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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung das Gebiet der Herstellung
von Produkten, etwa von Halbleiterbauelementen, in einer Fertigungsumgebung
mit Prozessanlagen, die Transportbehälter mit einem automatisierten
Transportsystem austauschen, wobei die Produkte, etwa Substrate
für Halbleiterbauelemente,
auf der Grundlage von Gruppen bearbeitet werden, die durch den Inhalt
der Transportbehälter
definiert sind.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Der
heutige globale Markt zwingt die Hersteller von Massenprodukten
dazu, Produkte mit hoher Qualität
und geringem Preis anzubieten. Es ist daher wichtig, die Ausbeute
und die Prozesseffizienz zu verbessern, um damit die Herstellungskosten
zu minimieren. Dies gilt insbesondere auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung,
da es hier wesentlich ist, modernste Technologie mit Massenherstellungsverfahren
zu kombinieren. Es ist daher das Ziel der Hersteller von Halbleiterbauelementen,
den Verbrauch von Rohmaterialien und Verbrauchsmaterialien zu reduzieren,
wobei gleichzeitig die Prozessanlagenauslastung zu verbessern ist.
Der zuletzt genannte Aspekt ist insbesondere wichtig, da in modernen
Halbleiterfertigungsstätten
Anlagen erforderlich sind, die äußerst kostenintensiv
sind und den wesentlichen Teil der Gesamtproduktionskosten repräsentieren.
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Integrierte
Schaltungen werden typischerweise in automatisierten oder halbautomatisierten Fertigungsstätten hergestellt,
wobei sie eine große Anzahl
an Prozess- und Messschritten bis zur Fertigstellung des Bauelements
durchlaufen. Die Anzahl und die Art der Prozessschritte und Messschritte,
die ein Halbleiterbauelement durchlaufen muss, hängt von den Eigenschaften des
herzustellenden Halbleiterbauelements ab. Ein typischer Prozessablauf
für eine
integrierte Schaltung kann mehrere Photolithographieschritte umfassen,
um ein Schaltungsmuster für
eine spezielle Bauteilschicht in eine Lackschicht abzubilden, die
nachfolgend strukturiert wird, um eine Lackmaske für weitere
Prozesse beim Strukturieren der betrachteten Bauteilschicht zu bilden,
indem beispielsweise Ätz-
oder Implantationspro zesse und dergleichen eingesetzt werden. Somit
wird Schicht auf Schicht eine Vielzahl an Prozessschritten auf der
Grundlage eines speziellen Lithographiemaskensatzes für die diversen
Schichten des spezifizierten Bauelements ausgeführt. Zum Beispiel erfordert eine
moderne CPU mehrere 100 Prozessschritte, wovon jeder innerhalb spezifizierter
Prozessgrenzen auszuführen
ist, um damit die Spezifikationen für das betrachtete Bauelement
zu erfüllen.
Da viele dieser Prozesse sehr kritisch sind, müssen eine Vielzahl an Messschritten
ausgeführt
werden, um in effizienter Weise den Prozessablauf zu steuern und
das Verhalten der entsprechenden Prozessanlagen zu überwachen.
Z. B. werden häufig
sogenannte Pilotsubstrate bearbeitet und Messprozessen unterzogen,
bevor die zugehörige
Gruppe aus „Elternsubstraten" freigegeben wird,
um damit die Verträglichkeit
mit vordefinierten Prozessgrenzen zu prüfen. Zu typischen Messprozessen
gehören
das Messen von Schichtdicken, die Bestimmung von Abmessungen von
kritischen Strukturelementen, etwa der Gatelänge von Transistoren, das Messen
von Dotierstoffprofilen, und dergleichen. Da die Mehrzahl der Prozessgrenzen
bauteilspezifisch sind, sind viele der Messprozesse und der eigentlichen
Fertigungsprozesse speziell für
das betrachtete Bauelement gestaltet und erfordern spezielle Parametereinstellungen
an den zugehörigen
Mess- und Prozessanlagen.
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In
einer Halbleiterfabrik 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 an unterschiedlichen Produktarten bis zu 100 oder mehr in
Fertigungslinien für
die Herstellung von ASIC's
(anwendungsspezifische IC's)
erreichen kann. Da jede der unterschiedlichen Produktarten einen
speziellen Prozessablauf erfordern kann, sind unterschiedliche Maskensätze für die Lithographie, spezielle
Einstellungen in den diversen Prozessanlagen, etwa Abscheideanlagen, Ätzanlagen,
Implantationsanlagen, CMP-(chemisch-mechanisches
Polieren) Anlagen, und dergleichen erforderlich. Folglich können eine
Vielzahl unterschiedlicher Anlagenparametereinstellungen und Produktarten
gleichzeitig in einer Fertigungsumgebung angetroffen werden. Somit
ist eine Mischung aus Produktarten, etwa Test- und Entwicklungsprodukten,
Pilotprodukten, unterschiedliche Versionen von Produkten, in unterschiedlichen
Fertigungsphasen in der Fertigungsumgebung gleichzeitig vorhanden,
wobei die Zusammensetzung der Mischung sich im Laufe der Zeit in
Abhängigkeit von
den ökonomischen
Rahmenbedingungen, und dergleichen ändern kann, da das Ausgeben
von nicht verarbeiteten Substraten in die Fertigungsumgebung von
diversen Faktoren abhängen
kann, etwa der Auftragserteilung für die speziellen Produkte,
einem variablen Anteil an Forschungs- und Entwicklungsaufwand und
dergleichen. Somit müssen
häufig
die diversen Produktarten mit unterschiedlicher Priorität bearbeitet
werden, um spezielle Erfordernisse zu erfüllen, die durch die speziellen ökonomischen
oder andere Zwänge
auferlegt werden.
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Trotz
dieser komplexen Situationen ist es ein wichtiger Aspekt im Hinblick
auf die Produktivität,
den Prozessablauf innerhalb der Fertigungsumgebung so zu koordinieren,
dass eine hohe Effizienz beispielsweise im Hinblick auf die Anlagenauslastung
der Prozessanlagen erreicht wird, da die Investitionskosten und
die relativ geringe „Lebensspanne" von Prozessanlagen
insbesondere in einer Halbleiterfabrik deutlich den Preis der fertiggestellten
Halbleiterbauelemente bestimmen. In modernen Halbleiterfertigungsstätten wird
ein hohes Maß an
Automatisierung angetroffen, wobei der Transport von Substraten
auf der Grundlage entsprechender Transportbehälter bewerkstelligt wird, die
eine spezifizierte maximale Anzahl an Substraten aufnehmen. Die
Anzahl an Substraten, die in einem Behälter enthalten sind, wird auch als
ein Los bezeichnet und die Anzahl an Substraten wird daher häufig als
die Losgröße bezeichnet.
In einer hoch automatisierten Prozesslinie einer Halbleiterfertigungsstätte wird
der Transport der Behälter hauptsächlich durch
ein automatisiertes Transportsystem ausgeführt, das einen Behälter in
einer speziellen Stelle aufnimmt, beispielsweise einer Prozessanlage
oder Messanlage, innerhalb der Umgebung und den Behälter zu
seinem Ziel bringt, beispielsweise eine andere Prozess- oder Messanlage,
die den nächsten
Prozess oder Prozesse ausführt,
die in dem entsprechenden Prozessablauf für das betrachtete Produkt erforderlich
sind. Somit repräsentieren
die Produkte in einem einzelnen Behälter typischerweise Substrate,
die die gleiche Bearbeitung erhalten, wobei die Anzahl an Substraten
in dem Behälter
nicht notwendigerweise der maximalen Anzahl möglicher Substrate entspricht.
D. h., die Losgröße der diversen Behälter kann
variieren, wobei typischerweise eine „standardmäßige" Losgröße in der Fertigungsumgebung
dominiert. Beispielsweise können
ein oder mehrere Pilotsubstrate, die als Repräsentanten einer gewissen Anzahl
an Elternsubstraten betrachtet werden können, die in einer gewissen
Anzahl aus Behältern
enthalten sind, die mit der Standardlosgröße gefüllt sind, in einem separaten
Behälter
transportiert werden, da diese einem speziellen Messprozess unterzogen
werden und daher zu einer entsprechenden Messanlage zu transportieren
sind, wodurch eine zusätzliche
Transportaufgabe erforderlich ist. Auf der Grundlage der Ergebnisse
des Mess prozesses werden dann die wartenden Elternsubstrate zu der
entsprechenden Prozessanlage gebracht.
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Das
Zu- und Abführen
von Behältern
von Prozessanlagen wird in der Regel auf Grundlage entsprechender „Schnittstellen" erreicht, die auch
als Ladestationen bezeichnet werden, die die Behälter von dem Transportsystem
erhalten und die Behälter bereithalten,
die von dem Transportsystem aufzunehmen sind. Auf Grund der zunehmenden
Komplexität
von Prozessanlagen, die dann eine Vielzahl an Funktionen eingerichtet
haben, kann die Durchlaufzeit bzw. Zykluszeit für ein einzelnes Substrat anwachsen.
Wenn somit Substrate an der Anlage nicht verfügbar sind, obwohl diese in
einem produktiven Zustand ist, werden merkliche Wartezeiten oder
unproduktive Zeiten geschaffen, wodurch die Auslastung der Anlage
deutlich verringert wird. Daher wird typischerweise die Anzahl und
die Konfiguration der Ladestationen so festgelegt, dass einer oder
mehrere Behälter
an dem bzw. den Ladestationen ausgetauscht werden können, während das
Funktionsmodul der Prozessanlage Substrate von einer anderen Ladestation
empfängt,
um damit einen kaskadierten oder kontinuierlichen Betrieb der Prozessanlage
zu ermöglichen.
Die Zeitdauer für
das Austauschen von Behältern
zwischen den automatisierten Transportsystem und der entsprechenden
Prozess- oder Messanlage hängt
von der Transportkapazität
des Transportsystems und der Verfügbarkeit des Behälters ab,
der zu seiner Zielposition zu transportieren ist. Wenn Idealerweise
eine entsprechende Transportanforderung für ein spezielles Los, das in
einer Quellenanlage aktuell bearbeitet wird, abzuarbeiten ist, sollten
die entsprechenden Substrate zu der Zeit verfügbar sein, zu der das Transportsystem
den Behälter
mit dem Los aufnimmt und den Behälter
an der Zielanlage ausliefert, so dass ein kontinuierlicher Betrieb
beibehalten werden kann. Folglich sollte der entsprechende Behälter zu
der Zielanlage zugeführt werden,
wo das letzte Substrat des in der Zielanlage aktuell bearbeiteten
Behälters
in das Prozessmodul eingespeist wird oder bevor dieses eingespeist
wird, so dass ein kontinuierlicher Betrieb auf der Grundlage des
neu eingetroffenen Behälters
erreicht wird. Somit muss für
einen idealen kontinuierlichen Ablauf an einer Prozessanlage ein
Behälter
ausgetauscht werden, während
ein weiterer Behälter
aktuell bearbeitet wird. Abhängig
von der Kapazität
der Anlagenschnittstelle, d. h. beispielsweise der Anzahl der vorgesehenen
Ladestationen, kann ein gewisser Puffer aus Behältern und damit Substraten
vorgesehen werden, um eine gewisse Toleranz für Verzögerungen und unregelmäßige Auslieferungen
zu erzeugen. Da ferner die eigentliche Behälteraustauschzeit nicht von
der Losgröße abhängt, wohingegen
das Zeitfenster zum Ausführen
eines eigentlichen Behälteraustausches
merklich von der entsprechenden Losgröße abhängig ist, da ein kleines aktuell
bearbeitetes Los lediglich eine geringe Zeitdauer für den Austausch
eines weiteren Behälters
bietet, ohne eine unerwünschte
Wartezeit zu erzeugen, wobei diese Austauschzeit als Fenster der
Gelegenheit für
Behälteraustausch
bezeichnet wird, können
das Vorhandensein einer Mischung aus Losgrößen, etwa Pilotlosen, Entwicklungslosen
und dergleichen oder das Vorhandensein von Losen mit hoher Priorität das Gesamtverhalten
von Prozessanlagen negativ beeinflussen.
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Ferner
gibt es die Tendenz, eine immer größer werdende Zahl an Funktionen
in einem Anlagensystem vorzusehen, in welchem die Substrate im Wesentlichen
durch das Anlagensystem als einzelne Substrate durchgeleitet werden.
In diesem Falle besitzen die an den Ladestationen eintreffenden
Behälter
keinen wesentlichen Einfluss auf die systeminterne Transportsituation,
solange kontinuierlich Substrate in den Ladestationen des Systems
verfügbar sind.
D. h., mit einer moderaten Zunahme der Kapazität hinsichtlich der Systemladestationen
kann im Prinzip eine kontinuierliche Versorgung des Systems erreicht
werden, wobei jedoch systeminterne Eigenschaften in Bezug auf den
Substrattransport nicht beeinflusst werden können. Aus diesem Grunde kann es
vorteilhaft sein, Substratpuffer an strategisch ausgewählten Punkten
innerhalb der Prozesskette des Systems zu installieren, um damit
die Möglichkeit
zu schaffen, geringe Diskrepanzen bei der Bearbeitung von Substraten
in den diversen Prozessbereichen des Anlagensystems zu kompensieren.
Beispielsweise kann ein Substratpuffer zwischen Prozessbereichen
A und B vorgesehen werden, wobei der Bereich B Substrate aus den
Bereich A über
dem Substratpufferbereich erhält.
Wenn aus gewissen Gründen Prozessverzögerungen,
etwa Einstellzeiten und dergleichen, der Durchsatz des Prozessbereichs
B zeitweilig geringfügig
kleiner im Vergleich zum Prozessbereich A ist, kann der Pufferbereich
dennoch bearbeitete Substrate aus dem Bereich A aufnehmen, während Substrate
an den Bereich B mit geringer Verzögerung weitergeleitet werden.
Wodurch beide Bereiche A und B in einer kontinuierlichen Weise innerhalb
der Kapazitätsgrenzen
des Pufferbereichs arbeiten können.
Jedoch kann auch in diesem Falle das Vorhandensein von Entwicklungslosen
und dergleichen oder das Vorhandensein von Losen mit einer hohen
Priorität
das Gesamtverhalten des Anlagensystems negativ beeinflussen, insbesondere wenn
Wartezeiten für
das gesamte Anlagensystem auf Grund des erwarteten Eintreffens einer
Prozessaufgabe mit hoher Priorität
erforderlich sind.
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Angesichts
der zuvor beschriebenen Situation besteht daher ein Bedarf für eine Technik,
die es ermöglicht,
das die Effizienz von Prozessanlagen in Verbindung mit Pufferbereichen
im Hinblick auf Transportprobleme verbessert wird, während eines oder
mehrere der oben erkannten Probleme vermieden oder zumindest in
der Auswirkung reduziert werden.
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Überblick über die Erfindung
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik,
die eine verbesserte Flexibilität
bei der Bearbeitung von Substraten ermöglicht, wenn unterschiedliche
Gruppen aus Substraten in mehreren Prozessbereichen zu bearbeiten
sind, wobei mindestens zwei der mehreren Prozessbereiche durch einen
Substratpufferbereich verbunden sind. Im Gegensatz zu konventionellen
Techniken, in denen eine spezielle Gruppe aus Substraten in einer kontinuierlichen
und nicht unterbrochenen Weise bearbeitet wird, was als ein Job
bzw. als eine Aufgabe bezeichnet wird, wobei zumindest alle Substrate,
die in einem speziellen Substratbehälter enthalten sind, in den
Prozessbereich eingeführt
werden, bevor die Substrate einer weiteren Gruppe dem entsprechenden
Prozessbereich zugeführt
werden, ermöglicht die
vorliegende Erfindung eine „verschachtelte" Zufuhr von Substraten
zu entsprechenden Prozessbereichen in Abhängigkeit von den speziellen
Prozessbedingungen an den mehreren Prozessbereichen. Auf diese Weise
kann die Zufuhr von Substraten einer einzelnen Gruppe oder eines
Loses während
eines geeigneten Zeitpunkts unterbrochen werden und es können ein
oder mehrere Substrate eines oder mehrerer Lose zwischenzeitlich
gemäß den speziellen
Prozesserfordernissen zugeführt
werden. Folglich kann die Gesamtanlagenauslastung verbessert und
die Durchlaufzeit für
diverse Prozessbedingungen reduziert werden, etwa das Vorhandensein
sehr unterschiedlicher Losgrößen und/oder
das Bearbeiten von Losen, die Substrate mit hoher Priorität und dergleichen
repräsentieren.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anlagensteuerung eine Aufgabenprioritätsabschätzeinheit,
die ausgebildet ist, Prozessinformation zu empfangen, die zumindest
einen aktuellen Status einer Substratpuffereinheit einer Prozessanlage
oder eines Prozessanlagensystems angibt, wobei die Aufgabenprioritätsabschätzeinheit
ferner ausgebildet ist, auf der Grundlage des aktuellen Status eine
erste Prozesspriorität
für eine
aktuell bearbeitete Aufgabe und eine zweite Prozesspriorität für eine in
der Prozessanlage oder den Prozessanlagensystem zu bearbeitende
Aufgabe zu bestimmen. Die Anlagensteuerung umfasst ferner eine Aufgabenverwaltungseinheit,
die mit der Aufgabenprioritätsabschätzeinheit verbunden
und ausgebildet ist, die aktuell bearbeitete Aufgabe zu unterbrechen,
wenn die erste Prozesspriorität
kleiner ist als die zweite Prozesspriorität.
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Gemäß einer
noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Prozessanlagensystem einen
ersten Prozessbereich, der ausgebildet ist, mehrere Substrate zu
bearbeiten, und einen zweiten Prozessbereich, der ausgebildet ist,
Substrate zu bearbeiten, die in dem ersten Prozessbereich bearbeitet
wurden. Die Prozessanlage umfasst ferner eine erste Substratpuffereinheit,
die ausgebildet ist, zeitweilig Substrate, die aus dem ersten Prozessbereich
empfangen werden, zu halten und Substrate zu dem zweiten Prozessbereich
zuzuführen.
Des weiteren ist eine Steuereinheit vorgesehen und mit der Substratpuffereinheit
verbunden, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, Substrate von
mindestens zwei Gruppen aus Substraten, die von dem ersten Prozessbereich
bearbeitet werden, zu dem zweiten Substratbereich in einer verschachtelten
Weise auf der Grundlage des Status der Substratpuffereinheit und/oder
der Priorität
von Substraten der mindestens zwei Gruppen bereitzustellen.
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Gemäß einer
noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Zuführen von
Substraten aus mehreren Substratgruppen zu einem Prozessbereich einer
Prozessanlage über
eine Substratpuffereinheit, wobei die Prozessanlage Substrate mit
einer Fertigungsumgebung austauscht. Des weiteren umfasst das Verfahren
das zeitweilige Unterbrechen der Zufuhr von Substraten, die zu einer
ersten Gruppe gehören,
zu dem Prozessbereich und das Zuführen mindestens eines Substrats,
das zu einer zweiten Gruppe gehört,
zu dem Prozessbereich, wenn eine Priorität der ersten Gruppe kleiner
ist als eine Priorität der
zweiten Gruppe.
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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 Fertigungsumgebung mit einem automatisierten Transportsystem
und einer Prozessanlage darstellt, die eine Schnittstelle für den Substratträgeraustausch,
mehrere Prozessbereiche mit einer dazwischen liegenden Substratpuffereinheit
und eine Prozesssteuerung enthält,
die eine „verschachtelte" Zufuhr von Substraten
von mindestens zwei unterschiedlichen Substratgruppen zu mindestens
einem der Prozessbereiche gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ermöglicht;
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1b schematisch
ein Zeitablaufdiagramm zeigt, das einen Betriebsmodus zur Bearbeitung
von Pilot- und Elternlosen auf der Grundlage einer systeminternen
Aufgabenprioritätseinteilung
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem konventionellen
Anlagenverhalten zeigt; und
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1c und 1d schematisch
Anlagensysteme unter Anwendung systeminterner Substratpuffereinheiten
darstellen, die gesteuert sind, um eine Aufgabenunterbrechung auf
der Grundlage der Aufgabenpriorität gemäß anschaulicher Ausführungsformen
zu ermöglichen.
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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 gegen lediglich
beispielhaft den Gegenstand der angefügten Patentansprüche wieder.
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung eine Technik zur
Verbesserung des Anlagenverhaltens und der Durchlaufzeit in einer
Fertigungsumgebung für
spezielle Prozessbedingungen, in welchem transportbezogene Probleme
und/oder Prozesserfordernisse zu einer Beeinträchtigung des Leistungsverhaltens
in konventionellen Strategien zur Handhabung Substrattransfers zu
und von einem speziellen Transportbereich führen. In konventionellen Techniken
werden Substrate zumindest zeitweilig in spezielle Einheiten gruppiert,
die zumindest für
einen Teil des gesamten Prozessablaufs einen oder mehrere Prozessschritte
durchlaufen. In diesem Falle werden die entsprechenden Substrate
in einem entsprechen den Transportbehälter oder in mehreren Behältern, wenn
die Anzahl der zu der speziellen Gruppe gehörenden Substrate die Aufnahmefähigkeit
eines einzelnen Substratbehälters übersteigt,
angeordnet. In komplexen Fertigungsumgebungen, etwa Halbleiterfertigungsstätten und
dergleichen kann der Prozessablauf zur Fertigstellung der Bauelemente
eine große
Anzahl an Prozessschritten erfordern, wie dies zuvor beschrieben
ist, wobei die Substratgruppe eine Vielzahl von Prozessanlagen oder
Systeme aus Prozessanlagen, was als mehrere Prozessbereiche zu verstehen
ist, die durch ein internes Substrathandhabungssystem verbunden
sind, in einer zeiteffizienten Weise zu durchlaufen hat, während gleichzeitig
ein hohes Maß an
Anlageneffizienz der entsprechenden Prozessanlagen sichergestellt werden
soll. Typischerweise werden die Transportbehälter in der Fertigungsumgebung
auf der Grundlage eines automatisierten Transportsystems transportiert,
das mit den entsprechenden Prozessanlagen über geeignete Schnittstellen „kommuniziert", d. h. Ladestationen,
die wiederum mit einer anlageninternen Schnittstelle oder einem
anlageninternen Substrathandhabungssystem zum Austausch einzelner Substrate
zwischen den Ladestationen und den eigentlichen Prozessbereichen
abhängig
von der Komplexität
der entsprechenden Prozessanlage verbunden sind. Die konventionelle
Strategie, d. h. das Zuführen
aller Substrate eines speziellen Behälters zu einem spezifizierten
Prozessbereich, während
ein weiterer Behälter
mit dem automatisierten Transportsystem zur Bereitstellung weiterer
Substrate für
die Bearbeitung in dem spezifizierten Prozessmodul ausgetauscht
wird, kann unter gewissen Prozessbedingungen zu einem deutlichen
Verlust an Anlagenleistung führen.
Beispielsweise ist in gewissen Fällen eine
gewisse Menge an Substraten in einigen oder allen Prozessanlagen
in der Fertigungsumgebung mit hoher Priorität zu bearbeiten, ohne dass
merkliche Wartezeiten an den diversen Prozessanlagen toleriert werden
können.
Somit müssen
entsprechende Substratgruppen oder Lose, die an der speziellen Prozessanlage
eintreffen, unmittelbar durch die Prozessanlage bearbeitet werden.
In der konventionellen Technik kann die entsprechende Prozessanlage aktuell
einen speziellen Behälter
oder eine Substratgruppe bearbeiten, was in der konventionellen
Technik nicht unterbrochen werden kann, bis die entsprechende Aufgabe,
d. h. das Bearbeiten der entsprechenden Gruppe aus Substraten, beendet
ist. Folglich wird eine gewisse Prozessanlage in einem Wartezustand
gehalten, wenn ein entsprechendes Los mit Substraten mit hoher Priorität, was manchmal auch
als ein „Raketenlos" bezeichnet wird,
für einen gewissen
Prozessschritt disponiert bzw. erwartet wird. Da die gesamte Bearbeitung
in der Fertigungsumgebung äußerst dynamisch
sein kann, muss die entsprechende Prozessanlage über einen ausgedehnten Zeitraum
reserviert werden, in welchem die Ankunft des Loses mit hoher Priorität erwartet
wird, wodurch ein hoher Anteil an nicht produktiver Zeit für die betrachtete
Prozessanlage erzeugt wird. Dies kann zu einem sehr hohen Verlust
an Durchsatz führen,
wenn die entsprechende Anlage oder das System mehrere sequenziell
angeordnete Prozessbereiche aufweist, so dass alle Bereiche in dem
Wartezustand zu halten sind.
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In
anderen Fällen
kann das Vorhandensein kleiner Lose eine geeignete Kaskardierung
des Betriebsverhaltens der entsprechenden Prozessanlage verhindern,
wie dies zuvor beschrieben ist, da das Fenster für die Gelegenheit des Behälteraustausches
mit dem automatisierten Transportsystem im Vergleich zu der Situation
kleiner ist, in der Substratlose mit Standardgröße kontinuierlich bearbeitet
werden. Eine ähnliche
Situation entsteht, wenn Pilotsubstrate, die als ein kleines Los
betrachtet sind, die vor dem Elternlos zu bearbeiten sind, an einer
speziellen Prozessanlage oder einem Prozessbereich eintreffen und
warten müssen,
bis die aktuell bearbeitete Gruppe abgeschlossen ist, wodurch ebenso
eine deutliche Verzögerung
der weiteren Bearbeitung des Elternloses auftritt.
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Folglich
schafft die vorliegende Erfindung eine deutliche verbesserte Flexibilität, da das
Zuführen
von Substraten zu den Prozessbereichen einer entsprechenden Prozessanlage
oder eines Systems über
dazwischenliegende Substratpuffereinheiten, die Bereiche sind, in
denen Substrate temporär
zwischen entsprechenden Prozessen, die in dem entsprechenden Prozessbereichen
auszuführen
sind, gespeichert werden können,
auf der Grundlage von Prozess- und/oder Substraterfordernissen gesteuert werden
kann, da eine aktuell bearbeitete Aufgabe zu einem beliebigen geeigneten
Zeitpunkt unterbrochen werden kann, um damit das Einfügen eines
oder mehrerer Substrate anderer Aufgaben zu ermöglichen. Beispielsweise kann
in dem zuvor beschriebenen Falle von Losen mit hoher Priorität eine aktuell bearbeitete
Aufgabe sofort unterbrochen werden, wenn Substrate eines entsprechenden
Loses mit hoher Priorität
an der entsprechenden Substratpuffereinheit eintreffen, wodurch
unerwünschte
Wartezeiten der Prozessbereiche im Wesentlichen vermieden werden,
wobei dennoch eine zeitgerechte Bearbeitung der Lose mit hoher Priorität gewährleistet
ist. In anderen Fällen
kann, wenn eine Gruppe mit einer reduzierten Losgröße an der
spezifizierten Substratpuffereinheit eintrifft, die aktuelle Bearbeitung
einer Aufgabe mit standardmäßiger Losgröße in einem
geeigneten Zeitpunkt unterbrochen werden, um die kleine Losgröße zu bearbeiten,
die dann in effizienter Weise zu anderen Prozessen, etwa zur Messung
weitergeleitet werden, während
die Bearbeitung der zuvor unterbrochenen Aufgabe fortgesetzt wird,
wodurch die Gesamtdurchlaufzeit von beispielsweise speziellen Losen,
die mit der geringen Losgröße im Zusammenhang
stehen, reduziert wird. Dazu wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen
jeder an der Substratpuffereinheit eintreffende Gruppe eine entsprechende
Priorität
zugewiesen, die sich auf eine extern zugewiesene Priorität der entsprechenden
Substrate beziehen kann, und/oder die auf der Grundlage spezieller
Prozessbedingungen bestimmt werden kann, d. h. auf der Grundlage
von Aufgaben, die aktuell in den Prozessbereichen bearbeitet werden,
die mit der Substratpuffereinheit verbunden sind, auf der Grundlage
der Losgröße der aktuelle
bearbeiteten Aufgaben und der neu eintreffenden Aufgabe, der Speicherkapazität der Puffereinheit
und dergleichen. Auf der Grundlage der entsprechenden Prioritäten der
diversen Aufgaben, die in dem entsprechenden Prozessbereich aktuell
bearbeitet werden oder zu bearbeiten sind, kann entschieden werden,
ob eine aktuell bearbeitete Aufgabe mit geringer Priorität unterbrochen
werden soll oder nicht und eine entsprechende Aufgabe mit höherer Priorität zwischenzeitlich
auszuführen
ist. In einigen Fällen
kann die jeder Aufgabe zuzuordnende Priorität auf der Grundlage diverser
Kriterien, etwa der Priorität
der entsprechenden Substrate, etwa in Form von Raketenlosen, der Gesamtdurchlaufzeit
für spezielle
Lose, der Anlagenauslastung, und dergleichen ermittelt werden. Ferner können in
einigen anschaulichen Ausführungsformen die
entsprechenden Prioritäten
auf der Grundlage spezieller Prozesssituationen dynamisch geändert werden.
Beispielsweise kann in einer gewissen Phase die Verringerung der
Durchlaufzeit spezieller Lose zu ungunsten einer gewissen reduzierten
Gesamtanlagenauslastung begünstigt
werden, während
in anderen Fertigungsphasen ein maximales Anlagenleistungsvermögen das
entscheidende Kriterium für
das Zuordnen entsprechender Prioritäten zu den entsprechenden Losen,
die an speziellen Prozessanlagen eintreffen, sein kann.
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Es
sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung besonders
vorteilhaft im Zusammenhang mit komplexen Fertigungsumgebungen ist, wie
sie typischerweise in Fertigungsstätten zur Herstellung von Mikrostrukturbauelementen
angetroffen werden, etwa von integrierten Schaltungen und dergleichen,
da hier eine Vielzahl unterschiedlicher Produktarten in einer äußerst komplexen
Fertigungsumgebung zu bearbeiten sind. Die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung können
jedoch auch auf beliebige komplexe Fertigungsumgebungen angewendet
werden, in denen ein automatischer Materialtransport zu einer Vielzahl
unterschiedlicher Prozessanlagen und innerhalb der Anlagen auf der
Grundlage einer anlageninternen Substratspeicherung eingesetzt wird. Daher
sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf Halbleiterfertigungsstätten eingeschränkt betrachtet werden,
sofern derartige Einschränkungen
nicht explizit in der Beschreibung und/oder den angefügten Patentansprüchen aufgeführt sind.
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Mit
Bezug zu den 1a bis 1d werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
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1a zeigt
schematisch eine Fertigungsumgebung 150, die in einer anschaulichen
Ausführungsform
eine Fertigungsumgebung für
die Herstellung von Halbleiterbauelementen, etwa integrierte Schaltungen,
mikromechanische Bauelemente, mikrooptische Bauelemente, und dergleichen
repräsentiert.
Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „Halbleiterbauelement" als ein Überbegriff
für beliebige
Bauelemente zu verstehen ist, die auf der Grundlage mikroelektronischer
und/oder mikromechanischer Fertigungstechniken hergestellt werden.
Die Fertigungsumgebung 150 umfasst ein automatisiertes
Transportsystem 140, das ausgebildet ist, Behälter 151 aufzunehmen,
zu transportieren und abzugeben in Abhängigkeit eines vordefinierten
Disponierplanes. Beispielsweise ist in Halbleiterfertigungsstätten das
automatische Transportsystem 140, das in diesem Falle auch
als ein automatisches Materialhandhabungssystem (AMHS) bezeichnet
wird, ausgebildet, geeignete Transportbehälter, etwa FOUP's (vorne öffnende
einheitliche Behälter)
und dergleichen aufzunehmen, die typischerweise ausgebildet sind,
eine spezielle maximale Anzahl an Substraten aufzunehmen. Zum Beispielen
sind in vielen Halbleiterfertigungsstätten die entsprechenden Behälter 151 ausgebildet,
25 Substrate aufzunehmen. Es sollte beachtet werden, dass die maximale
Anzahl an Substraten, die in einem einzelnen Behälter 151 enthalten
ist, nicht notwendigerweise die standardmäßige Losgröße repräsentiert, die auf der Grundlage
firmeninterner Erfordernisse und dergleichen festgelegt werden kann.
Das automatische Transportsystem 140 ist ferner ausgebildet,
die Behälter 151 mit mehreren
Prozessanlagen 100 in der Umgebung 150 auszutauschen,
wobei der Einfachheit halber eine einzelne Prozessanlage dargestellt
ist. Zu diesem Zweck umfasst die Prozessanlage 100 eine
Behälteraustauschschnittstelle 103,
die ausgebildet ist, mehrere Behälter 151 von
dem System 140 zu empfangen und entsprechende Behälter 151 bereitzuhalten, die
von dem System 140 aufgenommen werden, wenn die Bearbeitung
der entsprechenden Substrate in den Behältern 151 in der Anlage 100 abgeschlossen
ist. In einigen anschaulichen Ausführungsformen weist die entsprechende
Behälteraustauschschnittstelle 103 mehrere
Ladestationen 103a, 103b auf, die entsprechende
Anlagenstationen repräsentieren,
in denen das System 140 einen Behälter 151 mit zu bearbeitenden
Substraten ausliefert und einen Be hälter 151 mit in einem
Modul 101 bearbeiteten Substraten aufnimmt, wobei das Modul
abhängig
von der Komplexität
der Anlage 100 mehrere einzelne Prozessbereiche 101a, 101b aufweisen
kann. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Ladestation 103a, 103b von
der Konfiguration der Anlage 100 abhängen kann, wobei eine größere Anzahl
an Ladestationen für
eine größere Behälteraustauschfähigkeit
zu Lasten einer größeren Anlagenkomplexität, Anlagengröße oder
Anlagenpreis sorgt.
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Die
Prozessanlage 100 kann ferner ein anlageninternes Substrathandhabungssystem 102 mit
einer Substratpuffereinheit 102a aufweisen, das ein Substrathandhabungssystem
repräsentieren
kann, etwa einen Roboter, der ausgebildet ist, Substrate beispielsweise
von den Ladestationen 103a, 103b zu empfangen
und die Substrate zu den Prozessbereichen 101a, 101b zuzuführen und
Substrate in die entsprechenden Behälter in den Ladestationen 103a, 103b zurückzuführen. Die
Puffereinheit 102a bietet eine definierte Kapazität zur Speicherung
einzelner Substrate vor und/oder nach dem Bearbeiten in einem oder
mehreren der Prozessbereiche 101a, 101b. Die Puffereinheit 102a kann
daher als ein Speicher für
Substrate für
die anlageninternen Transportwege dienen, in denen die Substrate
nach dem Entfernen aus den Behältern 151,
die für
den Transport von Substraten außerhalb
der Anlage unter Anwendung des Transportsystems 140 verwendet
werden, transportiert werden. Des weiteren umfasst die Prozessanlage 100 eine
Steuerung 110, die in einer anschaulichen Ausführungsform
einen Teil der Anlage 100 darstellt, während in anderen Ausführungsformen
die Steuerung 110 außerhalb
der Anlage 100 vorgesehen ist und funktionsmäßig mit
dieser verbunden ist, um damit die entsprechende Transportsteuerfunktion
zu veranlassen. Die Steuerung 110 ist ausgebildet, den
Betrieb des Substrathandhabungssystems 102 auf der Grundlage
von Prozessinformation zu steuern, die den aktuellen Anlagenstatus
angibt, um damit das Zuführen
von Substraten von zwei oder mehreren unterschiedlichen Gruppen
aus Substraten, die in den entsprechenden Ladestationen 103a, 103b angeordneten
Behältern
eintreffen zu koordinieren und den Prozessbereichen 101 in
einer verschachtelten Weise bei Bedarf zuzuführen, während entsprechende nicht zugeführte Substrate
in der Substratpuffereinheit 102a gelagert werden. In einer anschaulichen
Ausführungsform
umfasst die Steuerung 110 eine Aufgabenprioritätsabschätzeinheit 111, die
funktionsmäßig zumindest
mit dem Substrathandhabungssystem 102 verbunden ist, und
in der gezeigten Ausführungsform
auch mit der Behälteraustauschschnittstelle 103 verbunden
ist, um damit Prozessinformation im Hinblick auf zumindest den Status
des Handhabungssystems 102 mit der Einheit 102a und/oder
den Status von darin enthaltenen Substraten zu empfangen. Die Aufgabenprioritätsabschätzeinheit 111 ist
ausgebildet, einen entsprechenden Status des Handhabungssystems 102 aus
der entsprechenden Prozessinformation zu ermitteln und eine geeignete
Priorität
jeder der Gruppen aus Substraten, die in dem Handhabungssystem 102 angeordnet
sind, zuzuweisen. Beispielsweise erhält jede neu eintreffende Gruppe
aus Substraten 151a, 151b eine spezielle Priorität auf der
Grundlage einer extern zugewiesenen Priorität der Substrate, die zu den Gruppen 151a, 151b gehören, und/oder
auf der Grundlage der Anzahl an Substraten in jeder Gruppe 151a, 151b und/oder
auf der Grundlage der Anzahl an Substraten, die aktuell in der Substratpuffereinheit 102a enthalten
sind, und dergleichen. Die externe Priorität von Substraten kann in einem
Fertigungsausführungssystem
(MES) 130 ermittelt oder gespeichert sein, oder kann in
jeder anderen Quelle ermittelt und gespeichert werden und kann der
Aufgabenprioritätsabschätzeinheit 111 für die weitere
Bewertung übermittelt
werden.
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Wenn
z. B. ein Behälter 151 an
der Ladestation 103b eintrifft, in welchem eine geringe
Anzahl an Substraten enthalten ist, etwa ein einzelnes Substrat, das
ein Pilotsubstrat repräsentiert,
ein Qualifizierungslos und dergleichen, erhält beispielsweise der entsprechende
Behälter
oder die darin enthaltene Gruppe eine höhere Priorität im Vergleich
zu anderen Losen oder Gruppen, die aktuell in der Anlage 100 bearbeitet
werden, und die teilweise in der Puffereinheit 102a gespeichert
sind, wenn diese Gruppe eine größere Größe oder
eine standardmäßige Größe aufweist.
In anderen Fällen
ermittelt die Aufgabenprioritätsabschätzeinheit 111 eine
extern zugeordnete Priorität
des Substrats, wenn beispielsweise die Substrate als ein Raketenlos
angegeben sind, das unmittelbar nach dem Eintreffen an der Prozessanlage 100 zu
bearbeiten ist. Folglich kann die Abschätzeinheit 111 eine
spezielle Hierarchie der Lose innerhalb des Handhabungssystems 102,
d. h. innerhalb der Puffereinheit 102a, auf der Grundlage
der entsprechenden Prioritäten
erstellen. In einigen anschaulichen Ausführungsformen erhalten die Prioritäten der
Gruppen oder selbst einzelner Substrate, die bereits in der Puffereinheit 102a vorhanden
sind, aktualisierte Prioritätswerte
von der Aufgabenprioritätsabschätzeinheit 111,
wenn eine neue Gruppe eintrifft und/oder wenn die Prozesssituation
sich ändert
und beispielsweise eine beschleunigte und verzögerte Handhabung eines speziellen
Loses erfordert.
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Es
sollte beachtet werden, dass in einigen Ausführungsformen die Priorität der Gruppen
aus Substraten 151a, 151b in ähnlicher Weise Behältern 151 in
der Schnittstelle 103 zugewiesen werden kann, die als eine „Behälterpuffereinheit" betrachtet werden
kann. Somit kann die Abschätzeinheit 111 jedem
Behälter 151 und
jedem neu eintreffenden Behälter
eine Priorität
auf der Grundlage ähnlicher
Kriterien zuweisen, wie dies zuvor mit Bezug zu dem System 102,
das die Substratpuffereinheit 102a enthält, erläutert ist. Diese Prioritäten können als „Grundlage" oder Eingansprioritäten" beim Bestimmen entsprechender
Gruppen- und Substratprioritäten
zum Betreiben des Handhabungssystems 102 in Bezug auf das
Zuführen
von Substraten zu den Prozessbereichen 101a, 101b verwendet
werden, wodurch temporär
Substrate in der Puffereinheit 102a auf der Grundlage der
Prioritäten
gespeichert werden, die speziell in Bezug auf die Prozesssituationen in
der Puffereinheit 102a bestimmt sind. Beispielsweise kann
die Priorität
eines neu eintreffenden Behälters 151 sehr
hoch sein, wodurch eine sofortige Bearbeitung erforderlich ist,
d. h. dass eine Weiterleitung zu einem der Bereiche 101a, 101b erforderlich ist.
Nach einigen Taktzyklen der Anlage können jedoch gewisse Ereignisse
es erforderlich machen, dass eine andere oder deutlich kleinere
Priorität
der betrachteten Gruppe zugeordnet wird. In diesem Falle kann die
Abschätzeinheit 111 dynamisch
die Priorität
aktualisieren und das System 102a, das Substrate zumindest
teilweise in der Puffereinheit 102a aufweist, anweisen,
mit der aktualisierten Priorität weiterzuarbeiten,
wodurch möglicherweise
andere Substrate in dem Puffer 102a mit Vorrang behandelt werden,
die zuvor in Bezug auf die Gruppe mit vorhergehender höherer Priorität verzögert wurden.
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Ferner
umfasst in einer anschaulichen Ausführungsform die Steuerung 110 eine
Aufgabenverwaltungseinheit 112, die mit der Abschätzeinheit 111 verbunden
und ausgebildet ist, auf der Grundlage der von der Abschätzeinheit 111 erstellten
entsprechenden Hierarchie einen geeigneten Betriebsmodus für das interne
Substrathandhabungssystem 102 zum Austauschen von Substraten
zwischen der Puffereinheit 102a und den Prozessbereichen 101a, 101b zu bestimmen.
Zu diesem Zweck ist die Aufgabenverwaltungseinheit 112 ausgebildet,
die entsprechenden Komponenten des Systems 102 zum Zuführen von Substraten
zu den Bereichen 101a, 101b entsprechend dem bestimmten
Betriebsmodus anzuweisen, beispielsweise in dem sequenziellen Modus,
in welchem alle Substrate einer Gruppe den Bereichen 101a, 101b zugeführt werden,
bevor ein Substrat einer nächsten
Gruppe den Bereichen 101a, 101b zugeführt wird,
oder in einen verschachtelten Modus, wobei vor dem Zuführen aller
Substrate einer speziellen Gruppe zumindest ein Substrat einer anderen Gruppe
den Prozessbereichen 101a, 101b zugeführt wird,
während
die verzögerten
Substrate in der Puffereinheit 102a gespeichert werden.
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Während des
Betriebs der Prozessanlage 100 in der Fertigungsumgebung 150 tauscht
das System 140 die Behälter 151 mit
der Schnittstelle 103 aus, wobei eine entsprechende Behälteraustauschzeit
typischerweise einige Minuten beansprucht, bis ein Behälter 151,
der für
die Aufnahme durch das System 140 bereitsteht, tatsächlich von
dem System 140 aufgenommen wird und bis ein neuer Behälter 151 der
entsprechenden Ladestation zugeführt
ist. Der Einfachheit halber werde angenommen, dass ein Behälter 151 mit
standardmäßiger Losgröße oder
anderen Losgrößen aktuell
in der Ladestation 103a bearbeitet wird, d. h. die entsprechenden
Substrate darin werden bearbeitet, die über das anlageninterne Handhabungssystem 102 den
Prozessbereichen 101a, 101b zugeführt werden,
während
ein Behälter mit
einer Gruppe 151b an der Ladestation 103b eintrifft,
der z. B. ein kleines Los, etwa ein Pilotlos, ein Qualifizierungslos,
ein Entwicklungslos, und dergleichen enthält. Z. B. kann die zweite Gruppe 151b lediglich
ein einzelnes Substrat aufweisen. Beim Eintreffen erhält die Aufgabenprioritätsabschätzeinheit 111 eine
entsprechende Prozessinformation, die in einer anschaulichen Ausführungsform
eine extern zugewiesene Priorität
des Loses in dem Behälter 151b,
die Größe des Loses,
und dergleichen angibt. Auf der Grundlage der entsprechenden Prozessinformation
bestimmt die Abschätzeinheit 111 eine
Priorität
für die
Gruppe 151b, beispielsweise auf der Grundlage vordefinierter
Kriterien. Z. B. kann die Abschätzeinheit 111 auf
der Grundlage einer allgemeinen Regel arbeiten, die auf dem Konzept
beruht, dass eine hohe Anlagenauslastung beibehalten wird. In diesem
Falle überprüft die Abschätzeinheit 111 zunächst die
interne Priorität
der Gruppe 151b, um damit Substrate zu ermitteln, die mit
hoher Priorität
zu bearbeiten sind, wie dies durch eine extern zugewiesene hohe
Priorität
angegeben ist. Wenn beispielsweise ein entsprechender Prioritätswert im
Wesentlichen identisch ist zu Prioritätswerten der aktuell bearbeiteten
Substrate, d. h. wenn beispielsweise ein Raketenlos oder dergleichen
nicht erkannt wird, kann die Abschätzeinheit 111 der
Gruppe 151b eine entsprechende Priorität auf der Grundlage der Losgröße zuordnend,
wobei in dem vorliegenden Beispiel die Priorität höher ist im Vergleich zu einer
standardmäßigen Losgröße. Eine
höhere
Priorität
für kleinere Losgrößen kann
zugeordnet werden, um damit die Anlagenauslastung zu verbessern.
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Wenn
daher die Gruppe 151b an der Puffereinheit 102a eintrifft,
bewertet die Abschätzeinheit 111 die
Priorität
der eintreffenden Gruppe 151b unter Anwendung der anfänglich höheren Priorität auf Grund
der geringen Losgröße und bewertet
den aktuellen Status der Puffereinheit 102a, beispielsweise im
Hinblick auf die verbleibende Speicherkapazität, die Anzahl an Substraten
einer vorhergehenden Gruppe, die noch zu bearbeiten ist, und derglei chen. Wenn
die aktuell bestimmte Priorität
der eintreffenden Gruppe 151b höher ist als die Priorität der aktuell bearbeiteten
Gruppe und einer anderen Gruppe, die möglicherweise in der Puffereinheit 102a gespeichert ist,
wird das Zuführen
der aktuell bearbeiteten Gruppe unterbrochen und die Gruppe 151b wird
den entsprechenden Prozessbereichen 101a, 101b zugeführt.
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1b zeigt
schematisch ein entsprechendes Zeitablaufdiagramm für einen
Betriebsmodus ohne verschachtelte Substratzuführung (oberer Bereich) und
einen Betriebsmodus gemäß der vorliegenden
Erfindung (unterer Bereich). In einem ersten Zeitintervall warten
das Pilotlos und das Elternlos auf die Bearbeitung. Anschließend trifft
das Pilotlos an dem System 102 zur Bearbeitung in den Prozessbereichen 101a, 101b ein,
während
aktuell eine standardmäßige Losgröße abgearbeitet
wird. Es sollte beachtet werden, dass der Status des Pilotloses
und des Elternloses nicht notwendigerweise anfänglich festgelegt wurden, sondern
dass diese sich in der Anlage 100 ändern können. Beispielsweise kann nach dem
Eintreffen an der Anlage 100 in Form eines Standardloses
die Prozessbedingung nunmehr erfordern, dass jetzt eines der Substrate
gemessen wird, bevor die verbleibenden Substrate freigegeben werden.
Abhängig
von dem Zeitpunkt des Eintreffens in der Puffereinheit 102 des
Systems 102 können
bis zu 25 Substrate, wenn eine Standardlosgröße von 25 angenommen wird,
bearbeitet werden, bevor das Pilotlos die Bereiche 101a, 101b durchläuft. Beispielsweise
können
für ein
einzelnes Substrat in dem Pilotlos bis zu 25 Substratzyklen vor
dem Bearbeiten des Pilotloses erforderlich sein. Danach wird das
Pilotlos der Messung unterzogen und nach dem Erhalt der Ergebnisse
wird das Elternlos freigegeben. Abhängig von der Prozesssituation
in der Puffereinheit 102a muss das Elternlos auf die Abarbeitung
warten und nachfolgend wird die eigentliche Prozesssequenz ausgeführt, was
zu einer Gesamtdurchlaufzeit (TCT) für das Pilotlos und das Elternlos
führt,
wie dies in 1b angegeben ist. Im Gegensatz
dazu kann, nachdem das Pilotlos in der Anlage 100 oder
der Puffereinheit 102a eingetroffen ist, dieses sofort
auf der Grundlage der zuvor beschriebenen Prozessstrategie bearbeitet
werden, wodurch der Zeitraum für
die Pilotbearbeitung deutlich reduziert wird, wie dies in 1b in
dem unteren Bereich angezeigt ist. Danach können die Messprozesse und die
weiteren Prozesse in ähnlicher
Weise ausgeführt
werden, wie zuvor beschrieben ist, woraus sich eine deutliche Verringerung
der Gesamtdurchlaufzeit (TCT) des Pilotloses und des Elternloses
ergibt. Es sollte beachtet werden, dass auf Grund der moderat langen
Zeitdauer zum Messen des Pilotloses und des Wartens auf die Messergebnisse
der Start der Bearbeitung des Elternloses typischerweise unabhängig von
der vorhergehenden Bearbeitung des Pilotloses ist, so dass die zuvor
gewonnene Verringerung der Durchlaufzeit des Pilotloses beibehalten
wird, wodurch typischerweise zu einer Verringerung der Gesamtdurchlaufzeit der
entsprechenden Prozesssequenz beigetragen wird.
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In
der mit Bezug zu 1a beschriebenen Ausführungsform
repräsentieren
die Prozessbereiche 101a, 101b einen einzelnen
Prozessweg zum Ausführen
einer Prozesssequenz, wobei ein gewisses Maß an Entkopplung in Bezug auf
eine Fehlanpassung im Durchsatz der Bereiche 101a, 101b durch
die Puffereinheit 102a erreicht werden kann, die in einem
Modus mit Aufgabenunterbrechung betrieben werden kann. In anderen
anschaulichen Ausführungsformen
werden die zwei oder mehr Prozessbereiche 101a, 101b als äquivalente
Bereiche vorgesehen, die von dem anlageninternen System 102 parallel
bedingt werden, wobei die Puffereinheit 102a eine Substratspeicherung
für beide
Bereiche 101a, 101b bereitstellen kann. In diesem
Falle kann ebenso ein verschachtelter Funktionsmodus angewendet werden,
wobei in einer anschaulichen Ausführungsform eine der aktuell
bearbeiteten Aufgaben mit der geringeren Priorität unterbrochen wird, wenn eine Aufgabe
mit einer höheren
Priorität
eintrifft oder wenn eine höhere
Priorität
erhalten wird, beispielsweise mit einer höheren extern zugewiesenen Priorität oder einer
speziellen Priorität,
die von der Aufgabenprioritätsabschätzeinheit 111 auf
der Grundlage der aktuellen Prozesssituation, beispielsweise im
Hinblick auf die Losgröße, und
dergleichen zugewiesen wird. Auf diese Weise wird nur die Durchlaufzeit
der Aufgabe mit der geringsten Priorität erhöht zu Gunsten einer verbesserten
Anlagenleistung und/oder einer geringeren Durchlaufzeit, wie dies
zuvor erläutert
ist. In noch anderen anschaulichen Ausführungsformen können die
entsprechenden Prioritäten
von aktuell parallel abgearbeiteten Aufgaben dynamisch angepasst
werden, beispielsweise für
ansonsten anfänglich
identische Prioritäten
der aktuell bearbeiteten Aufgaben beim Eintreffen einer Aufgabe
mit kleiner Losgröße. Zum
Beispiel kann einer der aktuell bearbeiteten Aufgaben, die noch
die höchste
Anzahl an zu bearbeitenden Substraten aufweist, die geringste Priorität zugewiesen
werden.
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1c zeigt
schematisch die Anlage 100, die ein Anlagensystem repräsentiert,
in welchem mehrere Prozessbereiche, etwa die Bereiche 101a, 101b mit
einem weiteren Prozessbereich 101c verbunden sind. Die
Bereiche 101a, 101b können mit entsprechenden Behälteraustauschschnittstellen 103 verbunden
sein, wie sie mit Bezug zu 1a beschrieben
sind. Des weiteren ist das Substrathandhabungssystem 102 ausgebildet,
jeden der Bereiche 101a, 101b mit dem Bereiche 101c funktionsmäßig zu verbinden,
wobei die entsprechen den Puffereinheiten 102a für eine Entkopplung
und eine vorrangige Bearbeitung von Aufgaben sorgen, wie dies zuvor beschrieben
ist. Somit werden die entsprechenden Handhabungssysteme 102 durch
die Steuerung 110 gesteuert.
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Folglich
kann während
des Betriebs des Systems 100 aus 1c das
Zuführen
von Substraten zu dem Bereich 101c auf der Grundlage entsprechender
Aufgabenprioritäten
erfolgen.
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1d zeigt
schematisch die Anlage 100 in Form eines Anlagensystems
gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform.
Das System 100 repräsentiert
hier einen im Wesentlichen linearen Prozessablauf mehrerer Prozessbereiche 101a,
..., 101d, wobei zwischen entsprechenden zwei Bereichen 101a,
..., 101d ein entsprechendes Substrathandhabungssystem
vorgesehen ist, wobei mindestens eines dieser Systeme in der zuvor
beschriebenen Weise ausgebildet ist. Die Bereiche 101a,
..., 101d können
eine Kombination aus mehreren Unterbereichen repräsentieren,
die von dem entsprechenden vorhergehenden systeminternen Transportsystem
beliefert werden. D. h., mindestens ein System 102 mit
der darin eingerichteten Puffereinheit 102a ist vorgesehen,
um damit für
eine verbesserte Anlagenleistungsfähigkeit und Durchlaufzeit zu
sorgen, wie dies zuvor beschrieben ist. In der gezeigten Ausführungsform
ist das System 102 zwischen jedem der Bereiche 101a,
..., 101d vorgesehen, wodurch ein hohes Maß an Flexibilität bei der
Koordinierung des Prozessablaufs auf der Grundlage spezieller Kriterien
gesorgt wird, etwa der Durchsatzoptimierung, der Verringerung von
Wartezeiten bei der Bearbeitung von Raketenlosen, und dergleichen
für jeden
einzelnen Prozessbereich 101a, 101d. Somit kann
durch Implementieren eines größeren Teils
eines Prozessablaufs in das System 100 aus 1d die
Anzahl der Behältertransportaktivitäten deutlich
verringert werden und kann durch entsprechende anlageninterne Substrattransporte,
die von dem einem oder den mehreren Handhabungssystemen 102 ausgeführt werden,
ersetzt werden. Durch das Bereitstellen des Handhabungssystems 102 mit
der Substratspeicherfähigkeit
an zumindest einigen Punkten in dem System 100 kann die
vorrangige Behandlung oder die unterbrochene Aufgabenbearbeitung
in effizienter Weise eingerichtet werden, unabhängig von der „Länge" des Prozessablaufs,
der durch das System 100 repräsentiert ist. Somit kann das
Konzept der Aufgabenprioritätszuweisung,
das auch auf das Zuführen
von Substraten direkt aus der Behälteraustauschschnittstelle 103 zu
den anlageninternen Prozessbereichen angewendet werden kann, wenn
die anlageninterne Substratspeicherfunktion verfügbar ist, auch für eine beliebige Konfiguration
von Anlagen oder Anlagensystemen verwirklicht werden, unabhängig von
dem behälterbasierten
Transport, solange Substratpufferbereiche in den anlageninternen Transportwegen
vorgesehen sind.
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Es
gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Technik
zum Betreiben eines anlageninternen Substratshandhabungssystems
bereit, indem die Substratzufuhr zu und von den unterschiedlichen
Prozessbereichen in einem verschachtelten Modus in Abhängigkeit
von den jeweiligen Prozesszustand ausgeführt wird. Auf diese Weise kann das
Zuführen
von Substraten von einem systeminternen Speicherbereich unterbrochen
werden, um damit Substrate mit höherer
Priorität
zuzuführen,
die Substrate mit höherer
Priorität
repräsentieren
können,
die unmittelbar nach Eintreffen an dem systeminternen Pufferbereich
zu bearbeiten sind, Substrate mit kleiner Losgröße, die ansonsten zu erhöhten nicht
produktiven Wartezeiten der Prozessanlage führen würden, und dergleichen. Beispielsweise
kann beim Eintreffen eines Raketenloses die Bearbeitung einer speziellen
Gruppe unmittelbar unterbrochen werden und kann nach dem Bearbeiten
aller Substrate des Raketenloses wieder fortgesetzt werden. Auf
diese Weise kann die Reservierung von wertvoller Anlagenkapazität beim Warten
auf das Raktetenlos im Wesentlichen vermieden werden. In anderen
Fällen können kleine
Lose, etwa Test- und Entwicklungslose, Pilotlose, Qualifizierungslose
und dergleichen in einer verschachtelten Weise bearbeitet werden,
wodurch nicht produktive Zeiten der entsprechenden Prozessbereiche
reduziert oder sogar gänzlich
vermieden werden.
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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.