CN1495654A - 解决自动材料处理系统中传送差错的方法、系统和介质 - Google Patents

解决自动材料处理系统中传送差错的方法、系统和介质 Download PDF

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Abstract

本发明的一个典型实施例涉及一种用于解决与制造环境中的自动材料处理系统事务有关的传送差错的方法、系统和存储介质。所述系统包括主机系统，它执行制造执行系统软件、材料控制系统软件和通信软件。所述系统还包括客户机系统，它经由通信软件和通信网络与主机系统通信。所述系统还包括：单元控制器，与主机系统通信；生产设备，它经由单元控制器与主机系统通信。所述系统还包括自动材料处理系统、经由通信网络与主机系统通信的集成传送便利系统软件、由集成传送便利系统产生的通告。所述通告包括传送差错的细节。本发明的其他实施例包括方法和存储介质。

Description

解决自动材料处理系统中传送差错的方法、系统和介质
技术领域
本发明一般地涉及制造生产系统，具体上，本发明涉及用于解决与制造执行系统(MES)和材料控制系统(MCS)之间的自动材料处理系统(AMHS)事务有关的传送差错的方法、系统和存储介质。
背景技术
制造企业的效率部分取决于信息通过其完整的供应链的迅速流动。现有的企业资源计划(ERP)系统被开发和利用来处理产品计划、购买、供应商交互和客户服务，并且迅速赢得了广泛的接受。这些ERP系统虽然有用，但不是被设计用于管理日常的工厂的运营(plant-floor operation)。历史上，购买商业上可获得的MES或建立它们自己的工厂控制系统是制造商的公知常识。例如，多数半导体制造商或装配商(也称为‘FAB’)购买商业上可获得的MES或使用某种形式的“本国生产的(home-grown)”生产执行系统(MES)，用于跟踪生产后勤、在进行中的工作、设备状态、质量、库存、工艺控制等。
在车间行为中的最近的发展包括生产设备、材料处理、材料控制系统的自动化以及所有这些系统和应用程序与主机MES的集成。用于某些产业的自动制造工艺提出了很多挑战。不像使用标准装配线处理技术的自动工业那样，半导体材料的制造一般包括非线性处理技术。例如，300毫米的半导体FAB涉及复杂和非常长的前后路径，其中晶片通过处理工具返回访问多个重复层级，同时进行测量和测量的反馈。使得这样的复杂路径自动化要求在其基础技术中很大的复杂性。另一个挑战涉及半导体材料的大小和重量方面的后勤。例如，充分大于和重于它们的200毫米前身的300毫米晶片的开发导致需要多级FAB来容纳这些占用空间的材料。在这个方面提高的自动化变得关键，以便降低人员处理可能发生伤害的高风险和克服由多个代理施加的调整限制。
自动材料处理系统(AMHS)被开发来移动和跟踪通过制造设施或工段被发送的材料载体(也称为FOUP或前开口统一容器(Front Opening UnifiedPod)和标度线容器(reticle pod))。这些载体也可以是间距降低的FOUP或任何其他类型的晶片载体、标度线载体或在半导体制造中使用的耐用品。AMHS子系统包括储料器(也称为材料存储和检索系统)、工段间(interbay)传送器件和工段内(intrabay)传送器件。工段间传送器件将载体从一个储料器向另一个移动以及在工段之间移动。工段内传送允许从储料器或从工段中的另一个生产设备向所述生产设备直接移动载体。自动化工段间和工段内传送运载工具经常被称为自动制导运载工具(AGV)、导轨制导运载工具或任何类型的架空传送/架空升降传送(OHT)和架空运载工具(OHV)。用于实现AMHS行为的软件包括材料控制系统(MCS)软件。MCS软件管理制造材料的传送和存储的自动化。
虽然储料器和工段间传送已经被使用了一些时间，自动化工段间传送还是相当新的。必须将MCS系统集成到MES系统中来使得能够进行自动的提供和拾取，以及自动的材料处理。工段间传送的相对新颖导致在将MCS与MES集成中的差距。
MCS或AMHS开始自动提供处理，但是偶尔硬件、软件或人为差错导致E84信号交换(一系列红外并行输入/输出信号，它允许从主动的AMHS运载工具或实体与被动的生产设备实体直接通信)失败。MCS控制系统将随后向MES发送消息，说明传送工作结束到另一个位置。
MES(其接收从MCS返回的命令)不询问这些返回代码和差错，而是继续操作和处理，就好象差错从未发生。MES不从MCS消息确认返回代码或消息，而假定已经成功地提供了载体。结果，也假定执行经由控制工作/处理工作定义的处理指令。这已经通过在测试环境中重新建立这个精确的场景和记录所有系统如何交互和对此差错反应得到确认。MES假定即使还没有处理相关控制工作、处理工作和所定义的材料，也成功地提供保留的载体。MCS将载体发送回它选择的MCS储料器(经常是最近的)，但是MES不取消载体保留和对设备负载端口保留的控制工作。
这个问题一般由下列原因之一引起：由设备或MCS AMHS运载工具引起的E84故障；操作员差错，如人工提供到错误负载端口或使用了错误的工具以至负载端口被错误地占用；人为差错，如干扰存在或位置传感器，在负载端口上剩余工具或斜靠在负载端口上；载体存在和/或位置差错。这些事件的任一个可以导致成本的大量增加以及在制造周期中的长延迟。
所需要的是一种识别、跟踪和解决在自动化制造设置中发生的传送错误的有效方式。
发明内容
本发明的典型实施例涉及一种用于解决与制造环境中的自动材料处理系统事务有关的传送差错的方法、系统和存储介质。所述系统包括主机系统，它执行制造执行系统软件、材料控制系统软件和通信软件。所述系统也包括客户机系统，它经由通信软件和通信网络与主机系统通信。所述系统也包括：单元控制器，与主机系统通信；生产设备，它经由单元控制器与主机系统通信。所述系统还包括自动材料处理系统、经由通信网络与主机系统通信的集成传送便利系统软件、由集成传送便利系统产生的通告。所述通告包括传送差错的细节。本发明的其他实施例包括方法和存储介质。
附图说明
现在参见附图，其中在几个图中，相同的元件的标号相同：
图1是网络系统的一部分，在示例性实施例中，在此网络上实现了集成传送便利系统；
图2A和2B是图解在示例性实施例中实现集成传送便利系统的处理的流程图；
图3是由MCS/AMHS在检测到传送故障时产生的事件报告实例；
图4是响应于传送故障而产生的自动电子邮件通告实例。
具体实施方式
在典型实施例中，自动材料处理系统(AMHS)与图1中的制造系统100中图解的制造执行系统集成。制造实体一般使用位于其制造工厂(FAB)的处理工段内的材料存储和传送设备，以及用于自动化这些传送设备器件和材料的处理和控制的通信硬件和软件。系统100包括主机系统102，它包括一个或多个服务器，它们经由有线或无线通信网络154与一个或多个客户机系统152通信。服务器150可以是一个或多个大型计算机或其他类似的高速服务器。而且，可以在主机系统102中包括另外的服务器，以便实现本发明的优点。但是，在图1的简化图中，仅仅一个服务器150被示出。服务器150执行软件应用程序，其中包括但不限于企业资源计划(ERP)、制造执行系统(MES)、材料控制系统(MCS)、调度系统和其他合适的应用程序。
在图1中也包括生产设备120，它对制造实体的制造材料和/或部件执行一个或多个处理。生产设备120包括用于与单元控制器105通信的设备控制器或微处理器。单元控制器105(也称为设备集成控制器和站控制器)表示接口，它允许主机系统102与生产设备120通信。单元控制器105经由RS232、HSMS或以太网端口与生产设备120的设备控制器通信。生产设备120包括固定缓冲器型工具和内部缓冲器工具，并且还可以包括一般用于制造设备中的处理、测量、计量(metrology)和测试工具。可以明白，单元控制器105可以与主机系统102集成，其中主机系统102包括用做生产设备控制器(如单元控制器、站控制器或设备集成控制器)的一个或多个服务器和/或工作站，它们在MES和半导体和生产设备120之间连接，允许和支持集成通信。
主机系统102也包括数据存储部件，该数据存储部件包括任何形式的海量存储器，该海量存储器被配置来读取和写入在文件存储器(如磁盘数据存储器件)中保存的数据库类型的数据。存储在数据存储部件中的信息被主机系统102检索和管理，并且可以使得被具有适当的访问许可的系统100的雇员访问。
系统100还包括：自动材料处理系统(AMHS)103，它经由通信网络154和在服务器150上运行的材料控制系统软件与主机系统102通信。AMHS系统跟踪和控制在诸如系统100的制造系统中的载体的移动。可以明白，AMHS103可以被安装为附加的集成系统或现有MES应用程序的组件，或可以是在MES和MCS之间接口的独立的系统和应用程序。可以明白，可以以商业方式来购买AMHS/MCS来作为能够集成到现有的MES和FAB中的独立的系统，或可以内部开发它。例如，在七十年代，IBM开发了它们自己的AMHS，作为QTAT(快速返回时间(Quick Tum Around Time))线的一部分。虽然这仅仅是一条80毫米3英寸的晶片线，但是它具有全自动的材料处理系统，并且是当前正在建立的自动化300毫米FAB的缩小版本。
在系统100中也包括工段内传送系统控制器106、储料器系统控制器108和工段间传送系统控制器110，其中每个通过利用由“国际半导体设备和材料TM”(SEMI)定义的通信标准而链接到AMHS 103。这些通信标准是分别用于工段内和工段间设备112和116的E82(用于工段间/工段内具体设备模式(IBSEM)的规范)和用于储料器设备114的E88(储料器SEM的规范)。工段内传送运载工具112、储料器114和工段间传送运载工具116分别与系统控制器106、108、和110通信。传送设备112和116及其它们传送的材料的移动和跟踪分别被系统控制器106和110以及MCS使得易于进行。可以注意到，系统100可以使用任何数量的设备器件和传送运载工具，以便实现本发明的优点。虽然如上所述的本发明使用SEMI标准，本领域的技术人员可以明白和理解，除了SEMI标准之外或取代SEMI标准还可以使用其他标准，以便实现本发明的优点。
可以利用SEMITM E84标准经由增强的并行I/O接口信号来完成在主动设备(如传送设备112和116)和被动设备(如产生设备120和储料器设备114)之间的载体/材料移交(handoff)操作。在允许在其间的直接通信的工段内传送运载工具112、储料器114和工段间传送运载工具116之间传送E84信号。在此进一步对此说明。
客户机系统152经由网络154链接到主机系统102。客户机系统152可以包括一个或多个通用有线或无线计算机，并且可以包括普遍的设备，如PDA、手持PC、袖珍PC、网络使能的蜂窝电话或任何与网络连接的其他类型的器件。网络154可以包括无线技术、基于无线电的通信、基于电话的通信或上述的组合。但是，为了说明，网络154是高速以太网LAN(局域网)。主机系统102运行适当通信软件，例如电子邮件，它允许利用数据管理部件(如IBM的DB2TM)经由商业应用程序向诸如在客户机系统152上的系统支持人员的终端用户提供与生产处理有关的信息。系统100也可以运行诸如Lotus NotesTM的组件应用程序或一些其他的可以商业形式获得或内部开发的电子邮件系统。
在图2A中针对制造生产处理的执行来说明用于与MES和MCS/AMHS和集成传送便利系统的实现相关的信息的流动的框架。虽然其他类型的制造环境可以从本发明受益，但是在此为了说明的目的说明半导体制造环境。
在步骤202，经由主机系统102的MES启动制造处理。在步骤204选择分配器(lot)和/或载体来用于处理。这个选择可以由操作员来手工完成或由在MES中的自动调度系统自动完成。所述调度系统可以是MES的一部分或可以是由第三方销售商提供的独立集成应用程序或系统。实时调度系统和应用程序是可以商业获得的，可以被本领域的技术人员理解。MES在步骤206建立开始分配器保留(Start Lot Reservation)(也称为载体保留)，这包括在步骤208建立控制工作ID和在步骤214传送工作ID。控制工作是由MES跟踪的单元，它包括一个或多个处理工作并且指定处理工作的顺序以及材料的来源和目的地。在步骤210，将控制工作ID与具体的设备ID和负载端口相关联。在步骤212，单元控制器105经由发送到设备120的“邦定(bind)”命令来保留负载端口。传送工作ID在步骤214被发送到MCS并且包括启动从储料器114或设备120到设备负载端口的自动移动或传送工作所需要的信息。自动移动包括两种类型：从储料器到生产设备和从一个设备到另一个设备。移动的起源和目的地可以是储料器114或设备120。在一些MES和MCS中，每个系统将建立与移动或事务有关的唯一识别的传送工作ID，以执行从起源到目的地的移动。MCS在步骤216启动传送。在步骤218，诸如AGV、RGV或其他类型的OHT/OHV或类似的器件的传送运载工具112前进到储料器114或设备120。传送运载工具112在步骤220从储料器114或设备120拾取保留的载体，并且在步骤222将其带到保留的设备负载端口。在这个负载端口启动运送，其涉及在E84传感器和这个负载端口之间的通信。如果在步骤224运送成功，则在步骤226处理材料，并且在步骤228对于所选择的分配器结束处理。如果运送不成功(步骤224)，则在中断工作之前在步骤230重新启动固定次数的运送。在这种情况下，在步骤232将载体返回储料器114，在步骤234由MCS产生事件报告。图3示出了示例事件报告300。
处理在图2B继续，其中，在步骤236，事件报告被MES接收并且可能包括从MCS/AMHS向MES发送的一些类型的报告，其中记录了“载体工作状态被改变(CarrierJobStateChanged)”消息，通知MES不能将这个特定的传送工作ID和载体工作ID加载到保留的目的地。在步骤238，集成传送便利系统——被集成到MES中或被开发为独立的集成应用程序——分析事件报告中的数据，产生通告，并且将通告分配到在客户机系统152的系统支持人员。集成传送便利系统或MES以依赖于用户所选择的标准的各种格式之一来向系统支持人员发送通告。例如，这个通告可以作为电子邮件消息被发送到系统支持人员，或者这个通告信息可以被发送到由被分配到这个任务的指定支持人员使用的合作工作场所。图4图解了由集成传送便利系统产生的一个示例电子邮件通告400。通告400包括对所遇到的故障402、分配器ID 404、载体ID 406和源设备ID 408的简要说明。这个通告也包括源储料器410、目的地设备ID 412、端口ID 414、源工段ID 416、源OHV/OHT ID 418和可能相关的其他信息420。可以理解，除了上述、或与上述并行，可以在自动通告中提供其他信息，尤其是当支持系统和结构随着时间演化和新的信息参数和字段变得相关的时候。这个信息帮助系统支持人员确定要在目的地设备ID412和/或端口ID 414执行的机械或电气校正行为的类型。校正行为可以简单得如清除或去除阻挡运送的障碍物，或可以复杂得如排除电气或RF通信问题。处于电子邮件通告400的“TO(至)”地址部分422的支持人员如果必要的话解决在通告中提供的问题，并且经由返回的电子邮件或通过在合作空间指示完成解决方案来记录解决方案信息。集成传送便利系统将事件报告与通告和解决方案数据打包，并且在主机系统102的数据存储部件或储存库存储数据来用于趋势分析或审查目的。所述数据可以采用简单ASCII文本日志文件的形式，或可以被分解为DB2TM或其他数据库表格中。
在步骤240，集成传送便利系统然后自动清除负载端口数据，这作为由集成传送便利系统实现的复位机制的一部分。除了负载端口的机械、电气或物理清除，步骤240也要求MES和/或集成传送便利系统软件在MES中逻辑地清除负载端口。这可以以由MES提供的MES事务的形式，或以集成传送便利系统用于向MES发送清除命令的一些方法或对象的形式。负载端口的这个逻辑清除一般被看作在MES中表示的负载请求状态。负载请求表示负载端口现在准备好或正在请求加载载体来用于处理。例如，IBM的SiView标准，MES包括开始分配器保留取消按键或内置到MES逻辑部分中的特征，它允许和支持用户手动取消对负载端口的前一个保留。这个特征可以在任何MES中被自动化以便提供一种手段，用于利用来自集成传送便利系统的集成调用来远程清除所述保留。
在步骤242，集成传送便利系统然后查看是否在MES系统中仍然保留在传送中失败的该载体。利用在图4的通告中提供的信息，集成传送便利系统向主机系统102的数据存储部件中存储的MES数据库查询载体保留的状态。如果仍然保留着载体，则集成传送便利系统在步骤244清除载体保留。如果未保留载体，或如果已经清除了载体保留，则处理在步骤246继续，其中删除待决的传送工作ID，随后在步骤248删除控制工作ID功能。集成传送便利系统随后查看是否已经在步骤250成功地复位了所有保留的部件。如果肯定，则在步骤252恢复制造处理。如果还没有成功地复位MES(步骤250)，则在步骤252恢复处理之前，在必要时重复步骤240-248中的一个或多个。
可以看出，集成传送便利系统允许MES和MCS软件系统通告故障和在必要的生产设备变得空闲之前解决它们。在检测到由各种行为的一个或多个引起的故障时，产生和分发准实时的通告，并且指定的人员或自动系统开始解决这个故障。
如上所述，本发明可以被体现为计算机实现的处理的形式或用于实践这些处理的设备的形式。本发明也可以被实现为计算机程序代码的形式，其中包括在有形媒介中包含的指令，所述有形媒介诸如软盘、CD-ROM、硬盘或任何其他的计算机可读存储介质，其中当计算机程序代码被装到计算机并且由计算机执行时，计算机变成用于实践本发明的装置。本发明也可以被体现为计算机程序代码的形式，例如，不论是被存储在存储介质中、被装到计算机和/或由计算机执行还是经由一些传输介质来被传输，所述经由一些传输介质例如通过电线或电缆、通过光纤或经由电磁辐射，其中，当计算机程序代码被装入计算机中或由计算机执行的时候，计算机变成用于实践本发明的装置。当在通用微处理器上被实现的时候，计算机程序代码段配置微处理器以建立具体的逻辑电路。
虽然已经示出和说明了本发明的优选实施例，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和替换。因此，应当理解本发明已经说明性地而非限定地被描述。

Claims (18)

1.一种用于在制造环境中解决与自动材料处理系统事务有关的传送差错的系统，所述传送差错导致事件报告，所述系统包括：
主机系统，执行：
制造执行系统软件；
材料控制系统软件；和
通信软件；
客户机系统，经由所述通信软件和通信网络与所述主机系统通信；
单元控制器，与所述主机系统通信；
生产设备，经由所述单元控制器与所述主机系统通信；
自动材料处理系统；
集成传送便利系统软件，经由所述通信网络与所述主机系统通信；和
通告，由所述集成传送便利系统产生，所述通告包括所述传送差错的细节。
2.按照权利要求1的系统，其特征在于：所述自动材料处理系统包括：
工段内传送设备，与工段内传送系统控制器通信；
工段间传送设备，与工段间传送系统控制器通信；和
储料器设备，与储料器系统控制器通信。
3.按照权利要求1的系统，其特征在于：所述工段内传送设备和所述工段间传送设备中的每一个包括至少下列之一：
架空传送运载工具；
自动制导运载工具；
导轨制导运载工具；和
架空举升传送运载工具。
4.按照权利要求1的系统，其特征在于：所述单元控制器软件包括至少下列之一：
站控制器；和
设备集成控制器。
5.按照权利要求1的系统，其特征在于：所述通告包括所述传送差错的说明和至少下列之一：
分配器ID；
载体ID；
源设备ID；
源储料器；
目的地设备ID；
端口ID；
源工段ID；和
源OHV/OHT ID。
6.按照权利要求1的系统，其特征在于：所述通告经由所述通信网络被发送到系统支持人员。
7.按照权利要求6的系统，其特征在于：所述通告作为电子邮件消息被格式化和发送。
8.按照权利要求6的系统，其特征在于：所述通告经由所述通信网络被发送到合作工作空间。
9.一种用于通过通信网络解决传送差错的方法，所述差错与在制造环境中的自动材料处理系统事务有关，所述方法包括：
从具有与所述差错有关的数据的材料控制系统接收事件报告；
对所述事件报告进行分析以产生通告；
向系统支持人员发送所述通告；
自动清除分配给所述自动材料处理系统事务的生产设备的负载端口数据；和
识别和复位所保留的制造执行系统部件。
10.按照权利要求9的方法，其特征在于，所述通告包括所述传送差错的说明和至少下列之一：
分配器ID；
载体ID；
源设备ID；
源储料器；
目的地设备ID；
端口ID；
源工段ID；和
源OHV/OHT ID。
11.按照权利要求9的方法，其特征在于，所述自动清除所述负载端口数据包括向所述制造执行系统发送清除命令。
12.按照权利要求9的方法，其特征在于，所述识别和复位保留的MES部件包括：
确定与传送差错相关联的载体的保留状态；
如果是保留，则清除载体保留；否则
删除待决的传送工作ID和删除待决的控制工作ID。
13.按照权利要求9的方法，还包括：
收集和存储与所述传送差错的解决方案有关的数据；和
产生报告。
14.一种以用于通过通信网络解决传送差错的机器可读的计算机程序代码编码的存储介质，所述差错与在制造环境中的自动材料处理系统事务有关，所述存储介质包括指令，这些指令使得服务器执行：
从具有与所述差错有关的数据的MCS接收事件报告；
对所述事件报告进行分析以产生通告；
向系统支持人员发送所述通告；
自动清除分配给所述自动材料处理系统事务的生产设备的负载端口数据；和
识别和复位所保留的MES部件。
15.按照权利要求14的存储介质，其特征在于，所述通告包括所述传送差错的说明和至少下列之一：
分配器ID；
载体ID；
源设备ID；
源储料器；
目的地设备ID；
端口ID；
源工段ID；和
源OHV/OHT ID。
16.按照权利要求14的存储介质，其特征在于，所述自动清除所述负载端口数据包括向所述制造执行系统发送清除命令。
17.按照权利要求14的存储介质，其特征在于，所述识别和复位保留的MES部件包括：
确定与该差错相关联的载体的保留状态；和
如果是保留，则清除载体保留；否则
删除待决的传送工作ID和删除待决的控制工作ID。
18.按照权利要求14的存储介质，还包括使得所述服务器执行下列的指令：
收集和存储与所述传送差错的解决方案有关的数据；和
产生报告。
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