CN1996181A - 半导体在制品分配管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种半导体在制品分配管理方法及系统。该方法包括使用计算机执行下列步骤：取得关于即将在制造过程节点中进行处理的多批晶片的信息。通过分析每一批晶片的多个接续的制造过程节点的负荷量来决定哪一批晶片较优先于其它批晶片来处理。针对每一批晶片，根据预先设定的观察时间区间来决定分析接续的制造过程节点的分析数目。

Description

半导体在制品分配管理方法及系统

技术领域

本发明涉及一种半导体制造技术，特别是一种关于半导体在制品分配管理的系统及方法。

背景技术

单一产品的传统半导体制造流程通常为一个高度重复使用一定制造工作台的流程。在完成制造前，每一个产品制造流程需要使用多次相同的工作台资源。传统的半导体制造工厂通常包含必要的制造工作台，用以处理半导体晶片，诸如光刻(photolithography)、化学机械研磨(chemical-mechanicalpolishing)或化学气相沉积(chemical vapor deposition)。在制造过程中，半导体晶片会通过一系列的各式各样的工作台，用以完成制造步骤。例如，一个集成电路产品的制造，通常要通过接近600道步骤。自动分配系统用以指示操作人员或自动化运输系统，将在制品(work-in process，WIP)、例如批量晶片(wafer lots)及大批量晶片(wafer banks)，传送到指定的地点，如半导体制造工作台、测量工作台或存储器(stockers)。

在传统的自动化制造流程中，自动分配系统用于指示自动化运输系统，从而直接将在制品传送到指定的地点。其通常使用两种分配法则来分配批量晶片，包括工作台分配法则(tool dispatch rule)与批量分配法则(lot dispatchrule)。工作台分配法则可使用公知的算法来为指定的在制品决定目标存储器或制造工作台，批量分配法则可为指定的存储器或制造工作台决定目标在制品。这两种法则在运算时，通常会考虑许多的因素，例如优先权、合格率以及稳定度。

公知的批量分配法则在决定即将要进行处理的目标在制品时，通常没有将负载平衡的因素考虑进来，造成在许多的工作台群组上形成瓶颈，因而严重地降低生产率。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种半导体在制品分配管理的系统及方法，让批量分配法则在考虑负载平衡因素的情况下决定将要进行处理的目标在制品，用以减少在工作台群组上形成瓶颈的机会。

本发明的实施例公开半导体在制品分配管理的方法，使用一部计算机来执行。实施例的半导体在制品分配管理方法包括下列步骤。取得关于即将在制造过程节点(process node)中进行处理的多批晶片的信息。通过分析每一批晶片的多个接续的制造过程节点的负荷量(load)来决定哪一批晶片较优先于其它批晶片来处理。其中，针对每一批晶片，根据预先设定的观察时间区间来决定分析接续的制造过程节点的分析数目。所公开的方法可应用于批量晶片的分配，并使用在晶片制造上。

所取得的信息可为关于即将被处理的批量晶片为第一批晶片与第二批晶片。在决定出哪一批晶片较优先于其它批晶片来处理的步骤中，可还包括下列步骤。为第一批晶片决定出多个第一接续的制造过程节点，以及为第二批晶片决定出多个第二接续的制造过程节点。分别计算第一接续的制造过程节点的多个第一饥饿程度(starvation degrees，SDs)。分别计算第二接续的制造过程节点的多个第二饥饿程度。分别计算相应于第一饥饿程度与第二饥饿程度的第一与第二饥饿因素(starvation factors，SFs)。根据第一与第二饥饿因素来决定出批量晶片中的一批。第一饥饿程度或第二饥饿程度的计算，可考虑指定的制造过程节点的目前与未来负荷量。

本发明提供一种电子装置，使用半导体在制品分配管理方法在制造厂房中进行制造，上述方法包括：取得关于即将在制造过程节点中进行处理的多批晶片的信息；以及通过分析每一批上述晶片的多个接续的制造过程节点的负荷量来决定哪一批晶片较优先于其它批晶片来处理，其中，针对每一批上述晶片，根据预先设定的观察时间区间来决定分析上述接续的制造过程节点的分析数目。

本发明提供一种半导体在制品分配管理系统。实施例的半导体在制品分配管理系统包括一个传输系统以及一个分配管理系统。分配管理系统耦接于传输系统，取得关于即将在制造过程节点中进行处理的多批晶片的信息，以及通过分析每一批晶片的多个接续的制造过程节点的负荷量来决定哪一批晶片较优先于其它批晶片来处理，利用传输系统来传送所决定的批量晶片至制造过程节点。针对每一批晶片，根据预先设定的观察时间区间来决定分析接续的制造过程节点的分析数目。

所取得的信息可为关于即将被处理的批量晶片为第一批晶片与第二批晶片。分配管理系统可为第一批晶片决定出多个第一接续的制造过程节点，以及可为第二批晶片决定出多个第二接续的制造过程节点，分别计算第一接续的制造过程节点的多个第一饥饿程度，分别计算第二接续的制造过程节点的多个第二饥饿程度，根据第一饥饿程度与第二饥饿程度来分别计算出第一与第二饥饿因素，以及根据第一与第二饥饿因素来决定出批量晶片中的一批。

相应于批量晶片中的一批的分析数目，可通过在预先设定的观察时间区间中限制相应的第一与第二接续的制造过程节点的周转时间的总和来决定。相应于批量晶片的分析数目可通过以下方程式来计算：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{CTi}\≤s,$

n为分析数目，CTi为第i个接续的制造过程节点的周转时间，以及s为预先设定的观察时间区间。制造过程节点可代表制程步骤或工作台群组。CTi可经由查询制造执行系统(manufacturing execution system，MES)来取得。

第一饥饿程度或第二饥饿程度可通过以下方程式来计算：

SDi＝Nfi(WIP)/THi/Ni(WIP)/THi，

SDi为第i个制造过程节点的饥饿程度，Nfi(WIP)为即将在预测的滚动时间区间中的第i个接续的制造过程节点中进行处理的滚动在制品数量，TH为相应的第i个制造过程节点的生产量(throughput)，以及Ni(WIP)为等待相应的第i个制造过程节点的在制品数量。

第一饥饿因素或上述第二饥饿因素可通过以下方程式来计算：

$\mathrm{SFl}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}((s-\mathrm{CTi})/\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(s-\mathrm{CTi}\left(l\right))}^{*}\mathrm{SDi}),$

其中l表示第一批晶片或第二批晶片，SFl为第l批晶片的饥饿因素，n为相应于第l批晶片的接续的制造过程节点的分析数目，s为预先设定的观察时间区间，CTi(l)为针对第l批晶片的第i个制造过程节点的周转时间，以及SDi为第i个制造过程节点的饥饿程度。

附图说明

图1是表示根据本发明的实施例的半导体在制品分配管理系统的系统框图。

图2是表示根据本发明的实施例的分配控制系统的硬件框图。

图3是表示根据本发明的实施例的半导体在制品分配管理方法的方法流程图。

图4是表示根据本发明的实施例的半导体在制品分配管理方法的方法流程图。

图5是例示制造程序。

图6A是例示的一批晶片的制造流程示意图。

图6B是例示的一批晶片的制造流程示意图。

图7是储存计算机程序的储存介质示意图。

具体实施方式

图1是表示根据本发明的实施例的半导体在制品分配管理系统的系统框图，包括一个分配控制系统10、两部主机11与13，以及两部制造工作台12与14，一个自动化原料管理系统(AMHS)15，以及一个制造执行系统服务器16。分配控制系统连接至主机11与13。每一部主机分别连接制造工作台12与14。熟悉此工艺的人员都知道制造执行系统16与分配控制系统10也可整合到一部单一计算机中。

制造工作台12与14通常会在指定的一批晶片上，执行单一一道晶片制造作业。例如，一部制造工作台可能用以执行图案化(patterning)、掺杂(doping)、离子注入(implanting)或热处理(heat treatment)作业。优选制造工作台12与14提供符合300mm国际半导体设备以及原料(semiconductorequipment and material international，SEMI)标准的软件服务，此标准描述传输通信协议、信息格式以及功能。

分配控制系统10按照一系列的标准程序步骤发送命令给自动化原料管理系统15，从而传送晶片载体。半导体在制品晶片通常会储存于一个载体(carrier)中，例如卡盒(cassette)，而每个载体至多可置入25片晶片。之后，卡盒会被载入至载体中，例如标准机器接口(standard mechanical interfaces，SMIFs)或12英寸晶片传送盒(front opening unified pods，FOUPs)，便于在厂房中搬运。一个载体可装载多个半导体在制品，来进行一个制造工作。

制造执行系统16可为整合的计算机系统，是用于完成生产的方法及工具。例如，制造执行系统16的最主要功能可包含实时收集晶片制程数据、将晶片制程数据组织及储存于集中的数据库中、制造顺序的管理、工作台管理及制造程序管理。例示的制造执行系统(未显示)包括Promis(马萨诸塞州的Brooks Automation公司)、Workstream(加利福尼亚州的Applied Material公司)、Poseidon(纽约的IBM公司)、SiView(纽约的IBM公司)以及Mirl-MES(中国台湾的机械工业研究所)。每一个制造执行系统可有不同的应用领域。例如，Mirl-MES的应用范围为封装(packaging)、液晶显示器(liquid crystal displays，LCDs)、以及印刷电路板(printed circuit boards，PCB s)；而Promis、Workstream、SiView以及Poseidon可应用于集成电路制造(IC fabrication)以及薄膜晶体管液晶显示器(thin film transistor LCD，TFT-LCD)。

图2是表示根据本发明实施例的分配控制系统的硬件框图，包含处理单元(processing unit)21、存储器22、储存装置23、输入装置24、显示装置25以及通信装置26。根据范纽曼(Von Neumann)结构，使用总线27将处理单元21、存储器22、储存装置23、输入装置24、显示装置25以及通信装置26连接在一起。其或许存在唯一或多个处理单元21，以致使计算机的处理器包含单一中央处理单元(central processing unit，CPU)、微处理单位(MPU)或者是关联于并行运算环境(parallel processing environment)的多个处理单元。存储器22优选为动态存取存储器(RAM)，但也可为只读存储器(ROM)或闪存(flash memory)。存储器22优选储存可由处理单元21执行的半导体在制品分配管理功能的程序模块。一般而言，程序模块包含例行程序(routines)、程序(program)、对象(object)、组件(component)等，用以执行特定功能或实现特定抽象数据类型(abstract data type)。除此之外，本领域的普通技术人员也可将本发明实施于其它计算机系统结构(configuration)上，例如，掌上设备(hand-held devices)、多处理器系统、以微处理器为基础或可程序化的消费性电子产品(microprocessor-based or programmable consumer electronics)、网络计算机、迷你计算机、大型主机以及类似的设备。本发明也可以实施于分布式运算环境，其运算工作由连接于通信网络的远程处理设备来执行。在分布式环境中，程序模块可同时存在于本地以及远程记忆储存装置中，而远程访问结构包含分布式组件对象模型(DCOM)、公用对象请求代理程序体系结构(CORBA)、网页组件(Web obiects)、网络服务(Web Services)或其它类似结构。储存装置23可为硬盘装置、磁性装置、光盘装置、便携式储存装置或非易失性存储器装置(nonvolatile memory drive)。这些装置以及其相关的计算机可读取介质(computer-readable media)提供计算机可读取指令、数据结构、或程序模块的非易失性储存空间(nonvolatile storage)。通信装置36可为以太网络(Ethernet)接口装置或一个兼容于802.x或GPRS的无线通信装置。

图3是表示根据本发明的实施例的半导体在制品分配管理方法的方法流程图，使用分配控制系统10来执行下列步骤。如步骤S311，取得关于即将在制造过程节点中进行处理的多批晶片的信息。如步骤S321，通过分析每一批晶片的多个接续的制造过程节点的负荷量，来决定哪一批晶片较优先于其它批晶片来处理。针对每一批晶片，分析接续的制造过程节点的分析数目，并根据预先设定的观察时间区间来决定。所公开的方法为应用于批量晶片的分配，并使用在晶片制造上。

图4是表示根据本发明的实施例的半导体在制品分配管理方法的方法流程图，使用分配控制系统10来执行下列步骤。如步骤S411，取得关于即将在候选制造过程节点中进行处理的批量晶片的信息。候选制造过程节点可代表制程步骤或工作台群组。可经由查询制造执行系统16来取得信息。如步骤S421，从取得的批量晶片中选出一批未分析的晶片。如步骤S431，为所选出的这批晶片决定出接续的制造过程节点的分析数目。相应于所选出的这批晶片的分析数目，可通过在预先设定的观察时间区间中限制接续的制造过程节点的周转时间的总和、例如8、24小时等来决定。取得所选出的这批晶片的接续的制造过程节点、与其中的周转时间，可通过查询制造执行系统16来完成。所选出的这批晶片的接续的制造过程节点的分析数目可通过一个方程式(1)来计算：

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{CTi}\≤s,---\left(1\right)$

n为分析数目，CTi为第i个接续的制造过程节点的周转时间，以及s为预先设定的观察时间区间。制造过程节点可代表制程步骤或工作台群组。CTi可经由查询制造执行系统(manufacturing execution system，MES)来取得。

图5为例示的制造过程，包括五个制造过程节点S0至S4。S0代表候选的制造过程节点，并且S1至S4为一批特定的晶片的接续的制造过程节点。S1至S4的周转时间分别为1、2、4.5与3小时。当预先设定的观察时间区间设定为8小时时，所选出的这批晶片的接续的制造过程节点的分析数目被决定为3。传统上的分配方法通常只能检测一个接续的制造过程节点的负荷量。

如步骤S433，分别计算出所决定的制造过程节点的饥饿程度。制造过程节点的饥饿程度的计算，可考虑制造过程节点的目前与未来的负荷量。接续的制造过程节点的饥饿程度可通过下述方程式(2)来计算：

SDi＝Nfi(WIP)/THi/Ni(WIP)/THi，(2)

SDi为第i个制造过程节点的饥饿程度，Nfi(WIP)为即将在预测的滚动时间区间中的第i个接续的制造过程节点中进行处理的滚动在制品数量，预测的滚动时间区间优选为24小时，TH为相应的第i个制造过程节点的生产量(throughput)，以及Ni(WIP)为等待相应的第i个制造过程节点的在制品数量。Ni(WIP)、THi与NFi(WIP)可通过查询制造执行系统16来取得。需注意的是，Nfi(WIP)/THi为一个例示的方程式，用以代表第i个接续的制造过程节点的未来负荷量，以及Ni(WIP)/THi为一个例示的方程式，用以代表第i个接续的制造过程节点的目前负荷量。

如步骤S435，根据所计算出的饥饿程度，为所选出的这批晶片计算其饥饿因素。所选出的这批晶片的饥饿因素可通过下述方程式(3)来计算：

$\mathrm{SFl}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}((s-\mathrm{CTi})/\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(s-\mathrm{CTi}\left(l\right))}^{*}\mathrm{SDi}),---\left(3\right)$

其中SFl为第l批晶片的饥饿因素，n为相应于第l批晶片的接续的制造过程节点的分析数目，s为预先设定的观察时间区间，CTi(l)为针对第l批晶片的第i个制造过程节点的周转时间，以及SDi为第i个制造过程节点的饥饿程度。Ni(WIP)、THi与NFi(WIP)可通过查询制造执行系统16来取得。需注意的是，拥有较高饥饿因素的批量晶片优先于拥有较低饥饿因素的批量晶片进行处理。

如步骤S441，决定所取得的这批晶片是否已全部分析完毕，若是，流程进行至步骤S451，若否，至步骤S421。如步骤S451，根据饥饿因素决定出取得的批量晶片中的一批。优选的，所决定出的这批晶片拥有较高的饥饿因素。可更进一步使用自动化原料管理系统15来将所决定的这批晶片传送至候选的制造过程节点。所公开的方法可应用于批量晶片的分配，并使用在晶片制造上。

参照以下的例示，可更了解半导体在制品分配管理方法的方法细节。观察的时间区间设定为24小时。如步骤S411，取得关于即将在工作台群组S0中进行处理的批量晶片11及12的信息。

如步骤S421，选出批量晶片11作为分析的批量晶片。图6A为例示的批量晶片11的制造流程示意图。如步骤S431，取得关于批量晶片11的接续的工作台群组S11至S14的信息，以及通过方程式(1)决定出批量晶片11的接续的工作台群组的分析数目为3。如步骤S433，通过方程式(2)分别计算出观察的工作台群组(S11至S13)的饥饿程度。计算出的饥饿程度为22/3、20/6与24/12。如步骤S435，通过方程式(3)计算出批量晶片11的饥饿因素。批量晶片11的饥饿因素为(20/32×22/3)+(10/32×20/6)+(2/32×24/12)＝5.75。

如步骤S421，选择批量晶片12作为分析的批量晶片。图6B为例示的批量晶片12的制造流程示意图。如步骤S431，取得关于批量晶片12的接续的制造过程节点S21至S23的信息，以及通过方程式(1)决定出批量晶片12的接续的工作台群组的分析数目为2。如步骤S433，通过方程式(2)分别计算出观察的工作台群组(S21至S22)的饥饿程度。计算出的饥饿程度为22/3、20/6。如步骤S435，通过方程式(3)计算出批量晶片12的饥饿因素。批量晶片12的饥饿因素为(14/18×22/3)+(4/18×20/6)＝12.194。

如步骤S451，决定出批量晶片12。此决定使驱动原料控制系统把批量晶片12传送至工作台群组S0。

本发明还公开了如图7所示的储存介质储存的计算机程序720，该计算机程序通过分配系统10来执行上述所公开的半导体在制品分配管理方法。该计算机程序产品包括储存介质70及其内含的计算机可读取程序逻辑。计算机可读取程序逻辑包括：取得即将在候选制造过程节点中进行处理的多批晶片的信息的模块721、为所选择的这批晶片决定接续的制造过程节点的分析数目的模块722、为所选择的这批晶片分别计算出所决定的制造过程节点的饥饿程度的模块723、根据所计算出的饥饿程度为所选择的这批晶片计算出饥饿因素的模块724、根据其所属饥饿因素决定出一批晶片的模块725。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应该可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围应该以所附的权利要求限定的范围为准。

Claims (11)

1.一种半导体在制品分配管理方法，其特征在于，包括使用计算机执行下列步骤：

取得关于即将在制造过程节点中进行处理的多批晶片的信息；以及

通过分析每一批上述晶片的多个接续的制造过程节点的负荷量来决定哪批晶片较优先于其它批晶片来处理，

其中，针对每一批上述晶片，根据预先设定的观察时间区间来决定分析上述接续的制造过程节点的分析数目。

2.如权利要求1所述的半导体在制品分配管理方法，其特征在于，上述相应于上述任何一批晶片的上接续的制造过程节点的上述分析数目，通过在上述预先设定的观察时间区间中限制上述接续的制造过程节点的周转时间的总和来决定。

3.如权利要求1所述的半导体在制品分配管理方法，其特征在于，相应于上述批量晶片的上述分析数目通过以下方程式来计算，

$\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{CTi}\≤s,$

n为上述分析数目，CTi为上述第i个接续的制造过程节点的周转时间，以及s为上述预先设定的观察时间区间。

4.如权利要求1所述的半导体在制品分配管理方法，其特征在于，上述取得的信息为关于即将被处理的批量晶片为第一批晶片与第二批晶片，以及决定出哪一批晶片较优先于其它批晶片来处理的步骤还包括：

为上述第一批晶片决定出多个第一接续的制造过程节点，以及为上述第二批晶片决定出多个第二接续的制造过程节点；

分别计算上述第一接续的制造过程节点的多个第一饥饿程度；

分别计算上述第二接续的制造过程节点的多个第二饥饿程度；

分别计算相应于上述第一饥饿程度与上述第二饥饿程度的第一与第二饥饿因素；以及

根据上述第一与第二饥饿因素来决定出上述批量晶片中的一批。

5.如权利要求4所述的半导体在制品分配管理方法，其特征在于，相应于上述批量晶片中的一批的上述分析数目，通过在上述预先设定的观察时间区间中限制上述相应的第一与第二接续的制造过程节点的周转时间的总和来决定。

6.如权利要求4所述的半导体在制品分配管理方法，其特征在于，上述第一饥饿程度或上述第二饥饿程度的计算，考虑到指定的制造过程节点的目前与未来负荷量。

7.如权利要求4所述的半导体在制品分配管理方法，其特征在于，上述第一饥饿程度或上述第二饥饿程度由以下方程式来计算，

SDi＝Nfi(WIP)/THi/Ni(WIP)/THi，

SDi为上述第i个制造过程节点的上述饥饿程度，Nfi(WIP)为即将在预测的滚动时间区间中的上述第i个接续的制造过程节点中进行处理的上述滚动在制品数量，TH为上述相应的第i个制造过程节点的生产量，以及Ni(WIP)为等待上述相应的第i个制造过程节点的上述在制品数量。

8.如权利要求7所述的半导体在制品分配管理方法，其特征在于，上述第一饥饿因素或上述第二饥饿因素由以下方程式来计算，

$\mathrm{SFl}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}((s-\mathrm{CTi})/\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(s-\mathrm{CTi}\left(l\right))*\mathrm{SDi}),$

其中l表示上述第一批晶片或上述第二批晶片，SFl为上述第l批晶片的饥饿因素，n为相应于上述第l批晶片的接续的制造过程节点的分析数目，s为上述预先设定的观察时间区间，CTi(l)为针对第l批晶片的上述第i批制造过程节点的周转时间，以及SDi为上述第i个制造过程节点的上述饥饿程度。

9.如权利要求1所述的半导体在制品分配管理方法，其特征在于，上述制造过程节点代表制程步骤或工作台群组。

10.一种电子装置，使用半导体在制品分配管理方法在制造厂房中进行制造，其特征在于，上述方法包括：

取得关于即将在制造过程节点中进行处理的多批晶片的信息；以及

通过分析每一批上述晶片的多个接续的制造过程节点的负荷量来决定哪一批晶片较优先于其它批晶片来处理，

其中，针对每一批上述晶片，根据预先设定的观察时间区间来决定分析上述接续的制造过程节点的分析数目。

11.一种半导体在制品分配管理系统，其特征在于，包括：

传输系统；以及

分配管理系统，其耦接于上述传输系统，取得关于即将在制造过程节点中进行处理的多批晶片的信息，以及通过分析每一批上述晶片的多个接续的制造过程节点的负荷量来决定哪一批晶片较优先于其它批晶片来处理，利用上述传输系统来传送上述所决定的批量晶片至上述制造过程节点，

其中，针对每一批上述晶片，根据预先设定的观察时间区间来决定分析上述接续的制造过程节点的分析数目。

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