Pour le cas de STMicroelectronics Rousset, l’application de l’approche d’aide à la déci- sion en multicritère (voir Chapitre 5) a confirmé l’importance de l’atelier de photolithogra- phie dans un projet d’intégration d’un AMHS dans l’unité de fabrication. En effet, cet atelier a été sélectionné comme étant l’atelier pilote pour commencer l’installation du système.
6.2.1
Fonctionnement et manutention manuelle
L’opération de photolithographie est considérée comme l’une des plus complexes dans le processus de fabrication de semi-conducteurs pour plusieurs raisons (voir Chapitre 2). En particulier, l’utilisation des ressources auxiliaires (appelées réticules ou masques) est né- cessaire pour la réalisation de l’opération sur une machine. Un réticule est habituellement associé à une opération d’un produit donné. Il est important d’avoir le bon réticule sur le bon équipement au bon moment pour effectuer l’opération. De plus, la zone de photolitho- graphie est habituellement une zone critique (bottleneck) car elle possède les machines les plus coûteuses de l’usine, qui sont par conséquent en nombre limité. Pour éviter l’inacti- vité des machines, l’atelier contient habituellement un nombre important de lots en attente. Ainsi, toute amélioration de la gestion des flux de production aura un impact significatif sur l’ensemble de la performance de l’unité de fabrication.
L’atelier de photolithographie de la wafer fab de STMicroelectronics à Rousset possède plus de 25 équipements (ou modules de production) repartis sur une superficie de plus de 1500 m2. Le niveau des encours de production (ou W IP) dans l’atelier peut atteindre plus de 20000 plaquettes. Les lots et les réticules (plus de 4000 réticules) sont gérés manuellement par des opérateurs qualifiés pour ces tâches : le chargement/déchargement des équipements de production, le transport et le stockage. Ces tâches répétitives et pénibles peuvent engendrer des effets négatifs aussi bien sur les opérateurs que sur le système opérationnel de fabrication.
6.2.2
Solution d’AMHS
L’application de la méthodologie d’intégration d’un système de manutention automatisé dans une unité de fabrication de semi-conducteurs sur le cas de STMicroelectronics à Rousset (voir Chapitre 4) a orienté le choix de la solution de l’AMHS dans l’atelier de photolithogra- phie. Cette solution consiste en un système OHT à base de rails unidirectionnels au plafond utilisés par deux flottes hétérogènes de véhicules : une pour transporter les lots, et l’autre pour transporter les réticules.
La Figure 6.2 représente un schéma simplifié de la solution de l’AMHS à implémenter dans l’atelier de photolithographie. Pour rentrer les lots dans l’atelier, un système appelé In- Buffer (avec une capacité maximale de 12 lots) est utilisé pour stocker temporairement les lots et les acheminer vers une position unique, dite High position, directement accessible par les véhicules. Ensuite, le lot est pris par un véhicule et il est transporté vers sa destination qui
est soit un port de chargement (ou LoadPort) d’un module de production soit une position unique de stockage, appelée Overhead Hoist Buffer (OHB). Au vu des contraintes techniques imposées par la technologie de certains équipements de production, le lot ne peut être déposé directement sur le LoadPort. Ainsi, un système intermédiaire composé d’un port d’entrée (appelé In-Tool), d’un port de sortie (appelé Out-Tool) et d’un robot à 6 axes (appelé Side- Loader) a été conçu afin de permettre le chargement/déchargement d’un lot sur un LoadPort. Pour quitter l’atelier, le lot est transporté par un véhicule vers un système dédié, appelé Out- Buffer.
Figure 6.2 – Schéma de l’AMHS proposé dans l’atelier de photolithographie.
En ce qui concerne les réticules, une solution de stockage locale a été prévue pour garder les réticules proches des équipements de production dans l’atelier de photolithographie. Il s’agit d’un stockeur de grande capacité (plus de 1500 places) permettant de stocker les réticules dans un environnement sécurisé. En cas de requête de livraison d’un réticule, un système de robot permet de sortir le container unitaire (appelé Pod) contenant le réticule du stockeur et de le déposer sur un port de sortie directement accessible par un véhicule. Puis, le Pod est transporté par un véhicule vers le LoadPort du module de production dédié au chargement/- déchargement des réticules.
La Figure 6.3 présente les éléments du système OHT :
— Les rails : il faut définir le réseau optimisé des rails afin de garantir l’accessibilité à tous les modules de production. L’objectif est aussi de réduire les temps de parcours des véhicules sans engendrer de la congestion sur des segments de rails.
— La flotte de véhicules : il faut déterminer le nombre de véhicules capables de répondre à toutes les requêtes de livraison pour les lots et les réticules (deux flottes hétérogènes). En effet, le facteur de la taille de chacune des flottes aura forcément un impact signi- ficatif sur la performance de l’AMHS. De plus, les politiques de gestion des véhicules sont à définir. Il faut aussi noter que l’utilisation du même réseau de rails par les deux flottes hétérogènes de véhicules peut conduire à des interactions. Celles-ci doivent être
analysées afin d’évaluer leurs impacts possibles sur le processus de transport et de production dans l’atelier.
— Le stockage : pour les lots, nous avons à déterminer le nombre d’OHBs à mettre en place et la façon de gérer ce type de stockage unitaire. Des contraintes de capacité des rails et du plafond à supporter le poids des OHBs ainsi que des contraintes budgétaires imposent que leur nombre soit limité. Pour les réticules, il s’agit de définir le besoin en termes de stockage : la taille, l’emplacement et la politique de gestion des stockeurs.
Figure 6.3 – Les éléments d’un AMHS à base d’un OHT.
Concevoir un AMHS dans un atelier de photolithographie qui n’a pas été bâti pour recevoir un tel système automatisé, représente un challenge compte tenu de la complexité des flux de production, des contraintes physiques, des algorithmes de gestion de production, etc. Pour le cas de STMicorelectronics Rousset, il est question de caractériser les différents éléments de l’AMHS (In-Buffer, Out-Buffer, véhicules, rails, stockeur, OHB).