专利名称：控制生产设施中生产批量和进程批量的流程的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产设施(facility)控制的领域，比如用于半导体制造设施的控制；更具体地说，本发明涉及改进生产设施中进程批量(development lots)的流程的方法、系统和计算机程序产品。
背景技术：
在生产设施(例如半导体制造设施)中必须回答的关键问题之一是“当工具变得空闲时，接下来哪个批量将在该工具上操作。”这被称为“What Next”调度决策，目前由一般称为What-Next-Module(WNM)确定。该决策是一组分级匹配(资产与需求)决策之一，其中资产(asset)(例如制造工具)能够执行几个制造过程之一，需求是需要该工具能够执行的制造过程之一的批量(例如，晶片批量(lot))。WNM必须确保各种系统约束不被违反(例如，生产能力限制、批量-工具兼容性、批量大小限制等)。其它约束可依据经营方针(例如，批量类型-工具专用策略，工具特有的禁止，逐步采用工具(phase in tools)等)来确定。在这些约束内，WNM模块试图考虑到一系列的调度度量标准，包括优先权、到期日、与批量相关的设置、使批量大小最大化、在制品(WIP)均衡和生产设施间的同步。
理想地，调度根据如上所述的那些约束和度量标准，识别将在工具上操作的使整个供应链的状态最优的下一批量。当前的基于调度的系统一般依赖于基于实时列表的进度安排，其中根据识别的标准对立即可供调度的批量分类，并根据优先权排序释放批量。确实存在解决这种基于列表的调度的现有技术。一种已知方法以临界比的概念为基础，临界比被如下定义临界比＝(批量到期日-当前日期)/(标准加工天数)
在现有半导体晶片制造设施中出现的一个确实的新的特征是使用相同的制造设备和现场(floor)控制系统来生产进程批量和生产批量(production lot)。进程批量的处理主要是为了获得制造过程和产品的进程(development)(即创建或调整)中有用的信息，而生产批量一般导致可在供应链中的下游使用的产品。在历史上，这两种批量由独立的设施处理，但是现有它们通常共同处于相同的环境，调度决策(对工具分配批量)由相同的应用(application)进行，批量竞争制造能力。但是，进程批量对工程提出的在批量大小、到期日、需求优先权、商业目的可变性和频率方面的本质仍然明显不同于生产批量在这些方面的本质。从而，需要在以前对向工具分配批量的调度应用不是问题的分配决策方面进行折衷。
发明内容
本发明提供一种改进生产设施中进程批量的流程的方法、系统和计算机程序产品。具体地说，使对于工具的进程批量的分配决策流同步，以便在生产要求的约束内，根据进程批量的业务目标使生产设施的性能最佳。提供进程批量主张器(advocate)(a)根据业务目标和在制造现场不断出现的条件(本地的(local)和全局的(global))，不断监视每个进程批量的流程；(b)直接与控制对特定成套工具中的工具分配批量的各个本地控制代理对话，以评估进程批量的可能预计进度，并估计变更进程批量优先权、候选工具列表、或者关于进程批量和生产批量的工具优先选择的影响；和(c)当需要进程批量组与生产批量之间的相对优先权的再均衡，业务目标不可实现，或者需要改变业务目标时，与评判系统协商。进程批量主张器在重复的合作过程中完成上述任务，所述过程影响(但是不规定)每天在生产设施中做出的把批量分配给工具的大量(例如数万个)本地控制代理决策。
本发明的第一方面在于一种控制生产设施中的生产批量和进程批量的流程的方法，包括建立生产设施中的一组进程批量的至少一个处理目标；监视生产设施中该组进程批量的进度；对照所述至少一个目标比较该组进程批量的进度；如果该组进程批量的进度偏离所述至少一个目标，那么确定该组进程批量的至少一个建议动作；和确定把该组进程批量中的哪个进程批量分配给生产设施中的至少一个工具，其中所述至少一个建议的动作被包含在分配决策中。
本发明的第二方面在于一种控制生产设施中的生产批量和进程批量的流程的系统，包括建立生产设施中的一组进程批量的至少一个处理目标的装置；监视生产设施中该组进程批量的进度的装置；对照所述至少一个目标比较该组进程批量的进度的装置；如果该组进程批量的进度偏离所述至少一个目标，那么确定该组进程批量的至少一个建议动作的装置；和确定把该组进程批量中的哪个进程批量分配给生产设施中的至少一个工具的装置，其中所述至少一个建议的动作被包含在分配决策中。
本发明的第三方面在于保存在计算机可读介质上的控制生产设施中的生产批量和进程批量的流程的程序产品，所述计算机可读介质包括执行下述步骤的程序代码建立生产设施中的一组进程批量的至少一个处理目标；监视生产设施中该组进程批量的进度；对照所述至少一个目标比较该组进程批量的进度；如果该组进程批量的进度偏离所述至少一个目标，那么确定该组进程批量的至少一个建议动作；和确定把该组进程批量中的哪个进程批量分配给生产设施中的至少一个工具，其中所述至少一个建议的动作被包含在分配决策中。
图1描述根据本发明的一个实施例的提供生产设施中的进程批量的改进流程的例证系统。
图2描述根据本发明的一个实施例建立和修改多组进程批量以及控制进程批量的相对优先化的规则、目标和参数的流程图。
图3描述根据本发明的一个实施例的进程批量主张器(advocate)的操作的流程图。
图4描述根据本发明的一个实施例的What′s Next Module的操作的流程图。
图5描述实现根据本发明的一个实施例的方法的例证计算机系统。
附图只是示意表示，并不打算描绘本发明的具体参数。附图只是用于描述本发明的典型实施例，于是不应被看作对本发明的范围的限制。附图中，相同的附图标记代表相同的部件。
具体实施例方式
图1中图解说明了根据本发明的一个实施例，提供生产设施中的进程批量的改进流程的例证系统100。系统100包括根据由制造执行系统(MES)现场控制系统(FCS)106提供的进程批量104的进度信息，连续监视生产设施中进程批量104的流程的进程批量主张器(DLA)102。DLA102根据建立的规则、目标和参数108，比较进程批量102的进度和业务目标。根据该比较，DLA 102识别在所述目标之后或者之前的那些进程批量104。作为响应，关于所识别的进程批量104的建议调整和/或恢复动作110由DLA 102确定并被发送给适当的本地控制代理(LCA)112。LCA 112把建议的调整和/或恢复动作110包含到它们的What NextModule(WNM)114决策活动中，所述决策活动向FCS 106提供关于接下来哪个进程批量或生产批量进行操作的调度指令。在调整和恢复阶段中，如果确定需要改变业务目标，或者将不能实现进程批量104目标，那么在变化和报警(change and alert)模块116的通知中张贴该信息。
图2图解说明根据本发明的一个实施例，建立和修改多组进程批量104以及控制进程批量104的相对优先化的规则、目标和参数108的流程图200。参考图1中图解说明的系统100的组件说明流程图200。
在块202，建立根据给定的一组规则、目标和参数108控制和监视的多组进程批量104。一组进程批量104可能大到所有(即N个)进程批量104，小到单个进程批量104，或者为中间值X(即1＜X＜N)(例如，在特定技术中使用的所有进程批量104的集合)。当在多个组中存在特定的进程批量104时，将应用与包含数目最少的进程批量104的那一组对应的规则、目标和参数108。
在图2的块204、206和208中，建立和修改在某一组中的进程批量104的监视和优先化中所涉及的规则、目标和参数108。规则和目标的样本示例可包括，例如在每个在前的24小时时间窗中，执行该组中的进程批量的至少400次工具负荷(tool load)；如果在前24小时内，完成了少于400次工具负荷，那么增大该组中的进程批量的优先权，使得在规定的一组工具处，它们获得优先于所有非进程批量的优先权(其它优先权变化例子可包括，例如通过把名义优先权除以预先规定的数字，或者从名义优先权中减去预先规定的数字，调整该组中的进程批量的名义优先权)。另一示例可包括，例如根据预期的进度和业务需要，设置各个进程批量的临时目的地目标，并关于进程批量状态的变化进行调整(例如，由于工具的不可用性，被保留或者耽搁在窄点(pinch point)工具区)。由于改变业务优先权的结果，在块202、204、206和208进行对组中的进程批量104以及规则、目标和参数108的修改。可在块210执行生产设施(或其子系统)中，进程批量和/或生产批量的流程的假设分析(what-if)模拟模型(例如，确定性模型或随机性模型)，以确定规则、目标和参数108的可能影响，从而可恰当地更新/修改规则、目标和参数108。可定期地或者实时地从FCS 106向块210中的假设分析模拟模型提供数据，使得模拟输出具有适当的精度。
图3是根据本发明的一个实施例详述DLA 102的操作的流程图300。将参考图1中图解说明的系统100的组件描述流程图300。在块302中，评估进程批量104的状态。具体地说，根据FCS 106提供的信息，比如进程批量工具负荷的数目，进程批量的位置，单个或者多组进程批量的移动次数，工具状态历史等，对照业务目标比较进程批量的进度。如果进程批量104或一组进程批量104被确定为落后于进度安排或提前于进度安排，那么调用块304。块304产生一组(即一个或多个)建议的调整和/或恢复动作110。建议的调整和/或恢复动作110可包括，例如变更进程批量104的优先权，改变工具优先选择或者分配，变更首选的批量大小，改变目标，变更与一组生产批量118(图1)或者其它进程批量104的优选关系，修改全局优先权，变更本地规则等。建议的调整和/或恢复动作110被发送给测量、测试和评估(GTA)模块306，GTA模块306评估建议的调整和/或恢复动作110的影响，如果需要的话，对建议的调整和/或恢复动作110进行较小的修改(块316)。GTA模块306与它自己的独立评价(SAE)模块308、FAB评判器310和LCA 112对话，以评估建议的调整和/或恢复动作110的影响。
SAE模块308具有用于评价建议的调整和/或恢复动作的两个组件。具体地说，SAE模块308包括建议的调整和/或恢复动作的在前使用的知识库结构312，和根据当前情形评价知识库312的启发式搜索引擎314。启发式搜索引擎314包含被配置成如果采取建立的调整和/或恢复动作，那么向前预计该线路(line)的状态的模拟模型。
FAB评判器310是全部生产设施优先权和目标的保管者。当DLA102认为需要下述任意一项时，咨询FAB评判器310进程批量104和生产批量108之间的相对优先权的再均衡；业务目标不可实现；或者需要业务目标的改变。
LCA 112负责对成套工具的逐分钟的详细控制。LCA 112负责把进程批量或生产批量分配给工具，每个工具可用于处理什么任务，和对于某一任务来说，特定工具的相对优先选择，预防性维修，资格证明等。另外，每个LCA 112具有在时间上向前预计(project forward)在给定的一组条件下，它所控制的成套工具完成的批量的详细、精确的估计。咨询每个LCA 112，以获得在它所控制的成套工具处，某一批量何时可能完成的详细估计值，和调度方针的变化(例如批量优先权，首选的批量大小，工具分配，工具专用性的变化，预防性维修间的时间等)对成套工具的短期详细生产产量的可能影响。
GTA 306根据需要，在它所咨询的三个实体(即SAE模块308、FAB评判器310和LCA 112)中的每一个和它自己的信息(intelligence)之间反复，直到它确定建议的调整和/或恢复动作110是否将导致适当的调整/恢复(块316)为止。如果答案为否，那么控制返回块304，产生新的建议的调整和/或恢复动作210。在先评估的结果被回送给块304。如果答案为是，那么根据需要，有关如何把进程批量或生产批量分配给工具的控制准则被发送给LCA 112和它们的WNM 114，更新被加入到变化和报警模块116的通知中。
图4根据本发明的一个实施例，描述WNM 114的操作的流程图400。在块402中，收集来自FCS 106的相关信息，包括进程批量优先权和生产批量优先权，以及业务规则、目标和参数108。在块404，应用基于各个可用批量的优先权的业务规则。在块406，所得到的接下来哪些批量将继续工作的调度列表被提供给FCS 106。
图5中描述了根据本发明一个实施例，提供生产设施中进程批量的改进流程的计算机系统500。计算机系统500设置在计算机基础设施502中。计算机系统500意在代表能够实现本发明的教导的任意类型的计算机系统。例如，计算机系统500可以是膝上型计算机、桌上型计算机、工作站、手持式装置、服务器、计算机群集等。另外，如下进一步所述，计算机系统500可由提供根据本发明如上所述生产设施中进程批量的改进流程的服务提供商部署和/或操作。应认识到用户/管理员504可直接访问计算机系统500，或者可操作通过网络506(例如，因特网，广域网(WAN)，局域网(LAN)，虚拟专用网(VPN)等)与计算机系统500通信的计算机系统。在后一情况下，可通过各种通信链路的任意组合，发生计算机系统500和用户操作的计算机系统之间的通信。例如，通信链路可包含可寻址连接，所述可寻址连接可利用有线和/或无线传输方法的任意组合。在通过因特网进行通信的情况下，可借助常规的基于TCP/IP套接字的协议提供连接性，因特网服务提供商可被用于建立与因特网的连接。
计算机系统500被表示成包括处理器508、存储器510、总线512和输入/输出(I/O)接口514。此外，计算机系统500被表示成与外部装置/资源516和一个或多个存储单元518通信。一般来说，处理器508执行保存在存储器510和/或存储系统518中的计算机程序代码，比如进程批量主张系统530。在执行计算机程序代码的时候，处理器508能够从存储器510、存储系统518和/或I/O接口514读取数据和/或把数据写入存储器510、存储系统518和/或I/O接口514。总线512提供计算机系统500中的每个组件之间的通信链路。外部装置/资源516可包括使用户能够与计算机系统500交互的任何装置(例如键盘、点击装置、显示装置(例如显示器520、打印机等))，和/或使计算机系统500能够与一个或多个其它计算装置通信的任何装置(例如网卡、调制解调器等)。
计算机基础设施502只是作为可用于实现本发明的各种计算机基础设施的例证。例如，在一个实施例中，计算机基础设施502可包括通过网络(例如网络506)通信，从而进行本发明的各个过程步骤的两个或更多的计算装置(例如服务器群集)。此外，计算机系统500只代表可在本发明的实践中使用的多种计算机系统，每种计算机系统可包括硬件/软件的众多组合。例如，处理器508可包括单一处理器，或者可分布成位于一个或多个位置，例如在客户机和服务器上的一个或多个处理器。类似地，存储器510和/或存储系统516可包括存在于一个或多个物理位置的各种数据存储器和/或传输介质的任意组合。此外，I/O接口514可包括与一个或多个外部装置/资源516交换信息的任何系统。另外，图5中未示出的一个或多个附加组件(例如系统软件，数学协处理器，高速缓冲存储器等)可包括在计算机系统500中。但是，如果计算机系统500包括手持式装置等，那么一个或多个外部装置/资源516(例如显示器)和/或一个或多个存储单元518可包含在计算机系统500内，而不是如图所示那样在计算机系统500的外部。
存储系统518可以是能够向本发明的信息提供存储的任意类型的系统(例如数据库)。这样的信息可包括例如，规则、目标和参数108(图1)，建议的调整和/或恢复动作110(图1)，由现场控制系统106(图1)提供的进程批量进度信息等。在这个意义上，存储系统518可包括一个或多个存储装置，例如磁盘驱动器或者光盘驱动器。在另一实施例中，存储系统518可包括分布在例如局域网(LAN)、广域网(WAN)或存储区域网(SAN)(未示出)内的数据。虽然未示出，附加组件，比如高速缓冲存储器、通信系统、系统软件等可被包含在计算机系统500中。此外，虽然未示出，用户/管理员504操作的计算机系统可包含与上面在于计算机系统500描述的那些组件类似的计算机化组件。
在存储器510中所示的(例如表示成计算机程序产品)是根据本发明的一个实施例提供的进程批量主张系统530。一般来说，进程批量主张系统530包括根据现场控制系统(例如图3中的FCS 106)提供的状态信息，对照业务目标比较在生产设施的进程批量的进度的评估系统532。如果评估系统532确定一组(即一个或多个)进程批量落后于进度安排或提前于进度安排，那么动作系统534产生/建立一组(即一个或多个)建议的调整和/或恢复动作。动作系统534产生的该组建议的调整和/或恢复动作被提供给测量、测试和评估(GTA)系统536，GTA系统536评估建议的调整和/或恢复动作对生产设施的影响。如果建议的调整和/或恢复动作导致恰当的调整/恢复，那么根据需要，有关如何向工具分配进程批量或生产批量的控制准则被发送给相关的本地控制代理。
可以基于预计或费用的商业方法的形式提供本发明。例如，本发明的一个或多个组件可由向客户提供这里描述的功能的服务提供商创建、维持、支持和/或部署。即，服务提供商可被用于如上所述提供生产设施中的进程批量的改进流程。
还应理解本发明可用硬件、软件、传播信号或它们的任意组合来实现。任何类型的计算机/服务器系统-或者适合于执行这里描述的方法的其它方法-是适宜的。硬件和软件的典型组合可包括具有计算机程序的通用计算机系统，当被加载和执行时，所述计算机程序执行这里描述的各个方法。另一方面，可以使用包含用于执行本发明的一个或多个功能任务的专用硬件的专用计算机。本发明还可被嵌入计算机程序产品或传播信号中，所述计算机程序产品或传播信号包含能够实现这里描述的方法的全部相应特征，并且当被装入计算机系统时，能够实现这些方法。
本发明可采取纯硬件实施例的形式，纯软件实施例的形式，或者包含硬件和软件部件的实施例的形式。在一个优选实施例中，用软件实现本发明，所述软件包括(但不限于)固件、常驻软件、微代码等。
本发明可采取可从计算机可用或计算机可读介质访问的计算机程序产品的形式，所述计算机可用或计算机可读介质提供由计算机或任何指令执行系统使用，或者与计算机或任何指令执行系统共同使用的程序代码。对于本说明来说，计算机可用或计算机可读介质可以是能够包含、存储、传递、传播或者转移供指令执行系统、设备或装置使用，或者和指令执行系统、设备或装置共同使用的程序的任何设备。
所述介质可以是电、磁、光、电磁、红外或者半导体系统(或者设备或装置)，或者传播介质。计算机可读介质的例子包括半导体或固态存储器、磁带、可拆卸的计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘和光盘。光盘的当前例子包括紧致盘-只读光盘(CD-ROM)、紧致盘-读/写光盘(CD-R/W)和数字通用光盘(DVD)。
本语境中的计算机程序、传播信号、软件程序、程序或软件意味着用任意语言、代码或符号任意表述的一组指令，所述一组指令意在使具有信息处理能力的系统直接地、或者在下述任一或下述二者之后执行特定的功能a)转换成另一种语言，代码或符号；和/或b)用不同的材料形式再现。
出于举例说明的目的，提供了本发明的实施例的上述说明。上述说明不是穷举的，也不意在把本发明局限于公开的确切形式，显然，许多修改和变化是可能的。对本领域的技术人员来说明显的这种修改和变化包含在由附加权利要求限制的本发明的范围内。
权利要求
1.一种控制生产设施中的生产批量和进程批量的流程的方法，包括建立生产设施中的一组进程批量的至少一个处理目标；监视生产设施中该组进程批量的进度；对照所述至少一个目标比较该组进程批量的进度；如果该组进程批量的进度偏离所述至少一个目标，那么确定该组进程批量的至少一个建议动作；和确定把该组进程批量中的哪个进程批量分配给生产设施中的至少一个工具，其中所述至少一个建议的动作被包含在分配决策中。
2.按照权利要求1所述的方法，其中所述至少一个建议动作包括调整动作和恢复动作中的至少一个。
3.按照权利要求1所述的方法，其中所述至少一个目标包括业务目标。
4.按照权利要求1所述的方法，其中比较进度的步骤还包括根据一组规则、目标和参数，比较该组进程批量的进度和所述至少一个目标。
5.按照权利要求4所述的方法，还包括建立所述一组进程批量；为所述一组进程批量建立所述一组规则、目标和参数；和响应所述至少一个目标的变化，修改该组规则、目标和参数。
6.按照权利要求1所述的方法，其中所述至少一个建议的动作影响，但是不规定分配决策。
7.按照权利要求1所述的方法，其中确定把该组进程批量中的哪个进程批量分配给生产设施中的至少一个工具的步骤还包括评估至少一个建议动作的影响，以确定所述至少一个建议动作是否将导致适当的响应。
8.按照权利要求7所述的方法，还包括如果在评估步骤中确定所述至少一个建议动作不会导致适当的响应，那么为该组进程批量确定至少一个新的建议动作。
9.按照权利要求7所述的方法，还包括如果在评估步骤中确定所述至少一个建议动作将导致适当的响应，那么提供关于如何把该组进程批量分配给所述至少一个工具的控制准则。
10.一种控制生产设施中的生产批量和进程批量的流程的系统，包括建立生产设施中的一组进程批量的至少一个处理目标的装置；监视生产设施中该组进程批量的进度的装置；对照所述至少一个目标比较该组进程批量的进度的装置；如果该组进程批量的进度偏离所述至少一个目标，那么确定该组进程批量的至少一个建议动作的装置；和确定把该组进程批量中的哪个进程批量分配给生产设施中的至少一个工具的装置，其中所述至少一个建议的动作被包含在分配决策中。
11.按照权利要求10所述的系统，其中所述至少一个建议动作包括调整动作和恢复动作中的至少一个。
12.按照权利要求10所述的系统，其中所述至少一个目标包括业务目标。
13.按照权利要求10所述的系统，其中比较装置根据一组规则、目标和参数，比较该组进程批量的进度和所述至少一个目标。
14.按照权利要求13所述的系统，还包括建立所述一组进程批量的装置；为所述一组进程批量建立所述一组规则、目标和参数的装置；和响应所述至少一个目标的变化，修改该组规则、目标和参数的装置。
15.按照权利要求10所述的系统，其中所述至少一个建议的动作影响，但是不规定分配决策。
16.按照权利要求10所述的系统，其中确定把该组进程批量中的哪个进程批量分配给生产设施中的至少一个工具的装置还包括评估至少一个建议动作的影响，以确定所述至少一个建议动作是否将导致适当的响应的装置。
17.按照权利要求16所述的系统，还包括如果评估装置确定所述至少一个建议动作不会导致适当的响应，那么为该组进程批量确定至少一个新的建议动作的装置。
18.按照权利要求17所述的系统，还包括如果评估装置确定所述至少一个建议动作将导致适当的响应，那么提供关于如何把该组进程批量分配给所述至少一个工具的控制准则的装置。
19.一种保存在计算机可读介质上的控制生产设施中的生产批量和进程批量的流程的程序产品，所述计算机可读介质包括执行按照前述方法权利要求所述的任意一种方法的步骤的程序代码。
全文摘要
本发明提供一种改进生产设施中的进程批量的流程的方法、系统和计算机程序产品。根据本发明的一个实施例的方法包括建立生产设施中的一组进程批量的至少一个处理目标；监视生产设施中该组进程批量的进度；对照所述至少一个目标比较该组进程批量的进度；如果该组进程批量的进度偏离所述至少一个目标，那么确定该组进程批量的至少一个建议动作；和确定把该组进程批量中的哪个进程批量分配给生产设施中的至少一个工具，其中所述至少一个建议的动作被包含在分配决策中。
文档编号G06Q10/00GK1870029SQ20061008484
公开日2006年11月29日 申请日期2006年5月23日 优先权日2005年5月24日
发明者肯尼斯·J·福尔蒂斯, 理查德·G·布尔达, 阿尔弗雷德·T·迪格伯特斯, 伊利沙白·L·威廉姆森, 布赖恩·T·丹顿, 罗伯特·J·麦尔尼 申请人:国际商业机器公司