JP2008166380A - 半導体製造工場における製造管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体製造工場の製造管理方法において、複数の半導体製品の製造優先順位を適切かつ簡単に決定する。
【解決手段】半導体製造工場の製造管理方法においては、半導体製品毎に、以下の数式（３）で表される新たな付加価値レートを算出し、
付加価値レート＝（半導体製品の単価−直接材料費−外注加工費）÷半導体製品のマスク枚数・・・（３）
この付加価値レートを指標として複数の半導体製品の製造優先順位を決定するものである。つまり、この付加価値レートが大きいほどその製品の製造優先順位が高いと判断する。これにより、複数の半導体製品の製造優先順位を適切かつ簡単に決定することが可能になる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体製造工場における製造管理方法に関し、特に、原価計算に基づいて、複数の半導体製品の製造優先順位を決定する半導体製造工場における製造管理方法に関する。

一般に、工場における製造管理において、スループット（Throughput）、スループットレート(Throughput Rate)という概念が製造管理の指標として用いられている。スループット（Throughput）は、付加価値とも呼ばれ、次式で表される。この付加価値は、固定費や間接材料費を除外しているが、これが大きいほど工場が利益を生み出す割合も大きくなる。
スループット＝売価−純変動費＝売価−（直接材料費＋外注加工費）・・・（１）

スループットレートは、その工場において製造能力を決定づけるボトルネックとなる工程が占める割合を考慮して、製品毎の利益の得やすさを表現した指標であり、次式で表される。
スループットレート＝スループット÷ボトルネック工程の利用時間・・・（２）

スループットレートの概念について、図３の例を参照して説明する。この工場において、投入された原材料に対して、工程ａ、工程ｂ、工程ｃという３つの工程が施されて製品Ｘ、製品Ｙが製造されるとする。また、各工程ａ，ｂ，ｃに対応した製造設備がある。いま、工程ｂの製造能力が一番低いとすると、この工場における製造能力は工程ｂによって決定されるので、工程ｂがボトルネック工程となる。ここで、工程の製造能力とは、一般にその工程におけるワークに対する処理時間である。

例えば、製品Ｘを製造するために工程ｂの利用時間が、製品Ｙを製造するために工程ｂの利用時間の１／２であるとすると、スループット（付加価値）が同じであれば、
ボトルネック工程の利用時間が少ない製品Ｘを作った方が利益を得やすいということになる。

このように、製品毎に、上記の数式に従ってスループットレートを計算して、スループットレートの大きい製品を優先的に製造するという管理手法が知られている。
この管理手法は、特に工場における製造状況が混雑している時に有効である。
特開２００３−１０８８１７号公報 特開２００２−４１７５１号公報 米国特許第６８５６８４７号

半導体製造工場においても、上述のスループットレートを製造管理の指標として利用することが考えられる。しかしながら、一般に半導体製造工場には、ウエハープロセスを担当するウエハー工場と、ウエハープロセスを経て完成したウエハーをダイシングして半導体チップに分割し、その半導体チップをパッケージするという組立プロセスを担当する組立工場とがあり、それぞれの工程数も非常に多いことから、ボトルネック工程の特定と、ボトルネックネック工程の利用時間の特定が困難であった。そのため、スループットレートの計算には困難があり、半導体製造工場の製造管理の指標として利用し難いという問題があった。

そこで、本発明は、スループットレートとして新たな指標の導入を提案するものである。即ち、本発明の半導体製造工場の製造管理方法は、投入された半導体ウエハーに対して複数の製造工程を施して、複数機種の半導体製品を製造する半導体製造工場における製造管理方法において、
半導体製品毎に、以下の数式で表される付加価値レートを算出し、
付加価値レート＝（半導体製品の単価−直接材料費−外注加工費）÷特定の製造工程を半導体ウエハーが通過する回数
この付加価値レートを指標として複数の半導体製品の製造優先順位を決定することを特徴とする。

本発明によれば、「ボトルネック工程の利用時間」の代わりに、「特定の製造工程を半導体ウエハーが通過する回数」を用いているので、そのような通過回数を特定して、製品毎に容易に付加価値レートを算出できる。「特定の製造工程を半導体ウエハーが通過する回数」が多ければ、半導体製造工場のボトルネックとなり、それが工場の製造能力を決定していると考えられる。従って、この付加価値レートが大きいほどその製品の製造優先順位が高いと判断する。

また、前記特定の製造工程はホトリソグラフィー工程であり、「特定の製造工程を半導体ウエハーが通過する回数」は、ホトリソグラフィー工程で用いられるマスク枚数であることが好適である。ホトリソグラフィー工程の通過回数は、半導体製造工場の製造負荷を表す指標として適しており、その特定も容易であるからである。

本発明の半導体製造工場の製造管理方法によれば、新たな付加価値レートを指標として複数の半導体製品の製造優先順位を適切かつ簡単に決定することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、半導体製造工場を説明する図である。ウエハー工場１において、原材料である半導体ウエハーが投入され、この半導体ウエハーに対して、工程Ａ，工程Ｂ，工程Ｃが施されて、半導体集積回路が作り込まれたウエハーが完成する。その完成ウエハーは組立工場２まで運搬され、工程Ｄ，工程Ｅ，工程Ｆが施されて、パッケージ化された半導体製品が完成する。説明を分かりやすくするために各工場の工程数は３つだけあるが、実際には多数の工程がある。

図２のプロセスフロー図に示すように、ウエハー工場１においては、半導体ウエハーは工程Ａ，工程Ｂ，工程Ｃを繰り返し通過することが一般的である。ここで、一例として、工程Ａを熱処理工程、工程Ｂをホトリソグラフィー工程、工程Ｃをイオン注入工程である。工程Ｂに着目すると、３回繰り返し行われている。

一般に、ホトリソグラフィー工程は、半導体ウエハー上にホトレジストを塗布し、露光装置を用い、マスクを介してホトレジストを露光し、現像することにより、ホトレジストに窓を形成するという工程であり、その後、その窓を利用して、エッチングや、イオン注入等が行われる。

ホトリソグラフィー工程は、半導体集積回路を形成するために設計されたマスクに対応して複数回行われる。そのため、半導体ウエハーがホトリソグラフィー工程を通過する回数（＝その半導体製品のマスク枚数）はウエハー工場１の製造負荷を表す負荷として適していると共に、その特定も簡単である。

そこで、本実施形態の半導体製造工場の製造管理方法においては、半導体製品毎に、以下の数式（３）で表される新たな付加価値レートを算出し、
付加価値レート＝（半導体製品の単価−直接材料費−外注加工費）÷半導体製品のマスク枚数・・・（３）
この付加価値レートを指標として複数の半導体製品の製造優先順位を決定するものである。つまり、この付加価値レートが大きいほどその製品の製造優先順位が高いと判断する。これにより、複数の半導体製品の製造優先順位を適切かつ簡単に決定することが可能になる。

数式（３）において、半導体製品の単価は、組立工場２において完成されたパッケージ済みの最終半導体製品の単価である。直接材料費及び外注加工費は、ウエハー工場１と組立工場２とをまとめて１つの工場と見なし、それぞれの工場における直接材料費及び外注加工費を合計したものである。直接材料費は、ウエハー工場１においては、半導体ウエハー、蒸着用の金属材料（アルミニウム等）、ポリイミド等の材料費であり、組立工場２においては、フレーム、ワイヤボンディング用の金線、パッケージ用の樹脂等である。外注加工費とは、外部工場に工程を部分的に移管した場合の加工費である。

図４は付加価値レートを用いた半導体製造工場の製造管理方法の一例を説明する図である。図４（ａ）、（ｂ）において、横軸は、数式（３）に従って計算された付加価値レート、縦軸は既存の原価による半導体製品１個当たりの利益を示している。図中の円の中心は半導体製品機種を表し、その円の大きさがその生産数量を表している。

図４（ａ）は半導体製造工場の稼働率が低い状態に対応している。ここで、矢印で示された機種Ｚに着目すると、この機種Ｚは既存の原価による利益は−１００程度であり、赤字機種である。このため、既存原価による判断によれば、この機種Ｚを増産しても収益は悪化するので増産はしないということになる。しかしながら、付加価値レートは４０００程度あり、他機種とくらべて低い数値ではない。そこで、付加価値レートに基づいて、この機種を増産することを決定する。これにより、半導体工場の稼働率は高くなる。すると、図４（ａ）に示すように、増産の結果として機種Ｚの収益が改善することがわかる。これは増産によって、この機種Ｚについて固定費の負担が軽減されたためである。

上記実施形態においては、「特定の製造工程を半導体ウエハーが通過する回数」における「特定の製造工程」として、ホトリソグラフィー工程を選択し、「半導体ウエハーが通過する回数」は半導体製品に用いられるマスク枚数としているが、ホトリソグラフィー工程以外の製造工程、例えば、イオン注入工程を特定の製造工程としてもよい。

また、本実施形態においては、ウエハー工場１と組立工場２とをまとめて１つの工場と見なして、半導体製造工場の製造管理方法を適用しているが、ウエハー工場１、組立工場２毎に、上記半導体製造工場の製造管理方法を適用してもよい。

本発明の実施形態による半導体製造工場を示す図である。 本発明の実施形態による半導体製造工場におけるプロセスフロー図である。 従来例による工場の製造管理方法を説明する図である。 付加価値レートを用いた半導体製造工場の製造管理方法の一例を説明する図である。

符号の説明

１ ウエハー工場
２ 組立工場
Ａ，Ｂ，Ｃ ウエハー工場における各工程
Ｄ，Ｅ，Ｆ 組立工場における各工程

Claims (3)

1. 投入された半導体ウエハーに対して複数の製造工程を施して、複数機種の半導体製品を製造する半導体製造工場における製造管理方法において、
   半導体製品毎に、以下の数式で表される付加価値レートを算出し、
   付加価値レート＝（半導体製品の単価−直接材料費−外注加工費）÷特定の製造工程を半導体ウエハーが通過する回数
   この付加価値レートを指標として複数の半導体製品の製造優先順位を決定することを特徴とする半導体製造工場における製造管理方法。
2. 前記特定の製造工程はホトリソグラフィー工程であり、特定の製造工程を半導体ウエハーが通過する回数は、その半導体製品のマスク枚数であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造工場における製造管理方法。
3. 前記直接材料費及び前記外注加工費は、ウエハー工場と組立工場における直接材料費及び前記外注加工費を合計したものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体製造工場における製造管理方法。

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