小的偏离率，根据所述偏离率与晶片组的对应关系，由所述实时派工系统控制模块控制所述第一机台组优先处理所述较小的偏离率对应的晶片组。

所述第一机台组包含一个或多个机台；所述第二机台组包含一个或多个机台。

所述目标晶片总数是12小时到48小时内的目标晶片总数。

所述目标晶片总数是第二机台组中每个机台加工该晶片组的目标晶片数量的总和，所述每个机台加工该晶片组的目标晶片数量由每个机台加工该晶片组的标准晶片数量乘以产能合理利用率得到。

一种平衡机台产能的装置，该装置包括：实时派工系统控制模块、工艺流程模块、平衡机台设置模块、目标晶片数量模块、偏离率计算排序模块、偏离率存储模块；

所述工艺流程模块：用于存储多个晶片组的工艺流程；

所述平衡机台设置模块，用于根据所述工艺流程模块中每个所述晶片组的工艺流程，设置每个晶片组与将要加工该晶片组的第二机台组的对应关系；

所述实时派工系统控制模块：用于对每个晶片组，从所述平衡机台设置模块中查询将要加工该晶片组的第二机台组，将所述第二机台组信息发送到所述目标晶片数量模块后，控制执行所述目标晶片数量模块；计算工厂全部晶片组中，待处理工序处于所述第一机台组加工工序与所述第二机台组加工工序之间的晶片总数，将所述晶片总数发送到所述偏离率计算排序模块；根据所述偏离率计算排序模块对偏离率的排序，控制所述第一机台组优先处理较小的偏离率对应的晶片组；

所述目标晶片数量模块，用于根据从所述实时派工系统控制模块接收的第二机台组信息，计算第二机台组的目标晶片总数，将所述目标晶片总数发送到所述偏离率计算排序模块；

偏离率计算排序模块：用于将所述晶片总数除以所述目标晶片总数，所得的商值作为偏离率发送到所述偏离率存储模块；将所述偏离率按大小排序；

偏离率存储模块：用于存储从所述偏离率计算排序模块发送的偏离率，建立并存储偏离率与晶片组的对应关系。

一种平衡机台产能的装置，该装置还包括：显示模块，用于按照所述偏离率计算排序模块对偏离率的排序，显示偏离率和所述偏离率对应的晶片组。

所述目标晶片总数是12小时到48小时内的目标晶片总数；

所述目标晶片数量模块，该模块包括：标准产能单元和产能合理利用率单元和可用机台数量单元；

所述标准产能单元，用于设置所述第二机台组中每个机台的标准产能；

所述产能合理利用率单元，用于设置所述第二机台组中每个机台的产能合理利用率。

所述可用机台数量单元，用于从所述实时派工系统控制模块得到所述第二机台组中第二机台的数量。

由上述的技术方案可见，本发明建立了平衡机台产能的机制，通过建立执行当前工序的第一机台组和执行下一道工序的第二机台组的负荷之间的联系，控制第一机台组优先处理负荷不足的第二机台所需的晶片组，有效避免了机台产能不足，提高了半导体生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明一种平衡机台产能的方法的步骤流程图；

图2为本发明一种平衡机台产能的装置图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

一种平衡机台产能的方法，该方法的步骤如图1所示。

步骤101、具有不同工艺流程的多个晶片组，每个晶片组都会进入第一机台组，对每个晶片组，根据工艺流程设置下一道工序对应的第二机台组；

本步骤中，对一个晶片组来说，它的工艺流程和每道工序由哪些机台来执行是在MES中设置好的。首先工程师可以按照不同工序的需要，将晶片制造的工艺流程中某些耗时较长的工序，如镀膜工序或刻蚀工序等，设置为当前工序。然后，根据每个晶片组的工艺流程，能够处理当前工序的机台组成第一机台组。在后续的工序中，由工程师根据平衡机台产能的需要，将某个后续工序定义为下一道工序，则处理下一道工序的机台组成第二机台组。第一机台组和第二机台组分别由一个或多个机台组成。需要注意的是，这里的下一道工序并不是指当前工序执行完毕后，紧接着将要执行的工序，而是指在下一道工序与当前工序的执行顺序关系中，下一道工序将在当前工序之后执行，当前工序和下一道工序之间可以存在其它工序。

步骤102、设置第二机台组中每个机台在一天中处理下一道工序的目标晶片数量；

本步骤中，第二机台组中每个机台在一天中处理下一道工序的目标晶片数量是指，对某一特定晶片组的工艺流程，在一天中，第二机台组中的每个机台能够对多少晶片执行下一道工序。具体地，在实际生产中，每个机台的目标晶片数量由机台的标准产能和机台的合理利用率的乘积决定。一天中机台的标准产能可以由工程师根据机台处理下一道工序的能力和晶片的实际生产需要设置，机台的合理利用率是工程师根据机台的使用情况得出的经验值。这里设置一天中机台的标准产能，是因为一般认为在相对稳定的生产环境中，机台的产量变化周期为24小时，也就是在一天时间里机台的生产情况是稳定不变的，当然也可以根据实际生产应用的需要，设置在其他时间段长度内的标准产能，时间段范围是12小时到48小时，例如，12小时、24小时和48小时。

例如，有晶片组1和晶片组2，两个待处理晶片组；对晶片组1的工艺流程，将第59道工序设置为当前工序，将执行第59道工序的1号机台和2号机台都设置为第一机台共同组成第一机台组，将第60道工序设置为下一道工序，将执行第60道工序的3号机台和4号机台设置为第二机台共同组成第二机台组，设置一天中3号机台对第60道工序的标准产能是400个晶片，合理利用率是1.2；设置一天中4号机台对第60道工序的标准产能是500个晶片，合理利用率是1.1。对晶片组2的工艺流程；将第49道工序设置为当前工序，将执行第49道工序的1号机台设置为第一机台，将第52道工序设置为下一道工序，将执行第52道工序的5号机台设置为第二机台；设置一天中6号机台对第52道工序的标准产能是300个晶片，合理利用率是1.1。

步骤103、对每个晶片组，查询将要处理该晶片组下一道工序的第二机台组；

本步骤中，对第一机台组来说，待处理的晶片组可能有很多，根据步骤101的设置第二机台组，可以查询每个待处理晶片组的下一道工序对应的第二机台组。

例如，对第一机台的1号机台，通过查询MES中的信息得到晶片组1的第59道工序和晶片组2的第49道工序为可执行的待处理当前工序，则根据晶片组1的工艺流程和步骤101中的设置，得到3号机台和4号机台共同作为第二机台组对晶片组1执行下一道工序；根据晶片组2的工艺流程和步骤101中的设置，得到5号机台作为第二机台组对晶片组2执行下一道工序。

步骤104、在工厂全部晶片组中，计算待处理工序在第一机台组加工工序与第二机台组加工工序之间的晶片总数，统计所述第二机台组加工的目标晶片总数，将所述晶片总数除以所述目标晶片总数，所得的商值作为该晶片组对应的偏离率(Dev Ratio)，存储每个晶片组的Dev Ratio以及每个晶片组与Dev Ratio的对应关系；

本步骤中，工厂生产的每个晶片组的每道工序的执行情况，包括执行结果和执行工序的机台都会记录在MES中。在全厂晶片组中，根据MES中记录的全部晶片组的工艺流程执行情况，计算得到待处理工序在第一机台组加工工序与第二机台组加工工序之间的晶片总数的具体步骤为现有技术，不再赘述。由步骤102设置的每个机台的目标晶片数量和步骤103得到的第二机台组信息，将第二机台组中每个机台的目标晶片数量相加，得出第二机台组的目标晶片数量的总和。

例如，对晶片组1，已经由1号机台和2号机台组成的第一机台组执行完毕第59道工序，但还没有由3号机台和4号机台组成的第二机台组执行第60道工序的WIP的晶片总数为900个晶片，则晶片组1的第一Dev Ratio(小数点后保留两位有效数字)是900÷(400×1.2+500×1.1)＝0.87；

对晶片组2，已经由1号机台执行完毕第49道工序但还没有由5号机台执行第52道工序的WIP的晶片总数为200个晶片，则晶片组2的第二DevRatio是200÷(300×1.1)＝0.61；

步骤105、将Dev Ratio按大小进行排序后，根据Dev Ratio与晶片组的对应关系，控制所述第一机台组优先处理Dev Ratio最小值对应的晶片组。

本步骤中，对第一Dev Ratio和第二Dev Ratio进行排序，显然第二DevRatio0.61小于第一Dev Ratio0.87，工程师和线上操作人员，根据排序完成后的第一和第二Dev Ratio，可知3号、4号和6号三个机台中，6号机台的晶片待处理晶片不足的情况较严重，因此，需要优先为6号机台提供待处理晶片，由工程师和线上操作人员执行控制第一机台组优先处理第二Dev Ratio对应的晶片组2，也就是优先处理晶片组2。

至此，本发明提出的平衡机台产能的步骤执行完毕。

本发明提供了一种平衡机台产能的方法，该方法建立了平衡机台产能的机制，通过建立执行当前工序的第一机台组和执行下一道工序的第二机台组的负荷之间的联系，计算出每个晶片组的Dev Ratio，根据Dev Ratio的大小排序的情况，工程师可以了解第二机台组的负荷状况，Dev Ratio越小，说明执行下一道工序的第二机台组的负荷越不足，需要优先处理最小Dev Ratio对应的晶片组，从而实现机台产能的平衡，有效避免了机台产能不足，提高了半导体生产效率，降低了生产成本。

一种平衡机台产能的装置，该装置结构图如图2所示，该装置包括：实时派工系统(RTD)控制模块201、平衡机台设置模块202、工艺流程模块203、目标晶片数量模块204、Dev Ratio计算排序模块205、Dev Ratio存储模块206和显示模块207；其中，

工艺流程模块203：用于存储都进入第一机台组加工的不同晶片组的工艺流程，建立每个所述晶片组与工艺流程的对应关系；记录每个晶片组的工艺流程执行情况；

平衡机台设置模块202，用于根据工艺流程模块203中每个所述晶片组与工艺流程的对应关系和存储的所述工艺流程，对每个晶片组，设置该晶片组和将要加工该晶片组的第二机台组的对应关系；

RTD控制模块201：用于对每个晶片组，从平衡机台设置模块202中根据该晶片组和将要加工该晶片组的第二机台组的对应关系，查询将要加工该晶片组的第二机台组，将查询到的第二机台组的信息发送到目标晶片数量模块204，控制执行目标晶片数量模块204；根据工艺流程模块203中该晶片组的工艺流程执行情况，计算全厂晶片组中，待处理工序在第一机台组加工工序与第二机台组加工工序之间的晶片总数，将晶片总数发送到Dev Ratio计算排序模块205；RTD控制模块201控制执行Dev Ratio计算排序模块205；RTD控制模块201控制执行Dev Ratio存储模块206；RTD控制模块201控制执行显示模块207；根据Dev Ratio计算排序模块205对偏离率的排序，找出较小的偏离率后，根据Dev Ratio存储模块206中建立的偏离率与晶片组的对应关系，控制第一机台组优先处理偏离率较小的晶片组；

目标晶片数量模块204，用于根据从RTD模块201接收的第二机台组信息，计算第二机台组的目标晶片总数，将目标晶片总数发送到Dev Ratio计算排序模块205；本实施例中，选取的时间段是当天的24小时，以下时间段都以当天的24小时计算；

Dev Ratio计算排序模块205：用于接收目标晶片数量模块204发送的第二机台组的目标晶片数量总数，接收RTD控制模块201发送的全厂晶片组中，待处理工序在第一机台组加工工序与第二机台组加工工序之间的晶片总数，将晶片总数除以目标晶片总数，将所得的商值作为偏离率发送到Dev Ratio存储模块206；将偏离率按大小排序；其中，Dev Ratio可以按从大到小排序也可以按从小到大排序；

偏离率存储模块206：用于存储从Dev Ratio计算排序模块205发送的偏离率，建立偏离率与晶片组的对应关系；

显示模块207：用于按照Dev Ratio计算排序模块205对偏离率的排序，从Dev Ratio存储模块206中依次读取偏离率，以及根据所述偏离率和所述晶片组的对应关系，按照偏离率的排序显示偏离率和偏离率对应的晶片组。

目标晶片数量模块，包括标准产能(Standard Capacity)单元2041和产能合理利用率(WIP Level Ratio)单元；其中，

标准产能单元2041，用于设置第二机台的标准产能；

产能合理利用率单元2042，用于设置第二机台的产能合理利用率；其中，标准产能和产能利用率的计时时间段是一天(24小时)；认为在相对稳定的生产环境中，机台的产量变化周期为24小时，也就是在一天时间里机台的生产情况是稳定不变的，当然也可以根据实际生产应用的需要，设置在其他时间段长度内的标准产能，时间段范围是12小时到48小时，例如，12小时、24小时和48小时。

标准产能和产能合理利用率的乘积为：一天中第二机台处理下一道工序的目标晶片数量。

特别地，在半导体生产中，第二机台组中每台第二机台设置的StandardCapacity值和WIP Level Ratio值分别相同，则在目标晶片数量模块204中，还包括有可用机台数量(Avail chamber number)单元2043，用于从RTD控制模块201得到的第二机台组中第二机台的数量(反应室数量)；因此，在一天中，第二机台组处理下一道工序的目标晶片数量的总和就是StandardCapacity、WIP Level Ratio和Avail chamber number三者的乘积。

本发明提供了一种平衡机台产能的装置，该装置通过建立执行当前工序的第一机台组和执行下一道工序的第二机台组的负荷之间的联系，计算出每个晶片组对应的Dev Ratio，将所得Dev Ratio按大小排序和显示后，工程师可以根据Dev Ratio的排序判断第二机台的负荷状况，Dev Ratio越小，说明执行下一道工序的第二机台组的负荷越不足，需要控制第一机台组优先处理最小Dev Ratio对应的晶片组，从而实现机台产能的平衡，有效避免了机台产能不足，提高了半导体生产效率，降低了生产成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种平衡机台产能的方法，设置具有不同工艺流程的多个晶片组，每个晶片组都进入第一机台组加工，所述工艺流程存储在工艺流程模块中，由平衡机台设置模块根据所述工艺流程，设置每个晶片组与将要加工该晶片组的第二机台组的对应关系，该方法还包括：

对每个晶片组，实时派工系统控制模块从所述平衡机台设置模块中查询将要加工该晶片组的第二机台组，并计算工厂全部晶片组中，待处理工序处于所述第一机台组加工工序与所述第二机台组加工工序之间的晶片总数；

目标晶片数量模块统计该晶片组需要进入所述第二机台组加工的目标晶片总数，偏离率计算排序模块将所述晶片总数除以所述目标晶片总数，所得的商值作为该晶片组的偏离率，由偏离率存储模块建立并存储偏离率与晶片组的对应关系；

偏离率计算排序模块将每个晶片组的偏离率按大小排序得到较小的偏离率，根据所述偏离率与晶片组的对应关系，由所述实时派工系统控制模块控制所述第一机台组优先处理所述较小的偏离率对应的晶片组。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一机台组包含一个或多个机台；所述第二机台组包含一个或多个机台。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标晶片总数是12小时到48小时内的目标晶片总数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标晶片总数是第二机台组中每个机台加工该晶片组的目标晶片数量的总和，所述每个机台加工该晶片组的目标晶片数量由每个机台加工该晶片组的标准晶片数量乘以产能合理利用率得到。

5.一种平衡机台产能的装置，该装置包括：实时派工系统控制模块、工艺流程模块、平衡机台设置模块、目标晶片数量模块、偏离率计算排序模块、偏离率存储模块； 

所述工艺流程模块：用于存储多个晶片组的工艺流程；

所述平衡机台设置模块，用于根据所述工艺流程模块中每个所述晶片组的工艺流程，设置每个晶片组与将要加工该晶片组的第二机台组的对应关系；

所述实时派工系统控制模块：用于对每个晶片组，从所述平衡机台设置模块中查询将要加工该晶片组的第二机台组，将所述第二机台组信息发送到所述目标晶片数量模块后，控制执行所述目标晶片数量模块；计算工厂全部晶片组中，待处理工序处于所述第一机台组加工工序与所述第二机台组加工工序之间的晶片总数，将所述晶片总数发送到所述偏离率计算排序模块；根据所述偏离率计算排序模块对偏离率的排序，控制所述第一机台组优先处理较小的偏离率对应的晶片组；

所述目标晶片数量模块，用于根据从所述实时派工系统控制模块接收的第二机台组信息，计算第二机台组的目标晶片总数，将所述目标晶片总数发送到所述偏离率计算排序模块；

所述偏离率计算排序模块：用于将所述晶片总数除以所述目标晶片总数，所得的商值作为偏离率发送到所述偏离率存储模块；将所述偏离率按大小排序；

所述偏离率存储模块：用于存储从所述偏离率计算排序模块发送的偏离率，建立并存储偏离率与晶片组的对应关系。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，该装置还包括：显示模块，用于按照所述偏离率计算排序模块对偏离率的排序，显示偏离率和所述偏离率对应的晶片组。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述目标晶片总数是12小时到48小时内的目标晶片总数。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述目标晶片数量模块，该模块包括：标准产能单元和产能合理利用率单元和可用机台数量单元；

所述标准产能单元，用于设置所述第二机台组中每个机台的标准产能；

所述产能合理利用率单元，用于设置所述第二机台组中每个机台的产能 合理利用率。

所述可用机台数量单元，用于从所述实时派工系统控制模块得到所述第二机台组中第二机台的数量。 

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