JP4657540B2 - 半導体装置製造管理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、製造ラインで製品を製造する際の製造工期と製品数を予測する製造管理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば半導体業界において、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の生産量や売上高が増加している。ＡＳＩＣは顧客の要望に応じて製造するカスタム品であり、例えば携帯電話のような世代交代の早い製品に使用されている。このため、材料投入から製品完成までの製造工期や納入可能数量である製品数を正確に把握する必要がある。
【０００３】
もし、製造工期の遅れや製品数の不足が発生した場合には、客先への賠償金の支払い等の損失が発生する場合がある。このため、製造工期の遅れや製品数の不足を発生させないように、常に製造の進捗状況や歩留の状況を正確に把握し、優先進捗ロットの指示、製造時の品質合格基準の変更指示、追加製造指示等の製造工程における各処置を正確に迅速に行う必要がある。
【０００４】
図１４は特開平６−３３３７９１号公報に開示された従来の製造管理装置の構成を示すブロック図である。図において、１０１は製造管理装置、１０２は品質データ監視部、１０３は品質データ統計解析部、１０４は工程・条件管理データベース、１０５は工程・条件管理部、１０６は監視マスター、１０７は解析マスター、１０８は統計解析部端末、１０９は監視部端末、１１０は工程・条件管理部端末である。また、１１１〜１１３は製品を製造する製造工程、１１４〜１１５は製品を検査する検査工程を示している。
【０００５】
次に動作について説明する。
各製造工程１１１〜１１３の製造条件や製造実績、及び各検査工程１１４〜１１５の検査結果は、リアルタイムで工程・条件管理部１０５によって収集され、工程・条件管理データベース１０４に工程管理データとして蓄積される。品質データ監視部１０２は、各検査工程１１４〜１１５から工程・条件管理データベース１０４に測定結果が書き込まれる度に、監視マスター１０６に登録されている判定規格や判定方法に基づいて規格判定や傾向判定を実行する。
【０００６】
判定の結果、不良品が発生した場合には、品質データ監視部１０２が、その不良の内容を、監視部端末１０９に出力すると共に、品質データ統計解析部１０３に送信する。品質データ統計解析部１０３は解析マスター１０７から解析手順を検索し、原因設備や原因ロットの自動解析を行う。また、品質データ統計解析部１０３は解析した結果を統計解析部端末１０８に出力すると共に、不良が発生した原因を設備起因とロット起因とに分け、処理条件の修正が可能な場合は修正条件を、処理条件の修正が不可能な場合は原因設備や原因ロットに対する処置を工程・条件管理データベース１０４に書き込む。
【０００７】
このように、従来の製造管理装置は、各検査工程１１４〜１１５の検査結果を収集し、予め登録されている判定指標に従って検査結果の良否判定を行い、不良品が発生した際に、予め登録されている解析手順を自動実行し、原因となる設備又はロットを特定すると共に、その原因により修正条件を算出して適用したり、設備又はロット作業を制御したり停止したりするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の製造管理装置は以上のように構成されているので、不良品の自動解析を行って原因を特定し、特定した原因に対する処置を行うことはできるが、製造工期の遅れや製品数の不足を発生させないようにするために、製品の製造工期や納入可能な製品数を予測することができないという課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、製品の製造工期や納入可能な製品数を予測することができる製造管理装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体装置製造管理装置は、製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、上記ロットストッカーに製品が待機している平均仕掛量である待ち行列の長さを取得する仕掛量取得部と、上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部と、検査装置で良品と判定される割合である歩留を取得する歩留取得部とを備え、上記平均ロット到着間隔と上記待ち行列の長さに基づき、上記ロットストッカーにおける製品の平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、上記製造ラインに投入される製品の投入台数と上記歩留により、製造される製品数を演算するものである。
【００１１】
この発明に係る半導体装置製造管理装置は、製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、上記ロットストッカーに製品が待機している平均仕掛量である待ち行列の長さを取得する仕掛量取得部と、上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、上記平均ロット到着間隔と上記待ち行列の長さに基づき、上記ロットストッカーにおける製品の平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、処理装置が処理する製品の累積処理ロット数に応じた、検査装置で良品と判定される割合である歩留を予め製造データとして記憶し、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応する歩留を上記製造データより求め、上記投入台数と求めた歩留により、製造される製品数を演算するものである。
【００１２】
この発明に係る半導体装置製造管理装置は、製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部と、検査装置で良品と判定される割合である歩留を取得する歩留取得部とを備え、上記平均ロット到着間隔がポアソン分布に従い、上記平均ロット処理間隔が一般分布に従う場合の上記ロットストッカーにおける製品の第１の平均待ち時間を、上記平均ロット到着間隔及び上記平均ロット処理間隔がポアソン分布に従う場合の第２の平均待ち時間に基づき演算し、演算した第１の平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、上記製造ラインに投入される製品の投入台数と上記歩留により、製造される製品数を演算するものである。
【００１３】
この発明に係る半導体装置製造管理装置は、製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、上記平均ロット到着間隔がポアソン分布に従い、上記平均ロット処理間隔が一般分布に従う場合の上記ロットストッカーにおける製品の第１の平均待ち時間を、上記平均ロット到着間隔及び上記平均ロット処理間隔がポアソン分布に従う場合の第２の平均待ち時間に基づき演算し、演算した第１の平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、処理装置が処理する製品の累積処理ロット数に応じた、検査装置で良品と判定される割合である歩留を予め製造データとして記憶し、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応する歩留を上記製造データより求め、上記投入台数と求めた歩留により、製造される製品数を演算するものである。
【００１６】
この発明に係る半導体装置製造管理装置は、平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、処理装置の利用率に対応した待ち行列の長さと歩留を予め製造データとして記憶し、指定された処理装置の利用率に対応する待ち行列の長さと歩留を製造データより求め、平均ロット到着間隔と求めた待ち行列の長さに基づき平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と平均ロット処理間隔に基づき、製造ラインにおける製品の工期を求め、投入台数に対応した製造工期を演算すると共に、投入台数と求めた歩留により製造される製品数を演算するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による製造管理装置を含めた製造ラインの全体構成を示す図である。図において、１は製造ラインからの各種情報により製造工期や製造数を演算するサーバコンピュータ等で構成される製造管理装置、２は製造ラインにおいて製品を一時的に待機させるロットストッカー、３は製造ラインにおいて製品を処理する処理装置、４は処理装置３により処理が施された製品を製造ラインにおいて検査する検査装置である。
【００１８】
また、図１において、２１は前工程からロットストッカー２に到着する製品を検知するストッカー入力センサ、２２はロットストッカー２から出力される製品を検知するストッカー出力センサ、４１は検査装置４から出力される製品を検知する検査出力センサ、４２は検査装置４により不良と判定された製品を検知する不良検出センサ、５０は製造ラインに投入される製品で例えば半導体のウェハである。
【００１９】
図２はこの発明の実施の形態１による製造管理装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一符号は同一又は相当部分を示している。図２において、１０は製造管理装置１の全体を制御する制御部、１１はストッカー入力センサ２１で製品５０が検知された際の平均時間間隔を計測して平均ロット到着間隔Ｔａを取得する到着間隔取得部、１２はストッカー入力センサ２１で検知された製品５０の数量とストッカー出力センサ２２で検知された製品５０の数量を計測し、ロットストッカー２上に存在する製品５０の所定時間内の平均個数による平均仕掛量を求めて待ち行列の長さＱとして取得する仕掛量取得部である。
【００２０】
また、図２において、１３は検査出力センサ４１で製品５０が検知された際の平均時間間隔を計測して平均ロット処理間隔Ｔｂを取得する処理間隔取得部、１４は不良検出センサ４２で検知された製品の所定時間内の平均数量を計測し、ストッカー出力センサ２２から出力される製品５０の数量に対して検査装置４で良品となる割合である歩留Ｙを取得する歩留取得部である。
【００２１】
また、図２において、１５は制御部１０の指示により各種情報を用いて製造工期や製造数の演算を行う演算部、１６は入力された製造データや演算部１５による演算結果を記憶する記憶部、１７は外部からの指示や製造データ等を入力する入力部、１８は制御部１０の指示により演算部１５による演算結果等を出力する出力部である。
【００２２】
このように、製造管理装置１は、制御部１０、到着間隔取得部１１、仕掛量取得部１２、処理間隔取得部１３、歩留取得部１４、演算部１５、記憶部１６、入力部１７、出力部１８により構成されている。図１及び図２では、製造管理装置１は１つのプロセスの製造ラインに接続されているが、この製品５０を完成させるまでに複数のプロセスが必要な場合には、製造管理装置１は複数の製造ラインに接続されるものとし、各製造ラインに対応した到着間隔取得部１１、仕掛量取得部１２、処理間隔取得部１３、歩留取得部１４を備えているものとする。
【００２３】
次に動作について説明する。
この実施の形態では、ロットストッカー２に先に到達した製品５０を、先に処理装置３で処理して検査装置４で検査する、先入れ先出しのルールを適用するものとする。ストッカー入力センサ２１がロットストッカー２に到達した製品５０を検知すると、製造管理装置１の到着間隔取得部１１は、到達した製品５０の平均時間間隔を求め、平均ロット到着間隔Ｔａを取得すると共に、製造管理装置１の仕掛量取得部１２は到達した製品５０の個数をカウントする。到着間隔取得部１１により取得された平均ロット到着間隔Ｔａは、制御部１０により記憶部１６に記憶される。
【００２４】
ストッカー出力センサ２２がロットストッカー２から先着順に出力される製品５０を検知すると、仕掛量取得部１２は出力される製品５０の個数をカウントし、到達した製品５０の個数と出力される製品５０の個数の差を取り、所定時間内における差を平均して、ロットストッカー２に待機している製品５０の平均仕掛量を待ち行列の長さＱとして取得する。仕掛量取得部１２により取得された待ち行列の長さＱは、制御部１０により記憶部１６に記憶される。
【００２５】
処理装置３によって処理が行われた製品５０は、検査装置４によって検査が行われて、良品となった製品５０は検査装置４から出力される。検査出力センサ４１が検査装置４から出力される製品５０を検知すると、製造管理装置１の処理間隔取得部１３は、出力される製品５０の平均時間間隔を求め、平均ロット処理間隔Ｔｂを取得する。処理間隔取得部１３により取得された平均ロット処理間隔Ｔｂは、制御部１０により記憶部１６に記憶される。
【００２６】
また、製造管理装置１の歩留取得部１４は、ストッカー出力センサ２２が検知した製品５０をカウントし、検査装置４に設置された不良検出センサ４２が検査装置４で不良となった製品５０を検知すると、不良となった製品５０の個数をカウントして、所定時間内にストッカー出力センサ２２から出力される製品５０の数量に対して検査装置４で良品となる割合である歩留Ｙを取得する。歩留取得部１４により取得された歩留Ｙは、制御部１０により記憶部１６に記憶される。
【００２７】
次に、演算部１５が制御部１０の指示により記憶部１６に記憶されている各種情報から、先入れ先出しのルールを適用した場合の製造工期と、納入可能な製品数を計算する方法について説明する。
【００２８】
一般に製造ラインが定常状態で稼動している場合には、ロット到着率をλ、ロット処理率をμ、処理装置３の利用率をρとすると、次の（１）式、（２）式、（３）式が成立する。
λ＝１／Ｔａ （１）
μ＝１／Ｔｂ （２）
ρ＝Ｔｂ／ＳＴａ＝λ／Ｓμ （ただし、ρ＜１） （３）
ここで、Ｔａは到着間隔取得部１１により取得され記憶部１６に記憶されている平均ロット到着間隔であり、Ｔｂは処理間隔取得部１３により取得され記憶部１６に記憶されている平均ロット処理間隔であり、Ｓは予め入力部１７により入力され記憶部１６に記憶されている処理装置３の台数である。
【００２９】
ロットストッカー２に存在する所定の製品５０に対する処理が、処理装置３により開始されるまでの平均待ち時間をＷとすると、リトルの公式より次の（４）式が成立する。
Ｑ＝λＷ （４）
従って、平均待ち時間Ｗは、次の（５）式のように表せる。
Ｗ＝Ｑ／λ （５）
このように、平均待ち時間Ｗは、待ち行列の長さＱとロット到着率λの値、すなわち、ロットストッカー２に待機している製品５０の平均仕掛量と平均ロット到着間隔Ｔａの値から求めることができる。
【００３０】
さらに、平均待ち時間Ｗを含めた所定の製品５０の平均処理時間をＷｑとすると、平均処理時間Ｗｑは、次の（６）式のように表せる。
Ｗｑ＝（Ｑ／λ）＋Ｔｂ （６）
所定の製品５０の総工期は、全てのプロセスにおける平均処理時間Ｗｑの和で表されるので、所定の製品５０の総工期をＷａｌｌとすると、総工期Ｗａｌｌは次の（７）式のように表せる。
【数１】
【００３１】
製造管理装置１の演算部１５は、制御部１０の指示に基づき、記憶部１６に記憶されている平均ロット到着間隔Ｔａを用いて、上記（１）式によりロット到着率λを演算し、演算したロット到着率λと記憶部１６に記憶されている待ち行列の長さＱを用いて、上記（５）式により平均待ち時間Ｗを演算し、演算した平均待ち時間Ｗと記憶部１６に記憶されている平均ロット処理間隔Ｔｂを用いて、上記（６）式により平均処理時間Ｗｑを演算する。
【００３２】
そして、他のプロセスの製造ラインがあれば、演算部１５は、制御部１０の指示に基づき、上記（７）式により総工期Ｗａｌｌを演算し、演算した総工期Ｗａｌｌに、入力部１７を介して入力された製品５０の投入台数を乗じて、そのロットの製造工期を演算する。
【００３３】
また、演算部１５は、制御部１０の指示に基づき、記憶部１６に記憶されている歩留Ｙに製品５０の投入台数を乗じることにより、そのロットで納入可能な製品数を演算する。
【００３４】
演算部１５により演算された製造工期や納入可能な製品数は、記憶部１６に記憶されると共に、制御部１０の指示に基づき出力部１８に出力されて表示等が行われる。
【００３５】
上記演算では、仕掛量取得部１２が取得した待ち行列の長さＱによりリトルの公式を用いて平均待ち時間Ｗを演算しているが、待ち行列の長さＱを求めずに、平均ロット到着間隔Ｔａ、平均ロット処理間隔Ｔｂ、及び処理装置３の台数Ｓにより、Ｐｏｌｌａｃｚｅｃｋ−Ｈｉｎｃｈｉｎらによる近似式を用いて、平均待ち時間を演算することもできる。次にその方法について説明する。
【００３６】
一般に製造ラインにおいて、平均ロット到着間隔Ｔａはポアソン分布に従い、平均ロット処理間隔Ｔｂは一般分布に従うことが知られている。この場合、所定の製品５０が、台数Ｓの処理装置３による処理開始までに待たされる平均待ち時間をケンドールの記号を用いてＷｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）と表す。ここで、Ｍは平均ロット到着間隔Ｔａがポアソン分布であることを示し、Ｇは平均ロット処理間隔Ｔｂが一般分布であることを示している。
【００３７】
平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）を計算するための正確な公式は導出されていないので、ここでは、Ｐｏｌｌａｃｚｅｃｋ−Ｈｉｎｃｈｉｎらによる近似式を用いる。平均ロット到着間隔Ｔａと平均ロット処理間隔Ｔｂとが共にポアソン分布に従う場合の平均待ち時間をＷｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）と表したときに、Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）とＷｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）との間には、次の（８）式に示す関係式が成立する。
Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）＝（（１＋Ｃｓ2 ）／２）・Ｗｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ） （８）
ここで、ＣｓはＷｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）の変動係数で、標準偏差を平均で除した値である。
【００３８】
また、（８）式において、Ｗｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）は多くの検討がなされており、一般に次の（９）式によって求められることが知られている。
【数２】
ここで、Ｓは処理装置３の台数、ρは上記（３）式に示す処理装置３の利用率、μは上記（２）式に示すロット処理率である。
【００３９】
また、上記（９）式において、Ｐ０は系が空になる確率、すなわち、平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）が０になる確立であり、次の（１０）式によって表される。
【数３】
ここで、α＝λ／μ＝λＴｂで、λは上記（１）式に示すロット到着率である。
【００４０】
また、平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）を含めた平均処理時間Ｗｑは、次の（１１）式によって表される。
Ｗｑ＝Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）＋Ｔｂ （１１）
上記（８）式〜（１１）式によって、総工期Ｗａｌｌは次の（１２）式のように表せる。
【００４１】
【数４】
なお、Ｐ０は上記（１０）式を用いる。
【００４２】
演算部１５は、制御部１０の指示に基づき、記憶部１６に記憶されている平均ロット到着間隔Ｔａ、平均ロット処理間隔Ｔｂ、処理装置３の台数Ｓを用いて、上記（２）式、（３）式、（８）式から（１２）式の演算を行い、平均ロット到着間隔Ｔａがポアソン分布に従い、平均ロット処理間隔Ｔｂが一般分布に従う場合の所定の製品５０の総工期Ｗａｌｌを演算し、上記と同様にして製造工期を演算する。ただし、（８）式における変動係数Ｃｓは、予め記憶部１６に記憶されているものとする。なお、ここでは、Ｐｏｌｌａｃｚｅｃｋ−Ｈｉｎｃｈｉｎらによる近似式を用いたが、これに限られるものではなく、同様の効果が達成できる他の式を用いても良い。
【００４３】
また、上記で求めた歩留Ｙは、歩留取得部１４が実際に製品５０を検査装置４で検査した場合の実測値より求めているが、処理装置３が処理した累積処理ロット数に対応した歩留を製造データとして予め記憶部１６に記憶しておき、この歩留の製造データから予定の投入台数を処理する際の製品数を演算することもできる。次にこの累積処理ロット数に対応した歩留について説明する。
【００４４】
例えば半導体装置の製造工程において、不具合が発生した場合は、問題発見や原因追及やその対策を早急に行うために、各製造工程完了後に検査工程を設けている。この検査工程の具体例としては、ウェハ上に異物が存在するか否かを確認する工程や、半導体装置のパターンの形状に問題があるか否かを確認する工程や、半導体装置の電気的特性を取得する工程等がある。ここでは、ウェハ上に異物が存在するか否かを確認する異物検査の場合を用いて説明する。
【００４５】
ウェハ上に異物が付着した場合には、その異物が付着した半導体チップは不良品となる。異物の数が増加すると、不良品となる半導体チップも増加するので、歩留Ｙが低下する。ウェハ上に付着した異物は、半導体装置の製造工程に使用される処理装置３内の異物がウェハ上に落下したものである。この落下した異物のウェハ上における密度を欠陥密度と呼ぶ。
【００４６】
図３は処理装置における累積処理ロット数と欠陥密度との関係の一例を示す特性図である。図において、横軸は累積処理ロット数ｘであり、縦軸は欠陥密度Ｄ（ｘ）である。図３に示すように、欠陥密度Ｄ（ｘ）は、累積処理ロット数ｘの増加と共に増加するので、処理装置３内の汚染によって発生することは明らかである。
【００４７】
このように、欠陥密度Ｄ（ｘ）は累積処理ロット数ｘの関数であり、検査装置４で不良となった際の欠陥密度Ｄ（ｘ）と処理装置３における累積処理ロット数ｘを、記憶部１６に製造データとして予め記憶しておく。
【００４８】
また、欠陥密度から歩留を予測する式としてポアソンモデルを用いる。この歩留を予測する式は、種々の式が提案されているので、ポアソンモデルに限らず他の式を用いても良い。ここで、半導体チップの面積をＡとすると、歩留Ｙは次の（１３）式により求められる。
Ｙ＝ｅｘｐ（−ＡＤ） （１３）
また、欠陥密度Ｄは累積処理ロット数ｘの関数なので、歩留Ｙ（ｘ）は次の（１４）式で表せる。
Ｙ（ｘ）＝ｅｘｐ（−ＡＤ（ｘ）） （１４）
【００４９】
図４は処理装置における累積処理ロット数と歩留との関係の一例を示す特性図である。図において、横軸は累積処理ロット数ｘであり、縦軸は歩留Ｙ（ｘ）である。累積処理ロット数ｘと異物の推移状況である欠陥密度Ｄ（ｘ）をモニターし、上記（１４）式のポアソンモデルの予測式を用いて、モニターした欠陥密度Ｄ（ｘ）からロット毎の歩留Ｙ（ｘ）を予測する。この累積処理ロット数ｘに対する歩留Ｙ（ｘ）の関係は、製造データとして予め記憶部１６に記憶される。また、製造プロセスにおける全ての処理装置３に対する異物履歴が明確になれば、そのロットにおける製造プロセス全体の歩留Ｙ（ｘ）が予測できる。
【００５０】
図５は予測した製造工期と製品数により得られた品種別の生産予定数量の日程と、契約工期における納入数量の一例を示す図である。図５に示すように、品種Ａ，Ｄ，Ｅについては、契約工期までに製造し納入をすることができるが、品種Ｂ，Ｃについては、現状のままでは契約工期に対して遅延が発生する。
【００５１】
図６は契約工期に対して遅延が発生する場合の賠償金の一例を示す図である。
一般に、契約工期に対して遅延が発生した際の客先への賠償金は、客先ラインの停止日数とそのラインにおける１日当たりの売上高との積によって得られる。従って、図６に示すように、客先への賠償金は契約工期からの遅延日数に比例して増加する。一方、契約工期内に納入数量を確保できた場合には、契約工期内であれば、いつ納品しても賠償金は発生しない。
【００５２】
つまり、契約工期に対して遅延が生じた場合の賠償金による損失金額を最小にするには、全ての品種の製品について、遅延日数と損失金額とを計算し、損失金額が最小になるように生産調整を行わなければならない。
【００５３】
図５において、例えば品種Ａ，Ｄ，Ｅは契約工期内で納品を遅らせるようにロットの投入時期や進捗を遅らせる。また、品種Ｂ，Ｃは契約工期に対して遅延が発生しているので、進捗を早めて契約工期内に納品するか、若しくは遅延日数を最小にしなければならない。また、品種Ｃについては、例えばロットを分割し、納入数量ｃのみでも確保できるように生産調整を行う。
【００５４】
また、品種によって損失金額が異なるので、損失金額の小さい品種の工期を遅らせ、かつ、損失金額の大きい品種の工期を短縮することによって、製造ライン全体としての損失金額を最小にするように生産調整を行う。例えば、品種Ｂが遅れた場合と品種Ｃが遅れた場合の損失金額を計算し、品種Ｂが遅れた場合の損失金額が、品種Ｃが遅れた場合の損失金額より小さい場合には、品種Ｂの工期を遅らせて品種Ｃを優先的に製造する。
【００５５】
このような品種毎の遅延日数に対する損失金額のデータは、契約工期と共に予め製造管理装置１の入力部１７から入力されて記憶部１６に記憶させておくものとする。そして、演算部１５が制御部１０の指示に基づき、予め記憶部１６に記憶されている契約工期と損失金額のデータにより、上記の方法で演算され記憶部１６に記憶されている製造工期と製品数に基づいて製造した場合の遅延日数に対応した損失金額を演算して、出力部１８に出力する。
【００５６】
以上のように、この実施の形態１によれば、製造管理装置１の到着間隔取得部１１が平均ロット到着間隔Ｔａを取得し、仕掛量取得部１２が待ち行列の長さＱを取得し、処理間隔取得部１３が平均ロット処理間隔Ｔｂを取得し、歩留取得部１４が歩留Ｙを取得し、演算部１５が、平均ロット到着間隔Ｔａと待ち行列の長さＱにより平均待ち時間Ｗを演算し、演算した平均待ち時間Ｗと平均ロット処理間隔Ｔｂにより平均処理時間Ｗｑを演算し、演算した平均処理時間Ｗｑにより投入台数に対応した製造工期を演算すると共に、歩留Ｙにより投入台数に対応した納入可能な製品数を演算することにより、製造工期と製品数を予測することができるという効果が得られる。
【００５７】
また、この実施の形態１によれば、到着間隔取得部１１が取得した平均ロット到着間隔Ｔａと、処理間隔取得部１３が取得した平均ロット処理間隔Ｔｂと、処理装置３の台数Ｓにより、演算部１５が、Ｐｏｌｌａｃｚｅｃｋ−Ｈｉｎｃｈｉｎらによる近似式を用いて、平均ロット到着間隔Ｔａがポアソン分布に従い、平均ロット処理間隔Ｔｂが一般分布に従う場合の平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）を、平均ロット到着間隔Ｔａ及び平均ロット処理間隔Ｔｂが共にポアソン分布に従う場合の平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）に基づき演算し、演算した平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）と平均ロット処理間隔Ｔｂにより平均処理時間Ｗｑを演算し、演算した平均処理時間Ｗｑにより投入台数に対応した製造工期を演算することにより、製造工期を予測することができるという効果が得られる。
【００５８】
さらに、この実施の形態１によれば、例えば半導体装置の製造工程において、処理装置３の累積処理ロット数ｘに対する欠陥密度Ｄ（ｘ）の関係を予め製造データとして記憶すると共に、ポアソンモデルを用いて欠陥密度Ｄ（ｘ）から歩留Ｙ（ｘ）を予測し、累積処理ロット数ｘに対する歩留Ｙ（ｘ）の関係を予め製造データとして記憶しておくことにより、予定の投入台数を処理する際の歩留Ｙ（ｘ）を演算することができ、納入可能な製品数を演算することができるという効果が得られる。
【００５９】
さらに、この実施の形態１によれば、製造が遅延した場合の品種毎の遅延日数に対応した損失金額のデータを予め記憶部１６に記憶し、演算された製造工期と製品数に基づいて製造したときに、契約工期に対する製造遅れによる損失が発生する場合に、記憶部１６に記憶されている損失金額のデータに基づいて、品種毎の遅延日数に対応した損失金額を演算することにより、各品種の損失金額を考慮して生産調整を行うことができ、発生する損失を最小限にすることができるという効果が得られる。
【００６０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による製造管理装置を含めた製造ラインの全体構成及び製造管理装置は、実施の形態１の図１及び図２と同一であるので、その説明を省略する。
【００６１】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、製造管理装置１が、製造ラインに投入されるロットに対して、先入れ先出しのルールを適用した場合の製造工期を演算しているが、この実施の形態２では、先入れ先出しのルールを適用せずに、ロットストッカー２に到着した時点で、優先進捗ロットとして、待ち時間がなく処理装置３によって処理される場合の製造工期を演算する。
【００６２】
優先進捗ロットの場合の平均待ち時間Ｗは、上記（５）式における待ち行列の長さＱを１とすることで得られる。すなわち、優先進捗ロットの指示を製造管理装置１の入力部１７から入力することで、制御部１０は演算部１５に対して、記憶部１６に記憶されている待ち行列の長さＱを１として、上記（５）式から（７）式による演算を行うように指示する。
【００６３】
そして、演算部１５は、上記（７）式で得た、待ち行列の長さＱが１の場合の総工期Ｗａｌｌに、入力部１７を介して入力された製品５０の投入台数を乗じることにより、そのロットの製造工期を演算する。演算部１５により演算された製造工期は、記憶部１６に記憶されると共に、制御部１０の指示により出力部１８に出力されて表示等が行われる。
【００６４】
このように、待ち行列の長さＱを１として平均待ち時間Ｗを演算することにより、１プロセスあたり（Ｑ−１）／λの平均待ち時間Ｗが短縮できる。また、製造ラインのプロセス数が複数ある場合には、優先進捗ロットに指定したプロセスの数だけ製造工期の短縮ができる。
【００６５】
以上のように、この実施の形態２によれば、優先進捗ロットの場合には、待ち行列の長さＱを１として平均待ち時間Ｗを演算することにより、１プロセスあたりの平均待ち時間Ｗが（Ｑ−１）／λだけ短縮した優先進捗ロットの製造工期を予測することができるという効果が得られる。
【００６６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３による製造管理装置を含めた製造ラインの全体構成及び製造管理装置は、実施の形態１の図１及び図２と同一であるので、その説明を省略する。
【００６７】
図３及び図４に示すように、累積処理ロット数ｘの増加に伴い、欠陥密度Ｄ（ｘ）が増加するので歩留Ｙ（ｘ）は低下する。このため、処理装置３内部の汚染の影響を排除するためにメンテナンス基準を設け、定期的に処理装置３のメンテナンスを実施する必要がある。
【００６８】
処理装置３のメンテナンス基準の一例を次に示す。
（ア）前回のメンテナンスからの累積処理ロット数ｘが、予め設定したロット数（以下、このロット数をクリーニング間隔と称する）を超えた場合にメンテナンスを実施する。
（イ）欠陥密度Ｄ（ｘ）が、予め設定したしきい値（以下、このしきい値を品質合格基準と称する）を超えた場合にメンテナンスを実施する。
（ウ）上記（ア）又は（イ）の一方の条件を満たした場合にメンテナンスを実施する。
【００６９】
なお、処理装置３のメンテナンスは、処理装置３内部のクリーニングや不具合箇所の修理等を実施することである。上記（ア）のメンテナンス基準は定期的に行うものであり、上記（イ）のメンテナンス基準は突発的なトラブル発生時に行うものである。
【００７０】
図７はクリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。図７において、横軸は累積処理ロット数ｘで、縦軸は欠陥密度Ｄ（ｘ）であり、黒点はクリーニング実施時の欠陥密度Ｄ（ｘ）の推移を示しており、白点はクリーニング未実施時の欠陥密度Ｄ（ｘ）の推移を示している。図７に示すように、クリーニング間隔Ｔｃ０の２倍の累積処理ロット数（ｘ＝２Ｔｃ０）において、クリーニング実施時の欠陥密度Ｄ（２Ｔｃ０）は、クリーニング未実施時の欠陥密度Ｄ（２Ｔｃ０）に比べて半分以下に減少している。このようなクリーニングを実施することで、欠陥密度Ｄ（ｘ）を低く抑えることができる。
【００７１】
図８はクリーニング間隔と歩留との関係を示す特性図である。図８において、横軸は累積処理ロット数ｘで、縦軸は歩留Ｙ（ｘ）であり、黒点はクリーニング実施時の歩留Ｙ（ｘ）の推移を示しており、白点はクリーニング未実施時の歩留Ｙ（ｘ）の推移を示している。図８に示すように、クリーニング間隔Ｔｃ０の２倍の累積処理ロット数（ｘ＝２Ｔｃ０）において、クリーニング実施時の歩留Ｙ（２Ｔｃ０）は、クリーニング未実施時の歩留Ｙ（２Ｔｃ０）に比べて高くなっている。このようなクリーニングを実施することで、歩留Ｙ（ｘ）の低下を防止できる。
【００７２】
図９はクリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。図９において、横軸は累積処理ロット数ｘで、縦軸は欠陥密度Ｄ（ｘ）である。図９に示すように、突発的なトラブルによって欠陥密度Ｄ（ｘ）が品質合格基準を超えた場合にクリーニングを実施し、それ以外の場合にはクリーニング間隔Ｔｃ０に基づいてクリーニングを実施する。このようなクリーニングを実施することで、欠陥密度Ｄ（ｘ）を常に品質合格基準以下に低く抑えることができる。
【００７３】
しかし、メンテナンスを実施するには、処理装置３を停止させる必要があるので、製造工期に影響を及ぼす。上記（ア）のメンテナンス基準によって停止する平均時間をｍｒ、上記（イ）のメンテナンス基準によって停止する平均時間をｍｆ、真の装置平均処理間隔（完璧稼動状態での処理間隔）をｔ０、処理装置３の台数をＳとすると、平均ロット処理間隔Ｔｂは次の（１５）式で表すことができ、処理装置３の利用率ρは次の（１６）式で表すことができる。
Ｔｂ＝ｔ０＋ｍｒ＋ｍｆ （１５）
ρ＝（ｔ０＋ｍｒ＋ｍｆ）／ＳＴａ （１６）
このように、メンテナンスを実施することにより、処理装置３の利用率ρは変化する。
【００７４】
図１０は処理装置の利用率と待ち行列の長さとの関係を示す特性図である。図１０において、横軸は処理装置３の利用率ρで、縦軸は待ち行列の長さＱである。図１０に示された特性は、上記（４）式で示したリトルの公式（Ｑ＝λＷ）を適用して描くことができる。図１０に示すように、利用率ρが大きくなると待ち行列の長さＱは増加し、利用率ρが１に近づくにしたがって待ち行列の長さＱは無限大に発散する。平均待ち時間Ｗは、平均ロット到着間隔Ｔａが一定の場合には、待ち行列の長さＱに比例するので、製造工期を短縮するためには利用率ρを低くすれば良い。
【００７５】
次に、処理装置３がメンテナンスによって停止する時間を変化させたときの歩留Ｙ（ｘ）と利用率ρの変化について説明する。ただし、単位時間あたりに処理されるロット数を一定とするので、真の装置平均処理間隔ｔ０、処理装置３の台数Ｓ、平均ロット到着間隔Ｔａを一定とし、上記（ア）のメンテナンス基準によって停止する平均時間ｍｒと上記（イ）のメンテナンス基準によって停止する平均時間ｍｆとの和（以降、ｍｒ＋ｍｆと表記する）を変数とする。図１０より利用率ρを低下させて平均待ち時間Ｗを短縮するには、ｍｒ＋ｍｆの時間を短くすれば良い。すなわち、ｍｒ＋ｍｆの時間を短くすることは、クリーニング間隔Ｔｃ０を伸ばす、又は品質合格基準を緩和することであり、換言すればメンテナンス基準を緩和することに相当する。
【００７６】
次にメンテナンス基準を緩和した場合の欠陥密度について説明する。
図１１はクリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図で、クリーニング間隔を変化させた場合の欠陥密度の変化を示している。図において、Ｔｃ０は標準のクリーニング間隔で、Ｔｃ１は延長した際のクリーニング間隔である。ただし、Ｔｃ０≦Ｔｃ１である。図１１に示すように、クリーニング間隔をＴｃ０からＴｃ１に延長した場合には、欠陥密度Ｄ（ｘ）の平均が増加することは明らかである。
【００７７】
図１２はクリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図で、品質合格基準を緩和した場合の欠陥密度の変化を示している。図において、Ｄｘ０は変更前の品質合格基準であり、Ｄｘ１は変更後の品質合格基準である。ただし、Ｄｘ０≦Ｄｘ１である。図１２に示すように、品質合格基準をＤｘ０からＤｘ１に緩和した場合には、突発的なトラブルに対してクリーニングが不要であると判定されるので、欠陥密度Ｄ（ｘ）の平均が増加する。
【００７８】
このように、メンテナンス基準を緩和した場合には、利用率ρが低下するので平均待ち時間Ｗは短くなるが、欠陥密度Ｄ（ｘ）は増加するため歩留Ｙ（ｘ）は低下する。一方、メンテナンス基準を厳しくすることでｍｒ＋ｍｆの時間を長くすると、利用率ρが増加するので平均待ち時間Ｗは長くなるが、欠陥密度Ｄ（ｘ）は減少するために歩留Ｙ（ｘ）は上昇する。
【００７９】
すなわち、平均待ち時間Ｗを短縮すると歩留Ｙ（ｘ）は低下し、平均待ち時間Ｗを長くすると歩留Ｙ（ｘ）は上昇する。このように、平均待ち時間Ｗと歩留Ｙ（ｘ）はトレードオフの関係にあることは明らかである。
【００８０】
図１３は利用率と待ち行列の長さと歩留との関係を示す特性図である。図において、ρ０、Ｑ０、Ｙ０は、それぞれ標準状態における利用率、待ち行列の長さ、歩留であり、ρ１、Ｑ１、Ｙ１は、それぞれ平均待ち時間Ｗを短縮した場合の利用率、待ち行列の長さ、歩留であり、ρ２、Ｑ２、Ｙ２は、それぞれ平均待ち時間Ｗを延長した場合の利用率、待ち行列の長さ、歩留である。
【００８１】
平均待ち時間Ｗを短縮する場合にはメンテナンス基準を緩和する。メンテナンス基準を緩和して利用率ρ０からρ１にすると、待ち行列の長さＱは待ち行列特性に従って変化しＱ０からＱ１になる。また、メンテナンス基準を緩和して利用率ρ０からρ１にすると、歩留Ｙ（ｘ）は歩留特性に従って変化しＹ０からＹ１になる。
【００８２】
逆に、平均待ち時間Ｗを延長する場合にはメンテナンス基準を厳しくする。メンテナンス基準を厳しくして利用率ρ０からρ２にすると、待ち行列の長さＱは待ち行列特性に従って変化しＱ０からＱ２になる。また、メンテナンス基準を厳しくして利用率ρ０からρ２にすると、歩留Ｙ（ｘ）は歩留特性に従って変化しＹ０からＹ２になる。
【００８３】
図１３に示す処理装置３の利用率ρに対する待ち行列特性、歩留特性の製造データを、予め製造管理装置１の記憶部１６に記憶させておく。そして、メンテナンス基準に対応した利用率ρの値が入力部１７から入力されると、制御部１０の指示に基づき、演算部１５は記憶部１６に記憶されている待ち行列特性と歩留特性から待ち行列の長さＱと歩留Ｙ（ｘ）の値を得て、実施の形態１と同様にして製造工期や製品数を演算して出力部１８に出力する。
【００８４】
以上のように、この実施の形態３によれば、製造管理装置１の到着間隔取得部１１が平均ロット到着間隔Ｔａを取得し、処理間隔取得部１３が平均ロット処理間隔Ｔｂを取得し、処理装置３のメンテナンス基準に対応して変化する利用率ρに対する待ち行列特性、歩留特性の製造データを予め記憶部１６に記憶し、演算部１５が、メンテナンス基準を変化させた場合、すなわち、利用率ρを変化させた場合の待ち行列の長さＱと歩留Ｙを、記憶している待ち行列特性、歩留特性の製造データより求め、平均ロット到着間隔Ｔａと待ち行列の長さＱにより平均待ち時間Ｗを演算し、演算した平均待ち時間Ｗと平均ロット処理間隔Ｔｂにより平均処理時間Ｗｑを演算し、演算した平均処理時間Ｗｑにより投入台数に対応した製造工期を演算すると共に、歩留Ｙにより投入台数に対応した納入可能な製品数を演算することにより、製造工期と製品数を予測することができるという効果が得られる。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、待ち行列の長さを取得する仕掛量取得部と、平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、平均ロット到着間隔と待ち行列の長さに基づき平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と平均ロット処理間隔に基づき、製造ラインにおける製品の工期を求め、投入台数に対応した製造工期を演算することにより、製造工期を予測することができるという効果がある。
【００８７】
この発明によれば、平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、平均ロット到着間隔がポアソン分布に従い、平均ロット処理間隔が一般分布に従う場合の第１の平均待ち時間を、平均ロット到着間隔及び平均ロット処理間隔がポアソン分布に従う場合の第２の平均待ち時間に基づき演算し、演算した第１の平均待ち時間と平均ロット処理間隔に基づき、製造ラインにおける製品の工期を求め、投入台数に対応した製造工期を演算することにより、製造工期を予測することができるという効果がある。
【００８８】
この発明によれば、歩留を取得する歩留取得部を備え、投入台数と歩留により製造される製品数を演算することにより、製品数を予測することができるという効果がある。
【００８９】
この発明によれば、処理装置が処理する累積処理ロット数に応じた歩留を予め製造データとして記憶し、投入台数に対応する歩留を製造データより求め、投入台数と求めた歩留により製造される製品数を演算することにより、製品数を予測することができるという効果がある。
【００９１】
この発明によれば、平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、処理装置の利用率に対応した待ち行列の長さと歩留を予め製造データとして記憶し、指定された処理装置の利用率に対応する待ち行列の長さと歩留を製造データより求め、平均ロット到着間隔と求めた待ち行列の長さに基づき平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と平均ロット処理間隔に基づき、製造ラインにおける製品の工期を求め、投入台数に対応した製造工期を演算すると共に、投入台数と求めた歩留により製造される製品数を演算することにより、製造工期と製品数を予測することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による製造管理装置を含めた製造ラインの全体構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による製造管理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 処理装置における累積処理ロット数と欠陥密度との関係の一例を示す特性図である。
【図４】 処理装置における累積処理ロット数と歩留との関係の一例を示す特性図である。
【図５】 品種別の生産予定数量の日程と契約工期における納入数量の一例を示す図である。
【図６】 契約工期に対して遅れが発生する場合の賠償金の一例を示す図である。
【図７】 クリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。
【図８】 クリーニング間隔と歩留との関係を示す特性図である。
【図９】 クリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。
【図１０】 処理装置の利用率と待ち行列の長さとの関係を示す特性図である。
【図１１】 クリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。
【図１２】 クリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。
【図１３】 利用率と待ち行列の長さと歩留との関係を示す特性図である。
【図１４】 従来の製造管理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 製造管理装置、２ ロットストッカー、３ 処理装置、４ 検査装置、１０ 制御部、１１ 到着間隔取得部、１２ 仕掛量取得部、１３ 処理間隔取得部、１４ 歩留取得部、１５ 演算部、１６ 記憶部、１７ 入力部、１８ 出力部、２１ ストッカー入力センサ、２２ ストッカー出力センサ、４１ 検査出力センサ、４２ 不良検出センサ、５０ 製品。
【発明の属する技術分野】
この発明は、製造ラインで製品を製造する際の製造工期と製品数を予測する製造管理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば半導体業界において、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の生産量や売上高が増加している。ＡＳＩＣは顧客の要望に応じて製造するカスタム品であり、例えば携帯電話のような世代交代の早い製品に使用されている。このため、材料投入から製品完成までの製造工期や納入可能数量である製品数を正確に把握する必要がある。
【０００３】
もし、製造工期の遅れや製品数の不足が発生した場合には、客先への賠償金の支払い等の損失が発生する場合がある。このため、製造工期の遅れや製品数の不足を発生させないように、常に製造の進捗状況や歩留の状況を正確に把握し、優先進捗ロットの指示、製造時の品質合格基準の変更指示、追加製造指示等の製造工程における各処置を正確に迅速に行う必要がある。
【０００４】
図１４は特開平６−３３３７９１号公報に開示された従来の製造管理装置の構成を示すブロック図である。図において、１０１は製造管理装置、１０２は品質データ監視部、１０３は品質データ統計解析部、１０４は工程・条件管理データベース、１０５は工程・条件管理部、１０６は監視マスター、１０７は解析マスター、１０８は統計解析部端末、１０９は監視部端末、１１０は工程・条件管理部端末である。また、１１１〜１１３は製品を製造する製造工程、１１４〜１１５は製品を検査する検査工程を示している。
【０００５】
次に動作について説明する。
各製造工程１１１〜１１３の製造条件や製造実績、及び各検査工程１１４〜１１５の検査結果は、リアルタイムで工程・条件管理部１０５によって収集され、工程・条件管理データベース１０４に工程管理データとして蓄積される。品質データ監視部１０２は、各検査工程１１４〜１１５から工程・条件管理データベース１０４に測定結果が書き込まれる度に、監視マスター１０６に登録されている判定規格や判定方法に基づいて規格判定や傾向判定を実行する。
【０００６】
判定の結果、不良品が発生した場合には、品質データ監視部１０２が、その不良の内容を、監視部端末１０９に出力すると共に、品質データ統計解析部１０３に送信する。品質データ統計解析部１０３は解析マスター１０７から解析手順を検索し、原因設備や原因ロットの自動解析を行う。また、品質データ統計解析部１０３は解析した結果を統計解析部端末１０８に出力すると共に、不良が発生した原因を設備起因とロット起因とに分け、処理条件の修正が可能な場合は修正条件を、処理条件の修正が不可能な場合は原因設備や原因ロットに対する処置を工程・条件管理データベース１０４に書き込む。
【０００７】
このように、従来の製造管理装置は、各検査工程１１４〜１１５の検査結果を収集し、予め登録されている判定指標に従って検査結果の良否判定を行い、不良品が発生した際に、予め登録されている解析手順を自動実行し、原因となる設備又はロットを特定すると共に、その原因により修正条件を算出して適用したり、設備又はロット作業を制御したり停止したりするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の製造管理装置は以上のように構成されているので、不良品の自動解析を行って原因を特定し、特定した原因に対する処置を行うことはできるが、製造工期の遅れや製品数の不足を発生させないようにするために、製品の製造工期や納入可能な製品数を予測することができないという課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、製品の製造工期や納入可能な製品数を予測することができる製造管理装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体装置製造管理装置は、製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、上記ロットストッカーに製品が待機している平均仕掛量である待ち行列の長さを取得する仕掛量取得部と、上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部と、検査装置で良品と判定される割合である歩留を取得する歩留取得部とを備え、上記平均ロット到着間隔と上記待ち行列の長さに基づき、上記ロットストッカーにおける製品の平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、上記製造ラインに投入される製品の投入台数と上記歩留により、製造される製品数を演算するものである。
【００１１】
この発明に係る半導体装置製造管理装置は、製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、上記ロットストッカーに製品が待機している平均仕掛量である待ち行列の長さを取得する仕掛量取得部と、上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、上記平均ロット到着間隔と上記待ち行列の長さに基づき、上記ロットストッカーにおける製品の平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、処理装置が処理する製品の累積処理ロット数に応じた、検査装置で良品と判定される割合である歩留を予め製造データとして記憶し、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応する歩留を上記製造データより求め、上記投入台数と求めた歩留により、製造される製品数を演算するものである。
【００１２】
この発明に係る半導体装置製造管理装置は、製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部と、検査装置で良品と判定される割合である歩留を取得する歩留取得部とを備え、上記平均ロット到着間隔がポアソン分布に従い、上記平均ロット処理間隔が一般分布に従う場合の上記ロットストッカーにおける製品の第１の平均待ち時間を、上記平均ロット到着間隔及び上記平均ロット処理間隔がポアソン分布に従う場合の第２の平均待ち時間に基づき演算し、演算した第１の平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、上記製造ラインに投入される製品の投入台数と上記歩留により、製造される製品数を演算するものである。
【００１３】
この発明に係る半導体装置製造管理装置は、製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、上記平均ロット到着間隔がポアソン分布に従い、上記平均ロット処理間隔が一般分布に従う場合の上記ロットストッカーにおける製品の第１の平均待ち時間を、上記平均ロット到着間隔及び上記平均ロット処理間隔がポアソン分布に従う場合の第２の平均待ち時間に基づき演算し、演算した第１の平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、処理装置が処理する製品の累積処理ロット数に応じた、検査装置で良品と判定される割合である歩留を予め製造データとして記憶し、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応する歩留を上記製造データより求め、上記投入台数と求めた歩留により、製造される製品数を演算するものである。
【００１６】
この発明に係る半導体装置製造管理装置は、平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、処理装置の利用率に対応した待ち行列の長さと歩留を予め製造データとして記憶し、指定された処理装置の利用率に対応する待ち行列の長さと歩留を製造データより求め、平均ロット到着間隔と求めた待ち行列の長さに基づき平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と平均ロット処理間隔に基づき、製造ラインにおける製品の工期を求め、投入台数に対応した製造工期を演算すると共に、投入台数と求めた歩留により製造される製品数を演算するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による製造管理装置を含めた製造ラインの全体構成を示す図である。図において、１は製造ラインからの各種情報により製造工期や製造数を演算するサーバコンピュータ等で構成される製造管理装置、２は製造ラインにおいて製品を一時的に待機させるロットストッカー、３は製造ラインにおいて製品を処理する処理装置、４は処理装置３により処理が施された製品を製造ラインにおいて検査する検査装置である。
【００１８】
また、図１において、２１は前工程からロットストッカー２に到着する製品を検知するストッカー入力センサ、２２はロットストッカー２から出力される製品を検知するストッカー出力センサ、４１は検査装置４から出力される製品を検知する検査出力センサ、４２は検査装置４により不良と判定された製品を検知する不良検出センサ、５０は製造ラインに投入される製品で例えば半導体のウェハである。
【００１９】
図２はこの発明の実施の形態１による製造管理装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一符号は同一又は相当部分を示している。図２において、１０は製造管理装置１の全体を制御する制御部、１１はストッカー入力センサ２１で製品５０が検知された際の平均時間間隔を計測して平均ロット到着間隔Ｔａを取得する到着間隔取得部、１２はストッカー入力センサ２１で検知された製品５０の数量とストッカー出力センサ２２で検知された製品５０の数量を計測し、ロットストッカー２上に存在する製品５０の所定時間内の平均個数による平均仕掛量を求めて待ち行列の長さＱとして取得する仕掛量取得部である。
【００２０】
また、図２において、１３は検査出力センサ４１で製品５０が検知された際の平均時間間隔を計測して平均ロット処理間隔Ｔｂを取得する処理間隔取得部、１４は不良検出センサ４２で検知された製品の所定時間内の平均数量を計測し、ストッカー出力センサ２２から出力される製品５０の数量に対して検査装置４で良品となる割合である歩留Ｙを取得する歩留取得部である。
【００２１】
また、図２において、１５は制御部１０の指示により各種情報を用いて製造工期や製造数の演算を行う演算部、１６は入力された製造データや演算部１５による演算結果を記憶する記憶部、１７は外部からの指示や製造データ等を入力する入力部、１８は制御部１０の指示により演算部１５による演算結果等を出力する出力部である。
【００２２】
このように、製造管理装置１は、制御部１０、到着間隔取得部１１、仕掛量取得部１２、処理間隔取得部１３、歩留取得部１４、演算部１５、記憶部１６、入力部１７、出力部１８により構成されている。図１及び図２では、製造管理装置１は１つのプロセスの製造ラインに接続されているが、この製品５０を完成させるまでに複数のプロセスが必要な場合には、製造管理装置１は複数の製造ラインに接続されるものとし、各製造ラインに対応した到着間隔取得部１１、仕掛量取得部１２、処理間隔取得部１３、歩留取得部１４を備えているものとする。
【００２３】
次に動作について説明する。
この実施の形態では、ロットストッカー２に先に到達した製品５０を、先に処理装置３で処理して検査装置４で検査する、先入れ先出しのルールを適用するものとする。ストッカー入力センサ２１がロットストッカー２に到達した製品５０を検知すると、製造管理装置１の到着間隔取得部１１は、到達した製品５０の平均時間間隔を求め、平均ロット到着間隔Ｔａを取得すると共に、製造管理装置１の仕掛量取得部１２は到達した製品５０の個数をカウントする。到着間隔取得部１１により取得された平均ロット到着間隔Ｔａは、制御部１０により記憶部１６に記憶される。
【００２４】
ストッカー出力センサ２２がロットストッカー２から先着順に出力される製品５０を検知すると、仕掛量取得部１２は出力される製品５０の個数をカウントし、到達した製品５０の個数と出力される製品５０の個数の差を取り、所定時間内における差を平均して、ロットストッカー２に待機している製品５０の平均仕掛量を待ち行列の長さＱとして取得する。仕掛量取得部１２により取得された待ち行列の長さＱは、制御部１０により記憶部１６に記憶される。
【００２５】
処理装置３によって処理が行われた製品５０は、検査装置４によって検査が行われて、良品となった製品５０は検査装置４から出力される。検査出力センサ４１が検査装置４から出力される製品５０を検知すると、製造管理装置１の処理間隔取得部１３は、出力される製品５０の平均時間間隔を求め、平均ロット処理間隔Ｔｂを取得する。処理間隔取得部１３により取得された平均ロット処理間隔Ｔｂは、制御部１０により記憶部１６に記憶される。
【００２６】
また、製造管理装置１の歩留取得部１４は、ストッカー出力センサ２２が検知した製品５０をカウントし、検査装置４に設置された不良検出センサ４２が検査装置４で不良となった製品５０を検知すると、不良となった製品５０の個数をカウントして、所定時間内にストッカー出力センサ２２から出力される製品５０の数量に対して検査装置４で良品となる割合である歩留Ｙを取得する。歩留取得部１４により取得された歩留Ｙは、制御部１０により記憶部１６に記憶される。
【００２７】
次に、演算部１５が制御部１０の指示により記憶部１６に記憶されている各種情報から、先入れ先出しのルールを適用した場合の製造工期と、納入可能な製品数を計算する方法について説明する。
【００２８】
一般に製造ラインが定常状態で稼動している場合には、ロット到着率をλ、ロット処理率をμ、処理装置３の利用率をρとすると、次の（１）式、（２）式、（３）式が成立する。
λ＝１／Ｔａ （１）
μ＝１／Ｔｂ （２）
ρ＝Ｔｂ／ＳＴａ＝λ／Ｓμ （ただし、ρ＜１） （３）
ここで、Ｔａは到着間隔取得部１１により取得され記憶部１６に記憶されている平均ロット到着間隔であり、Ｔｂは処理間隔取得部１３により取得され記憶部１６に記憶されている平均ロット処理間隔であり、Ｓは予め入力部１７により入力され記憶部１６に記憶されている処理装置３の台数である。
【００２９】
ロットストッカー２に存在する所定の製品５０に対する処理が、処理装置３により開始されるまでの平均待ち時間をＷとすると、リトルの公式より次の（４）式が成立する。
Ｑ＝λＷ （４）
従って、平均待ち時間Ｗは、次の（５）式のように表せる。
Ｗ＝Ｑ／λ （５）
このように、平均待ち時間Ｗは、待ち行列の長さＱとロット到着率λの値、すなわち、ロットストッカー２に待機している製品５０の平均仕掛量と平均ロット到着間隔Ｔａの値から求めることができる。
【００３０】
さらに、平均待ち時間Ｗを含めた所定の製品５０の平均処理時間をＷｑとすると、平均処理時間Ｗｑは、次の（６）式のように表せる。
Ｗｑ＝（Ｑ／λ）＋Ｔｂ （６）
所定の製品５０の総工期は、全てのプロセスにおける平均処理時間Ｗｑの和で表されるので、所定の製品５０の総工期をＷａｌｌとすると、総工期Ｗａｌｌは次の（７）式のように表せる。
【数１】
製造管理装置１の演算部１５は、制御部１０の指示に基づき、記憶部１６に記憶されている平均ロット到着間隔Ｔａを用いて、上記（１）式によりロット到着率λを演算し、演算したロット到着率λと記憶部１６に記憶されている待ち行列の長さＱを用いて、上記（５）式により平均待ち時間Ｗを演算し、演算した平均待ち時間Ｗと記憶部１６に記憶されている平均ロット処理間隔Ｔｂを用いて、上記（６）式により平均処理時間Ｗｑを演算する。
【００３２】
そして、他のプロセスの製造ラインがあれば、演算部１５は、制御部１０の指示に基づき、上記（７）式により総工期Ｗａｌｌを演算し、演算した総工期Ｗａｌｌに、入力部１７を介して入力された製品５０の投入台数を乗じて、そのロットの製造工期を演算する。
【００３３】
また、演算部１５は、制御部１０の指示に基づき、記憶部１６に記憶されている歩留Ｙに製品５０の投入台数を乗じることにより、そのロットで納入可能な製品数を演算する。
【００３４】
演算部１５により演算された製造工期や納入可能な製品数は、記憶部１６に記憶されると共に、制御部１０の指示に基づき出力部１８に出力されて表示等が行われる。
【００３５】
上記演算では、仕掛量取得部１２が取得した待ち行列の長さＱによりリトルの公式を用いて平均待ち時間Ｗを演算しているが、待ち行列の長さＱを求めずに、平均ロット到着間隔Ｔａ、平均ロット処理間隔Ｔｂ、及び処理装置３の台数Ｓにより、Ｐｏｌｌａｃｚｅｃｋ−Ｈｉｎｃｈｉｎらによる近似式を用いて、平均待ち時間を演算することもできる。次にその方法について説明する。
【００３６】
一般に製造ラインにおいて、平均ロット到着間隔Ｔａはポアソン分布に従い、平均ロット処理間隔Ｔｂは一般分布に従うことが知られている。この場合、所定の製品５０が、台数Ｓの処理装置３による処理開始までに待たされる平均待ち時間をケンドールの記号を用いてＷｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）と表す。ここで、Ｍは平均ロット到着間隔Ｔａがポアソン分布であることを示し、Ｇは平均ロット処理間隔Ｔｂが一般分布であることを示している。
【００３７】
平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）を計算するための正確な公式は導出されていないので、ここでは、Ｐｏｌｌａｃｚｅｃｋ−Ｈｉｎｃｈｉｎらによる近似式を用いる。平均ロット到着間隔Ｔａと平均ロット処理間隔Ｔｂとが共にポアソン分布に従う場合の平均待ち時間をＷｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）と表したときに、Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）とＷｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）との間には、次の（８）式に示す関係式が成立する。
Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）＝（（１＋Ｃｓ2 ）／２）・Ｗｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ） （８）
ここで、ＣｓはＷｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）の変動係数で、標準偏差を平均で除した値である。
【００３８】
また、（８）式において、Ｗｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）は多くの検討がなされており、一般に次の（９）式によって求められることが知られている。
【数２】
【００３９】
また、上記（９）式において、Ｐ０は系が空になる確率、すなわち、平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）が０になる確立であり、次の（１０）式によって表される。
【数３】
【００４０】
また、平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）を含めた平均処理時間Ｗｑは、次の（１１）式によって表される。
Ｗｑ＝Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）＋Ｔｂ （１１）
上記（８）式〜（１１）式によって、総工期Ｗａｌｌは次の（１２）式のように表せる。
【００４１】
【数４】
【００４２】
演算部１５は、制御部１０の指示に基づき、記憶部１６に記憶されている平均ロット到着間隔Ｔａ、平均ロット処理間隔Ｔｂ、処理装置３の台数Ｓを用いて、上記（２）式、（３）式、（８）式から（１２）式の演算を行い、平均ロット到着間隔Ｔａがポアソン分布に従い、平均ロット処理間隔Ｔｂが一般分布に従う場合の所定の製品５０の総工期Ｗａｌｌを演算し、上記と同様にして製造工期を演算する。ただし、（８）式における変動係数Ｃｓは、予め記憶部１６に記憶されているものとする。なお、ここでは、Ｐｏｌｌａｃｚｅｃｋ−Ｈｉｎｃｈｉｎらによる近似式を用いたが、これに限られるものではなく、同様の効果が達成できる他の式を用いても良い。
【００４３】
また、上記で求めた歩留Ｙは、歩留取得部１４が実際に製品５０を検査装置４で検査した場合の実測値より求めているが、処理装置３が処理した累積処理ロット数に対応した歩留を製造データとして予め記憶部１６に記憶しておき、この歩留の製造データから予定の投入台数を処理する際の製品数を演算することもできる。次にこの累積処理ロット数に対応した歩留について説明する。
【００４４】
例えば半導体装置の製造工程において、不具合が発生した場合は、問題発見や原因追及やその対策を早急に行うために、各製造工程完了後に検査工程を設けている。この検査工程の具体例としては、ウェハ上に異物が存在するか否かを確認する工程や、半導体装置のパターンの形状に問題があるか否かを確認する工程や、半導体装置の電気的特性を取得する工程等がある。ここでは、ウェハ上に異物が存在するか否かを確認する異物検査の場合を用いて説明する。
【００４５】
ウェハ上に異物が付着した場合には、その異物が付着した半導体チップは不良品となる。異物の数が増加すると、不良品となる半導体チップも増加するので、歩留Ｙが低下する。ウェハ上に付着した異物は、半導体装置の製造工程に使用される処理装置３内の異物がウェハ上に落下したものである。この落下した異物のウェハ上における密度を欠陥密度と呼ぶ。
【００４６】
図３は処理装置における累積処理ロット数と欠陥密度との関係の一例を示す特性図である。図において、横軸は累積処理ロット数ｘであり、縦軸は欠陥密度Ｄ（ｘ）である。図３に示すように、欠陥密度Ｄ（ｘ）は、累積処理ロット数ｘの増加と共に増加するので、処理装置３内の汚染によって発生することは明らかである。
【００４７】
このように、欠陥密度Ｄ（ｘ）は累積処理ロット数ｘの関数であり、検査装置４で不良となった際の欠陥密度Ｄ（ｘ）と処理装置３における累積処理ロット数ｘを、記憶部１６に製造データとして予め記憶しておく。
【００４８】
また、欠陥密度から歩留を予測する式としてポアソンモデルを用いる。この歩留を予測する式は、種々の式が提案されているので、ポアソンモデルに限らず他の式を用いても良い。ここで、半導体チップの面積をＡとすると、歩留Ｙは次の（１３）式により求められる。
Ｙ＝ｅｘｐ（−ＡＤ） （１３）
また、欠陥密度Ｄは累積処理ロット数ｘの関数なので、歩留Ｙ（ｘ）は次の（１４）式で表せる。
Ｙ（ｘ）＝ｅｘｐ（−ＡＤ（ｘ）） （１４）
【００４９】
図４は処理装置における累積処理ロット数と歩留との関係の一例を示す特性図である。図において、横軸は累積処理ロット数ｘであり、縦軸は歩留Ｙ（ｘ）である。累積処理ロット数ｘと異物の推移状況である欠陥密度Ｄ（ｘ）をモニターし、上記（１４）式のポアソンモデルの予測式を用いて、モニターした欠陥密度Ｄ（ｘ）からロット毎の歩留Ｙ（ｘ）を予測する。この累積処理ロット数ｘに対する歩留Ｙ（ｘ）の関係は、製造データとして予め記憶部１６に記憶される。また、製造プロセスにおける全ての処理装置３に対する異物履歴が明確になれば、そのロットにおける製造プロセス全体の歩留Ｙ（ｘ）が予測できる。
【００５０】
図５は予測した製造工期と製品数により得られた品種別の生産予定数量の日程と、契約工期における納入数量の一例を示す図である。図５に示すように、品種Ａ，Ｄ，Ｅについては、契約工期までに製造し納入をすることができるが、品種Ｂ，Ｃについては、現状のままでは契約工期に対して遅延が発生する。
【００５１】
図６は契約工期に対して遅延が発生する場合の賠償金の一例を示す図である。
一般に、契約工期に対して遅延が発生した際の客先への賠償金は、客先ラインの停止日数とそのラインにおける１日当たりの売上高との積によって得られる。従って、図６に示すように、客先への賠償金は契約工期からの遅延日数に比例して増加する。一方、契約工期内に納入数量を確保できた場合には、契約工期内であれば、いつ納品しても賠償金は発生しない。
【００５２】
つまり、契約工期に対して遅延が生じた場合の賠償金による損失金額を最小にするには、全ての品種の製品について、遅延日数と損失金額とを計算し、損失金額が最小になるように生産調整を行わなければならない。
【００５３】
図５において、例えば品種Ａ，Ｄ，Ｅは契約工期内で納品を遅らせるようにロットの投入時期や進捗を遅らせる。また、品種Ｂ，Ｃは契約工期に対して遅延が発生しているので、進捗を早めて契約工期内に納品するか、若しくは遅延日数を最小にしなければならない。また、品種Ｃについては、例えばロットを分割し、納入数量ｃのみでも確保できるように生産調整を行う。
【００５４】
また、品種によって損失金額が異なるので、損失金額の小さい品種の工期を遅らせ、かつ、損失金額の大きい品種の工期を短縮することによって、製造ライン全体としての損失金額を最小にするように生産調整を行う。例えば、品種Ｂが遅れた場合と品種Ｃが遅れた場合の損失金額を計算し、品種Ｂが遅れた場合の損失金額が、品種Ｃが遅れた場合の損失金額より小さい場合には、品種Ｂの工期を遅らせて品種Ｃを優先的に製造する。
【００５５】
このような品種毎の遅延日数に対する損失金額のデータは、契約工期と共に予め製造管理装置１の入力部１７から入力されて記憶部１６に記憶させておくものとする。そして、演算部１５が制御部１０の指示に基づき、予め記憶部１６に記憶されている契約工期と損失金額のデータにより、上記の方法で演算され記憶部１６に記憶されている製造工期と製品数に基づいて製造した場合の遅延日数に対応した損失金額を演算して、出力部１８に出力する。
【００５６】
以上のように、この実施の形態１によれば、製造管理装置１の到着間隔取得部１１が平均ロット到着間隔Ｔａを取得し、仕掛量取得部１２が待ち行列の長さＱを取得し、処理間隔取得部１３が平均ロット処理間隔Ｔｂを取得し、歩留取得部１４が歩留Ｙを取得し、演算部１５が、平均ロット到着間隔Ｔａと待ち行列の長さＱにより平均待ち時間Ｗを演算し、演算した平均待ち時間Ｗと平均ロット処理間隔Ｔｂにより平均処理時間Ｗｑを演算し、演算した平均処理時間Ｗｑにより投入台数に対応した製造工期を演算すると共に、歩留Ｙにより投入台数に対応した納入可能な製品数を演算することにより、製造工期と製品数を予測することができるという効果が得られる。
【００５７】
また、この実施の形態１によれば、到着間隔取得部１１が取得した平均ロット到着間隔Ｔａと、処理間隔取得部１３が取得した平均ロット処理間隔Ｔｂと、処理装置３の台数Ｓにより、演算部１５が、Ｐｏｌｌａｃｚｅｃｋ−Ｈｉｎｃｈｉｎらによる近似式を用いて、平均ロット到着間隔Ｔａがポアソン分布に従い、平均ロット処理間隔Ｔｂが一般分布に従う場合の平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）を、平均ロット到着間隔Ｔａ及び平均ロット処理間隔Ｔｂが共にポアソン分布に従う場合の平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｍ／Ｓ）に基づき演算し、演算した平均待ち時間Ｗｑ（Ｍ／Ｇ／Ｓ）と平均ロット処理間隔Ｔｂにより平均処理時間Ｗｑを演算し、演算した平均処理時間Ｗｑにより投入台数に対応した製造工期を演算することにより、製造工期を予測することができるという効果が得られる。
【００５８】
さらに、この実施の形態１によれば、例えば半導体装置の製造工程において、処理装置３の累積処理ロット数ｘに対する欠陥密度Ｄ（ｘ）の関係を予め製造データとして記憶すると共に、ポアソンモデルを用いて欠陥密度Ｄ（ｘ）から歩留Ｙ（ｘ）を予測し、累積処理ロット数ｘに対する歩留Ｙ（ｘ）の関係を予め製造データとして記憶しておくことにより、予定の投入台数を処理する際の歩留Ｙ（ｘ）を演算することができ、納入可能な製品数を演算することができるという効果が得られる。
【００５９】
さらに、この実施の形態１によれば、製造が遅延した場合の品種毎の遅延日数に対応した損失金額のデータを予め記憶部１６に記憶し、演算された製造工期と製品数に基づいて製造したときに、契約工期に対する製造遅れによる損失が発生する場合に、記憶部１６に記憶されている損失金額のデータに基づいて、品種毎の遅延日数に対応した損失金額を演算することにより、各品種の損失金額を考慮して生産調整を行うことができ、発生する損失を最小限にすることができるという効果が得られる。
【００６０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による製造管理装置を含めた製造ラインの全体構成及び製造管理装置は、実施の形態１の図１及び図２と同一であるので、その説明を省略する。
【００６１】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１では、製造管理装置１が、製造ラインに投入されるロットに対して、先入れ先出しのルールを適用した場合の製造工期を演算しているが、この実施の形態２では、先入れ先出しのルールを適用せずに、ロットストッカー２に到着した時点で、優先進捗ロットとして、待ち時間がなく処理装置３によって処理される場合の製造工期を演算する。
【００６２】
優先進捗ロットの場合の平均待ち時間Ｗは、上記（５）式における待ち行列の長さＱを１とすることで得られる。すなわち、優先進捗ロットの指示を製造管理装置１の入力部１７から入力することで、制御部１０は演算部１５に対して、記憶部１６に記憶されている待ち行列の長さＱを１として、上記（５）式から（７）式による演算を行うように指示する。
【００６３】
そして、演算部１５は、上記（７）式で得た、待ち行列の長さＱが１の場合の総工期Ｗａｌｌに、入力部１７を介して入力された製品５０の投入台数を乗じることにより、そのロットの製造工期を演算する。演算部１５により演算された製造工期は、記憶部１６に記憶されると共に、制御部１０の指示により出力部１８に出力されて表示等が行われる。
【００６４】
このように、待ち行列の長さＱを１として平均待ち時間Ｗを演算することにより、１プロセスあたり（Ｑ−１）／λの平均待ち時間Ｗが短縮できる。また、製造ラインのプロセス数が複数ある場合には、優先進捗ロットに指定したプロセスの数だけ製造工期の短縮ができる。
【００６５】
以上のように、この実施の形態２によれば、優先進捗ロットの場合には、待ち行列の長さＱを１として平均待ち時間Ｗを演算することにより、１プロセスあたりの平均待ち時間Ｗが（Ｑ−１）／λだけ短縮した優先進捗ロットの製造工期を予測することができるという効果が得られる。
【００６６】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３による製造管理装置を含めた製造ラインの全体構成及び製造管理装置は、実施の形態１の図１及び図２と同一であるので、その説明を省略する。
【００６７】
図３及び図４に示すように、累積処理ロット数ｘの増加に伴い、欠陥密度Ｄ（ｘ）が増加するので歩留Ｙ（ｘ）は低下する。このため、処理装置３内部の汚染の影響を排除するためにメンテナンス基準を設け、定期的に処理装置３のメンテナンスを実施する必要がある。
【００６８】
処理装置３のメンテナンス基準の一例を次に示す。
（ア）前回のメンテナンスからの累積処理ロット数ｘが、予め設定したロット数（以下、このロット数をクリーニング間隔と称する）を超えた場合にメンテナンスを実施する。
（イ）欠陥密度Ｄ（ｘ）が、予め設定したしきい値（以下、このしきい値を品質合格基準と称する）を超えた場合にメンテナンスを実施する。
（ウ）上記（ア）又は（イ）の一方の条件を満たした場合にメンテナンスを実施する。
【００６９】
なお、処理装置３のメンテナンスは、処理装置３内部のクリーニングや不具合箇所の修理等を実施することである。上記（ア）のメンテナンス基準は定期的に行うものであり、上記（イ）のメンテナンス基準は突発的なトラブル発生時に行うものである。
【００７０】
図７はクリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。図７において、横軸は累積処理ロット数ｘで、縦軸は欠陥密度Ｄ（ｘ）であり、黒点はクリーニング実施時の欠陥密度Ｄ（ｘ）の推移を示しており、白点はクリーニング未実施時の欠陥密度Ｄ（ｘ）の推移を示している。図７に示すように、クリーニング間隔Ｔｃ０の２倍の累積処理ロット数（ｘ＝２Ｔｃ０）において、クリーニング実施時の欠陥密度Ｄ（２Ｔｃ０）は、クリーニング未実施時の欠陥密度Ｄ（２Ｔｃ０）に比べて半分以下に減少している。このようなクリーニングを実施することで、欠陥密度Ｄ（ｘ）を低く抑えることができる。
【００７１】
図８はクリーニング間隔と歩留との関係を示す特性図である。図８において、横軸は累積処理ロット数ｘで、縦軸は歩留Ｙ（ｘ）であり、黒点はクリーニング実施時の歩留Ｙ（ｘ）の推移を示しており、白点はクリーニング未実施時の歩留Ｙ（ｘ）の推移を示している。図８に示すように、クリーニング間隔Ｔｃ０の２倍の累積処理ロット数（ｘ＝２Ｔｃ０）において、クリーニング実施時の歩留Ｙ（２Ｔｃ０）は、クリーニング未実施時の歩留Ｙ（２Ｔｃ０）に比べて高くなっている。このようなクリーニングを実施することで、歩留Ｙ（ｘ）の低下を防止できる。
【００７２】
図９はクリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。図９において、横軸は累積処理ロット数ｘで、縦軸は欠陥密度Ｄ（ｘ）である。図９に示すように、突発的なトラブルによって欠陥密度Ｄ（ｘ）が品質合格基準を超えた場合にクリーニングを実施し、それ以外の場合にはクリーニング間隔Ｔｃ０に基づいてクリーニングを実施する。このようなクリーニングを実施することで、欠陥密度Ｄ（ｘ）を常に品質合格基準以下に低く抑えることができる。
【００７３】
しかし、メンテナンスを実施するには、処理装置３を停止させる必要があるので、製造工期に影響を及ぼす。上記（ア）のメンテナンス基準によって停止する平均時間をｍｒ、上記（イ）のメンテナンス基準によって停止する平均時間をｍｆ、真の装置平均処理間隔（完璧稼動状態での処理間隔）をｔ０、処理装置３の台数をＳとすると、平均ロット処理間隔Ｔｂは次の（１５）式で表すことができ、処理装置３の利用率ρは次の（１６）式で表すことができる。
Ｔｂ＝ｔ０＋ｍｒ＋ｍｆ （１５）
ρ＝（ｔ０＋ｍｒ＋ｍｆ）／ＳＴａ （１６）
このように、メンテナンスを実施することにより、処理装置３の利用率ρは変化する。
【００７４】
図１０は処理装置の利用率と待ち行列の長さとの関係を示す特性図である。図１０において、横軸は処理装置３の利用率ρで、縦軸は待ち行列の長さＱである。図１０に示された特性は、上記（４）式で示したリトルの公式（Ｑ＝λＷ）を適用して描くことができる。図１０に示すように、利用率ρが大きくなると待ち行列の長さＱは増加し、利用率ρが１に近づくにしたがって待ち行列の長さＱは無限大に発散する。平均待ち時間Ｗは、平均ロット到着間隔Ｔａが一定の場合には、待ち行列の長さＱに比例するので、製造工期を短縮するためには利用率ρを低くすれば良い。
【００７５】
次に、処理装置３がメンテナンスによって停止する時間を変化させたときの歩留Ｙ（ｘ）と利用率ρの変化について説明する。ただし、単位時間あたりに処理されるロット数を一定とするので、真の装置平均処理間隔ｔ０、処理装置３の台数Ｓ、平均ロット到着間隔Ｔａを一定とし、上記（ア）のメンテナンス基準によって停止する平均時間ｍｒと上記（イ）のメンテナンス基準によって停止する平均時間ｍｆとの和（以降、ｍｒ＋ｍｆと表記する）を変数とする。図１０より利用率ρを低下させて平均待ち時間Ｗを短縮するには、ｍｒ＋ｍｆの時間を短くすれば良い。すなわち、ｍｒ＋ｍｆの時間を短くすることは、クリーニング間隔Ｔｃ０を伸ばす、又は品質合格基準を緩和することであり、換言すればメンテナンス基準を緩和することに相当する。
【００７６】
次にメンテナンス基準を緩和した場合の欠陥密度について説明する。
図１１はクリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図で、クリーニング間隔を変化させた場合の欠陥密度の変化を示している。図において、Ｔｃ０は標準のクリーニング間隔で、Ｔｃ１は延長した際のクリーニング間隔である。ただし、Ｔｃ０≦Ｔｃ１である。図１１に示すように、クリーニング間隔をＴｃ０からＴｃ１に延長した場合には、欠陥密度Ｄ（ｘ）の平均が増加することは明らかである。
【００７７】
図１２はクリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図で、品質合格基準を緩和した場合の欠陥密度の変化を示している。図において、Ｄｘ０は変更前の品質合格基準であり、Ｄｘ１は変更後の品質合格基準である。ただし、Ｄｘ０≦Ｄｘ１である。図１２に示すように、品質合格基準をＤｘ０からＤｘ１に緩和した場合には、突発的なトラブルに対してクリーニングが不要であると判定されるので、欠陥密度Ｄ（ｘ）の平均が増加する。
【００７８】
このように、メンテナンス基準を緩和した場合には、利用率ρが低下するので平均待ち時間Ｗは短くなるが、欠陥密度Ｄ（ｘ）は増加するため歩留Ｙ（ｘ）は低下する。一方、メンテナンス基準を厳しくすることでｍｒ＋ｍｆの時間を長くすると、利用率ρが増加するので平均待ち時間Ｗは長くなるが、欠陥密度Ｄ（ｘ）は減少するために歩留Ｙ（ｘ）は上昇する。
【００７９】
すなわち、平均待ち時間Ｗを短縮すると歩留Ｙ（ｘ）は低下し、平均待ち時間Ｗを長くすると歩留Ｙ（ｘ）は上昇する。このように、平均待ち時間Ｗと歩留Ｙ（ｘ）はトレードオフの関係にあることは明らかである。
【００８０】
図１３は利用率と待ち行列の長さと歩留との関係を示す特性図である。図において、ρ０、Ｑ０、Ｙ０は、それぞれ標準状態における利用率、待ち行列の長さ、歩留であり、ρ１、Ｑ１、Ｙ１は、それぞれ平均待ち時間Ｗを短縮した場合の利用率、待ち行列の長さ、歩留であり、ρ２、Ｑ２、Ｙ２は、それぞれ平均待ち時間Ｗを延長した場合の利用率、待ち行列の長さ、歩留である。
【００８１】
平均待ち時間Ｗを短縮する場合にはメンテナンス基準を緩和する。メンテナンス基準を緩和して利用率ρ０からρ１にすると、待ち行列の長さＱは待ち行列特性に従って変化しＱ０からＱ１になる。また、メンテナンス基準を緩和して利用率ρ０からρ１にすると、歩留Ｙ（ｘ）は歩留特性に従って変化しＹ０からＹ１になる。
【００８２】
逆に、平均待ち時間Ｗを延長する場合にはメンテナンス基準を厳しくする。メンテナンス基準を厳しくして利用率ρ０からρ２にすると、待ち行列の長さＱは待ち行列特性に従って変化しＱ０からＱ２になる。また、メンテナンス基準を厳しくして利用率ρ０からρ２にすると、歩留Ｙ（ｘ）は歩留特性に従って変化しＹ０からＹ２になる。
【００８３】
図１３に示す処理装置３の利用率ρに対する待ち行列特性、歩留特性の製造データを、予め製造管理装置１の記憶部１６に記憶させておく。そして、メンテナンス基準に対応した利用率ρの値が入力部１７から入力されると、制御部１０の指示に基づき、演算部１５は記憶部１６に記憶されている待ち行列特性と歩留特性から待ち行列の長さＱと歩留Ｙ（ｘ）の値を得て、実施の形態１と同様にして製造工期や製品数を演算して出力部１８に出力する。
【００８４】
以上のように、この実施の形態３によれば、製造管理装置１の到着間隔取得部１１が平均ロット到着間隔Ｔａを取得し、処理間隔取得部１３が平均ロット処理間隔Ｔｂを取得し、処理装置３のメンテナンス基準に対応して変化する利用率ρに対する待ち行列特性、歩留特性の製造データを予め記憶部１６に記憶し、演算部１５が、メンテナンス基準を変化させた場合、すなわち、利用率ρを変化させた場合の待ち行列の長さＱと歩留Ｙを、記憶している待ち行列特性、歩留特性の製造データより求め、平均ロット到着間隔Ｔａと待ち行列の長さＱにより平均待ち時間Ｗを演算し、演算した平均待ち時間Ｗと平均ロット処理間隔Ｔｂにより平均処理時間Ｗｑを演算し、演算した平均処理時間Ｗｑにより投入台数に対応した製造工期を演算すると共に、歩留Ｙにより投入台数に対応した納入可能な製品数を演算することにより、製造工期と製品数を予測することができるという効果が得られる。
【００８５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、待ち行列の長さを取得する仕掛量取得部と、平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、平均ロット到着間隔と待ち行列の長さに基づき平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と平均ロット処理間隔に基づき、製造ラインにおける製品の工期を求め、投入台数に対応した製造工期を演算することにより、製造工期を予測することができるという効果がある。
【００８７】
この発明によれば、平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、平均ロット到着間隔がポアソン分布に従い、平均ロット処理間隔が一般分布に従う場合の第１の平均待ち時間を、平均ロット到着間隔及び平均ロット処理間隔がポアソン分布に従う場合の第２の平均待ち時間に基づき演算し、演算した第１の平均待ち時間と平均ロット処理間隔に基づき、製造ラインにおける製品の工期を求め、投入台数に対応した製造工期を演算することにより、製造工期を予測することができるという効果がある。
【００８８】
この発明によれば、歩留を取得する歩留取得部を備え、投入台数と歩留により製造される製品数を演算することにより、製品数を予測することができるという効果がある。
【００８９】
この発明によれば、処理装置が処理する累積処理ロット数に応じた歩留を予め製造データとして記憶し、投入台数に対応する歩留を製造データより求め、投入台数と求めた歩留により製造される製品数を演算することにより、製品数を予測することができるという効果がある。
【００９１】
この発明によれば、平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、処理装置の利用率に対応した待ち行列の長さと歩留を予め製造データとして記憶し、指定された処理装置の利用率に対応する待ち行列の長さと歩留を製造データより求め、平均ロット到着間隔と求めた待ち行列の長さに基づき平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と平均ロット処理間隔に基づき、製造ラインにおける製品の工期を求め、投入台数に対応した製造工期を演算すると共に、投入台数と求めた歩留により製造される製品数を演算することにより、製造工期と製品数を予測することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による製造管理装置を含めた製造ラインの全体構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による製造管理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 処理装置における累積処理ロット数と欠陥密度との関係の一例を示す特性図である。
【図４】 処理装置における累積処理ロット数と歩留との関係の一例を示す特性図である。
【図５】 品種別の生産予定数量の日程と契約工期における納入数量の一例を示す図である。
【図６】 契約工期に対して遅れが発生する場合の賠償金の一例を示す図である。
【図７】 クリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。
【図８】 クリーニング間隔と歩留との関係を示す特性図である。
【図９】 クリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。
【図１０】 処理装置の利用率と待ち行列の長さとの関係を示す特性図である。
【図１１】 クリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。
【図１２】 クリーニング間隔と欠陥密度との関係を示す特性図である。
【図１３】 利用率と待ち行列の長さと歩留との関係を示す特性図である。
【図１４】 従来の製造管理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 製造管理装置、２ ロットストッカー、３ 処理装置、４ 検査装置、１０ 制御部、１１ 到着間隔取得部、１２ 仕掛量取得部、１３ 処理間隔取得部、１４ 歩留取得部、１５ 演算部、１６ 記憶部、１７ 入力部、１８ 出力部、２１ ストッカー入力センサ、２２ ストッカー出力センサ、４１ 検査出力センサ、４２ 不良検出センサ、５０ 製品。
Claims (5)
- 製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、
上記ロットストッカーに製品が待機している平均仕掛量である待ち行列の長さを取得する仕掛量取得部と、
上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部と、
検査装置で良品と判定される割合である歩留を取得する歩留取得部とを備えを備え、
上記平均ロット到着間隔と上記待ち行列の長さに基づき、上記ロットストッカーにおける製品の平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、
上記製造ラインに投入される製品の投入台数と上記歩留により、製造される製品数を演算する
ことを特徴とする半導体装置製造管理装置。 - 製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、
上記ロットストッカーに製品が待機している平均仕掛量である待ち行列の長さを取得する仕掛量取得部と、
上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、
上記平均ロット到着間隔と上記待ち行列の長さに基づき、上記ロットストッカーにおける製品の平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、
処理装置が処理する製品の累積処理ロット数に応じた、検査装置で良品と判定される割合である歩留を予め製造データとして記憶し、
上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応する歩留を上記製造データより求め、上記投入台数と求めた歩留により、製造される製品数を演算する
ことを特徴とする半導体装置製造管理装置。 - 製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、
上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部と、
検査装置で良品と判定される割合である歩留を取得する歩留取得部とを備えを備え、
上記平均ロット到着間隔がポアソン分布に従い、上記平均ロット処理間隔が一般分布に従う場合の上記ロットストッカーにおける製品の第１の平均待ち時間を、上記平均ロット到着間隔及び上記平均ロット処理間隔がポアソン分布に従う場合の第２の平均待ち時間に基づき演算し、演算した第１の平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、
上記製造ラインに投入される製品の投入台数と上記歩留により、製造される製品数を演算する
ことを特徴とする半導体装置製造管理装置。 - 製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、
上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、
上記平均ロット到着間隔がポアソン分布に従い、上記平均ロット処理間隔が一般分布に従う場合の上記ロットストッカーにおける製品の第１の平均待ち時間を、上記平均ロット到着間隔及び上記平均ロット処理間隔がポアソン分布に従う場合の第２の平均待ち時間に基づき演算し、演算した第１の平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算し、
処理装置が処理する製品の累積処理ロット数に応じた、検査装置で良品と判定される割合である歩留を予め製造データとして記憶し、
上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応する歩留を上記製造データより求め、上記投入台数と求めた歩留により、製造される製品数を演算する
ことを特徴とする半導体装置製造管理装置。 - 製造ラインのロットストッカーに製品が到着する平均時間間隔である平均ロット到着間隔を取得する到着間隔取得部と、
上記製造ラインにおける処理装置により処理が終了し、上記製造ラインにおける検査装置により検査が終了した製品が、上記製造ラインから出力される平均時間間隔である平均ロット処理間隔を取得する処理間隔取得部とを備え、
上記処理装置の利用率に対応した、上記ロットストッカーに製品が待機している平均仕掛量である待ち行列の長さと、検査装置で良品と判定される割合である歩留を予め製造データとして記憶し、
指定された上記処理装置の利用率に対応する待ち行列の長さと歩留を、上記製造データより求め、上記平均ロット到着間隔と求めた待ち行列の長さに基づき、上記ロットストッカーにおける製品の平均待ち時間を演算し、演算した平均待ち時間と上記平均ロット処理間隔に基づき、上記製造ラインにおける製品の工期を求め、上記製造ラインに投入される製品の投入台数に対応した製造工期を演算すると共に、上記投入台数と求めた歩留により製造される製品数を演算する
ことを特徴とする半導体装置製造管理装置。
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