DE102006025352A1

DE102006025352A1 - Verfahren und System zum Bestimmen der Auslastung von Prozessanlagen in einer Fertigungsumgebung auf der Grundlage von Eigenschaften eines automatisierten Materialhandhabungssystems

Info

Publication number: DE102006025352A1
Application number: DE102006025352A
Authority: DE
Inventors: Kilian Schmidt
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: GlobalFoundries Inc
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2007-12-06
Also published as: US7487002B2; US20070282475A1

Abstract

Durch Bestimmen eines Maßes der Anlagenauslastung in einer Fertigungsumgebung auf der Grundlage anlagenspezifischer Eigenschaften und einer Wahrscheinlichkeitsverteilung für die Transportfähigkeit eines automatisierten Materialhandhabungssystems wird der Einfluss des Transportsystems auf das Anlagenleistungsverhalten effizient bestimmt. Zu diesem Zweck wird eine mittlere Verzögerung, die durch das automatisierte Materialhandhabungssystem hervorgerufen wird, iterativ auf der Grundlage einer entsprechenden erforderlichen Behälteraustauschzeit berechnet, die von anlagen- und prozessspezifischen Eigenschaften abhängt. Aus der entsprechenden mittleren Verzögerung wird eine geeignete Maßzahl, etwa ein Auslastungsverlustfaktor, bestimmt.

Description

Gebiet der vorliegenden Erfindung
Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung die Fertigungsprozesse und betrifft insbesondere die Bewertung einer Fertigungsumgebung, etwa einer Halbleiterfertigungsstätte, in der mehrere unterschiedliche Produktarten und Prozess- und Messanlagen mit Produkten auf der Grundlage eines automatisierten Materialhandhabungssystems (AMHS) versorgt werden.
Beschreibung des Stands der Technik
Der heutige globale Markt zwingt Hersteller von Massenprodukten dazu, Produkte mit hoher Qualität bei niedrigen Preisen anzubieten. Es ist daher wichtig, die Ausbeute und die Prozesseffizienz zu erhöhen, um damit die Produktionskosten zu minimieren. Dies gilt insbesondere in industriellen Bereichen, in denen äußerst komplexe Prozessanlagen komplexe Produkte gemäß spezifizierter Prozessparameter bearbeiten, die sich zwischen den unterschiedlichen Produktarten unterscheiden können. Ein wichtiges Beispiel in dieser Hinsicht ist das Gebiet der Halbleiterherstellung, da es hier wesentlich ist, modernste Technologie mit Massenproduktionsverfahren zu kombinieren. Es ist daher das Ziel von Halbleiterherstellern, den Verbrauch von Rohmaterialien und Verbrauchsmaterialien zu reduzieren und gleichzeitig die Prozessanlagenauslastung zu verbessern. Der zuletzt genannte Aspekt ist insbesondere wichtig, da in modernen Halbleiterfertigungsstätten die erforderlichen Anlagen äußerst kostenintensiv sind und den wesentlichen Teil der Gesamtherstellungskosten repräsentieren. Integrierte Schaltungen sind ein Beispiel eines Massenprodukts, die typischerweise in automatisierten oder halbautomatisierten Fertigungsstätten hergestellt werden, wobei sie eine große Anzahl an Prozess- und Messschritten bis zur Fertigstellung der Bauelemente durchlaufen. Die Anzahl und die Art der Prozessschritte und Messschritte, die ein Produkt, etwa ein Halbleiterbauelement, durchlaufen muss, hängt von den Eigenschaften des herzustellenden Produkts ab. Beispielsweise kann ein typischer Prozessablauf für eine integrierte Schaltung mehrere Photolithographieschritte beinhalten, um ein Schaltungsmuster für eine spezielle Bauteilschicht in eine Lackschicht abzubilden, die nachfol gend strukturiert wird, um eine Lackmaske für weitere Prozesse zum Strukturieren der betrachteten Bauteilschicht durch beispielsweise Ätz- oder Implantationsprozesse, Abscheideprozesse, Wärmebehandlungen, Reinigungsprozesse, und dergleichen zu strukturieren. Somit wird Schicht auf Schicht eine Vielzahl an Prozessschritten auf der Grundlage eines spezifizierten lithographischen Maskensatzes für die diversen Ebenen des spezifizierten Bauelements ausgeführt. Beispielsweise erfordert eine moderne CPU mehrere 100 Prozessschritte, wovon jeder innerhalb spezieller Prozessgrenzen auszuführen ist, um damit die Spezifikationen für das betrachtete Bauelement zu erfüllen. Da die Mehrheit der Prozessgrenzen bauteilspezifisch sind, werden viele der Messprozesse und der eigentlichen Fertigungsprozesse speziell für das betrachtete Bauelement gestaltet und erfordern spezielle Parametereinstellungen an den entsprechenden Mess- und Prozessanlagen.
In vielen Produktionsstätten, etwa Halbleiterfertigungsstätten, sind typischerweise eine Vielzahl unterschiedlicher Produktarten gleichzeitig in Produktion, etwa Speicherchips mit unterschiedlicher Gestaltung und Speicherkapazität, CPU's mit unterschiedlicher Gestaltung und Arbeitsgeschwindigkeit, und dergleichen, wobei die Anzahl unterschiedlicher Produktarten bis zu 100 oder mehr in Fertigungslinien zur Herstellung von ASIC's (anwendungsspezifischen IC's) erreichen kann. Da jede der unterschiedlichen Produktarten einen speziellen Prozessablauf erfordern kann, sind ggf. spezielle Einstellungen in den diversen Prozessanlagen, etwa unterschiedliche Maskensätze für die Lithographie, unterschiedliche Prozessparameter für die Abscheideanlagen, Ätzanlagen, Implantationsanlagen, CMP-(chemisch-mechanische Polier-) Anlagen, Öfen, und dergleichen erforderlich. Folglich sind eine Vielzahl unterschiedlicher Anlagenparametereinstellungen und Produktarten gleichzeitig in einer Fertigungsumgebung anzutreffen. Als Folge davon erfordert das Durchschleusen diverser Produktarten durch die Vielzahl an Prozessanlagen ein komplexes Disponierschema, um eine hohe Produktqualität sicherzustellen und um ein gutes Leistungsverhalten zu erreichen, etwa einen hohen Gesamtdurchsatz der Prozessanlagen, um damit eine maximale Anzahl an Produkten pro Zeit und pro Anlageninvestitionskosten zu erhalten. Somit ist das Anlagenverhalten insbesondere im Hinblick auf den Durchsatz ein sehr kritischer Fertigungsparameter, da dieser wesentlich die Gesamtherstellungskosten der einzelnen Produkte beeinflusst. Daher werden auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung diverse Strategien praktiziert, um zu versuchen, den Produktstrom zum Erreichen einer hohen Ausbeute mit einem moderaten Verbrauch an Rohmaterialien zu optimieren. In Halbleiterfertigungsstätten werden Substrate typischerweise in Gruppen, die als Lose bezeichnet wer den, gehandhabt, die in Abhängigkeit vom Ausmaß an Automatisierung, in der Fertigungsumgebung mittels eines automatisierten Transportsystems transportiert werden, das auch als automatisiertes Materialhandhabungssystem (AMHS) bezeichnet wird, wodurch Substrate in entsprechenden Behältern zu sogenannten Ladestationen der Anlagen zugeführt und Behälter von diesen aufgenommen werden, die vorbearbeitete Substrate enthalten. Somit kann der Transportprozess selbst einen wichtigen Faktor für eine effiziente Disponierung und Verwaltung der Fertigungsumgebung repräsentieren, da die Zeit zum Einladen und Ausladen von Behältern bis zu einigen Minuten für jedes Behälteraustauschereignis einnehmen kann und einer großen Variabilität unterliegt, was zu unterwünschten unproduktiven Zeiten an speziellen Prozessanlagen führen kann, wodurch deren Leistungsverhalten verringert wird. Andererseits werden zunehmend Prozessanlagen verwendet, die immer mehr Funktionen beinhalten, was zu erhöhten Durchlaufzeiten in den Prozessanlagen führen kann. Auf Grund der längeren Durchlaufzeiten möglicherweise in Verbindung mit stark variierenden Losgrößen, die in der Fertigungsumgebung auf Grund der großen Anzahl unterschiedlicher Produktarten, die auf Bestellung verarbeitet werden, angetroffen werden, kann die verfügbare Zeit für den Behälteraustausch an den Ladestationen der Prozessanlagen geringer werden. Da jedoch die Variabilität der Behälteraustauschzeiten (CET) hoch sein kann, kann ein deutlicher Einfluss des Transportstatus in der Fertigungsumgebung auf die Gesamtproduktivität beobachtet werden. Wenn somit eine Fertigungsumgebung gestaltet oder neu gestaltet wird, beispielsweise durch Installieren neuer oder zusätzlicher Anlagen, repräsentieren die Anlageneigenschaften im Hinblick auf die Transportfähigkeiten, etwa die Anzahl der Ladestationen für spezielle Anlagen und dergleichen sowie Kapazität und das Funktionsverhalten des AMHS wesentliche Faktoren für das Leistungsverhalten der Fertigungsumgebung als ganzes.
Daher wird in der konventionellen Technik versucht, den Einfluss der Transportkapazitäten auf das Gesamtverhalten der Fertigungsumgebung auf der Grundlage von Simulationsmodellen zu bewerten, um damit mögliche Anlagen zu erkennen, die eine ausgeprägte Abhängigkeit von den Eigenschaften des AMHS aufweisen. Dieser Lösungsansatz erfordert jedoch detaillierte Simulationsmodelle, die es unter hohem Aufwand zu ermitteln gilt, während die Ergebnisse der entsprechenden Berechnungen den Unsicherheiten und Schwankungen unterliegen, wie sie typischerweise bei Simulationsmodellen anzutreffen sind.
Angesichts der zuvor beschriebenen Situation besteht daher ein Bedarf für eine Technik, um in effizienter Weise transportabhängige Probleme in einer Fertigungsumgebung zu bewerten, wobei eines oder mehrere der zuvor erkannten Probleme vermieden oder in ihrer Auswirkung reduziert werden.
Überblick über die Erfindung
Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung eine Technik zum Abschätzen des Einflusses der Transportfähigkeiten innerhalb einer Fertigungsumgebung, in der beispielsweise ein automatisches Materialhandhabungssystem verwendet wird, wie es typischerweise auf dem Gebiet der Herstellung von Mikrostrukturen und Halbleiterbauelementen Verwendung findet, in Bezug auf die Anlagenauslastung auf der Grundlage anlagenspezifischer Eigenschaften. Zu diesem Zweck wird ein Maß für die Anlagenauslastung in effizienter Weise bestimmt, ohne dass im Wesentlichen Unsicherheiten und Ungenauigkeiten erzeugt werden, wie sie typischerweise in simulationsbasierten Verfahren anzutreffen sind, indem in einigen anschaulichen Ausführungsformen die Transportkapazität der Fertigungsumgebung, die mit der Prozessanlage durch Zuführen von Substratbehältern und durch Aufnahme von Substratbehältern davon „kommuniziert", auf der Grundlage eines Wertebereichs tatsächlicher Behälteraustauschzeiten bestimmt wird, die in einigen Ausführungsformen durch eine Wahrscheinlichkeitsverteilung repräsentiert sind. Auf Grund der äußerst effizienten Bestimmung von Maßzahlen bezüglich der Anlagenauslastung im Hinblick auf die Transportfähigkeit der Fertigungsumgebung können wichtige Aspekte abgeschätzt werden, etwa der Einfluss einer verspäteten Zuführung von Substraten zu entsprechenden Prozessanlagen im Hinblick auf einen Verlust an Auslastung, der Einfluss der Anlagenkonfiguration im Hinblick auf die Fähigkeit Behälter auszutauschen, beispielsweise auf der Grundlage der Anzahl an Kommunikationsschnittstellen für den Behälteraustausch, die auch als Ladestationen, und dergleichen bezeichnet sind. Daher können wichtige Entscheidungen während des Planens und Gestaltens der Fertigungsumgebung sowie das Funktionsverhalten der Umgebung in Bezug auf die Anlagenauslastung bewertet werden, wobei auch in diversen anschaulichen Ausführungsformen der Einfluss standardmäßiger Losgrößen, die Anwesenheit von nichtstandardmäßigen Losgrößen, und dergleichen bestimmt werden kann, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, das Gesamtverhalten der Fertigungsumgebung durch entsprechendes Neudisponieren des Prozessablaufes in der Fertigungsumgebung und/oder durch geeignetes Anpassen ihrer Hardware-Konfiguration zu steigern.
Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Bestimmen für eine spezifizierte Prozessanlage einer Fertigungsumgebung einer erforderlichen Behälteraustauschzeit für gegebene Prozessbedingungen, die zum Austauschen eines Substratbehälters, der bearbeitete Substrate enthält, mit einem Substratbehälter, der in der speziellen Prozessanlage zu bearbeitende Substrate enthält, erforderlich ist. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer mittleren Verzögerung der Zufuhr von Behältern auf der Grundlage der erforderlichen Behälteraustauschzeit und eines Bereiches tatsächlicher Behälteraustauschzeiten, wobei der Bereich tatsächlicher Behälteraustauschzeiten die Transportfähigkeit in der Fertigungsumgebung repräsentiert. Schließlich umfasst das Verfahren das Bestimmen eines transportbezogenen Auslastungswertes für die spezifizierte Prozessanlage auf der Grundlage der mittleren Verzögerung.
Gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Definieren einer Transportfähigkeit eines automatisierten Materialhandhabungssystems einer Fertigungsumgebung mittels einer Wahrscheinlichkeitsverteilung für tatsächliche Behälteraustauschzeiten zum Austauschen von Substratbehältern mit einer spezifizierten Prozessanlage. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer erforderlichen Behälteraustauschzeit für die spezifizierte Prozessanlage auf der Grundlage von Anlageneigenschaften, wobei die spezifizierte Prozessanlage Behälter mit Substraten, die zu bearbeiten sind, und Substraten, die in der spezifizierten Prozessanlage bearbeitet sind, mit dem automatisierten Materialhandhabungssystem austauscht. Schließlich umfasst das Verfahren das Bestimmen eines Maßes für die Anlagenauslastung der speziellen Prozessanlage auf der Grundlage der Transportfähigkeit und der erforderlichen Behälteraustauschzeit.
Gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Anlagenauslastungsabschätzsystem einen Eingabeabschnitt, der ausgebildet ist, Prozessinformationen zu empfangen, die mit einer speziellen Prozessanlage in einer Fertigungsumgebung verknüpft sind, die ein automatisiertes Materialhandhabungssystem zum Austauschen von Substratbehältern mit der spezifizierten Prozessanlage aufweist. Das System umfasst ferner eine Transportkapazitätsabschätzeinheit, die mit dem Eingabeabschnitt verbunden und ausgebildet ist, eine mittlere Verzögerung eines Behälteraustausches in der spezifizierten Prozessanlage auf der Grundlage der Prozessinformation und eines Wertebereichs tatsächlicher Behälteraustauschzeiten abzuschätzen. Ferner umfasst das System eine Auslastungsabschätzeinheit, die ausgebildet ist, einen Auslastungsverlustfaktor auf der Grundlage der mittleren Verzögerung und der Prozessinformation abzuschätzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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 bezeichnet wird, in denen:
1a schematisch eine Fertigungsumgebung mit einem automatisierten Materialhandhabungssystem (AMHS) und einer Prozessanlage zeigt, die Substratbehälter mit dem AMHS austauscht, und ein System zum Abschätzen der Anlagenauslastung gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
1b schematisch ein Zeitablaufdiagramm der Transportaktivität an einer Ladestation der Prozessanlage aus 1a zeigt;
1c schematisch ein Zeitablaufdiagramm von Ereignissen der mehreren Ladestationen der Anlage aus 1a zeigt;
1d schematisch ein Zeitablaufdiagramm zeigt, das diverse Abhängigkeiten der erforderlichen Behälteraustauschzeit der Anlage aus 1 gemäß anschaulicher Ausführungsformen zeigt;
1e und 1f schematisch einen Bereich tatsächlicher Behälteraustauschzeiten auf der Grundlage einer Wahrscheinlichkeitsfunktion gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen;
1g und 1h schematisch Zeitablaufdiagramme zeigen, um den Einfluss einer verzögerten Zufuhr von Behältern auf das Funktionsverhalten der Prozessanlage aus 1a gemäß anschaulicher Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darzustellen; und
1i schematisch ein Zeitablaufdiagramm darstellt, um die Auswirkung des Vorhandenseins in einer kleinen Losgröße in einem der Ladestationen der Prozessanlage aus 1a gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darzustellen.
Detaillierte Beschreibung
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 anschaulich offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft den Gegenstand der angefügten Patentansprüche dar.
Im Allgemeinen stellt die vorliegende Erfindung eine Technik zum Abschätzen des Einflusses von Transportfähigkeiten bzw. Kapazitäten einer Fertigungsumgebung auf spezielle Prozessanlagen bereit, wobei eine erhöhte Genauigkeit und Effizienz im Vergleich zu simulationsbasierten Verfahren erreicht wird. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die Transportfähigkeit bzw. Kapazität der Fertigungsumgebung, d. h. die Fähigkeit des Austausches von Transportbehältern mit einer oder mehreren Prozessanlagen der Umgebung, mittels einer geeigneten Verteilung tatsächlicher Behälteraustauschzeiten (CET) beschrieben. Typischerweise kann in komplexen Fertigungsumgebungen die tatsächliche Behälteraustauschzeit deutlich in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Einflüssen variieren, die gemäß Aspekten der Erfindung berücksichtig werden können, indem eine geeignet definierte Verteilung um eine tatsächliche mittlere Behälteraustauschzeit bereitgestellt wird. Auf der Grundlage der entsprechenden quantitativ beschriebenen Transportfähigkeit der Fertigungsumgebung und auf der Grundlage anlagenspezifischer Eigenschaften, etwa der Anzahl der Schnittstellen für den Behälteraustausch, die auch als Ladestationen bezeichnet werden, der Kapazität der Prozessanlage, und dergleichen, kann die Beziehung zwischen der Anlagenauslastung, der Anlagenkonfiguration und der Transportfähigkeit der Fertigungsumgebung abgeschätzt werden. Folglich kann die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise die Entscheidungsfindung im Hinblick auf wichtige Faktoren der Fertigungsumgebung, etwa die Anlagenkonfiguration in Bezug auf die Anzahl der Ladestationen, die An passung des automatisierten Materialhandhabungssystems, durch beispielsweise lokales Anpassen ihrer Transportkapazität, die Disponierung des Prozessablaufs innerhalb der Fertigungsumgebung, beispielsweise im Hinblick auf das Steuern des Vorhandenseins einer spezifizierten Losgrößenmischung durch entsprechendes Steuern der Ausgaberegelung, und dergleichen, unterstützen. Beispielsweise können genaue und schnelle Kosten/Nutzenberechnungen ausgeführt werden, um die Gestaltung und die Planung der Fertigungsumgebung einschließlich der Installation und der Eigenschaften spezieller dann verwendeter Anlagen zu verbessern. Des weiteren können Auslastungsverluste der diversen Prozessanlagen in der Fertigungsumgebung, die durch verzögerte Zufuhr von Substratbehältern hervorgerufen werden, beispielsweise im Voraus oder im Wesentlichen in Echtzeit abgeschätzt werden, um damit Anlagen oder Stellen in der Fertigungsumgebung zu erkennen, die eine geeignete Anpassung der Transportkapazität erfordern. Ferner kann der Einfluss unterschiedlicher Standardlosgrößen, die in der Fertigungsumgebung für die Bearbeitung von Substraten eingesetzt werden, untersucht werden, um damit eine optimale Losgröße zu ermitteln, wobei in einigen anschaulichen Ausführungsformen das Vorhandensein nichtstandardmäßiger Losgrößen, beispielsweise in Form von Pilotlosen, Testlosen, und dergleichen, in effizienter Weise abgeschätzt wird.
Folglich wird auf der Grundlage von Anlageneigenschaften ein erforderliches oder minimales Sollleistungsverhalten des automatisierten Materialhandhabungssystems bestimmt, dass dann mit dem tatsächlichen Leistungsverhalten des Transportsystems in der Fertigungsumgebung verglichen werden kann, um eine entsprechende Abweichung zwischen dem erforderlichen oder dem Sollleistungsverhalten und dem tatsächlichen Leistungsvermögen des Transportsystems abzuschätzen. Da die entsprechende mittlere Verzögerung einen Einfluss auf das erforderliche Leistungsverhalten des Transportsystems, wie es von der speziellen Prozessanlage erfordert wird, aufweisen kann, wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen die mittlere Verzögerung auf der Grundlage der zuvor ermittelten mittleren Verzögerung erneut berechnet, um einen aktualisierten Wert für die mittlere Verzögerung zu erhalten. Bei Bedarf können die Schritte des Wiederberechnens des erforderlichen Sollleistungsverhaltens auf der Grundlage einer zuvor abgeschätzten mittleren Verzögerung in einer iterativen Weise wiederholt werden, bis ein gewünschtes Maß an Genauigkeit erreicht ist. Auf der Grundlage der bestimmten mittleren Verzögerung, die eine Funktion der Anlageneigenschaften und der tatsächlichen Transportfähigkeiten des automatisierten Materialhandhabungssystems ist, und auf der Grundlage der Prozesseigenschaften eines spe zifizierten Betriebsmodus, beispielsweise für spezielle Prozessrezepte, die in der betrachteten Prozessanlage ausgeführt werden, wird ein geeignetes Maß für die Anlagenauslastung ermittelt. Beispielsweise wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen ein Auslastungsverlustfaktor bestimmt, der den Anteil an Auslastung beschreibt, der auf Grund einer speziellen Verzögerung bei der Trägerzufuhr durch das automatisierte Materialhandhabungssystem verloren wird.
Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung äußerst vorteilhaft ist im Zusammenhang mit komplexen Fertigungsumgebungen, wie sie für die Herstellung von Halbleiterbauelementen, Mikrostrukturen und anderen Produkten eingesetzt werden, die Bearbeitungsprozesse auf der Grundlage von mikromechanischen, mikroelektronischen und mikrooptischen Fertigungsverfahren beinhalten, da hier eine Vielzahl unterschiedlicher Produktarten durch eine Vielzahl äußerst komplexer Prozessanlagen in einer im Wesentlichen automatisierten Weise durchgeführt werden. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung können jedoch auch vorteilhaft auf andere Fertigungsumgebungen angewendet werden, die das automatische Verwalten von Produkten innerhalb einer komplexen Fertigungsumgebung mit mehreren komplexen Prozessanlagen erfordern. Sofern daher dies nicht explizit in der Beschreibung und/oder den angefügten Patentansprüchen anders dargestellt ist, sollte die vorliegende Erfindung nicht auf die Herstellung von Mikrostrukturbauelementen auf der Grundlage entsprechender Substrate eingeschränkt betrachtet werden.
Mit Bezug zu den 1a bis 1i werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
1a zeigt schematisch eine Fertigungsumgebung 150 mit mehreren Prozessanlagen 160, wobei der Einfachheit halber lediglich eine einzelne Prozessanlage 160 in 6a gezeigt ist. Die eine oder die mehreren Prozessanlagen 160 können so gestaltet sein, dass diese zu bearbeitende Produkte auf Grundlage entsprechender Behälter 161 erhalten, die so gestaltet sind, dass sie eine vordefinierte maximale Anzahl an Produkten aufnehmen können. Wie zuvor erläutert ist, können in einigen anschaulichen Ausführungsformen die Behälter bzw. Träger 161 geeignete Transportbehälter repräsentieren, die mehrere Substrate 162 enthalten, wie sie für die Herstellung darauf und darin entsprechender Mikrostrukturbauelemente, etwa integrierter Schaltungen, und dergleichen geeignet sind. Es sollte somit beachtet werden, dass der Begriff „Träger bzw. Behälter" einen beliebigen Behälter zum Transportieren von Produkten repräsentiert, die in der Prozessanlage 160 zu bearbeiten sind. In ähnlicher Weise ist der Begriff „Substrat" so zu verstehen, dass dieses beliebige Produkte repräsentiert, die in der Anlage 160 zu bearbeiten sind, wobei in speziellen Ausführungsformen die Substrate 152 Substrate zur Herstellung von Mikrostrukturbauelementen repräsentieren.
Wie zuvor erläutert ist, kann die Prozessanlage 160 darin eine Reihe von Prozessmodulen aufweisen, die ausgebildet sind, gewisse Prozesse darin auszuführen, so dass jedes der Substrate 162 durch zumindest einen Teil der entsprechenden Prozessmodule durchgeführt wird, wenn eine gewünschte Prozesssequenz zu beenden ist. Es sollte beachtet werden, dass abhängig von der Konfiguration der Anlage 160 mehrere aufeinanderfolgende Prozessschritte eingerichtet sein können, wobei ein oder mehrere der mehreren Prozessschritte ein gewisses Maß an Parallelität bei der Bearbeitung der Substrate 162 ermöglichen können. Der Einfachheit halber sind die mehreren Prozessmodule als 163 bezeichnet und können auch als ein funktionaler Block angegeben werden, wobei relevante Eigenschaften des Prozessmodulblocks 163 durch geeignete Parameter beschrieben werden, etwa die Durchlaufzeit, die als das Zeitintervall verstanden werden kann, das zum Arbeiten eines einzelnen Substrats mittels des Prozessmodulblocks 163 erforderlich ist, um die Bearbeitung des speziellen Substrats 162 abzuschließen. Ein weiterer Parameter kann die Menge der Substrate 162 sein, die gleichzeitig in dem Block 163 bearbeitet werden können. Es sollte beachtet werden, dass diese Anlageneigenschaften von der Konfiguration der Anlage 160 und insbesondere von der Konfiguration des Blocks 163 und zum Teil von Prozessablaufeigenschaften, etwa den entsprechenden Prozessrezepten, die in den einzelnen Prozessmodulen des Blocks 163 anzuwenden sind, abhängen. Beispielsweise kann sich die Durchlaufzeit ändern, wenn eines oder mehrere der Prozessrezepte von Prozessmodulen des Blocks 163 modifiziert werden, beispielsweise auf Grund der Bearbeitung einer unterschiedlichen Art an Substraten, oder auf Grund allgemeiner Änderungen des Prozessrezepts, und dergleichen. Des weiteren kann sich die Konfiguration des Blocks 163 zeitweilig auf Grund eines Hardware-Fehlers in einem der Prozessanlagen, auf Grund von Warten, des Austausches von Verbrauchsmaterialien, und dergleichen ändern.
Die eine oder die mehreren Prozessanlagen 160 können ferner eine oder mehrere Schnittstellen für das Empfangen und Abgeben der Behälter 161 aufweisen, wobei diese Hardware-Schnittstellen 164 auch als Ladestationen bezeichnet werden. Es sollte beachtet wer den, dass der eine oder die mehreren Ladestationen 164 eine beliebige geeignete Konfiguration zum automatischen Empfangen der Behälter 161 und zur „Kommunikation" mit einem anlageninternen Substrathandhabungssystem, das schematisch als 169 bezeichnet ist, aufweisen kann, womit Substrate 162 den Funktionsblock 163 zugeführt werden und wobei entsprechende bearbeitete Substrate davon empfangen werden. Die Ladestationen 164 sind ferner ausgebildet, entsprechende Behälter 161 von einem automatisierten Materialhandhabungssystem 140 zu erhalten und Behälter mit bearbeiteten Substraten 162 zu dem System 140 zuzuführen. Im Weiteren wird der Vorgang des Übertragens eines Behälters, der bearbeitete Substrate enthält, von einem der Ladestationen 164 zu dem Transportsystem 140 und das Gewährleisten eines Übertragens eines Behälters, der in der Anlage 160 zu bearbeitende Substrate enthält, von dem Transportsystem 140 zu der Ladestation gemeinsam als Behälteraustausch bezeichnet. Das automatisierte Materialhandhabungssystem 140 repräsentiert im Wesentlichen die Transportfähigkeiten bzw. Kapazitäten in der Fertigungsumgebung 150 und kann eine beliebige geeignete Konfiguration aufweisen, um Behälter 161 zu der einen oder der mehreren Prozessanlagen 160 zu transportieren und davon aufzunehmen. Wie zuvor erläutert ist, kann das System 140 tatsächlich ein äußerst komplexes Transportsystem repräsentieren, das eine Vielzahl komplexer Prozessanlagen 160 verbindet, wobei die eigentliche Zeitdauer, die für einen Behälteraustausch erforderlich ist, von einer Vielzahl von Einflüssen bestimmt ist, etwa dem Funktionsverhalten der Prozessanlagen, der Menge an Substraten, die aktuell in der Umgebung 150 prozessiert werden, dem Ausmaß an Untersuchungs- und Entwicklungsaktivitäten in der Umgebung 150, der Verfügbarkeit von Transportressourcen in dem System, der Disposition für die Koordinierung des Gesamtprozessablaufs in der Umgebung 150, und dergleichen. Folglich können die Eigenschaften des Systems 140 im Hinblick auf die Transportkapazität auf der Grundlage eines Wertebereichs der Behälteraustauschzeiten beschrieben werden, um damit die Vielzahl der Einflüsse abzudecken, die das Funktionsverhalten des Systems 140 bestimmen, wie dies detaillierter später beschrieben ist.
In 1a wird ferner ein Anlagenauslastungsabschätzsystem 100 gezeigt, das funktionsmäßig mit der Fertigungsumgebung 150 verbunden oder damit in Beziehung steht, indem beispielsweise davon Prozessinformationen erhalten werden, die in einigen anschaulichen Ausführungsformen Anlageneigenschaften der einen oder der mehreren Prozessanlagen 160 und eine geeignete Darstellung der Transportfähigkeit des Systems 140, beispielsweise in Form eines geeigneten Bereichs tatsächlicher Behälteraustauschzeiten, und derglei chen enthält. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die „Verbindung" des Systems 100 mit der Fertigungsumgebung 150 im Wesentlichen durch die Prozessinformation vermittelt, ohne dass im Wesentlichen eine „Hardware"-Verbindung mit der Umgebung 150 erforderlich ist. Folglich kann in diesem Falle die Fertigungsumgebung 150, d. h. das System 140 und/oder die mehreren Prozessanlagen 160, die darin vorgesehen sind, durch die spezielle Prozessinformation repräsentiert sein, die dem System 100 zugeführt wird, wodurch es möglich ist, die Umgebung 150 in einem geeigneten Zustand zu definieren, wozu auch ein virtueller Zustand, ein teilweise vollständiger Zustand, ein vollständiger Zustand und dergleichen gehören. Beispielsweise kann die Umgebung 150 den Entwurf einer Fertigungsumgebung repräsentieren, die einem speziellen Status entspricht, wobei die entsprechende Prozessinformation auf der Grundlage einer realen Umgebung ermittelt werden kann, die ähnliche Eigenschaften im Vergleich zu der Umgebung 150 besitzt. Wenn somit die Umgebung 150 entworfen wird, kann die Transportfähigkeit des System 140 durch eine geeignete Verteilung tatsächlicher Behälteraustauschzeiten repräsentiert sein, wobei die Eigenschaften der Anlage 160 auf der Grundlage von Spezifikationen, Simulationen, Verfahren, und dergleichen bestimmt werden können. In anderen Fällen wird ein Teil der Umgebung 150 als eine reale Konfiguration eingerichtet, während andere Komponenten, etwa die Anlage 160 oder Teile davon, beispielsweise die Konfiguration in Bezug auf die Anzahl der Ladestationen 164, und dergleichen, dem System 100 in Form von Prozessinformationen zugeführt wird, um damit Mittel zum Abschätzen der Beziehung zwischen dem Transportsystem 140 und der Anlage 160 mit einer unterschiedlichen Konfiguration bereitzustellen, um damit den Entscheidungsfindungsprozess zum tatsächlichen Ausstatten der Fertigungsumgebung 150 zu erleichtern. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird die „Verbindung" des Systems 100 mit der Fertigungsumgebung 150 auf der Grundlage von Prozessinformationen eingerichtet, die aus einer tatsächlich installierten Umgebung auf der Grundlage eines realen Funktionsverhaltens der Umgebung 150 ermittelt werden, um damit die Anlagenauslastung für die eine oder die mehreren Prozessanlagen 160 unter spezifizierten Prozessbedingungen zu bestimmen, wobei die diversen Prozessbedingungen nicht notwendigerweise tatsächlich in der Umgebung 150 auftreten müssen. In noch weiteren anschaulichen Ausführungsformen ist das System 100 mit der Umgebung 150 mittels einer geeigneten Kommunikationsleitung verbunden, um damit Echtzeitinformationen oder zumindest Informationen zu erhalten, die mit einer Prozesssituation innerhalb eines spezifizierten Zeithorizonts korreliert sind, um damit in geeigneter Weise den Prozessablauf in der Umgebung 150 im Hinblick auf einen Auslastungsverlust in Bezug auf die Transportfähigkeiten, die Losgrößenmischung, und dergleichen zu überwachen und/oder zu steuern.
Das System 100 umfasst ferner einen Eingangsabschnitt 101 zum Empfangen der Prozessinformation mit den Anlageneigenschaften und den Transportfähigkeiten, wie dies zuvor beschrieben ist. Des weiteren kann das System 100 ferner eine Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 aufweisen, die ausgebildet ist, eine mittlere Verzögerung des Behälteraustausches zwischen dem System 140 und der Prozessanlage 160 auf der Grundlage einer entsprechenden Darstellung der Transportfähigkeiten des Systems 140 abzuschätzen. D. h., die Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 ist in einigen anschaulichen Ausführungsformen ausgebildet, eine geeignete Darstellung der tatsächlichen Behälteraustauschzeiten des Systems 140 zu ermitteln, die in einigen anschaulichen Ausführungsformen auf der Grundlage einer Wahrscheinlichkeitsverteilung von tatsächlichen Behälteraustauschzeiten ermittelt wird, und um davon und aus anlagenspezifischen Eigenschaften auf der Grundlage der Anzahl der Substrate 162, der Anzahl der Ladestationen 164 und der Prozessgegebenheiten des Funktionsblockes 163 eine repräsentative Maßzahl für die tatsächliche Prozesskapazität für einen Behälteraustausch zu bestimmen. Beispielsweise kann die Transportkapazitätsabschätzeinheit 160 aus den Anlageneigenschaften eine erforderliche oder minimale Sollbehälteraustauschzeit bestimmen, wie sie durch die spezielle Anlagenkonfiguration und eine spezielle Prozessbedingung vorgegeben ist, und die erforderliche Behälteraustauschzeit kann mit dem entsprechenden tatsächlichen Behälteraustauschzeitbereich verglichen werden, um davon eine repräsentative Verzögerung für den Austausch der Behälter 161 für die spezielle Anlagenkonfiguration und die spezifizierte Prozessbedingung zu bestimmen. Des weiteren kann das System 100 eine Auslastungsabschätzeinheit 103 aufweisen, die ausgebildet ist, eine auslastungsbezogene Maßzahl für die Anlage 160 auf der Grundlage der Maßzahl, etwa der gemittelten oder repräsentativen Behälteraustauschverzögerung, die von der Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 geliefert wird, zu bestimmen, wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist.
Während es Betriebs der Umgebung 150, unabhängig davon, ob die Umgebung 150 teilweise oder vollständig eine virtuelle Umgebung oder eine reale Umgebung repräsentiert, wird eine gewisse Menge an Substraten 162 auf der Grundlage einer vordefinierten Ausgabeliste oder eines Zeitablaufregimes bzw. Disponierschema ausgegeben, das so gestaltet ist, dass der Prozessablauf in der Umgebung 150 auf der Grundlage gewisser Kriterien ko ordiniert wird. Die ausgegebenen Substrate müssen durch eine Vielzahl komplexer Prozesse geführt werden, einschließlich mehrerer Prozessschritte, von denen einige in der Prozessanlage 160 ausgeführt werden. Auf Grund einer zunehmenden Tendenz auf dem Gebiet der Halbleiterherstellung sind viele Prozessanlagen in der Lage, eine Vielzahl von Prozessschritten mit einem gewissen Maß an Parallelität auszuführen, und daher ist das Zuführen und Abholen von Substraten zu und von den entsprechenden Prozessanlagen 160 ein wichtiges Kriterium zum Verbessern des Prozessablaufs innerhalb der Umgebung 150. Somit müssen in einer oder mehreren Phasen des Prozessablaufs die Substrate 162 in der Anlage 160 bearbeitet werden und dieser durch das automatisierte Materialhandhabungssystem 140 zugeführt werden, wobei der Substrattransfer durch einen Behälteraustausch zwischen dem System 140 und dem einen oder den mehreren Ladestationen 164 ausgeführt wird. Typischerweise kann ein einzelnes Behälteraustauschereignis mehrere Minuten in Anspruch nehmen, wobei eine merklich Abweichung von einer entsprechenden mittleren Behälteraustauschzeit in der Umgebung 150 beobachtet werden kann. Nach dem Erhalt des entsprechenden Behälters 161 in einer der mehreren Ladestationen 164 kann eine schematisch dargestellte interne Roboteranordnung 169 die Substrate 162 in einer der Ladestationen 164, beispielsweise wie es in 1a gezeigt ist, von der Ladestation LP1, zu dem Funktionsmodul 163 zuführen, wobei die Substrate dann durch die mehreren darin enthaltenen Prozessmodule geführt werden. Derartige robotisch gesteuerte Handhabungssysteme sind dem Fachmann vertraut. Wie zuvor angemerkt ist, kann das Funktionsmodul 163 mehrere Prozessmodule aufweisen, die auf der Grundlage spezieller Prozessrezepte arbeiten, was zu einer Durchlaufzeit für jedes Substrat 162 führt, von der man annehmen kann, dass sie im Wesentlichen konstant ist, obwohl unterschiedliche Prozesszeiten in zumindest einigen der Prozesse auftreten können. Ferner kann die Durchlaufzeit zum Bearbeiten eines einzelnen Substrats 162 in dem Funktionsblock 163 für unterschiedliche Produktarten auf Grund unterschiedlicher Prozessrezepte, und dergleichen variieren. Im Folgenden sei angenommen, dass zumindest zeitweilig die Durchlaufzeit im Wesentlichen konstant ist, zumindest für eine spezielle Zeitdauer, in der die Auslastung der Prozessanlage 160 zu bestimmen ist. In anderen anschaulichen Ausführungsformen können entsprechende Durchlaufzeiten jedem Behälter 161, der an der Anlage 160 eintrifft, auf der Grundlage entsprechender Prozessinformationen zugeordnet werden, und somit können die entsprechenden Durchlaufzeiten als variable Zyklenzeiten betrachtet werden, wodurch die entsprechenden Prozessgegebenheiten, die mit den Prozessgegebenheiten, die mit dem aktuell in dem Funktionsblock 163 zu bearbeitenden Substraten verknüpft sind, berücksichtigt werden. Wenn beispielsweise der Funktionsblock 163 einen Abscheideprozess beinhaltet, wobei eine Schichtdicke variieren kann, abhängig von der Produktart und dergleichen, können unterschiedliche Durchlaufzeiten mit unterschiedlichen Substraten 162 verknüpft sein, abhängig von der erforderlichen Schichtdicke, die in einem der Prozesse in dem Block 163 zu bilden ist.
Nachdem das letzte Substrat 162 in den Funktionsblock 163 eingespeist wurde, wird ein Substrat 162 eines weiteren Behälters, der in einer weiteren Ladestation angeordnet ist, in den Funktionsblock 163 eingespeist, wobei weiterhin mehrere Substrate 162 des Behälters in der Ladestation LP1 ebenso noch in Bearbeitung innerhalb des Funktionsblocks 163 sind. Nachdem die Substrate 162 des Behälters in der Ladestation LP1 den Block 163 durchlaufen haben, ist ein entsprechender Behälter, etwa der Behälter 161, bereit für den Austausch mit einem weiteren Behälter, der von dem System 140 bereitgestellt wird. Eine optimale Anlagenauslastung der Anlage 160 kann von einer kontinuierlichen Zufuhr nicht bearbeiteter Substrate 162 zu dem Funktionsblock 163 und einer kontinuierlichen Entnahme bearbeiteter Substrate davon abhängen. Wenn es jedoch eine unerwünschte Verzögerung in einem Behälteraustausch an der Ladestation LP1 gibt, kann diese Ladestation weder „frische" Substrate bereitstellen noch bereits bearbeitete Substrate aufnehmen. In diesem Falle können eine Vielzahl unproduktiver Zyklen in dem Block 163 vergehen, wenn die Substrate 162 in den anderen Behältern 161b, 161c in den Ladestationen LP2, LP3 in dem Block 163 eingespeist wurden. Ferner können in einigen Fällen ein oder mehrere der Behälter 161 eine unterschiedliche Anzahl an Substraten, was als Losgröße bezeichnet wird, aufweisen, die damit auch einen wesentlichen Einfluss auf das Funktionsverhalten der Anlage 160 ausüben kann. Folglich können die Anzahl der Ladestationen, die als ein Substratspeicher dienen, die tatsächliche Losgröße in den entsprechenden Behältern 161 und die Betriebseigenschaften des Funktionsblockes 163 in dem Zusammenhang mit der tatsächlichen Behälteraustauschzeit das Maß an Auslastung der Anlage 160 bestimmen.
1b zeigt schematisch den Zeitablauf von Ereignissen oder Aktivitäten, die in einem der Ladestationen 164 während des Betriebs der Prozessanlage 160 stattfinden. Beispielsweise werden während einen ersten Zeitintervalls, das „in Bearbeitung" benannt ist, die Substrate 162 in der entsprechenden Ladestation durch den Block 163 geführt und werden schließlich als bearbeitete Substrate in einem entsprechenden Behälter gesammelt. Nachdem das letzte bearbeitete Substrat in dem entsprechenden Behälter aufgenommen ist, ist somit das Zeitintervall „in Bearbeitung" abgeschlossen und die Behälteraustauschzeit (CET) beginnt. Die Behälteraustauschzeit kann eine Phase beinhalten, in der ein entsprechender Behälter, der die bearbeiteten Substrate enthält, darauf wartet, dass er von dem System 140 aufgenommen wird. Wie zuvor erläutert ist, kann dieser Prozess einige Minuten beanspruchen und hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Danach wartet in einer nächsten Phase die entsprechende Ladestation auf die Zufuhr eines weiteren Behälters, was ebenso mehrere Minuten in Anspruch nehmen kann und was in ähnlicher Weise wie die Wartezeit für die Behälteraufnahme, einer gewissen Variabilität unterliegen kann. Nachdem der entsprechende Behälter in der entsprechenden Ladestation positioniert ist, muss in Abhängigkeit vom Betriebsstatus der Anlage 160 der Behälter auf die Bearbeitung warten, wobei die Länge dieses Zeitintervalls von den Anlageneigenschaften, etwa der Durchlaufzeit und der Anzahl der noch in der Prozessanlage vorhandenen Substrate abhängt. Wenn der Funktionsblock 163 bereit ist, weitere Substrate aufzunehmen, beginnt ein weiteres Intervall „in Bearbeitung" für den neu eingetroffenen Behälter an der entsprechenden Ladestation. Wenn im Wesentlichen die gleichen Prozesse im Block 163 für alle Substrate ausgeführt werden, die aktuell in der Anlage 160 vorhanden sind, ist die Dauer der entsprechenden Zeitintervalle „in Bearbeitung" für eine konstante Losgröße im Wesentlichen konstant, wohingegen eine variierende Losgröße und/oder variierende Prozessrezepte in einem oder mehreren der in dem Funktionsblock 163 durchgeführten Prozesse eine variable Länge des entsprechenden Intervalls „in Bearbeitung" hervorrufen kann.
1c zeigt schematisch ein entsprechendes Zeitablaufdiagramm für die Ladestationen 164, d. h. für den Fall dreier Ladestationen LP1, LP2 und LP3, in der in 1a gezeigten Anlage 160. Somit tritt in jeder der Ladestationen 164 ein entsprechendes Intervall „in Bearbeitung" auf, das nunmehr als Gesamtdurchlaufzeit (TCT) angegeben ist, die man unter den zuvor erläuterten Voraussetzungen als im Wesentlichen konstant annehmen kann. Ferner sind eine entsprechende Behälteraustauschzeit (CET) und ein entsprechendes Intervall „Warten auf Bearbeitung? (WP) vor jedem TCT-Intervall angegeben. Wie zuvor erläutert ist, können die entsprechenden CET- und WP-Intervalle deutlich in Abhängigkeit von der Anlagenkonfiguration und der Transportkapazität des Systems 140, abhängen, wie dies zuvor erläutert ist. Wie in 1c angegeben ist, ist in jeder der Ladestationen LP1, LP2, LP3 ein gewisses Zeitintervall WP vor jedem TCT-Intervall vorhanden, wodurch ein gutes Leistungsverhalten der Anlage 160 sichergestellt wird, da in jeder der Ladestationen 164 ein entsprechendes Substrat verfügbar ist, sobald das Substrat von dem Funktionsblock 163 angefordert wird, da ein entsprechender Behälter sich in dem entsprechenden WP-Zustand befindet. Folglich kann das CET-Interval im Prinzip bis zu einer Grenze ausgedehnt werden, um damit das zugehörige WP-Intervall „aufzubrauchen", ohne dass ein Produktivitätsverlust in der Anlage 160 hervorgerufen wird. Solange der tatsächliche Behälteraustauschprozess zu einem entsprechenden WP-Intervall führt, selbst wenn die entsprechende Länge im Wesentlichen Null ist, wird somit eine hohe Produktivität sichergestellt. Wenn jedoch ein entsprechendes WP-Intervall Null ist oder sogar „negativ" wird, was als ein „PW"-Intervall interpretiert werden kann, d. h. „Prozess wartet auf Scheibe", wird ein entsprechender Produktivitätsverlust erzeugt. Die entsprechende maximale Behälteraustauschzeit ohne Produktivitätsverlust kann als eine Soll-CET bzw. erforderliche CET bezeichnet werden, da dieser Wert eine minimale Transportkapazität definiert, die von dem System 140 bereitgestellt werden muss, um ein Funktionsverhalten der Anlage 160 ohne einen durch das System 140 hervorgerufenen Produktivitätsverlust sicherzustellen.
1d zeigt schematisch einen Zeitablaufdiagramm, wobei die einzelnen Ladestationen 164 von dem System 140 auf der Grundlage der entsprechenden erforderlichen CET's bedient werden. In dem in 1d gezeigten Diagramm wird die Zufuhr und die Abfuhr der Behälter von den entsprechenden Ladestationen auf der Grundlage einer Behälteraustauschzeit durchgeführt, die der Soll-CET oder erforderlichen CET entspricht, wie sie zuvor definiert ist. Die erforderliche CET kann von einer Vielzahl von anlagen- und prozessspezifischen Eigenschaften abhängen, etwa der Gesamtzahl der in den Behältern 161 vorhandenen Substrate, die aktuell in einer der Ladestationen angeordnet sind, die aktuell keine Substrate aus den Funktionsblock 163 erhalten oder an diesen abgeben. D. h., wie zuvor erläutert ist, kann die Anzahl der gegenwärtig nicht in den Block 163 bearbeiteten Substrate ein gewisses Maß an Puffer darstellen und kann damit einer gewissen Anzahl an produktiven Zyklen des Blocks 163 entsprechen, die verfügbar ist, um den Funktionsblock 163 in Betrieb zu halten. Ferner kann die entsprechende erforderliche CET von der Zyklusdurchlaufzeit eines einzelnen Substrats abhängen, wenn dieses durch den Funktionsblock 163 geführt wird, wobei für eine konstante Losgröße, d. h. die Anzahl der in den Behältern 161 enthaltenen Substrate, die Gesamtdurchlaufzeit „TCT" durch die Durchlaufzeit und das Maß an Parallelismus bei der Bearbeitung im Block 163 bestimmt ist, d. h. durch die Gesamtanzahl an Substraten, die gleichzeitig prozessiert werden. Somit beeinflusst das TCT-Intervall die erforderliche CET, wie dies durch den Pfeil 165 gekennzeichnet ist. Beispielsweise kann für ein reduziertes TCT-Intervall die verfügbare Zeit für einen Behälteraustausch für ansonsten identische Prozessbedingungen reduziert werden, wodurch eine längere erforderliche CET gefordert ist, und umgekehrt, wie dies durch den Pfeil 166 angegeben ist. Ferner beeinflusst auch die Anzahl der Ladestationen 164 in deutlicher Weise die erforderliche CET, wie dies durch den Pfeil 167 angegeben ist, da die Anzahl der Ladestationen im Wesentlichen die Fähigkeit der Prozessanlage 160 bestimmt, mit der Fertigungsumgebung 150 über das System 140 zu „kommunizieren".
In einer anschaulichen Ausführungsform ist die Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 des Systems 100 ausgebildet, die erforderliche CET auf der Grundlage von Anlageneigenschaften zu bestimmen, wie dies durch die folgende Gleichung 1 spezifiziert ist: erforderliche CET = (ΣWOOC – ΣWITS) × WI (1)wobei WOOC die Anzahl der Scheiben oder Substrate an anderen Behältern repräsentiert, d. h. in Behältern, die in Ladestationen vorhanden sind oder vorhanden sein werden, im Vergleich zu der Ladestation, deren Behälter ausgetauscht wird, WITS repräsentiert die Substrate oder Scheiben, die gleichzeitig in dem Funktionsblock 163 sind, und WI repräsentiert das Scheibenintervall, das als die Zeit definiert ist, die zwischen aufeinanderfolgenden Scheiben, die den Funktionsblock 163 verlassen, verstreicht. Wenn eine konstante Losgröße, d. h. eine konstante Anzahl an Substraten in den Behältern 161 angenommen wird, zumindest während eines speziellen Zeitintervalls, kann der erste Term in Gleichung auf der rechten Seite gemäß der Gleichung 2 berechnet werden: ΣWOOC = (ΣLP – 1) × Losgröße (2)wobei der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung 2 die Anzahl der Ladestationen 164 repräsentiert, die die Anlage 160 enthält. Folglich kann die Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 die erforderliche CET auf der Grundlage von Anlageneigenschaften bestimmen, wobei zu beachten ist, dass, wie zuvor erläutert ist, prozessspezifische Eigenschaften ebenso bei der Berechnung der erforderlichen CET enthalten sein können, beispielsweise durch Anwenden geeigneter Durchlaufzeiten, die von den speziellen Prozessen abhängen, die in dem Funktionsblock 163 auszuführen sind. Die entsprechenden Werte können dem System 100 in Form entsprechender Prozessinformationen zu einer gegebe nen Zeit übermittelt werden. Beispielsweise kann die Prozessinformation, die zum Bestimmen der entsprechenden erforderlichen CET ermittelt wird, eine virtuelle Konfiguration der Umgebung 150 repräsentieren, wenn unterschiedliche Szenarien im Hinblick auf die Anlagenauslastung und dergleichen zu bewerten sind. In anderen Fällen kann die von dem System 100 empfangene Prozessinformation eine „reale Prozesssituation" zu einer vorgegebenen Zeit wiedergeben.
Des weiteren kann die Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 darin eingerichtet tatsächliche Behälteraustauschzeiten aufweisen oder kann diese empfangen, die das Betriebsverhalten des Systems 140 beschreiben, unabhängig davon, ob das System 140 eine virtuelle oder eine reale Komponente der Umgebung 150 repräsentiert. Wie zuvor erläutert ist, zeigen die tatsächlichen Behälteraustauschzeiten, die in einer moderat komplexen Fertigungsumgebung angetroffen werden, eine signifikante Varianz, wobei in einigen Fällen die entsprechenden Einflüsse als quasi-zufällig betrachtet werden können, wodurch eine effiziente Anwendung statistischer Verfahren zum Bestimmen einer repräsentativen mittleren aktuellen CET mit einem entsprechenden Wert der Varianz der entsprechenden Verteilung möglich ist. Zum Beispiel wird eine Normalwahrscheinlichkeitsdichteverteilung oder eine LOG-Normaldichtefunktion in einigen anschaulichen Ausführungsformen verwendet, um in geeigneter Weise das Betriebsverhalten des Systems 140 zu repräsentieren. In anderen Fällen werden andere Verteilungen, die beispielsweise aus der Erfahrung, aus experimentellen Daten, aus der Prozessüberwachung der Umgebung 150, und dergleichen, gewonnen werden, angewendet, um ein geeignetes „Modell" für die Transportfähigkeit in der Umgebung 150 bereitzustellen.
1e zeigt schematisch eine Normalwahrscheinlichkeitsdichtefunktion für tatsächliche Behälteraustauschzeiten, wobei das Maximum der Dichtefunktion die mittlere tatsächliche Behälteraustauschzeit für das System 140 repräsentiert. Es sollte beachtet werden, dass die entsprechende Dichtefunktion in geeigneter Weise modifiziert werden kann, beispielsweise zum Darstellen mehrerer unterschiedlicher Konfigurationen des Systems 140, wie dies für die Bewertung der Umgebung 150 erforderlich ist. In anderen Fällen werden, wie zuvor erläutert ist, experimentelle Daten verwendet, um eine entsprechende Dichtefunktion abzuleiten, die das System 140 repräsentiert. Es sollte beachtet werden, dass die Verwendung einer standardmäßigen Wahrscheinlichkeitsverteilung vorteilhaft ist im Hinblick auf Berechnungszeiten und damit das Leistungsverhalten des Abschätzsystems 100. In ande ren anschaulichen Ausführungsformen wird der entsprechende Bereich der tatsächlichen CET-Werte in einer geeigneten Weise beschrieben, beispielsweise auf der Grundlage entsprechender Tabellen, die eine spezielle Behälteraustauschzeit mit einem geeigneten Gewichtungsfaktor korreliert, und dergleichen. 1e zeigt ferner einen erforderlichen CET-Wert, der beispielsweise auf der Grundlage der Gleichungen 1 oder 2 mittels der Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 berechnet ist. In dem in 1e gezeigten anschaulichen Beispiel kann die erforderliche CET größer sein als die entsprechende mittlere CET, d. h. das Maximum der Verteilung, wodurch angezeigt wird, dass im Prinzip das Leistungsvermögen des Systems 140 geeignet ist, da die mittlere tatsächliche CET kleiner ist als die erforderliche CET, wodurch sich kein Leistungsverlust ergibt. Jedoch können tatsächliche Behälteraustauschzeiten, die größer sind als die bestimmte erforderliche CET, zu entsprechenden Auslastungsverlusten führen, wie dies zuvor erläutert ist.
1f zeigt schematisch diese Situation. D. h., für eine Behälteraustauschzeit CET, die größer ist als die berechnete erforderliche CET, wird eine gewisse Verzögerung, die als Y bezeichnet ist, im Hinblick auf die Behälterzufuhr hervorgerufen, wobei jeder Wert eine Verzögerung mit einer entsprechenden Wahrscheinlichkeit verknüpft ist, die durch die entsprechende Funktion angegeben ist. Folglich kann auf der Grundlage der entsprechenden Wahrscheinlichkeit für jede Verzögerung oder einen anderen geeignet ausgewählten Gewichtungsfaktor eine repräsentative Verzögerung für den speziellen erforderlichen CET-Wert bestimmt werden. Beispielsweise können für alle möglichen Verzögerungen, d. h. für alle t-Werte, die größer sind als die erforderliche CET, die entsprechenden Wahrscheinlichkeiten oder Gewichtungsfaktoren aufsummiert oder integriert werden und in geeigneter Weise gewichtet werden, um damit eine geeignet gemittelte Verzögerung für die speziellen Prozessbedingungen zu bestimmen, die durch die Anlageneigenschaften beschrieben sind, beispielsweise in Form der Parameter, die zuvor mit Bezug zu 1c beschrieben sind, und für die Verteilung der tatsächlichen CET-Werte, die das System 140 beschreiben. Folglich kann die Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 eine entsprechende mittlere Verzögerung erstellen, auf deren Grundlage die Auslastungsabschätzeinheit ein geeignetes Maß für das Anlagenleistungsvermögen im Hinblick auf die Abhängigkeit der Prozessanlage 160 und des Systems 140 ableiten kann. Beispielsweise kann die Auslastungsabschätzeinheit 103 ein Maß an Auslastungsverlust als ein geeignetes Maß für die Anlagenleistung durch den Anteil der mittleren Verzögerung pro Los in Bezug auf die tatsächliche gesamte Prozesszeit eines spezifischen Loses einschließlich der mittleren Verzögerung bestimmen. Es können jedoch auch andere auslastungsbezogene Maßeinheiten auf der Grundlage der mittleren Verzögerung, die von der Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 bestimmt wird, abgeleitet werden.
In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann der Einfluss der mittleren Verzögerung auf das Anlagenverhalten, beispielsweise im Hinblick auf die erforderliche CET, wenn eine gewisse mittlere Verzögerung angenommen wird, berücksichtigt werden, indem eine iterative Sequenz ausgeführt wird, um eine aktualisierte mittlere Verzögerung durch erneutes Berechnen einer aktualisierten Version der erforderlichen CET zu bestimmen, die dann zum Erhalten einer neuen mittleren Verzögerung verwendet wird.
1g zeigt schematisch ein Zeitablaufdiagramm, das die Prozessanlage 160 repräsentiert, wenn eine Verzögerung an einer der Ladestationen 164 auftritt. Es sei beispielsweise angenommen, dass in der Ladestation LP3 die entsprechende Behälteraustauschzeit die berechnete erforderliche CET überschreitet, wie dies durch ein Intervall „DL" angegeben ist, was zu einem entsprechenden Zeitintervall führt, das als „UT" bezeichnet ist, in welchem der Funktionsblock 163 eine nichtproduktive Zeit aufweist, woraus sich eine entsprechende Anzahl unproduktiver Taktzyklen ergibt. Da die Bearbeitung des entsprechenden Behälters in der Ladestation LP3 verzögert wird, werden die entsprechenden erforderlichen CET's während nachfolgender Austauschereignisse in den anderen Ladestationen LP1 und LP2 vergrößert, da nunmehr auf Grund der Verzögerung in LP3 ein entsprechendes längeres Zeitintervall für den Behälteraustausch in den anderen Ladestationen verfügbar ist, jedoch zu Lasten einer entsprechenden Anzahl unproduktiver Taktzyklen, wodurch die Anlagenleistung verringert wird. Folglich kann das Auftreten einer Verzögerung die erforderlichen CET's beeinflussen, was durch das iterative Bestimmen einer mittleren Verzögerung, das erneute Berechnen der entsprechenden erforderlichen CET's, das Erhalten einer aktualisierten mittleren Verzögerung, das erneute Berechnen der erforderlichen CET's, das Ermitteln einer neuen aktualisierten mittleren Verzögerung, usw. berücksichtigt werden kann, bis ein gewünschtes Maß an Genauigkeit oder Konvergenz erreicht ist oder ein anderes Kriterium erfüllt ist. In einer anschaulichen Ausführungsform wird die iterative Berechnung auf der Grundlage identischer Losgrößen durchgeführt, wobei angenommen werden kann, dass eine gemittelte Verzögerung bei jedem Behälteraustauschereignis auftritt. In diesem Falle wird das dynamische Problem in ein statisches Problem umgewandelt und ermöglicht eine effiziente Bestimmung einer sehr genauen mittleren Verzögerung. Folglich wird in ei ner anschaulichen Ausführungsform die iterative Berechnung der erforderlichen CET unter der Annahme ausgeführt, dass in einem zweiten iterativen Schritt auf der Grundlage einer ersten mittleren Verzögerung die neue erforderliche CET eine Funktion der zuvor ermittelten erforderlichen CET und der zuvor bestimmten Verzögerung ist, d. h. die erforderliche CET_DL = F (erforderliche CET, mittlere Verzögerung), während die Verzögerung eine Funktion der erforderlichen neu bestimmten CET und der Verteilung der tatsächlichen CET ist. Beispielsweise kann für eine Normalwahrscheinlichkeitsdichtefunktion die mittlere Verzögerung aus der mittleren tatsächlichen CET berechnet werden, d. h. in den 1e und 1f das Maximum der Wahrscheinlichkeitsdichte und einer Standardabweichung der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion.
1h zeigt schematisch ein Zeitablaufdiagramm, das die Situation darstellt, wenn die oben genannten Annahmen verwendet werden, d. h. wenn das Auftreten einer mittleren Verzögerung bei jedem Behälteraustauschereignis angenommen wird. Wie aus 1h ersichtlich ist, wird in jeder Ladestation ein entsprechendes konstantes Zeitintervall DL angenommen, woraus sich entsprechende nichtproduktive Taktzyklen für den Block 163 ergeben. Somit können auf der Grundlage des entsprechenden Anlageverhaltens, wie es in 1h angegeben ist, die entsprechenden Verzögerungen berechnet werden, bis ein gewünschtes Maß an Genauigkeit erreicht ist.
Beispielsweise wird für die Anlagenkonfiguration, wie sie zuvor gezeigt ist, also mit drei Ladestationen, angenommen, dass die weiteren Anlageneigenschaften wie folgt sind:
das Scheibenintervall (WI) beträgt 20 Sekunden,
die Anzahl der gleichzeitig in dem Block 163 bearbeiteten Scheiben (WITS) beträgt 30,
die Anzahl der Substrate in anderen Behältern (WOOC) beträgt 50, d. h. ein Behälter 161 ist mit einer Standardlosgröße von 25 in jeder der anderen Ladestationen LP2 und LP3 vorhanden,
das System 140 kann durch eine durchschnittliche tatsächliche CET von 6 Minuten mit einer Standardabweichung für die tatsächliche CET von 2 Minuten gekennzeichnet werden,
wobei angenommen wird, dass die Verteilung der tatsächlichen CET-Werte durch eine Normaldichteverteilung beschrieben ist.
D. h., wie in den 1f und 1h gezeigt ist, es kann die Verteilung der tatsächlichen CET-Werte durch eine Wahrscheinlichkeitsfunktion repräsentiert sein, deren Breite durch die Standardabweichung definiert ist.
Für eine derartige Prozesssituation führt die Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 einen ersten Schritt aus, um einen ersten Wert für die erforderliche CET auf der Grundlage der Gleichung 1 zu bestimmen, was für die oben spezifizierten Werte 400 Sekunden ergibt, d. h. 6 Minuten und 40 Sekunden, was größer ist als die mittlere tatsächliche CET von 6 Minuten. Aus der bestimmten erforderlichen CET ermittelt in einem nächsten Schritt die Abschätzeinheit 102 einen ersten Wert für die mittleren Verzögerung, d. h. es werden, wie in 1f gezeigt ist, die entsprechenden Verzögerungen in Bezug auf die zuvor bestimmte erforderliche CET berechnet, indem beispielsweise die entsprechende Wahrscheinlichkeitsdichte oder Werte aufintegriert werden, die größer sind als der zuvor bestimmte erforderliche CET-Wert. Da in dem vorliegenden Falle eine gut bekannte Wahrscheinlichkeitsverteilung mit einer gegeben Standardabweichung verwendet wird, kann die entsprechende mittlere Verzögerung für diesen Schritt auf der Grundlage gut bekannter Berechnungsverfahren ermittelt werden und ergibt 30,5 Sekunden.
Wie zuvor mit Bezug zu den 1g und 1h erläutert ist, kann somit die gegenseitige Korrelation zwischen der erforderlichen CET und der mittleren Verzögerung berücksichtigt werden, indem iterativ aktualisierte Versionen der mittleren Verzögerung berechnet werden. Zu diesem Zweck wird die zuvor ermittelte erforderliche CET plus die berechnete mittlere Verzögerung als die aktualisierte neu erforderliche CET verwendet, wie dies aus 1h hervorgeht, wobei das reguläre Auftreten der entsprechenden DL-Intervalle in Verbindung mit den zuvor bestimmten erforderlichen CET's nunmehr eine neue größere erforderliche CET definiert. Somit wird die neue aktualisierte erforderliche CET als 400 Sekunden + 30,5 Sekunden gleich 430,5 Sekunden ermittelt. Der neue erforderliche CET-Wert wird nunmehr zum Bestimmen einer aktualisierten Version der mittleren Verzögerung verwendet, was auf der Grundlage der zuvor genannten Normalverteilung mit einem Mittelwert von 6 Minuten und einer Standardabweichung von 2 Minuten 20,7 Sekunden ergibt.
Basierend auf der neu erhaltenen durchschnittlichen Verzögerung 20,7 Sekunden wird die erforderliche CET erneut berechnet, wie dies zuvor beschrieben ist, woraus sich ein neuer Wert von 420,7 Sekunden ergibt, was wiederum eine neue mittlere Verzögerung von 23,5 Sekunden ergibt. Die Anwendung der gleichen Prozedur ergibt eine neue erforderliche CET von 423,5 Sekunden, woraus sich eine mittlere Verzögerung von 22,7 Sekunden ergibt. Das Wiederholen beider Schritte führt zu 422,7 Sekunden für die neue erforderliche CET und 22,9 Sekunden für die mittlere Verzögerung. Wie aus der obigen Sequenz hervorgeht, werden die Unterschied der mittleren Verzögerung in einer zunehmenden Anzahl an Iterationsschritten kleiner. Beispielsweise führt das Wiederholen der obigen Schritte erneut zu einer neuen erforderlichen CET von 422,9 Sekunden, mit einer mittleren Verzögerung von 22,9 Sekunden, wodurch gezeigt ist, dass ein hohes Maß an Genauigkeit erreicht ist.
Folglich kann die Transportkapazitätabschätzeinheit 102 eine mittlere Verzögerung bereitstellen, von der man annehmen kann, dass sie bei jedem Behälteraustauschereignis auftritt, wodurch eine entsprechende Anzahl unproduktiver Taktzyklen eingeführt wird, wie dies beispielsweise in 1h gezeigt ist. Folglich kann die mittlere Verzögerung, die von der Transportkapazitätsabschätzeinheit 102 bereitgestellt wird, verwendet werden, um einen geeigneten mit der Auslastung verknüpften Wert oder ein Maß zu bestimmen, um damit das Anlagenleistungsverhalten der Anlage 160 im Hinblick auf die Abhängigkeit zwischen dem System 140 und der Anlage 160 zu bewerten. In einer anschaulichen Ausführungsform wird der entsprechende Auslastungswert in Form eines Auslastungsverlustfaktors bereitgestellt, der anschaulich als die Anzahl der verlorenen Taktzyklen (UT) betrachtet werden kann geteilt durch die Anzahl der möglichen Taktzyklen für jedes der in dem Funktionsblock 163 bearbeiteten Lose. Anders ausgedrückt, der Auslastungsverlustfaktor kann als das Zeitintervall betrachtet werden, das der mittleren Verzögerung geteilt durch eine Gesamtzeit entspricht, die zum Bearbeiten des Substrats in einem einzelnen Behälter erforderlich ist, die die mittlere Verzögerung plus die Losgröße mal der Scheibenintervallzeit (WI) beinhaltet. D. h., der Auslastungsverlustfaktor ist als das Verhältnis zwischen der mittleren Verzögerung für jedes Los und der gesamten Durchlaufzeit plus der mittleren Verzögerung definiert. Somit bestimmt in einer anschaulichen Ausführungsform die Auslastungsabschätzeinheit 103 den Auslastungsverlustfaktor, wie er zuvor definiert ist, der für das oben beschriebene anschauliche Beispiel, d. h. für eine mittlere Verzögerung von 22,9 Sekunden, eine Standardlosgröße von 25 Substraten und eine Scheibendurchlaufzeit von 20 Sekunden, 4,4% beträgt. Folglich kann für die oben genannte Anlagenkonfiguration eine deutliche Verringerung der Anlagenauslastung für die vorgegebene Transportkapazität des Systems 140 erwartet werden.
Beispielsweise wird eine entsprechende Maßzahl für die Anlagenauslastung für eine Vielzahl unterschiedlicher Anlagenkonfigurationen bestimmt, um damit das entsprechende Anlagenleistungsvermögen für eine Bandbreite möglicher Prozesssituationen zu bestimmen, die in der Umgebung 150 angetroffen werden. Auf diese Weise kann in effizienter Weise bewertet werden, ob die Konfiguration der Anlage 160 und/oder eine Konfiguration des Systems 140 zur Abdeckung der gewünschten Bandbreite möglicher Prozesssituationen mit einem erforderlichen hohen Maß an Anlagenauslastung geeignet ist. In anderen Fällen werden die entsprechenden Maßzahlen für die Anlagenauslastung für eine Vielzahl von Anlagen in der Umgebung 150 bestimmt, um entsprechende Einheiten zu erkennen, die einem hohen Maß an Einfluss im Hinblick auf die Transportkapazität des Systems 140 unterliegen. In noch anderen Beispielen werden die entsprechenden Transportfähigkeiten des Systems 140 „modifiziert", indem beispielsweise eine andere Verteilung der tatsächlichen CET-Werte verwendet wird, um damit das Maß und/oder Positionen innerhalb der Umgebung 150 zu bestimmen, in welchen eine geeignete Anpassung des Systems 140 erforderlich ist. Ferner können diverse Anlagenkonfigurationen sowie andere Parameter, etwa die Standardlosgröße in der Umgebung 150, im Hinblick auf den Einfluss auf die Anlagenauslastung und somit auf das Gesamtleistungsverhalten der Fertigungsumgebung 150 untersucht werden. Beispielsweise kann für eine gegebene Konfiguration des Blocks 163 die Anzahl der Ladestationen 164 variiert werden, um damit quantitative Abschätzungen für eine Vielzahl von Prozesssituationen zu erhalten, wobei der entsprechende Verlust an Auslastung im Hinblick auf erhöhte Anlagenkosten für Prozessanlagen mit einer größeren Anzahl an Ladestationen bewertet werden kann. Des weiteren kann eine optimale standardmäßige Losgröße für eine virtuelle oder reale Fertigungsumgebung bestimmt werden, wodurch das Potential erhöht wird, die Gesamtproduktivität der Umgebung 150 im Hinblick auf firmeninterne Rahmenbedingungen und im Hinblick auf gewisse ökonomische Situationen zu verbessern, wenn eine Vielzahl unterschiedlicher Produktarten auf Bestellung zu bearbeiten sind.
Wie zuvor erläutert ist, können typischerweise unterschiedliche Losgrößen in der Fertigungsumgebung 150 vorhanden sein, da Forschungs- und Entwicklungsaufgaben das Ausgeben moderat kleiner Losgrößen erfordern können, da Pilotsubstrate zu bearbeiten und vor der Bearbeitung der eigentlichen Produktsubstrate zu inspizieren sind, und dergleichen. In einigen anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine entsprechende Mischung an Losgrößen innerhalb der Umgebung 150 berücksichtigt, wenn ein Maß für die Anlagenauslastung auf der Grundlage der zuvor dargelegten Prinzipien abgeschätzt wird. In einer anschaulichen Ausführungsform wird ein äußerst effizienter Algorithmus erhalten, indem angenommen wird, dass eine einzelne standardmäßige Losgröße innerhalb eines spezifizierten Zeitrahmens vorherrschend ist. In diesem Falle wird angenommen, dass auf die kleinen Substratlose, die der Prozessanlage 160 zugeführt werden, stets zumindest eine ausreichende Zahl an Behältern folgt, die die standardmäßige Losgröße enthalten, so dass alle anderen Ladestationen der entsprechenden Anlage die standardmäßige Losgröße erhalten. Ein entsprechender Prozessablauf kann in zuverlässiger Weise erreicht werden, indem in geeigneter Weise die Ausgaberegeln zum Einbringen von Substraten in die Umgebung 150 gestaltet werden. Ferner ist es vorteilhaft, eine „Ansammlung" von Behältern mit kleinen Losgrößen zu vermeiden, da unerwünschte Verzögerungen erzeugt werden können, da die Behälteraustauschzeit typischerweise nicht von der Anzahl der darin enthaltenen Substrate abhängt. Somit kann eine Vergrößerung der Anzahl der Behälteraustauschereignisse die verfügbare Zeit dafür verringern, sofern nicht unerwünschte unproduktive Zeiten in den entsprechenden Prozessanlagen erzeugt werden sollen. Ferner wird angenommen, dass entsprechende Verzögerungen, die durch die Bearbeitung von Behältern mit kleiner Losgröße hervorgerufen werden, vollständig während der nächsten Behälterzufuhr erfolgen, d. h. während des nächsten Behälteraustauschereignisses, wobei dynamische Auswirkungen auf nachfolgende Behälteraustauschereignisse ignoriert werden.
1i zeigt schematisch ein Zeitablaufdiagramm, das eine Prozesssituation darstellt, wie sie zuvor beschrieben ist, d. h. ein Behälter mit geringer Losgröße wird in einer der Ladestationen bearbeitet, wobei dies in dem gezeigten Beispiel die Ladestation LP3 ist, was bedeutet, dass eine entsprechende reduzierte gesamte Durchlaufzeit TCT mit der Bearbeitung des entsprechenden kleinen Loses verknüpft ist. Ferner sind die anderen Ladestationen LP1 und LP2 mit entsprechenden Behältern versehen, die die standardmäßige Losgröße enthalten, wie dies zuvor erläutert ist. Wie durch den Pfeil A angezeigt ist, führt die entsprechende reduzierte gesamte Durchlaufzeit in LP3 zu einer entsprechenden größeren Verzögerung an der Ladestation, die den nächsten Behälteraustauschvorgang ausführt, was in diesem Beispiel die Ladestation LP1 ist, da die kleinere Durchlaufzeit die für das Austauschen des nächsten Behälters verfügbare Zeit verringert. Somit kann die reduzierte gesamte Durchlaufzeit in LP3 einen Teil der erforderlichen CET „konsumieren", die zuvor für eine kontinuierliche Zufuhr der standardmäßigen Losgröße bestimmt wurde. Ferner kann, wie angegeben ist, die Anzahl der unproduktiven Taktzyklen UT auf Grund der zusätzlichen Verzögerung in der LP1 höher werden. Wie ferner durch den Pfeil B angegeben ist, tritt die mittlere Verzögerung in der Ladestation 3 für die nächste Behälterzufuhr in diesem Falle nicht in der Station LP3 auf, da zusätzliche Zeit in der LP3 auf Grund der erhöhten Verzögerung in LP1 verfügbar ist, wodurch ein größerer Zeitraum für die Behälteraustausch in LP3 bereitgestellt wird. Stattdessen wird die entsprechende Verzögerung in der LP1 erwartet, wobei der Einfachheit halber derartige dynamische Einflüsse während der weiteren Berechnung ignoriert werden. Ferner kann der Anteil der Behälter mit kleiner Losgröße deutlich kleiner sein als der Anteil der Behälter mit der standardmäßigen Losgröße und mit den obigen Annahmen, d. h. Ignorieren der kleinen dynamischen Effekte einer Verzögerung späterer Behälteraustauschereignisse, wobei angenommen wird, dass eine einzelne nichtstandardmäßige Losgröße in der Prozessanlage pro Zeiteinheit vorhanden ist, kann die Verzögerung für die standardmäßige Losgröße in der zuvor beschriebenen Weise berechnet werden. Ferner kann für die kleinen Losgrößen die entsprechende erforderliche CET auf der Grundlage der Anzahl der Substrate in anderen Behältern (WOOC) unter Annahme berechnet werden, dass eine standardmäßige Losgröße aktuell in Bearbeitung ist, das eine Ladestation mit der kleinen Losgröße versehen ist, und dass die verbleibenden Ladestationen ebenso mit einer standardmäßigen Losgröße versorgt sind. Folglich wird gemäß Gleichung 2 eine entsprechende reduzierte erforderliche CET ermittelt, da die Anzahl der Substrate in anderen Behältern verringert ist. Aus der entsprechenden erforderlichen CET (klein) kann die Verzögerung in der zuvor beschriebenen Weise für die mittlere Verzögerung standardmäßiger Losgrößen berechnet werden. Aus den entsprechenden mittleren Verzögerungen für die standardmäßige Losgröße und der kleinen Losgröße wird ein gewichtetes Mittel auf der Grundlage des Anteils der kleinen Losgrößen im Vergleich zu den standardmäßigen Losgrößen in der Umgebung 150 bestimmt.
Für die zuvor angegebene Anlagenkonfiguration, d. h.,
drei Ladestationen,
ein Scheibenintervall (WI) von 20 Sekunden,
eine Betriebskapazität von 30 Substraten gleichzeitig in dem Block 163 (WITS),
sei angenommen, dass eine der Ladestationen, die aktuell bearbeitet wird, ein Entwicklungslos mit 13 Scheiben aufweist. D. h., gemäß der Annahme einer geringen Anzahl an kleinen Losgrößen ist eine standardmäßige Losgröße von 25 Scheiben in der Ladestation vorzusehen, an der als nächstes eine Anlieferung stattfindet, während 38 Scheiben nunmehr verfügbar sind, d. h., eine standardmäßige Losgröße und eine kleine Losgröße,
es sei ferner angenommen, dass der Gesamtanteil der Entwicklungslos mit einer Losgröße von 13 Scheiben 5% der Gesamtanzahl an Losen entspricht.
In dieser Prozesssituation ergibt die erforderliche CET für die standardmäßige Losgröße 422,9 Sekunden, wie dies zuvor angegeben ist, während die erforderliche CET für die kleine Losgröße 160 Sekunden ergibt, d. h. 2 Minuten und 40 Sekunden gemäß den Gleichungen 1 und 2, da der Wert von WOOC, d. h. die Summe der Scheiben in den Behältern, 38 beträgt. Das Bestimmen der mittleren Verzögerung für die erforderliche CET_klein gemäß der zuvor beschriebenen Prozedur für die mittleren Verzögerung der standardmäßigen Losgröße beträgt 202,4 Sekunden.
Somit ist eine mittlere Verzögerung für die Situation mit kleinen Losgrößen und standardmäßigen Losgrößen zu erhalten, indem eine gewichtete mittlere Verzögerung auf der Grundlage der Häufigkeit der Entwicklungslose im Vergleich zu den standardmäßigen Losen berechnet wird. Somit ergibt 0,95 mal 22,9 Sekunden plus 0,05 mal 1,4 Sekunden 31,9 Sekunden für die gewichtete mittlere Verzögerung. Die somit durch die größere Verzögerung im Vergleich zu der Verzögerung für die standardmäßigen Losgrößen angibt, muss eine entsprechende Verringerung der Anlagenauslastung erwartet werden. Um einen entsprechenden Auslastungsverlustfaktor zu berechnen, wie er zuvor definiert ist, Verlustfaktor = mittlere Verzögerung/(mittlere Verzögerung + Losgröße × Wi),wird eine mittlere Losgröße für die Prozesssituation bestimmt, d. h. die entsprechenden Losgrößen werden mit den entsprechenden Anteilen 0,95 und 0,05 gewichtet, woraus sich eine mittlere Losgröße von 24,4 ergibt. Die Anwendung der obigen Ergebnisse ergibt 6,1% für den entsprechenden Auslastungsverlustfaktor.
Folglich kann der Einfluss unterschiedlicher Losgrößen auf das Leistungsverhalten der Prozessanlagen 160 in der Umgebung 150 in effizienter Weise abgeschätzt werden, um damit das Gesamtleistungsverhalten der Umgebung 150 zu überwachen abzuschätzen. Wie zuvor angegeben ist, kann das Disponieren und damit das Ausgeben von Substraten in die Umgebung 150 auf der Grundlage der Abschätzergebnisse gesteuert werden, die für die spezielle Konfiguration der Umgebung 150 erhalten werden, da entsprechende Berechnungen mit unterschiedlichen Losgrößen und Losmischungen wiederholt werden können, um damit ein entsprechende Prozesssituation zu erkennen, die zu einer erhöhten Auslastung zumindest einiger der Prozessanlagen 160 führt.
In anderen anschaulichen Ausführungsformen kann, wenn eine oder mehrere der Prozessanlagen 160 in Form von Stapelprozessanlagen bzw. Batch-Anlagen vorgesehen sind, d. h. eine gegebene Anzahl an Substraten wird durch die diversen Prozesse als Einheit hindurchgeschleust, der zuvor beschriebene Algorithmus auch angewendet werden, indem das Scheibenintervall (WI) durch das entsprechende Stapelintervall ersetzt wird, indem die Summe WOCC durch die Summe der vollständigen Stapel ersetzt wird, die in anderen Behältern enthalten sind, und indem die Summe WITS durch die Summe der Stapel ersetzt wird, die gleichzeitig in der entsprechenden Stapelanlage bearbeitet werden können.
Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine effiziente Technik zur Quantifizierung von Leistungsverlusten bereit, die mit dem Verhalten eines automatischen Materialhandhabungssystems, etwa dem System 140 wie es zuvor beschrieben ist, korreliert sind. Durch Abschätzen einer erforderlichen Behälteraustauschzeit, können anlagen- und prozessspezifische Eigenschaften in ein entsprechendes Maß mitintegriert werden, das vergleichbar ist mit der Transportfähigkeit des entsprechenden Transportsystems. In anschaulichen Ausführungsformen wird die Transportfähigkeit bzw. Kapazität, d. h. das Leistungsverhalten des Transportsystems, als eine geeignete Verteilung tatsächlicher Behälteraustauschzeiten beschrieben, die dann in effizienter Weise mit der bestimmten erforderlichen Trägeraustauschzeit verglichen wird, um damit eine entsprechende Verzögerung zu bestimmen, die in Bezug auf die spezifizierte Anlagen- und Prozesskonfiguration auf Grund der Wechselwirkung zwischen dem Transportsystem und der Prozessanlage zu erwarten ist. Aus dem ent sprechenden Vergleich kann eine geeignete auslastungsbezogene Maßzahl abgeleitet werden, um damit ein quantitatives Maß für Anlagenleistungsverluste in Bezug auf die Transportfähigkeiten in der entsprechenden Fertigungsumgebung bereitzustellen. Da der Vorgang des Bestimmens der entsprechenden Abschätzungen beispielsweise auf der Grundlage eines iterativen Prozesses äußerst effizient ist, können quantitative Studien mehrerer unterschiedlicher Prozesssituationen, Anlagenkonfigurationen, Transportsystemkonfigurationen, und dergleichen ausgeführt werden, um damit das Leistungsverhalten einer gegebenen Fertigungsumgebung zu verbessern, eine gegebene Fertigungsumgebung zu strukturieren oder um in geeigneter Weise eine Fertigungsumgebung zu installieren. Des weiteren können entsprechende die Auslastung betreffende Maßzahlen für viele oder alle Prozessanlagen in der entsprechenden Umgebung ermittelt werden, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, entsprechende Anlagen zu erkennen, die eine geeignete Anpassung zum Erreichen des gewünschten Leistungsverhaltens erfordern. Beispielsweise kann die Transportkapazität eines entsprechenden automatisierten Systems lokal angepasst werden, indem beispielsweise entsprechende Substratspeichermöglichkeiten, etwa Speicher ohne Flächenverbrauch (ZFS) in der Nähe der entsprechenden Prozessanlage vorgesehen werden, um damit die entsprechende mittlere Behälteraustauschzeit zu verringern. In anderen Fällen kann, wenn entsprechende Anlagen in der Fertigungsumgebung neu zu installieren sind, die Anlagenkonfiguration im Voraus an die Erfordernisse angepasst werden, indem beispielsweise eine ausreichende Anzahl an Ladestationen vorgesehen wird, um damit das gewünschte Leistungsverhalten zu erreichen. In ähnlicher Weise kann eine optimale standardmäßige Losgröße bestimmt werden, um damit eine gewünschte Anlagenauslastung zu erhalten, während auch eine geeignete Losgrößenmischung innerhalb der Umgebung bestimmt werden kann, um nicht in unerwünschter Weise die Anlagenleistung zu verringern.
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.

Claims

Verfahren mit: Bestimmen für eine spezifizierte Prozessanlage einer Fertigungsumgebung unter vorgegebenen Prozessbedingungen einer erforderlichen Behälteraustauschzeit, die zum Austauschen eines Substratbehälters, der bearbeitete Substrate enthält, eines Substratbehälters, der in der speziellen Prozessanlage zu bearbeitende Substrate enthält, erforderlich ist; Bestimmen einer mittleren Verzögerung des Zuführens von Behältern auf der Grundlage der erforderlichen Behälteraustauschzeit und eines Wertebereichs tatsächlicher Behälteraustauschzeiten, wobei der Wertebereich tatsächlicher Behälteraustauschzeiten die Transportfähigkeit in der Fertigungsumgebung repräsentiert; und Bestimmen eines transportbezogenen Auslastungswertes für die spezifizierte Prozessanlage auf der Grundlage der mittleren Verzögerung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Bestimmen einer mittleren Verzögerung ferner umfasst: iteratives Bestimmen eines aktualisierten Wertes für die erforderliche Behälteraustauschzeit auf der Grundlage einer zuvor bestimmten Differenz und Aktualisieren der Differenz auf der Grundlage des aktualisierten Wertes, wenn die zuvor bestimmte Differenz ein vordefiniertes Genauigkeitskriterium nicht erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erforderliche Behälteraustauschzeit auf der Grundlage von Anlageneigenschaften bestimmt wird, die zumindest die Anzahl der Ladestationen der spezifizierten Prozessanlage enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Anlageneigenschaften enthalten: eine repräsentative Durchlaufzeit, eine Anzahl von Substraten, die gleichzeitig bearbeitet werden können, und eine Anzahl von Substraten, die in Behältern enthalten sind, die nicht als nächste Behälter ausgetauscht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erforderliche Behälteraustauschzeit auf der Grundlage der Anzahl von Substraten für jeden Substratbehälter, der aktuell in der spezifizierten Prozessanlage vorhanden ist, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst: Bestimmen einer standardmäßigen Losgröße zur Handhabung von Substraten in der Fertigungsumgebung durch Bestimmen des transportbezogenen Auslastungswertes für mehrere unterschiedliche Losgrößen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Transportfähigkeit der Fertigungsumgebung im Wesentlichen durch ein automatisiertes Materialhandhabungssystem gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Modifizieren einer lokalen Transportkapazität des automatisierten Materialhandhabungssystems für die spezifizierte Prozessanlage auf der Grundlage des transportbezogenen Auslastungswertes.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Abschätzen einer Sollprozesskapazität der spezifizierten Prozessanlage auf der Grundlage des transportbezogenen Auslastungswertes.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Wertebereich tatsächlicher Behälteraustauschzeiten durch eine Wahrscheinlichkeitsverteilung von Behälteraustauschzeiten definiert ist.
Verfahren mit: Definieren einer Transportfähigkeit eines automatisierten Materialhandhabungssystem einer Fertigungsumgebung mittels einer Wahrscheinlichkeitsverteilung für tatsächliche Behälteraustauschzeiten in Bezug auf eine spezifizierte Prozessanlage; Bestimmen einer erforderlichen Behälteraustauschzeit für die spezifizierte Prozessanlage auf der Grundlage von Anlageneigenschaften, wobei die spezifizierte Prozessanlage Behälter, die zu bearbeitende Substrate enthalten, und Behälter, die in der spezifizierten Prozessanlage bearbeitete Substrate enthalten, mit dem automatisierten Materialhandhabungssystem austauscht; und Bestimmen eines Maßes für die Anlagenauslastung der spezifizierten Prozessanlage auf der Grundlage der Transportfähigkeit und der erforderlichen Behälteraustauschzeit.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: interatives Bestimmen einer mittleren Verzögerung für den Behälteraustausch unter Anwendung der Wahrscheinlichkeitsverteilung und der erforderlichen Behälteraustauschzeit.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Bestimmen des Maßes an Anlagenauslastung auf der Grundlage einer Anzahl an Ladestationen der spezifizierten Prozessanlage.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Bestimmen des Maßes an Anlagenauslastung für eine unterschiedliche Anzahl an Substraten, die in den auszutauschenden Behältern enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Anlageneigenschaften enthalten: eine repräsentative Durchlaufzeit der spezifizierten Prozessanlage, eine Anzahl an Substraten, die gleichzeitig bearbeitet werden können, um eine Anzahl an Substraten, die in anderen Behältern enthalten sind, als dem Behälter, der als nächstes auszutauschen ist.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Modifizieren einer lokalen Transportkapazität des automatisierten Materialhandhabungssystems für die spezifizierte Prozessanlage auf der Grundlage des Maßes an Anlagenauslastung.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Abschätzen einer Sollprozesskapazität der spezifizierten Prozessanlage auf der Grundlage des Maßes an Anlagenauslastung.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die spezifizierte Prozessanlage eine Stapelanlage repräsentiert und wobei die anlagenspezifischen Eigenschaften eine Stapeldurchlaufzeit, eine Anzahl an Stapeln, die gleichzeitig in der spezifizierten Prozessanlage vorhanden sind, und eine Anzahl an vollständiger Stapel, die in Behältern enthalten sind, die nicht ein als nächstes auszutauschender Behälter sind, vorhanden sind.
Anlagenauslastungsabschätzsystem mit: einem Eingabeabschnitt, der ausgebildet ist, Prozessinformationen zu empfangen, die mit einer spezifizierten Prozessanlage in einer Fertigungsumgebung in Beziehung stehen, die ein automatisiertes Materialhandhabungssystem zum Austausch von Substratbehältern mit der spezifizierten Prozessanlage aufweist; einer Transportkapazitätsabschätzeinheit, die mit dem Eingabeabschnitt verbunden und ausgebildet ist, eine mittlere Verzögerung eines Behälteraustausches in der spezifizierten Prozessanlage auf der Grundlage der Prozessinformation und eines Bereichs tatsächlicher Behälteraustauschzeiten abzuschätzen; und einer Auslastungsabschätzeinheit, die ausgebildet ist, einen Auslastungsverlustfaktor auf der Grundlage der mittleren Verzögerung und der Prozessinformation zu bestimmen.
Anlagenauslastungsabschätzsystem nach Anspruch 19, wobei der Bereich tatsächlicher Behälteraustauschzeiten durch eine Wahrscheinlichkeitsverteilung repräsentiert ist.