DE10161307A1

DE10161307A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Analysieren eines wiederholt auftretenden Prozesses und Verfahren und Vorrichtung zum Evaluieren einer Mehrzahl von Prozeßvorrichtungen gleichen Typs sowie Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern der Leistungsfähigkeit einer Prozeßvorrichtung

Info

Publication number: DE10161307A1
Application number: DE10161307A
Authority: DE
Inventors: Christian Schulz; Arieh Greenberg; Christian Reh
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-07-03
Also published as: CN1605050A; WO2003054643A1; AU2002366855A1

Abstract

Ein Verfahren zum Analysieren eines wiederholt auftretenden Prozesses, der aus Prozeßschritten besteht, wobei zumindest zwei Prozeßschritte von zwei unterschiedlichen Prozessieruntersystemen (22a, 22b) einer Prozeßvorrichtung (22) ausgeführt werden, werden zunächst Kanaldaten in zeitlichem Bezug zueinander von zumindest zwei Prozessieruntersystemen bereitgestellt (10). Dann wird in den bereitgestellten Kanaldaten nach einer vorbestimmten zeitlichen Abfolge eines ausgewählten Ereignisses in dem einen Kanal und eines ausgewählten Ereignisses in dem anderen Kanal gesucht (12), um dann eine quantitative zeitliche Charakterisierung (20) der wiederholt auftretenden zeitlichen Abfolge zu erhalten, um eine Aussage über einen Betrieb jedes Prozessieruntersystems (22a, 22b) zu erhalten. Damit ist es möglich, Erklärungen für Durchsatzunterschiede ansich gleicher Prozeßvorrichtungen desselben Typs auf Prozeßschrittebene zu erklären und darauf aufbauend Prozeßvorrichtungen zu evaluieren und in ihrer Leistungsfähigkeit durch gezielte Eingriffe an problematischen Prozeßschritten bzw. Prozessieruntersystemen zu verbessern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Prozeßanalyse und insbesondere auf die Analyse und Optimierung von Produktionsmaschinen mit zyklischen Prozeßabläufen, wobei ein Prozeß aus mehreren Prozeßschritten besteht, und wobei für unterschiedliche Prozeßschritte unterschiedliche Prozessieruntersysteme vorgesehen sind, die zusammen eine Prozessvorrichtung bilden.
In Produktionslinien gibt es typischerweise eine Vielzahl identischer Maschinen, auf welchen schnelle zyklische Prozesse ablaufen. Eine solche Produktionslinie ist beispielsweise eine Endfertigungslinie in einer Halbleiterfabrik. Hier besteht unter anderem die Aufgabe, einen Halbleiterchip, der fertig hergestellt ist, d. h. der die nötigen Schaltungen und Verbindungsleitungen umfaßt, zu häusen. Zu diesem Zweck wird der Halbleiterchip auf einem sogenannten Lead-Frame (Zuleitungsrahmen) plaziert, wonach eine elektrische Verbindung zwischen einem Anschlußbeinchen (Lead) und der auf dem Chip vorgesehenen Kontaktanschlußfläche z. B. mittels eines Bonddrahts vorgenommen wird. Typischerweise hat ein Chip eine Vielzahl von Anschlüssen, d. h. Beinchen, so daß der vorgenannte Schritt mehrmals nacheinander bzw. durch mehrere Bonder gleichzeitig ausführt werden muß.
Hiernach wird der Chip dann in ein geeignetes Material eingebracht, wie z. B. in Kunstharz eingegossen, um einen fertigen Chip zu erhalten.
Dieser Prozeß des Häusens des Chips erfordert daher eine Vielzahl einzelner Prozeßschritte, die im wesentlichen die folgenden umfassen:

1. Aufnehmen des Halbleiterchips durch eine Handhabungsvorrichtung.
2. Bewegen des Chips über zwei Dimensionen, um den Chip in dem vorgesehenen Lead-Frame zu plazieren.
3. Fixieren des Chips auf dem Lead-Frame mittels einer Indexklammer ("Index-Clamp").
4. Überprüfen, beispielsweise durch eine optische Mustererkennung, ob der Chip korrekt auf dem Lead-Frame plaziert ist.
5. Erwärmen des Chips und des Lead-Frames, um einen gegebenenfalls vorgesehenen bei Wärme aushärtenden Klebstoff auszuhärten, damit der Chip sicher an dem Lead-Frame befestigt ist.
6. Kontaktieren der Anschlußbeinchen mit den entsprechenden Anschlußflächen auf dem Halbleiterchip beispielsweise mittels Ultraschall-Bonden.
7. Lösen der Index-Klammer und Transportieren des Lead-Frames samt gebondetem Chip zu einer Vergußstation.
8. Vergießen des Lead-Frames samt gebondetem Chip mit einem Kunstharz.
9. Verpacken des eingegossenen fertig gehäusten Chips.

In eine Prozeßvorrichtung, die die oben beschriebenen prinzipiellen Schritte durchführt, werden eingangsseitig fertig verarbeitete Halbleiterchips und Lead-Frames eingespeist, und werden ausgangsseitig fertig verpackte gehäuste Halbleiterchips erhalten.
In einer Produktionslinie arbeiten typischerweise viele solcher Maschinen vom gleichen Typ und mit den eigentlich gleichen Einstellungen parallel. Dennoch hat sich herausgestellt, daß der Durchsatz der Maschinen stark variieren kann, obgleich die Maschinen vom gleichen Typ sind, die gleichen Einstellungen haben und die gleichen Chips/Lead-Frames verarbeiten.
Aus der obigen Darstellung eines beispielhaften Schrittablaufs einer solchen Prozeßvorrichtung ist ersichtlich, daß an dem Halbleiterchip eine Vielzahl verschiedener Prozeßschritte durchgeführt wird, und daß ferner verschiedene Prozeßschritte von verschiedenen Prozessieruntersystemen ausgeführt werden, und daß ferner eine bestimmte zeitliche Abfolge eingehalten werden muß. So wird beispielsweise die Bewegung eines Halbleiterchips mittels eines Roboterarms durchgeführt, der ein Motorsystem aufweist, das ein Motor-Freigabesignal erhält, wenn ein Sensor des Roboterarms festgestellt hat, daß ein Chip sicher aufgenommen ist. Die Bewegung des Roboterarms wird typischerweise ebenfalls durch Sensoren überwacht und beispielsweise schrittmäßig gesteuert, so daß gemäß einem vorbestimmten Programm eine bestimmte Abfolge von z- und p- Bewegungen erfolgt, wobei eine p-Bewegung eine Drehbewegung anzeigt. Dann, nachdem der Roboterarm den Chip freigegeben hat und derselbe durch die Index-Klammer fixiert ist, wird wieder durch einen Sensor überprüft, ob der Chip richtig an Ort und Stelle abgelegt ist. Dies kann beispielsweise mittels einer optischen Erkennungseinheit durchgeführt werden, die bestimmte Merkmale, wie z. B. Ausrichtungs- oder Registriermarken auf dem Chip und dem Lead-Frame, untersucht, um zu verifizieren, daß der Chip tatsächlich korrekt liegt, oder ob er neu positioniert werden muß.
Eine Erwärmung des Chips samt Lead-Frame, um einen Klebstoff auszuhärten, findet typischerweise erst dann statt, wenn ein Klammer-Bestätigungssignal ergibt, daß die Index-Klammer fest sitzt.
Ferner findet ein Ultraschall-Bond-Verfahren erst dann statt, wenn sichergestellt ist, daß der Chip richtig plaziert und befestigt ist. Ein Abtransport des Chips zum Häusen kann selbstverständlich erst dann stattfinden, wenn das Ultraschall-Bonden fertig ist.
Daraus ist ersichtlich, daß die einzelnen Prozeßschritte nicht starr miteinander gekoppelt sind, sondern voneinander Abhängigkeiten aufweisen.
Darüber hinaus werden die unterschiedlichen Prozeßschritte durch stark unterschiedliche Prozessieruntersysteme ausgeführt. So stellt der Roboterarm ein Prozessieruntersystem dar. Genauso stellt die Indexklammer ein Prozessieruntersystem dar. Genauso stellt die Pixelerkennung oder auch der Ultraschallgenerator, die Abtransporteinrichtung oder die Erwärmungseinrichtung jeweils ein eigenes Untersystem dar. Innerhalb eines Untersystems können wieder Untersysteme herausgegliedert werden. So umfaßt der Roboterarm beispielsweise wiederum verschiedene Prozessieruntersysteme, nämlich einen Aktor für eine Bewegung in z-Richtung und einen Aktor für eine Drehbewegung.
Weiterhin umfaßt der Roboterarm mehrere Sensoren, die wiederum Prozessieruntersysteme darstellen können. Sämtliche Prozessieruntersysteme liefern während des Betriebs jeweils eigene Ereignisse. So stellt der Motorstrom eines Aktors des Roboterarms dahingehend ein Ereignis dar, daß sein Einschalten als Ereignis betrachtet werden kann, daß sein Ausschalten als anderes Ereignis betrachtet werden kann, oder daß insgesamt die Ein-Phase als ein einziges Ereignis aufgefaßt wird.
Die Pixelerkennungseinheit wird ebenfalls, zeitlich betrachtet, eine Folge von Ereignissen haben, nämlich eine Aufnahmephase, eine Auswertungsphase und eine Ausgabephase.
Obgleich jeweils entsprechende Prozessieruntersystem verschiedener Prozeßvorrichtung vom gleichen Typ ebenfalls typischerweise gleich aufgebaut sind, d. h. daß z. B. ein z- Bewegungs-Aktor des Roboterarms in allen Prozeßvorrichtungen, d. h. in allen Roboterarmen, die gleichen Nennparameter hat, wird man dennoch feststellen, daß eine Prozeßvorrichtung insgesamt gesehen einen höheren oder niedrigeren Durchsatz hat als eine andere Prozeßvorrichtung.
Der Vergleich des jeweiligen Durchsatzes der Prozeßvorrichtungen bzw. der Zeit für einen Prozeßzyklus ist relativ einfach. Die Feststellung von Durchsatz-Unterschieden allein genügt jedoch nicht. Der nächste Schritt muß in der Analyse der Unterschiede bestehen. Eine Analyse der Unterschiede bezogen auf die einzelnen Prozeßschritte und damit auf die einzelnen Prozessieruntersysteme ist jedoch nur dann möglich, wenn der Prozeß insgesamt aufgelöst bis in einzelne Prozeßschritte analysiert werden kann, um Vergleiche zwischen insgesamten Prozeßvorrichtungen, d. h. Maschinen, desselben Typs ziehen zu können.
Ein mögliches Prozedere, um eine Prozeßvorrichtung zu untersuchen, von der festgestellt worden ist, daß sie einen geringeren Durchsatz hat, kann darin bestehen, mit einem Speicheroszilloskop Zeitstudien durchzuführen und diese manuell auszuwerten. Der Nachteil dieser Optimierungsmethode ist jedoch ein relativ hoher zeitlicher Aufwand, da die Messungen für jede interessierende Bewegung einzeln durchgeführt werden müssen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera den Prozeß zu filmen und anhand von Zeitstempeln auf den Einzelbildern des sich ergebenden Films Zeitdauern einzelner Prozeßzyklen zu analysieren.
Nachteilig an beiden Verfahren ist jedoch der relativ hohe zeitliche Aufwand, die ausschließlich manuelle Auswertbarkeit und insbesondere die Tatsache, daß keine gegenseitigen Abhängigkeiten der Prozeßschritte untereinander feststellbar sind. Zusätzlich können die manuellen Auswertungen zumeist nicht wiederverwendet werden, zumal für jede Messung ein neuer Meßaufbau notwendig wäre.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Konzept zum Analysieren eines wiederholt auftretenden Prozesses und darüber hinaus ein Konzept zum Evaluieren und Verbessern der Leistungsfähigkeit einer Prozeßvorrichtung aufbauend auf den Analyseergebnissen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Analysieren eines Prozesses gemäß Patentanspruch 1, eine Vorrichtung zum Analysieren eines Prozesses gemäß Patentanspruch 12, ein Verfahren zum Evaluieren einer Mehrzahl von Prozeßvorrichtungen eines gleichen Typs gemäß Patentanspruch 13, eine Vorrichtung zum Evaluieren einer Mehrzahl von Prozeßvorrichtungen eines gleichen Typs nach Patentanspruch 14, ein Verfahren zum Verbessern einer Leistungsfähigkeit einer Prozeßvorrichtung nach Patentanspruch 15 oder eine Vorrichtung zum Verbessern einer Leistungsfähigkeit einer Prozeßvorrichtung nach Patentanspruch 17 gelöst.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß von der getrennten Analyse der einzelnen Prozessieruntersysteme unabhängig voneinander weggegangen werden muß, um eine Gesamtanalyse des Prozesses zu erreichen, bei der die Abhängigkeiten der einzelnen Prozeßschritte voneinander und damit die Abhängigkeiten der einzelnen Prozessieruntersysteme voneinander berücksichtigt sind. Durchsatz-Einbußen treten auf, wenn Prozeßschritte innerhalb des Prozesses aufgrund von vorhandenen Streuungen in den Prozessieruntersystemen unterschiedlich lang dauern, obgleich entsprechende Prozessieruntersysteme in verschiedenen Prozeßvorrichtungen vom gleichen Typ sind, d. h. die gleichen Nenn-Betriebsparameter haben. Die vernetzte Analyse der Prozeßschritte, die von den verschiedenen Prozeßuntersystemen ausgeführt werden, wird dadurch erreicht, daß zunächst erste Kanaldaten über zeitlich aufeinanderfolgende Ereignisse, die ein Prozeßschritt aufweist, und zweite Kanaldaten über zeitlich aufeinanderfolgende Ereignisse, die ein anderer Prozeßschritt aufweist, erhalten werden, wobei die ersten Kanaldaten und die zweiten Kanaldaten auf den gleichen Zeitabschnitt bezogen sind. In diesen ersten und zweiten Kanaldaten, die auch als Rohdaten bezeichnet werden, wird nunmehr eine wiederholt auftretende vorbestimmte zeitliche Abfolge zwischen einem ausgewählten Ereignis in den ersten Kanaldaten und einem ausgewählten Ereignis in den zweiten Kanaldaten gesucht. Wesentlich ist, daß die Analyse nicht darauf beschränkt wird, wiederholt auftretende Prozesse innerhalb der ersten Kanaldaten oder innerhalb der zweiten Kanaldaten gesucht werden, sondern daß wiederholt auftretende Abfolgen betrachtet werden, die sowohl Ereignisse der einen Kanaldaten als auch Ereignisse der anderen Kanaldaten umfassen. Es wird somit eine Suche von wiederholt auftretenden vorbestimmten zeitlichen Abfolgen unter den verschiedenen Kanälen durchgeführt. Auf der Basis der Suchergebnisse wird dann eine quantitative zeitliche Charakterisierung der wiederholt auftretenden zeitlichen Abfolge durchgeführt, um eine Aussage über einen Betrieb jedes Prozessieruntersystems zu erhalten.

Damit kann für jede Prozeßvorrichtung ein Abhängigkeitsprofil nicht nur qualitativer Natur sondern auch quantitativer Natur zwischen den Prozessieruntersystemen, die die einzelnen Prozeßschritte des Prozesses bewirken, erhalten werden.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden, wenn mehrere aufeinanderfolgende vorbestimmte zeitliche Abfolgen durch einen Suchalgorithmus ermittelt worden sind, statistische Auswertungen dahingehend vorgenommen, um bestimmte zeitliche Abfolgen, die zu weit streuen, zu eliminieren, und um dann, aus den verbleibenden zeitlichen Abfolgen, die innerhalb einer vorgegebenen Norm liegen, einen Mittelwert zu berechnen, der für die einzelne Prozeßvorrichtung eine repräsentative zeitliche Abfolge darstellt. Damit können Ausnahmefälle, wie z. B. außergewöhnliche Störungen in dem Prozeß, aus den Rohdaten ausgefiltert werden, um eine repräsentative zeitliche Abfolge von Ereignissen der unterschiedlichen Kanäle untereinander für eine bestimmte Prozeßvorrichtung zu ermitteln.

Vorzugsweise umfaßt die quantitative zeitliche Charakterisierung für jeden Prozeßschritt eine repräsentative zeitliche Dauer. Je nach Detaillierungsniveau, kann innerhalb jedes Prozeßschritts für jedes Ereignis ebenfalls eine repräsentative zeitliche Dauer ermittelt werden.

Diese genaue Detailanalyse auf Prozeßschrittniveau kann vielfältig eingesetzt werden.

Eine erste Einsatzmöglichkeit der Analysedaten besteht darin, mehrere Prozeßvorrichtungen gleichen Typs zu evaluieren, um z. B. einen Lieferanten der an sich identischen Prozeßvorrichtungen mit der Frage zu konfrontieren, warum die eine Maschine (Prozeßvorrichtung) einen höheren Durchsatz hat als die andere, und wieso ein bestimmter Prozeßschritt bei der einen Maschine länger benötigt als bei der anderen Maschine. Auch für den Lieferanten der Maschinen ist dies von Interesse, da er, um seinen Nachbesserungspflichten nachkommen zu können, weiß, wo er mit der genaueren Maschinenanalyse ansetzen soll.

Die gewonnenen Analyseergebnisse können jedoch auch vorteilhaft für eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit einer einzelnen Prozeßvorrichtung eingesetzt werden, indem mehrere Prozeßvorrichtungen des gleichen Typs hinsichtlich ihrer einzelnen Prozeßschritte untersucht werden. Daraufhin werden die Dauern der identischen Prozeßschritte der verschiedenen Prozeßvorrichtungen untersucht, um für jeden Prozeßschritt die schnellste Zeitdauer zu ermitteln. Damit kann ein optimales Prozeßschrittprofil erstellt werden, bei dem beispielsweise der erste Prozeßschritt von der ersten Prozeßvorrichtung abstammt, da diese den schnellsten ersten Prozeßschritt hatte, bei dem der zweite Prozeßschritt beispielsweise von der dritten Prozeßvorrichtung stammt, da diese zwar im ersten Prozeßschritt suboptimal war, aber dafür im dritten Prozeßschritt optimal war, etc.

Durch genaues Untersuchen der Prozessieruntersysteme der Prozeßvorrichtungen, die die optimalen Ergebnisse geliefert haben, mit der tatsächlichen Konfiguration der Prozessieruntersysteme einer speziellen Prozeßvorrichtung kann dann die Leistungsfähigkeit jedes einzelnen Prozessieruntersystems gesteigert werden, um aus mittelmäßigen Prozeßvorrichtungen nahezu optimale Prozeßvorrichtungen zu machen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Übersichtsdiagramm über das Verfahren zum Analysieren eines wiederholt auftretenden Prozesses;
Fig. 2 ein Übersichtsdiagramm der Einrichtung zum quantitativen zeitlichen Charakterisieren des Betriebs der einzelnen Prozessieruntersysteme von Fig. 2 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 ein Übersichtsdiagramm zum Verbessern der Leistungsfähigkeit einer Prozeßvorrichtung unter Verwendung von repräsentativen Abfolgen verschiedener Prozeßvorrichtungen;
Fig. 4 eine Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Analysevorrichtung;
Fig. 5 eine Übersichtsdarstellung des Meßaufbaus zum Analysieren einer Prozeßvorrichtung; und
Fig. 6 eine repräsentative Abfolge für eine zweifache Die- Bond-Maschine als Beispiel für eine Prozeßvorrichtung mit einzelnen Prozessieruntersystemen.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild über das erfindungsgemäße Konzept zum Analysieren eines wiederholt auftretenden Prozesses. Mittels einer Einrichtung 10 werden Kanaldaten mehrerer Kanäle für ein und denselben Zeitabschnitt bereitgestellt. Mittels einer Einrichtung 12 wird in den Kanaldaten nach einer vorbestimmten zeitlichen Abfolge gesucht, wobei die vorbestimmte zeitliche Abfolge von Ereignissen in den Kanälen entweder von außen vorgebbar ist, wie es durch einen Pfeil 14 angedeutet ist, oder durch einen Mustererkennungsalgorithmus 16 optional aus den durch die Einrichtung 10 bereitgestellten Kanaldaten unmittelbar abgeleitet werden kann, wie es durch eine gestrichelte Linie 18 in Fig. 1 veranschaulicht ist. Auf der Basis der von der Einrichtung 12 gelieferten Suchergebnisse führt dann eine Einrichtung 20 eine quantitative zeitliche Charakterisierung des Betriebs der einzelnen Prozessieruntersysteme durch.
Üblicherweise besteht eine Prozeßvorrichtung 22 aus einzelnen Prozessieruntersystemen 22a, 22b, 22c, . . ., die jeweils einen oder mehrere Prozeßschritte ausführen, die zusammen den gesamten Prozeß ergeben, der durch die Prozeßvorrichtung 22 ausgeführt wird. Erste Kanaldaten 24a umfassen Steuer- und/oder Sensordaten des ersten Prozessieruntersystems. Zweite Kanaldaten 24b stellen Steuer- und/oder Sensorausgangsdaten des zweiten Prozessieruntersystems dar. Analog stellen dritte Kanaldaten 24c Steuer- und/oder Sensordaten des dritten Prozessieruntersystems dar. Je nach Aufteilung bzw. hierarchischer Granularität, die erwünscht ist, kann entweder ein Prozessieruntersystem, wie z. B. der Roboterarm, der eingangs beschrieben worden ist, insgesamt als ein Prozessieruntersystem angesehen werden. Alternativ oder zusätzlich kann jedoch wiederum der z-Aktor und der p-Aktor des Robotersystems jeweils als ein eigenes Prozessieruntersystem angesehen werden, wobei die ersten Kanaldaten dann die Steuer- und/oder Sensordaten des z-Aktors sind, und wobei die zweiten Kanaldaten dann die Steuer- und/oder Sensordaten des p-Aktors sind. Je nach Bedarf ist auch eine weitere Aufspaltung möglich.
Typischerweise umfassen Prozeßvorrichtung keine Ausgänge für die von der vorliegenden Erfindung benötigten Kanal-Rohdaten. Die Kanaldaten können jedoch ohne weiteres durch Abzapfen von entsprechenden Steuer- und/oder Sensordaten beispielsweise an einer Motorsteuerungskarte des entsprechenden Aktors erhalten werden. Ein solches Abzapfen ist beispielsweise mit hochohmigen Sonden etc. möglich.
Ferner wird es erfindungsgemäß bevorzugt, die Daten mit geringer zeitlicher Quantelung, z. B. mit einer Auflösung von 10 ms oder kleiner abzutasten, um eine genügend feine Auflösung zur Analyse der Abhängigkeiten der einzelnen Prozeßschritte untereinander bzw. des Gleichlaufs von voneinander unabhängigen Prozeßschritten zu ermöglichen.
Im nachfolgenden wird auf Fig. 6 Bezug genommen, wobei Fig. 6 ein Flußdiagramm für eine repräsentative Abfolge bei einer Die-Bond-Maschine beschreibt, wobei 10 verschiedene Kanäle 60 bis 69 vorgesehen sind. Der erste Kanal 60 liefert ein Index- Klammersignalereignis 60a, das anzeigt, daß eine Index- Klammer an dem Halbleiterchip angebracht ist, um ihn an einem Lead-Frame zu befestigen. Der Kanal 61 stellt ein Steuersignal für den z-Bewegungs-Aktor des Roboterarms dar. Der Kanal 62 stellt Steuersignale für einen p-Aktor des Roboterarms dar. Der Kanal 63 zeigt die Steuersignale eines Pixelerkennungsuntersystems, das, nachdem der Chip in dem Lead-Frame plaziert ist, sicherstellt, daß der Chip in dem Lead-Frame richtig ausgerichtet ist. Dies wird anhand von Registriermarken am Lead-Frame und/oder an dem Halbleiterchip ermöglicht, welche optisch erkennbar sind. Der Kanal 64 zeigt Steuersignale eines Ultraschallgenerators zum Ultraschall-Bonden von Verbindungsleitungen zwischen einem Beinchen des Lead-Frames und einer dazugehörigen Verbindungsanschlußfläche des Halbleiterchips. Die weiteren Kanäle 65 bis 69 zeigen die Verarbeitung eines zweiten Halbleiterchips in der Die-Bond- Maschine, dahingehend, daß in der ersten Hälfte, d. h. in den ersten 105 Sekunden, lediglich ein Ultraschall-Bonden des ersten Chips (Kanal 64) stattfindet, während dann, ab einer Zeit von etwa 105 Sekunden, sowohl der erste Chip als auch der zweite Chip Ultraschall-gebondet werden.
Aus der Flußdiagrammdarstellung der einzelnen Kanal-Daten bezogen auf denselben Zeitabschnitt etwa zwischen 0 und 250 s, ist die aufeinanderfolgende zeitliche Tätigkeit der einzelnen Untersysteme erkennbar. Insbesondere ist erkennbar, daß der Ultraschallgenerator erst nach Abschluß der Pixelerkennung mit dem Bonden beginnt. Insbesondere ist auch erkennbar, daß innerhalb des Ultraschallgenerator-Kanals 64 mehrere periodische Ereignisgruppen 64a bis 64f existieren, die durch etwas größere Pausen getrennt sind, wobei in den größeren Pausen jeweils länger dauernde Ereignisse des z-Aktors und des p- Aktors auftreten (Ereignisse 61a und 62a).
Eine vorbestimmte Abfolge könnte beispielsweise sein: ein Ereignis im Kanal 60; dann eine Gruppe (z. B. 64b) im Kanal 64; dann ein etwas längeres Ereignis 61a und 62a im Kanal 61 bzw. im Kanal 62; und dann wieder eine Ereignisgruppe 64c im Ultraschallgeneratorkanal 64.
Eine solche vorbestimmte zeitliche Abfolge von Ereignissen in den Kanälen wird in den Roh-Daten wiederholt auftreten, und zwar für jeden Verarbeitungsvorgang, während die Prozeßvorrichtung eine Anzahl von Halbleiterchips verarbeitet. Die Rohdaten könnten prinzipiell so aussehen, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, jedoch periodisch und selbstverständlich nicht identisch regelmäßig wiederholt.
Die repräsentative Abfolge von Fig. 6 für eine Die-Bond- Maschine kann, wie es beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist, erzeugt werden. Zunächst wird in einem Erfassungsintervall, in dem beispielsweise 100 Halbleiterchips verarbeitet werden, die sich wiederholende vorbestimmte zeitliche Abfolge gesucht (Block 12 von Fig. 1). Aus den gewonnenen Signalen wird dann eine Streuung der Gesamtdauer der vorbestimmten Abfolgen und/oder der einzelnen Ereignisse (z. B. 61a, 62a, 64b, 64c) aus den unterschiedlichen Kanälen durchgeführt. Das Streuungsdiagramm ergibt Häufungen um einen Mittelwert herum und weit abliegende Ausreißer. Es kann eine Abweichungsschwelle vorgegeben werden, so daß Ausreißer außerhalb der Abweichungsschwelle eliminiert werden, wie es durch einen Block 25 dargestellt ist. Die Streuung der vorbestimmten Abfolgen kann statistisch ermittelt werden, und zwar aufgesplittet entweder nach der Zeitdauer der vorbestimmten Abfolge an sich oder vorzugsweise aufgesplittet in Streuungen der Zeitdauer und der einzelnen ausgewählten Ereignisse der Kanäle (Block 26). Aus den nach der Elimination (Block 25) verbleibenden Abfolgen kann dann eine Mittelwertbildung (Block 27) durchgeführt werden, und zwar unter den noch verbleibenden Abfolgen, um dann eine repräsentative Abfolge für die Prozeßvorrichtung zu erhalten, wie sie beispielsweise in Fig. 6 für eine bestimmte Prozeßvorrichtung dargestellt ist.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Konzept nicht auf eine Die-Bond-Prozeßvorrichtung oder auf das Gebiet der Halbleiterherstellung begrenzt ist. Überall, wo vorzugsweise mehrere hinsichtlich ihrer Nennparameter identische Maschinen arbeiten und wiederholte, zyklische Prozesse durchführen, kann das erfindungsgemäße Konzept zum automatischen Analysieren der einzelnen Prozeßschritte und insbesondere der Abhängigkeiten untereinander eingesetzt werden, um nicht nur eine qualitative Prozeßschrittbeurteilung zu erhalten, sondern sogar eine quantitative, wie es aus Fig. 6 hervorgeht, wo jedes Ereignis, wie z. B. ein Ereignis 68a, einen definierten Anfangszeitpunkt (etwa 7 Sekunden), einen definierten Endzeitpunkt (etwa 36 Sekunden) und eine definierte zeitliche Dauer (29 Sekunden am Beispiel des Ereignisses 68a) hat.
Im nachfolgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen, um ein erfindungsgemäßes Konzept zum Verbessern der Leistungsfähigkeit einer Prozeßvorrichtung darzustellen. Zunächst muß, wie es in Fig. 3 bei 30 gezeigt ist, die Analyse der Fig. 1 und 2 durchgeführt werden, um für jede Prozeßvorrichtung eine repräsentative Abfolge beispielsweise in Form eines Flußdiagramms von Fig. 6 zu erhalten. Bereits aus dem Vergleich der repräsentativen Abfolgen der verschiedenen Prozeßvorrichtungen können die einzelnen Prozeßvorrichtungen hinsichtlich ihres insgesamten Durchsatzes, aber auch, gemäß der vorliegenden Erfindung, hinsichtlich der Leistungsfähigkeit der einzelnen Prozessieruntersysteme, evaluiert werden.
Aus den Ergebnissen der repräsentativen Abfolgen für die verschiedenen Prozeßvorrichtungen kann dann aus den Ergebnissen für alle Prozeßvorrichtungen jeweils der beste Wert für ein Prozessieruntersystem erhalten wird (Block 32). Der Block 32 liefert eine Anzeige, in welcher Prozeßvorrichtung das beste erste Prozessieruntersystem ist, das beste zweite Prozessieruntersystem ist, das beste dritte Prozessieruntersystem ist, . . . Alternativ oder gleichzeitig gibt der Block 32 die Betriebsparameter für die besten Prozessieruntersystem aus, so daß gewissermaßen eine "optimale" Anforderung für eine optimale Prozeßvorrichtung erhalten wird, die eine Aneinanderreihung der Optimal-Prozessieruntersysteme der einzelnen Prozeßvorrichtungen ist (33). In einem Block 34 kann dann ein suboptimales Prozessieruntersystem durch Vergleich mit dem entsprechenden optimalen Prozessier-Untersystem manipuliert werden, um seinen Durchsatz zu verbessern. Dies kann durch Detailanalyse geschehen, wobei die Detailanalyse beispiels-Weise wieder mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden kann, wobei nun Kanaldaten jedoch einzelne Steuer- und/oder Sensorsignale von ein und derselben z. B. Motor- Steuerkarte sein werden. Alternativ kann ein Verbessern oder "Tunen" eines Prozessieruntersystems auch durch Vergleich und empirische Optimierung erfolgen, je nach dem, welche Möglichkeit zweckdienlicher erscheint. Nach einer Bearbeitung sämtlicher Prozessieruntersysteme einer Prozeßvorrichtung, die vorher suboptimal war, ergibt sich eine optimale Prozeßvorrichtung mit einzelnen optimierten Prozessieruntersystemen, wobei selbstverständlich das Prozessieruntersystem, das bereits bei den besten Prozessieruntersystemen 33 enthalten ist, selbstverständlich nicht manipuliert zu werden braucht.
Fig. 4 zeigt einen Gesamtaufbau eines Tools, in dem das erfindungsgemäße Konzept implementiert ist. Das Tool umfaßt einen Meßvorrichtungsabschnitt 40 und einen Analysevorrichtungsabschnitt 41, die beide auf eine Datenbank 42 zugreifen. In der Meßvorrichtung ist der Typ der Prozeß-Vorrichtung gespeichert, und befinden sich ferner auch Schnittstellen für die einzelnen Kanäle, wobei ein Typ beispielsweise eine Die- Bond-Maschine ist, während eine andere Vorrichtung beispielsweise eine Sputter-Maschine etc. ist. Ferner ist in der Meßvorrichtung 40 der Meßmodus enthalten, der in einem Archiv abgelegt ist. Die Meßvorrichtung umfaßt ferner typischerweise auch eine Möglichkeit zur Online-Visualisierung und möglicherweise auch für eine erste statistische Auswertung.
Der Analysevorrichtung umfaßt eine Filter- und Modellverwaltungseinheit, eine Datenanalyseeinheit, eine Visualisierungseinheit und eine Ergebnisexporteinheit. Ergebnisse können dann beispielsweise als EXCEL-Spreadsheed ausgegeben werden. Das erfindungsgemäße Tool umfaßt ferner eine Daten- Import/Export-Schnittstelle, um auch andere Datenquellen, wie z. B. ASCII-Daten, einspeisen zu können.
Fig. 5 zeigt einen Gesamtaufbau einer Prozeßvorrichtung 50 mit einzelnen Prozessieruntersystemen, einem Signalwandler, der mit der Prozeßvorrichtung verbunden ist, und einem Meß- PC, der wiederum mit dem Signalwandler verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Konzept bietet eine halbautomatische Möglichkeit erwünschte Signale präzise zu definieren, zu sammeln, zu validieren und die zugehörigen Informationen zu verwalten. Dies wird durch gleichzeitige Erfassung mehrere Kanäle/Bewegungen, durch LOG-Dateien, SECS/GEM direktes Abgreifen der Signale an Sensoren und Aktoren mit einer Auflösung von vorzugsweise weniger als 10 Millisekunden, etc. erreicht. Anschließend wird ein maschinenabhängiges Flußdiagramm, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, automatisch erstellt, das eine repräsentative Darstellung der Aktivitäten der Prozessieruntersysteme für sich und in Bezug zueinander darstellt.
Diese Flußdiagramme werden, wie es ausgeführt worden ist, durch mehrmaliges Filtern der Roh-Kanaldaten sowie der anschließenden Kombination beispielsweise durch Mittelwertbildung und Vorverarbeitung gewonnen. Durch Vergleich und Analyse der erhaltenen Flußdiagramme für gleiche Maschinen und gleiche Prozesse können zum einen klar die gesamten Verbesserungspotentiale und zum anderen genau problematische Prozeßschritte aufgezeigt werden.
Vorzugsweise besteht die Möglichkeit, z. B. bis zu 64 Kanäle gleichzeitig zu erfassen. Aufgrund einer standardisierten Schnittstelle ist es ferner sehr einfach, Daten von Maschinen abzugreifen. Für gleiche Maschine-Prozeß-Kombinationen lassen sich zudem Auswertungen entwickeln, speichern und wiederverwenden. Das Ergebnis einer erfindungsgemäßen Analyse ist ein vollständiges Flußdiagramm, welches zuverlässig Informationen über den gesamten Prozeß in quantitativer Form liefert, wobei auch die Abhängigkeit der Kanäle untereinander enthalten sind. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Analyse und Evaluierung sowie Verbesserung ist es möglich, durch das verbesserte Verständnis der Maschine-Prozeß-Beziehung produktive Zeit zu sparen und damit die Wertschöpfung und Rationalität zu erhöhen. Bezugszeichenliste 10 Einrichtung zum Bereitstellen von Kanaldaten
12 Einrichtung zum Suchen
14 vorbestimmte Abfolge von extern
16 Mustererkennungseinrichtung
18 Eingangsleitung für Mustererkennungseinrichtung
20 Einrichtung zum quantitativen zeitlichen Charakterisieren
22 Prozeßvorrichtung
22a 1. Prozessieruntersystem
22a 2. Prozessieruntersystem
22a 3. Prozessieruntersystem
25 Einrichtung zum Eliminieren einer Abfolge mit großer Abweichung
26 Einrichtung zum Bestimmen einer Streuung
27 Einrichtung zur Mittelwertbildung
30 repräsentative Abfolgen verschiedener Prozeßvorrichtungen
32 Einrichtung zum Untersuchen von Betriebsdaten
33 Idealanforderung
34 Einrichtung zum Manipulieren
40 Meßvorrichtung
41 Analysevorrichtung
50 Prozeßvorrichtung
60 Index-Klammer-Kanal (1)
60a Ereignis
61 z-Bewegungs-Kanal (1)
61a Ereignis
62 p-Bewegungs-Kanal (1)
62a Ereignis
63 Pixelerkennungs-Kanal (1)
64 Ultraschallgenerator-Kanal (1)
64a-64f Ereignis
65 Index-Klammer-Kanal (2)
66 z-Bewegungs-Kanal (2)
67 p-Bewegungs-Kanal (2)
68 Pixelerkennungs-Kanal (2)
68a Ereignis
69 Ultraschallgenerator-Kanal (2)

Claims

1. Verfahren zum Analysieren eines wiederholt auftretenden Prozesses, der aus Prozeßschritten besteht, wobei zumindest zwei Prozeßschritte von zwei unterschiedlichen Prozessieruntersystemen (22a, 22b) einer Prozeßvorrichtung (22) ausgeführt werden, und wobei zwischen den zumindest zwei Prozeßschritten eine Abhängigkeit besteht, die durch den Prozeß vorgegeben ist, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen (10) von ersten Kanaldaten über zeitlich aufeinanderfolgende Ereignisse, die ein Prozeßschritt der zumindest zwei Prozeßschritte aufweist, wobei die ersten Kanaldaten auf einen Zeitabschnitt bezogen sind, und von zweiten Kanaldaten über zeitlich aufeinanderfolgende Ereignisse, die ein anderer Prozeßschritt der zumindest zwei Prozeßschritte aufweist, wobei die zweiten Kanaldaten ebenfalls auf den Zeitabschnitt bezogen sind;
Suchen (12) einer wiederholt auftretenden vorbestimmten zeitlichen Abfolge zwischen einem ausgewählten Ereignis (64b) in den ersten Kanaldaten (64) und einem ausgewählten Ereignis (62a) in den zweiten Kanaldaten (62); und
quantitatives zeitliches Charakterisieren (20) der wiederholt auftretenden zeitlichen Abfolge, um eine Aussage über einen Betrieb jedes Prozessieruntersystems zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im Schritt des quantitativen zeitlichen Charakterisierens eine zeitliche Dauer des ausgewählten Ereignisses in den ersten Kanaldaten, eine zeitliche Dauer des ausgewählten Ereignisses in den zweiten Kanaldaten und/oder ein zeitlicher Abstand zwischen den ausgewählten Ereignissen bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem im Schritt des quantitativen zeitlichen Charakterisierens eine Streuung zeitlicher Charakteristika der nacheinander auftretenden vorbestimmten zeitlichen Abfolgen ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt des quantitativen zeitlichen Charakterisierens ein Mittelwert aus zeitlichen Charakteristika der nacheinander auftretenden vorbestimmten zeitlichen Abfolgen ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem im Schritt des quantitativen zeitlichen Charakterisierens eine zeitliche Abfolge, deren zeitliche Charakteristika um mehr als eine vorgegebene Abweichungsschwelle von dem Mittelwert abweichen, von einer weiteren Berechnung ausgeschlossen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die weitere Berechnung darin besteht, aus verbleibenden zeitlichen Abfolgen eine repräsentative Abfolge für den Prozeß zu ermitteln, indem die verbleibenden zeitlichen Abfolgen gemittelt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt des Bereitstellens der ersten und der zweiten Kanaldaten die ersten und die zweiten Kanaldaten aus einer höheren Anzahl von weiteren verfügbaren Kanaldaten ausgewählt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt des Bereitstellens ein Abtasten von Steuersignalen für Aktoren und/oder von Sensorsignalen der Prozessieruntersysteme durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Abtasten mit einer Auflösung kleiner als 10 ms stattfindet.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die wiederholt auftretende zeitliche Abfolge durch Ausführen eines Mustererkennungsalgorithmus (16) mit den ersten und den zweiten Kanaldaten vor dem Schritt des Suchens (12) ermittelt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Ereignis einen zeitlichen Startpunkt und einen zeitlichen Endpunkt hat.

12. Vorrichtung zum Analysieren eines wiederholt auftretenden Prozesses, der aus Prozeßschritten besteht, wobei zumindest zwei Prozeßschritte von zwei unterschiedlichen Prozessieruntersystemen (22a, 22b) einer Prozeßvorrichtung (22) ausgeführt werden, und wobei zwischen den zumindest zwei Prozeßschritten eine Abhängigkeit besteht, die durch den Prozeß vorgegeben ist, mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Bereitstellen (10) von ersten Kanaldaten über zeitlich aufeinanderfolgende Ereignisse, die ein Prozeßschritt der zumindest zwei Prozeßschritte aufweist, wobei die ersten Kanaldaten auf einen Zeitabschnitt bezogen sind, und von zweiten Kanaldaten über zeitlich aufeinanderfolgende Ereignisse, die ein anderer Prozeßschritt der zumindest zwei Prozeßschritte aufweist, wobei die zweiten Kanaldaten ebenfalls auf den Zeitabschnitt bezogen sind;
einer Einrichtung zum Suchen (12) einer wiederholt auftretenden vorbestimmten zeitlichen Abfolge zwischen einem ausgewählten Ereignis (64b) in den ersten Kanaldaten (64) und einem ausgewählten Ereignis (62a) in den zweiten Kanaldaten (62); und
einer Einrichtung zum quantitativen zeitlichen Charakterisieren (20) der wiederholt auftretenden zeitlichen Abfolge, um eine Aussage über einen Betrieb jedes Prozessieruntersystems zu erhalten.

13. Verfahren zum Evaluieren einer Mehrzahl von Prozeßvorrichtungen eines gleichen Typs, mit folgenden Schritten:
für jede Prozeßvorrichtung, Treffen einer Aussage über einen Betrieb jedes Prozessieruntersystems nach einem der Patentansprüche 1 bis 11;
Ermitteln (32) von optimalen Prozessieruntersystemparametern aus den Aussagen über den Betrieb der Prozessieruntersysteme, die den gleichen Prozeßschritt ausführen; und
Erstellen einer Idealanforderung (33) für eine ideale Prozeßvorrichtung unter Verwendung der optimalen Prozeßschrittparameter aus der Mehrzahl von Prozeßvorrichtungen.

14. Vorrichtung zum Evaluieren einer Mehrzahl von Prozeßvorrichtungen eines gleichen Typs, mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Treffen einer Aussage, für jede Prozeßvorrichtung, über einen Betrieb jedes Prozessieruntersystems nach einem der Patentansprüche 1 bis 11;
einer Einrichtung zum Ermitteln (32) von optimalen Prozessieruntersystemparametern aus den Aussagen über den Betrieb der Prozessieruntersysteme, die den gleichen Prozeßschritt ausführen; und
einer Einrichtung zum Erstellen einer Idealanforderung (33) für eine ideale Prozeßvorrichtung unter Verwendung der optimalen Prozeßschrittparameter aus der Mehrzahl von Prozeßvorrichtungen.

15. Verfahren zum Verbessern einer Leistungsfähigkeit einer Prozeßvorrichtung, mit folgenden Schritten:
Analysieren eines wiederholt auftretenden Prozesses der Prozeßvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, um eine Aussage über einen Betrieb von Prozessieruntersystemen einer Prozeßvorrichtung zu erhalten;
Bereitstellen einer Idealanforderung für eine ideale Prozeßvorrichtung mit optimalen Prozeßschrittparametern von einer Mehrzahl von Prozeßvorrichtungen;
Vergleichen des Betriebs eines vorliegenden Prozessieruntersystems mit einer Idealanforderung für dieses Prozessieruntersystem; und
Verändern des Prozessieruntersystems unter Berücksichtigung einer Konfiguration des Prozessieruntersystems, von dem die Idealanforderung stammt.

16. Vorrichtung zum Verbessern einer Leistungsfähigkeit einer Prozeßvorrichtung, mit folgenden Merkmalen:
einer Einrichtung zum Analysieren eines wiederholt auftretenden Prozesses der Prozeßvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, um eine Aussage über einen Betrieb von Prozessieruntersystemen der Prozeßvorrichtung zu erhalten;
einer Einrichtung zum Bereitstellen einer Idealanforderung für eine ideale Prozeßvorrichtung mit optimalen Prozeßschrittparametern von einer Mehrzahl von Prozeßvorrichtungen;
einer Einrichtung zum Vergleichen des Betriebs eines vorliegenden Prozessieruntersystems mit einer Idealanforderung für dieses Prozessieruntersystem; und
einer Einrichtung zum Verändern des Prozessieruntersystems unter Berücksichtigung einer Konfiguration des Prozessieruntersystems, von dem die Idealanforderung stammt.